NL1003240C2 - Elastische vezel. - Google Patents

Description

- 1 -

ELASTISCHE VEZEL

De uitvinding heeft betrekking op een elastische vezel welke een copolyesterether of een 5 copolyesterester bevat.

Copolyetheresters en copolyesteresters zullen hierna gezamenlijk worden aangeduid als copolyester.

Een dergelijke copolyestervezel is bekend uit het verslag van een lezing van Vieth, "Neues aus 10 Forschung und Entwicklung", gehouden tijdens de 34e Internationale Chemiefasertagung Dornbirn, 20-22 september 1995.

Een nadeel van deze bekende vezel is zijn geringe elastisch-herstelvermogen, hetgeen zich uit in 15 een hoge blijvende lengtetoename welke optreedt na uitrekking van de vezel. Uit de genoemde publicatie blijkt dat na uitrekking van de vezel met 100% van zijn oorspronkelijke lengte de vezel zich slechts voor ten hoogste 90% van deze uitrekking herstelt. De lengte van 20 de vezel is daarmee dus blijvend toegenomen met minstens 10% van zijn oorspronkelijke lengte. Dit beperkt de toepassingsmogelijkheden van de bekende vezel als een elastische eigenschappen aan een garen of weefsel verlenende component in aanzienlijke mate. Deze 25 beperking wordt ook in de genoemde publicatie erkend. Uit dezelfde publicatie blijkt dat door naverstrekken de blijvende lengtetoename weliswaar afneemt maar dat tegelijkertijd de rek bij breuk in aanzienlijke mate achteruit gaat.

30 Gevonden werd nu een elastische vezel welke een mengsel bevat van een copolyesterether of een copolyesterester en een chemisch vernette rubber.

Verrassenderwijs bezit een dergelijke vezel een blijvende lengtetoename van ten hoogste 9% na 100% 35 uitrekking van de vezel en een rek bij breuk van ten minste 450%. Zelfs werden vezels gevonden met een blijvende lengtetoename van ten hoogste 6% na 100% 1003? ' - 2 - uitrekking van de vezel en een rek bij breuk van ten minste 500% en zel£s 600%.

Door naverstrekking van de vezels volgens de uitvinding blijken vezels te worden verkregen met een 5 nog aanmerkelijk geringere blijvende lengtetoename na 100% uitrekking van de vezel. De uitvinding heeft daarom tevens betrekking op vezels van de beschreven samenstelling met een blijvende lengtetoename na 100 % uitrekking van de vezel van ten hoogste 5% en zelfs ten 10 hoogste 3% en zelfs ten hoogste 2%.

De vezel volgens de uitvinding blijkt aldus een bijzonder hoog elastisch-herstelvermogen te bezitten in combinatie met een hoge rek bij breuk.

Bij vele toepassingen van elastische vezels 15 komen uitrekkingen van aanmerkelijk meer dan 100% van de oorspronkelijke lengte voor. De vezel volgens de uitvinding blijkt ook bij deze grotere uitrekkingen een uitstekend elastisch herstel te vertonen. Ook na een uitrekking van 200% van de oorspronkelijke lengte 20 vertoont de vezel volgens de uitvinding een blijvende lengtetoename van ten hoogste 15% en in veel gevallen van ten hoogste 10% en zelfs 5% of 2% van de lengte van de vezel voor de uitrekking.

De blijvende lengtetoename na uitrekking, in 25 het vervolg 'tension set' genoemd, wordt bij kamertemperatuur gemeten door een vezel van een zekere lengte in te spannen in de klemmen van een trekbank en de klemmen met een snelheid van 200 mm/min zover uit elkaar te bewegen dat de gewenste uitrekking wordt 30 bereikt. Op de vezel zijn hiertoe op een afstand van 50 mm, 10, merktekens aangebracht. De vezel wordt gedurende 10 seconden in de uitgerekte toestand gehouden, waarna de uitrekkende kracht op de vezel wordt opgeheven en de vezel uit de klemmen wordt 35 verwijderd. Nadat men de vezel gedurende 1 uur bij kamertemperatuur heeft laten relaxeren wordt de tension set in % bepaald door het verschil in afstand tussen de 1 0 0 3 ?'r - 3 - merktekens op de na uitrekking gerelaxeerde vezel, 1, en de oorspronkelijke afstand 10 van deze merktekens te delen door die oorspronkelijke afstand 10 en het guotient te vermenigvuldigen met 100.

5 Copolyetheresters en copolyesteresters zijn gesegmenteerde blokcopolymeren, opgebouwd uit harde, kristallijne en relatief hoogsmeltende polyester segmenten en zachte, flexible en relatief laagsmeltende polyether- of polyestersegmenten. Geschikte harde 10 polyestersegmenten voor de vezels volgens de uitvinding zijn bijvoorbeeld polyalkyleentereftalaten, bijvoorbeeld poly(butyleen-naftaleendicarbonzuur), poly(cyclohexaandicarbonzuur-cyclohexaandimethol) en bij voorkeur polybutyleentereftalaat en 15 polytrimethyleentereftalaat-2,6-naftalaat. Ook kunnen andere aan de gestelde eisen voldoende typen harde polyestersegmenten in een blokcopolymeer worden toegepast en ook kunnen meerdere typen tegelijk worden toegepast. Geschikte polyestereenheden voor het harde 20 kristallijne segment zijn bijvoorbeeld opgebouwd uit een zuur en een glycol. Geschikte zuren zijn bijvoorbeeld tereftaalzuur en 2,6- naftaleendicarbonzuur. Naast het tereftaalzuur en/of 2,6-naftaleendicarbonzuur kan een kleine hoeveelheid 25 ander dicarbonzuur toegevoegd worden, bijvoorbeeld isoftaalzuur, of een alifatisch dicarbonzuur, bijvoorbeeld adipinezuur, cyclohexaan-1,4-dicarbonzuur of een dimeerzuur. Als glycolkomponent in de polyestereenheid kunnen glycolen met bijvoorbeeld twee 30 tot twaalf koolstofatomen gekozen worden, bijvoorbeeld ethyleenglycol, propyleenglycol, tetramethyleenglycol, neopentylglycol, hexaandiol of decaandiol.

Geschikte zachte polyestersegmenten zijn bijvoorbeeld alifatische polyesters waaronder vallen 35 polybutyleen-adipaat en bij voorkeur polytetramethyladipaat en polycaprolacton. Ook kunnen andere aan de gestelde eisen voldoende typen zachte 10 0 3 ' - 4 - polyestersegmenten in een blokcopolymeer woeden toegepast en ook kunnen meerdere typen tegelijk worden toegepast. Geschikte polyethersegmenten zijn bijvoorbeeld polyalkyleenoxides waaronder vallen 5 polytetramethyleenoxide, polypropyleenoxide, polyethyleenoxide. Ook kunnen andere aan de gestelde eisen voldoende typen polyethersegmenten in een blokcopolymeer worden toegepast en ook kunnen meerdere typen tegelijk worden toegepast in een copolyester.

10 Zeer geschikt zijn copolyetheresters waarin de polyestersegmenten polyalkyleentereftalaten zijn, bij voorkeur polybutyleentereftalaat en de polyethersegmenten polyalkyleenoxides, bij voorkeur polytetramethyleenoxide.

15 Geschikte copolyetheresters in de vezel volgens de uitvinding hebben in elk geval een verwerkingstemperatuur, in het bijzonder een smelttemperatuur, welke is gelegen onder de temperatuur waarbij in het polymeer een wezenlijke thermische 20 degradatie optreedt.

Voor de bovengrens van het smeltpunt van het laagsmeltende gedeelte van het copolyester gelden geen bijzondere beperkingen. Als regel is dit 130 °C of lager, bij voorkeur 100'°C of lager. Het 25 gewichtsgemiddeld molecuulgewicht van het laagsmeltende polymeersegment ligt tussen 200 en 10000 g/mol, bij voorkeur tussen 400 en 6000 g/mol.

De verhouding in gew.% tussen het hoogsmeltende kristallijne segment en het laagsmeltende 30 flexibele segment in het copolyester ligt tussen 95:5 en 5:95 en bij voorkeur tussen 70:30 en 30:70.

Onder een chemisch vernette rubber wordt een rubber verstaan die door chemische reacties tot een niet-oplosbaar en niet-smeltbaar polymeer is gevormd, 35 waarin de molecuulketens zodanig met elkaar verbonden zijn dat een drie-dimensionale netwerkstructuur is ontstaan. Voorbeelden van de genoemde reacties staan 1 0 0 3 ? - 5 - beschreven in de Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Second Edition, John Wiley and Sons,

Volume 4, pagina 350 e.v. en pagina 666 e.v.

Geschikte rubbers voor de vezel volgens de 5 uitvinding zijn acrylrubbers, butylrubbers, gehalogeneerde rubbers, bijvoorbeeld gebromeerd en gechloreerd isobutyleen-isopreen, (styreen-)butadieen rubbers, butadieen-styreen-vinylpyridine, nitril-rubbers, natuurlijke rubber, urethaanrubbers, 10 siliconenrubbers, polysulfide- rubbers, fluorkoolstofrubbers, etheen-propeen-(dieen-)rubbers (algemeen aangeduid als EP(D)M rubbers), polyisopreen, epichloorhydrine, gechloreerd polyetheen, chloropreen, gechlorosulfoneerd polyetheen. Bij voorkeur bevat de 15 vezel de economisch aantrekkelijke en gangbare acrylrubbers, (styreen-)butadieenrubbers, butylrubbers, gechloreerd polyetheen, chloropreen, gechlorosulfoneerd polyetheen, epichloorhydrine, etheen-propeen-(dieen-)rubbers, nitrilrubbers, natuurlijke rubber, 20 polyisopreen of siliconerubbers. Zeer geschikt zijn EP(D)M-rubbers. In de vezel kunnen ook mengsels van verschillende rubbers voorkomen, waarvan er ten minste één chemisch is vernet.

De rubber in de vezels kan zijn vernet met 25 elke daarvoor bekende techniek, waarbij voor elke rubber de meest geschikte kan worden gekozen. Het vernetten vindt veelal plaats onder invloed van vernettingsmiddelen, waarvan zwavel, peroxides, metaaloxides, (organo)silaanverbindingen, epoxyharsen, 30 chinon-dioximen, fenolharsen, alkylfenol-formaldehyde harsen, diurethanen, bismaleimides en amines bekende voorbeelden zijn. Zo kan bijvoorbeeld gehalogeneerde butylrubber met zinkoxide worden vernet maar ook onder toepassing van harsen, bijvoorbeeld (gebromeerde) 35 fenolhars en urethaanhars. Deze harsen zijn ook geschikte vernetters voor bijvoorbeeld EPDM-rubber. Ook organische peroxides en zwavel zijn bekende en 10 0 3? - 6 - geschikte vetnetters. Het vernetten kan desgewenst worden uitgevoerd in de aanwezigheid van versnellers en/of activatoren. Bij voorkeur is het mengsel een thermoplastisch vulcanisaat. Een thermoplastisch 5 vulcanisaat, op zich bekend en als regel afgekort tot TPV, wordt verkregen door statische of dynamische vulcanisatie ofwel vernetting van de rubber in aanwezigheid van het copolyester. Onder dynamisch vulcaniseren wordt een proces verstaan, waarin in een 10 samenstelling, die een onvernette rubber en een thermoplastisch polymeer, in het onderhavige geval een thermoplastisch elastomeer, bevat, de rubber wordt vernet onder hoge afschuiving. Bij voorkeur is het mengsel dynamisch gevulcaniseerd omdat in een dergel ijk 15 mengsel de rubber zeer homogeen is verdeeld in het copolyester en de vezels de beste eigenschappen bezitten. Dynamisch vulcaniseren kan plaatsvinden in de bekende menginrichtingen, bijvoorbeeld walsen, Banbury mengers, continue mengers, kneders en mengende 20 extruders, waarvan dubbelschroefsextruders de voorkeur hebben.

Een overzicht van de bekende technieken voor het dynamisch vulcaniseren wordt gegeven in Paper no.

41 van de Meeting of the Rubber Division of the 25 American Chemical Society, November 4, 1992 in Nashville, Tennessee, USA.

De keuze van het vernettingsmiddel wordt in eerste aanleg bepaald door zijn geschiktheid om de rubber te vernetten. Daarnaast dient het 30 vernettingsmiddel zo gekozen te worden dat het vernettingsmiddel geen ongewenste werking uitoefent op het copolyester. Bekende ongewenste werkingen zijn bijvoorbeeld degradatie, verkleuring of vernetting van het copolyester. De vakman kan in elk voorkomend geval, 35 voorzover dit al niet bekend is in het werkveld, eenvoudig proefondervindelijk vaststellen of het beoogde vernettingsmiddel en de beoogde copolyester 10 0 3 1 - 7 - elkaar verdragen.

In de rubber kunnen de gebruikelijke toeslagstoffen aanwezig zijn. Voorbeelden daarvan zijn hardingsmiddelen, versnellers, vertragers, activators, 5 vulstoffen, versnijdingsmiddelen, weekmakers, andere polymeren, kleurmodificatoren, antidegradanten als antioxidanten, antiozonanten, compatibilizers, thermische stabilisatoren en üV-stabilisatoren.

Bij het kiezen en bepalen van het aantal 10 gewichtsdelen rubber in de vezel wordt uitgegaan van de rubber exclusief de daarin aanwezige toeslagstoffen, waaronder begrepen het vernettingsmiddel.

In en op de vezel kunnen voorts stoffen aanwezig zijn die het uiterlijk, het verwerkingsgedrag 15 en de gebruikseigenschappen kunnen beïnvloeden.

Voorbeelden hiervan zijn matteringsmiddelen, avivages, surfactants, verfstoffen, pigmenten en licht-, UV- en hittestabilisatoren.

De vezels volgens de uitvinding, of de 20 afzonderlijke filamenten, waarmee de vezel een multifilamentvezel is, hebben een titer van 5-1000 dtex, bij voorkeur tussen 10 en 500 dtex en met meer voorkeur tussen 20 en 250 dtex. De rek bij breuk komt nagenoeg overeen met die van de rubber en bedraagt 25 afhankelijk van de tension set zoals hiervoor aangegeven ten minste 100% en kan ten minste 400% en zelfs ten minste 500% bedragen.

De vezels zijn bijzonder geschikt om elastische eigenschappen te geven aan textiele 30 materialen, weefsels en breisels. Voorbeelden daarvan zijn badkleding, onderkleding, sportkleding, vrije-tijdskleding, kousen, panties, sokken, rekbare bandjes in kleding, luiers en medische bandages.

De vezels volgens de uitvinding kunnen op 35 zich worden toegepast maar ook kunnen zij zijn omhuld, omwikkeld of omsponnen met andere vezels, in het bijzonder polyester, polyamide of katoen of te zamen 1 0 0 3 *: - - 8 - met andere vezels op de daarvoor bekende wijzen worden verwerkt tot elastische garens.

Wanneer in het voorgaande en hierna van een vezel wordt gesproken dient hieronder ook een band of 5 film te worden verstaan en in het algemeen elk voorwerp dat in ten minste één richting een afmeting bezit van ten hoogste 1000 μια, bij voorkeur ten hoogste 500 μτα, met meer voorkeur ten hoogste 250 j/m en met de meeste voorkeur ten hoogste 100 en zelfs 50 μτα. De doorsnede 10 van de vezel of van een filament, wanneer de vezel een multifilament is, kan zowel rond als ovaal zijn alsook meerlobbig, bijvoorbeeld drie-lobbig. Voorbeelden van dergelijke vormen zijn te vinden in Introductory Textile Science, Fifth Edition, by Marjory L. Joseph, 15 published by Kolt, Rinehart and Winston Inc., pagina 40.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een elastische vezel, zoals hiervoor gedefinieerd, omvattende het uit 20 de smelt verspinnen van een mengsel van een copolyester en een rubber, waarin de rubber op het moment dat de vezel wordt gevormd geheel of nagenoeg geheel is vernet.

Verrassenderwijs blijkt het met de werkwijze 25 volgens de uitvinding mogelijk elastische vezels te vervaardigen met een zeer goed elastisch-herstel-vermogen in combinatie met een hoge rek bij breuk. Vezels met een blijvende lengtetoename (tension set) van ten hoogste 10% en zelfs ten hoogste 5% na 30 uitrekking met 100% van de oorspronkelijke lengte en en rek bij breuk van ten minste 500% en zelfs van ten minste 600% blijken aldus te kunnen worden vervaardigd. Voorts is gebleken dat door het verstrekken van de vezel, verkregen met de werkwijze volgens de 35 uitvinding, vezels worden verkregen met een tension set na uitrekking met 100% van de oorspronkelijke lengte van ten hoogste 5%, 3% of zelfs 2%.

1 o ° ;. ' - 9 -

Een verder voordeel van de werkwijze is gelegen in de mogelijkheid een hoge productiesnelheid te bereiken door de hoge spinsnelheden welke mogelijk zijn gebleken. Voorts wordt in de gebruikelijke 5 werkwijzen voor verwerking van rubberbevattende materialen de rubber als regel pas vernet nadat het rubber bevattende materiaal in de gewenste vorm is gebracht. Dit vraagt een extra en vaak tijdrovende stap. Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt 10 uitgegaan van een reeds vernette rubber waarmee het tijdrovende vernetten van de gesponnen vezel overbodig is geworden.

De goede verspinbaarheid met een hoge spinsnelheid van een mengsel, waarin een reeds geheel 15 of nagenoeg geheel vernette rubber aanwezig is, is op zich verrassend omdat de dynamische viscositeit van dergelijke mengsels bij de vereiste spintemperatuur, welke 150-350 °C bedraagt afhankelijk van het toegepaste copolyester, is gelegen tussen 1.000.000 en 20 1000 Pa.s bij afschuifsnelheden van 0,1 resp. 200 /s.

Gebruikelijke waarden voor de viscositeit van een verspinbaar mengsel liggen volgens het handboek Plastic Extrusion Technology, ed. Friedhelm Hensen, Hansen Publishers, Munich, pag. 566, in het gebied van 80-300 25 Pa.s, indien men althans een acceptabele spinsnelheid wil bereiken. Op grond van de hoge viscositeit zou een vakman verwachten, dat met niet meer dan 10 m/min kan worden gesponnen. Veel hogere spinsnelheden van 100 en 500 tot 1000 m/min en zelfs 1200 m/min en meer zijn 30 echter mogelijk gebleken in de werkwijze volgens de uitvinding. Eventuele beperkingen blijken slechts opgelegd door de beperkte mogelijkheden van de spinapparatuur maar niet door het spingedrag van het mengsel.

35 Een ander voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is de mogelijkheid om op eenvoudige wijze dunne vezels te vervaardigen. Vezels met een titer van 1003240 - 10 - 10 en zelfs 5 dtex kunnen aldus worden vervaardigd. Het vervaardigen van dikkere vezels brengt in het algemeen en ook bij de werkwijze volgens de uitvinding minder problemen met zich dan het spinnen van dunne vezels.

5 Door het gebruik van grotere spingaten kan eenvoudig een dikkere vezel tot bijvoorbeeld 25, 50, 100 of zelfs 250 dtex worden vervaardigd. Ook nog dikkere vezels tot 500, 1000 of meer dtex behoren tot de mogelijkheden maar bij die dikte dient eerder te worden gesproken van 10 draden of bandjes. Ook bij dergelijke dikten brengt de goede verspinbaarheid van de uitgangsmengsels de genoemde procesvoordelen met zich terwijl de gunstige materiaaleigenschappen ook dan in de vervaardigde produkten aanwezig zijn. De dikte van de vezel kan 15 worden verkleind door tijdens of na het verspinnen de vezel aan een verstrekbehandeling te onderwerpen. De verstrekking kan plaatsvinden in een breed temperatuurgebied, bijvoorbeeld van 0 °C tot tegen de smelttemperatuur van het copolyester aan, bij voorkeur 20 echter niet bij een hogere temperatuur dan de smelttemperatuur van het copolyester minus 3 °C. Het smeltpunt van het copolyester wordt in hoofdzaak bepaald door het harde segment en is te bepalen met standaardtechnieken als DSC. Na het verstrekken wordt 25 de vezel bij voorkeur de gelegenheid gegeven te relaxeren door deze gedurende een zekere tijd bij voorkeur spanningsloos aan een zekere temperatuur bloot te stellen. Hierbij krimpt de vezel, waardoor de lengtevermeerdering als gevolg van de verstrekking weer 30 gedeeltelijk wordt teniet gedaan. De relaxatie wordt als voltooid beschouwd wanneer geen wezenlijke verdere lengteafname meer wordt waargenomen. De relaxatie-temperatuur is bij voorkeur eveneens gelegen tussen 0 °C en de smelttemperatuur van het copolyester en kan 35 zowel gelijk aan de verstrektemperatuur als daarvan verschillend worden gekozen. De tijd gedurende welke men de vezel laat relaxeren kan korter worden gekozen - 11 - naarmate de relaxatietemperatuur hoger is.

In de werkwijze volgens de uitvinding wordt een mengsel versponnen van een copolyester en een rubber, waarin de rubber op het moment dat de vezel 5 wordt gevormd geheel of nagenoeg geheel is vernet. Het mengsel bevat 10-90 gewichtsdelen rubber op 90-10 gewichtsdelen van het copolyester en bij voorkeur 30-75 gewichtsdelen rubber op 70-25 gew. delen copolyester. Met de meeste voorkeur bevat het mengsel 55-70 10 gewichtsdelen rubber op 45-30 gewichtsdelen copolyester. Bij het bepalen van het aandeel van de rubber wordt de rubber exclusief de daarin eventueel aanwezige toeslagstoffen, waaronder begrepen het vernettingssysteem, in aanmerking genomen.

15 Geschikte en bij voorkeur toegepaste rubbers en copolyesters zijn die, welke hiervoor zijn beschreven als geschikt en bij voorkeur toegepast voor de elastische vezel volgens de uitvinding. Ook de daar genoemde gebruikelijke en bekende toeslagstoffen kunnen 20 aan het te verspinnen mengsel zijn toegevoegd.

De werkwijze kan worden uitgevoerd met elk mengsel dat aan de vereiste kenmerken voldoet. Het is procestechnisch van voordeel wanneer het aanmaken van het mengsel en het verspinnen plaatsvinden in één 25 enkele continue procesgang. Het mengsel van de vernette rubber en het copolyester wordt bij voorkeur aangemaakt uit een mengsel van onvernette rubber en het copolyester in aanwezigheid van een vernettingsmiddel. Het is toelaatbaar wanneer de rubber reeds in geringe 30 mate is vernet alvorens het wordt gemengd met het copolyester. Noodzakelijk is evenwel, dat de rubber nog in zodanige mate niet-vernet is, dat deze zich nog gedraagt als een thermoplast en in de smelt mengbaar is met het copolyester.

35 Geschikte manieren om het mengsel aan te maken zijn hiervoor beschreven. Bij voorkeur is het mengsel een TPV, vervaardigd door dynamisch 1 c y - 12 - vulcaniseren, zoals in het voorgaande beschreven. Het hierbij toegepaste mengen en kneden wordt in het algemeen voortgezet tot de rubber volledig of nagenoeg volledig is vernet. Hieronder wordt verstaan dat de 5 rubber zover is vernet dat deze de elastomere eigenschappen bezit, welke in het algemeen verbonden zijn met een rubber, die op de gebruikelijke wijze, dat wil zeggen op zich zelf en niet dynamisch in aanwezigheid van een copolyester, is gevulcaniseerd. De 10 mate waarin de vernetting is voortgeschreden kan worden gekarakteriseerd door de bij verhoogde temperatuur met een oplosmiddel voor de rubber uit het dynamisch gevulcaniseerde mengsel extraheerbare rubberfractie. Deze fractie bedraagt bij voorkeur ten hoogste 40 15 gew.%, met meer voorkeur ten hoogste 25 gew.% en zelfs ten hoogste 10 gew.% en met de meeste voorkeur ten hoogste 5 gew.%, berekend op de hoeveelheid rubber in het mengsel. Naarmate de extraheerbare fractie afneemt, neemt ook de tension set af. Het bepalen van de 20 extraheerbare rubberfractie is een op zich in het betreffende werkveld bekende techniek. Als oplosmiddel wordt een voor de betreffende rubber als goed bekend staand oplosmiddel gebruikt. Zo wordt algemeen voor het bepalen van de extraheerbare fractie in EP(D)M kokende 25 xyleen toegepast.

Een deel van de vernetting kan ook plaatsvinden tijdens de spinstap. In deze spinstap wordt het mengsel opgesmolten, gehomogeniseerd en getransporteerd naar de spinkop waar de eigenlijke 30 vorming van de vezel plaatsvindt. De genoemde bewerkingen vinden als regel plaats bij verhoogde temperatuur en onder het aanleggen van afschuif-spanningen en daarmee onder geschikte condities voor dynamisch vulcanizeren.

35 Het, reeds geheel of zoals hiervoor beschreven mogelijk nog slechts gedeeltelijk, vernette mengsel kan worden toegevoerd aan een spininrichting.

- 13 -

Het mengsysteem kan daarbij zijn geïntegreerd in de spininrichting, dat dan bijvoorbeeld is opgebouwd uit een extruder waarin de rubber en het copolyester worden gemengd onder gelijktijdige vernetting van de rubber.

5 Het mengsel kan daarbij worden verhit tot boven het smeltpunt van het copolyester, waarbij het smeltverwerkbaar wordt. Het mengsel kan dan in deze vorm worden toegevoerd aan een de extruder afsluitende spindop, waarin spinopeningen van de gewenste vorm en 10 afmetingen en in het gewenste aantal zijn aangebracht. Ook kan het gesmolten mengsel worden toegevoerd aan een spinpomp en vandaar uit aan de spindop. In de spindop vindt dan de eigenlijke vorming van de vezels plaats. Daar ter plaatse is het mengsel in smelt-verwerkbare 15 vorm aanwezig en is de rubber geheel of nagenoeg geheel vernet.

Desgewenst kan het aanmaken van het mengsel en het verspinnen in tijd en plaats gescheiden plaatsvinden. Het al dan niet geheel vernette mengsel 20 kan, eventueel na afkoeling, worden verkleind en het verkregen granulaat of de oorspronkelijke brokken kunnen later en/of elders aan een spininrichting worden toegevoerd, waarin dan zonodig de rubber alsnog verder wordt vernet en het mengsel met de vernette rubber 25 opgesmolten en als smelt toegevoerd aan de spindop.

Als spininrichting kan elke bekende inrichting worden toegepast die voorziet in de mogelijkheid, desgewenst om het mengsel aan te maken, al dan niet onder gelijktijdige vernetting van de 30 rubber, maar in elk geval om het mengsel te smelten en het gesmolten mengsel door een spindop met openingen in de gewenste vorm en afmetingen te persen met de gewenste snelheid. Zonodig moeten ook de voor, gehele of gedeeltelijke, vernetting van de rubber vereiste 35 omstandigheden in de spininrichting kunnen worden aangelegd.

De vezel wordt versponnen in de lucht of in - 14 - een ruimte waarin lucht of een inert gas aanwezig is. Gas, lucht of stoom kunnen daarbij, afhankelijk van het gebruikte mengsel op omgevingstemperatuur of op een verhoogde, bij voorkeur onder het smeltpunt van het 5 copolyester gelegen, temperatuur worden gehouden. Ook kan de vezel direct na het uittreden uit de spinkop aan een stoomatmosfeer worden blootgesteld. In veel gevallen wordt de versponnen vezel na een zekere weg door lucht gas of stoom te hebben afgelegd door een 10 vloeistofbad, in het bijzonder een waterbad, geleid ter verdere, desgewenst snellere afkoeling. De vezel koelt aldus af, verkrijgt een stabiele vorm en kan worden opgeklost. De vezel kan worden gesponnen en opgeklost als monofilament maar ook als multifilament. De vezel 15 kan tijdens of direct aansluitend aan het spinnen, wanneer de vezel nog geheel of gedeeltelijk in gesmolten toestand verkeert, aan een voorverstrekking (draw down) worden onderworpen. Hiermee kunnen vezels met een kleinere titer worden verkregen. Ook kan, zoals 20 in het voorafgaande reeds toegelicht, de vezel aansluitend of in een afzonderlijke stap worden verstrekt ter verlaging van de titer, waarbij tevens de tension set kan worden verbeterd.

De vezel kan verder worden onderworpen aan 25 andere voor vezels gebruikelijke nabewerkingen, bijvoorbeeld een warmtebehandeling, krimpen, kroezen en verven. Ook kan de vezel worden omsponnen met andere vezels of garens, bijvoorbeeld van polyamide, katoen en polyester, worden samengesponnen met andere vezels of 30 garens of worden gebreid of geweven.

De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van de navolgende voorbeelden, zonder hiertoe evenwel beperkt te zijn.

Het spinnen van de vezels werd uitgevoerd met 35 een Fourné Spintester met een spinpomp van 1,2 cc of met een Göttfert Viscotester 1500 met een spindop met (tenzij uitdrukkelijk anders vermeld) een lengte L van 1 C 0 3 2 4 (? - 15 - 20 mm, een diameter D van 0,5 mm (L/D = 40), een cylinderdiameter van 12 mm en een plunjersnelheid van 0,2 mm/s .

De mechanische eigenschappen van de vezels 5 werden onderzocht op een Zwick 1435 trekbank met een testsnelheid van 20 cm/min en een klemafstand van 5 cm.

Voorbeeld I

Aan een Haake 50cc Banbury kneder werden 10 achtereenvolgens toegevoegd: op t=0 23,8 g EPDM (KeltanR 778); op t=l min 17,5 g copolyetherester (ArnitelR EM400), 2,82 g pigment (KronosR 2210), 0,18 g IrganoxR 1098 als stabilisator; en 15 op t=4 min 2,7 g fenolhars (SchenectedyR SP1045).

De temperatuur en het toerental van de kneder werd bij aanvang van het experiment ingesteld op respectievelijk 225°C en 100 r.p.m.. Na 8 minuten werd het verkregen mengsel (TPV) gelost en tot kamertemperatuur afgekoeld. 20 Een deel van het mengsel werd gebruikt om een monofilament elastische vezel te vervaardigen d.m.v. smeltspinnen. Hierbij werd gebruik gemaakt van een Götffert Viscotester.

De gesponnen vezel had de volgende eigenschappen: 25 Titer 1430 dtex

Treksterkte 1,7 cN/tex

Rek bij breuk 920%

Tension set na 50% uitrekking 2%

Tension set na 100% uitrekking 6% 30 Tension set na 200% uitrekking 16%

Tension set na 300% uitrekking 30%

Eenzelfde vezel werd bij 20 °C verstrekt tot 9x (800%) zijn oorspronkelijke lengte. Na 24h relaxatie (20±2°C, 65+5% relatieve luchtvochtigheid) werden de 35 eigenschappen van de vezel opnieuw gemeten. De verstrekte vezel had de volgende eigenschappen:

Titer 660 dtex 1 0 0 3 ? - 16 -

Treksterkte 3.1 cN/tex

Rek bij breuk 410%

Tension set na 50% uitrekking 0%

Tension set na 100% uitrekking 1% 5 Tension set na 200% uitrekking 4%

Tension set na 300% uitrekking 8%

Voorbeeld II

Het mengsel uit Voorbeeld I werd gebruikt om 10 een multifilament elastische vezel te vervaardigen. Hierbij werd gebruik gemaakt van de Göttfert Viscotester, waarbij een multifilament spindop werd toegepast (4χ100μπι, L/D= 2).

De gesponnen vezel had de volgende eigenschappen: 15 Titer 388 dtex (97 dtex per filament) Treksterkte 1.6 cN/tex

Rek bij breuk 620%

Tension set na 50% uitrekking 2% 20 Tension set na 100% uitrekking 7%

Tension set na 200% uitrekking 17%

Tension set na 300% uitrekking 32%

Eenzelfde vezel werd bij 20 °C verstrekt tot 5x (400%) zijn oorspronkelijke lengte. Na 24h relaxatie 25 (20±2°C, 65±5% relatieve luchtvochtigheid) werden de eigenschappen van de vezel opnieuw gemeten. De verstrekte vezel had de volgende eigenschappen:

Titer 280 dtex (70 dtex per filament) 30 Treksterkte 2,9 cN/tex

Rek bij breuk 360%

Tension set na 50% uitrekking 0%

Tension set na 100% uitrekking 1%

Tension set na 200% uitrekking 5% 35 Tension set na 300% uitrekking 9% 1 0 0 3 ? ' ^ - 17 -

Voorbeeld III

Aan een Haake 50cc Banbury kneder werden achtereenvolgens toegevoegd: op t=0 24,0 g NBR-rubber (NysynR 405)? 5 op t=l min 18,8 g copolyetherester (ArnitelR EM400), 0,19 g IrganoxR 1098 als stabilisator; en op t=4 min 4,23 g fenolhars (SchenectedyR SP1045).

De temperatuur en het toerental van de kneder werden bij aanvang van het experiment ingesteld op 10 respectievelijk 225°C en 100 r.p.m.. Na 8 minuten werd het dynamisch gevulkaniseerde mengsel (TPV) gelost en tot kamertemperatuur afgekoeld. Een deel van het mengsel werd gebruikt om een monofilament elastische vezel te vervaardigen door middel van smeltspinnen.

15 Hierbij werd gebruik gemaakt van de Götffert Viscotester.

De gesponnen vezel had de volgende eigenschappen:

Titer 1510 dtex

Treksterkte 2,5 cN/tex 20 Rek bij breuk 680%

Tension set na 50% uitrekking 2%

Tension set na 100% uitrekking 5%

Tension set na 200% uitrekking 13%

Tension set na 300% uitrekking 26% 25 Eenzelfde vezel werd bij 20 °C verstrekt tot 6x (500%) zijn oorspronkelijke lengte. Na 24h relaxatie (20±2°C, 65±5% relatieve luchtvochtigheid) werden de eigenschappen van de vezel opnieuw gemeten. De verstrekte vezel had de volgende eigenschappen: 30 Titer 845 dtex

Treksterkte 4,3 cN/tex

Rek bij breuk 380%

Tension set na 50% uitrekking 0%

Tension set na 100% uitrekking 0% 35 Tension set na 200% uitrekking 3%

Tension set na 300% uitrekking 7%

1 0 0 3 2 J

- 18 -

Voorbeeld IV

Aan een Farrel 3500cc kneder werden achtereenvolgens toegevoegd: op t= 0 1377 g EPDM-rubber (KeltanR 714) en 1080 g 5 copolyetherester (ArnitelR EM400); en op t= 4 min 243 g fenolhars (SchenectedyR SP1045).

De temperatuur van de kneder werd bij aanvang van het experiment ingesteld op 180°C en liep tijdens het kneden op tot 235 °C en werd daar gedurende het 10 kneden gehouden door regeling van het toerental van de kneder (90 tot 160 r.p.m.)· Na 8 minuten werd het mengsel gelost, tot granulaat verwerkt en gedroogd voor spinexperimenten. Uit het mengsel werd een multifilament elastische vezel vervaardigd door 15 smeltspinnen. Hierbij werd gebruik gemaakt van de

Fourné Spintester. Het smeltspinnen vond plaats onder de volgende condities: temperatuur smelt : 240°C

doorzet : 18 g/min 20 spinblok duse : 12 * 0.25 mm L/D : 2 opwikkelsnelheid : 120 m/min

De gesponnen vezel had de volgende eigenschappen:

Titer 1500 dtex 25 (125 dtex per filament)

Treksterkte 2.1 cN/tex

Rek bij breuk 630%

Tension set na 50% uitrekking 2%

Tension set na 100% uitrekking 5% 30 Tension set na 200% uitrekking 14%

Tension set na 300% uitrekking 28%

Eenzelfde vezel werd bij 20 °C verstrekt tot 5x (400%) zijn oorspronkelijke lengte. Na 24h relaxatie (20±2°C, 65±5% relatieve luchtvochtigheid) werden de 35 eigenschappen van de vezel opnieuw gemeten. De verstrekte vezel had de volgende eigenschappen:

Titer 912 dtex 1 0 0 7 \ - 19 - (76 dtex per filament) Treksterkte 3,2 cN/tex

Rek bij breuk 380%

Tension set na 50% uitrekking 0% 5 Tension set na 100% uitrekking 1%

Tension set na 200% uitrekking 5%

Tension set na 300% uitrekking 9%

Voorbeeld V

10 Op een ZSK 30/42D dubbelschroefsextruder werd een dynamisch gevulkaniseerd mengsel (TPV) aangemaakt met de volgende samenstelling: copolyetherester (ArnitelR EM400) 37,4% rubber (EPDM, KeltanR 714) 50,0% 15 fenolhars (SchenectedyR SP1045) 6,5% pigment (KronosR 2210) 5,5% stabilisator (IrganoxR 1098) 0,6%

De volgende condities en instellingen werden aangehouden: doorzet 4 kg/uur, verblijftijd 3,5 min, 20 priktemperatuur 280°C, toerental 150 r.p.m.. Alle componenten behalve de fenolhars werden aan het begin van de extruder gedoseerd. Na opsmelten en menging van de componenten werd de fenolhars als een 50 gew.%-ige oplossing in aceton via een side feeder gedoseerd. Het 25 verkregen dynamisch gevulkaniseerde mengsel (TPV) werd tot granulaat verwerkt en gedroogd voor spinexperimenten. De genoemde wijze van toevoegen van de fenolhars blijkt te leiden tot een TPV met een zeer homogene structuur en die met zeer hoge snelheden 30 versponnen en opgewikkeld kan worden.

Uit het mengsel werd een monofilament elastische vezel vervaardigd d.m.v. smeltspinnen. Hierbij werd gebruik gemaakt van de Fourné Spintester. Het smeltspinnen vond plaats onder de volgende 35 condities:

temperatuur smelt : 239°C

spinpomp doorzet : 12 g/min t o Q : ·' * - 20 - spinblok duse : 1 * 0.50 nun L/D : 2 wikkelsnelheid : 1100 m/min

De gesponnen vezel had de volgende eigenschappen: 5 Titer 109 dtex

Treksterkte 2.3 cN/tex

Rek bij breuk 510%

Tension set na 50% uitrekking 1%

Tension set na 100% uitrekking 5% 10 Tension set na 200% uitrekking 14%

Tension set na 300% uitrekking 28%

Eenzelfde vezel werd bij 20 °C verstrekt tot 5x (400%) zijn oorspronkelijke lengte. Na 24h relaxatie (20±2°C, 65±5% relatieve luchtvochtigheid) werden de 15 eigenschappen van de vezel opnieuw gemeten. De verstrekte vezel had de volgende eigenschappen:

Titer 73 dtex

Treksterkte 3,2 cN/tex

Rek bij breuk 325% 20 Tension set na 50% uitrekking 0%

Tension set na 100% uitrekking 1%

Tension set na 200% uitrekking 4%

Tension set na 300% uitrekking 8%

25 Vergelijkend Experiment A

Ter vergelijking werd een vezel vervaardigd uit enkel een copolyetherester (ArnitelR EM400).

Hierbij werd gebruik gemaakt van de Göttfert Viscotester. De gesponnen vezel had de volgende 30 eigenschappen:

Titer 813 dtex

Treksterkte 3,7 cN/tex

Rek bij breuk 575%

Tension set na 50% uitrekking 8% 35 Tension set na 100% uitrekking 18%

Tension set na 200% uitrekking 40%

Tension set na 300% uitrekking 75% 10 e j : - 21 -

Eenzelfde vezel werd bij 20 °C verstrekt tot 5x (400%) zijn oorspronkelijke lengte. Na 24h relaxatie (20±2°C, 65±5% relatieve luchtvochtigheid) werden de eigenschappen van de vezel opnieuw gemeten. De 5 verstrekte vezel had de volgende eigenschappen:

Titer 395 dtex

Treksterkte 6,3 cN/tex

Rek bij breuk 290%

Tension set na 50% uitrekking 3% 10 Tension set na 100% uitrekking 7%

Tension set na 200% uitrekking 18%

Tension set na 300% uitrekking breuk

1 0 Ö O

Claims (15)

1. Elastische vezel welke een copolyesterether of een copolyesterester bevat met het kenmerk, dat de 5 vezel een mengsel bevat van een copolyesterether of een copolyesterester en een chemisch vernette rubber.

2. Vezel volgens conclusie 1, welke een blijvende lengtetoename na 100% uitrekking bezit van ten 10 hoogste 9% en een rek bij breuk van ten minste 450%.

3. Vezel volgens conclusie 2 welke een blijvende lengtetoename na 100% uitrekking bezit van ten hoogste 6% en een rek bij breuk van ten minste 15 500%.

4. Elastische vezel van een mengsel bevattende een copolyesterether of een copolyesterester en een chemisch vernette rubber, welke een blijvende lengtetoename na 100% uitrekking bezit van ten 20 hoogste 5%.

5. Vezel volgens conclusie 4 met een blijvende lengtetoename na 100% uitrekking van ten hoogste 3%.

6. Vezel volgens conclusie 5 met een blijvende 25 lengtetoename na 100% uitrekking van ten hoogste 2%.

7. Vezel volgens een der conclusies 1-6, waarin de rubber een EP(D)M-rubber is.

8. Vezel volgens een der conclusies 1-7, waarin het 30 mengsel een thermoplastisch vulcanisaat is.

9. Vezel volgens conclusie 8, waarin het mengsel een dynamisch gevulcaniseerd thermoplastisch vulcanisaat is.

10. Werkwijze voor het vervaardigen van een elastische 35 vezel, omvattende het uit de smelt tot een vezel vormen van een mengsel van een copolyetherester of een copolyesterester en een rubber, waarin de i o o ..s 1 - 23 - rubber op het moment dat de vezel wordt gevormd geheel of nagenoeg geheel is vernet.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, waarin de rubber in het mengsel een EP(D)M rubber is.

12. Werkwijze volgens conclusie 10 of 11, waarin het copolyester een copolyetherester is waarin polybutyleentereftalaat als estercomponent aanwezig is en polytetramethyleenoxide als ethercomponent.

13. Werkwijze volgens een der conclusies 10-12, waarin het mengsel een thermoplastisch vulcanisaat is.

14. Werkwijze volgens conclusie 13 waarin het mengsel een dynamisch gevulcaniseerd thermoplastisch vulcanisaat is.

15. Werkwijze volgens een der conclusies 9-14, waarin de vezel na het spinnen aan een verstrekbehandeling wordt onderworpen. * 0 Λ ; . SAMENWERKINGSVERDRAG (PCT) RAPPORT BETREFFENDE NIEUWHEIDSONDERZOEK VAN INTERNATIONAAL TYPE IOENDFIKATIE VAN DE NATIONALE AANVRAGE Kenmerk van oe aanvrager el win do gemacnagoe 8441NL Neoonanase aanvrage nr. moienngsoaimi 1003240 · 31 mei 1996 Ingeroepen voorrengsoaum Aanvrager (Naam) DSM N.V. Oaarm van net verzoek voor oen onderzoex ven «uemaeonear type Door oe Insane· voor Intemeeonaai Onoerzoek (ISA) aan net verzoek voor oen onderzoek van vuemaoonaai type begenene nr SN 27661 NL I. CLASSIFICATIE VAN HET ONDERWERP (bij eepaasmg van vnaiiUmo» etacsAcaeoa. alle oassiteaoesymtolen opgeven) Voigena oe inamaaona» aam heao· (IPC) Int. Cl.6: D 01 F 8/14 II. ONDERZOCHTE GEBIEDEN VAN DE TECHNIEK Onoerzocffie minimum aecumentatie _ Classificatiesysteem Classtficatiesympoien__ Int. Cl.6 D 01 F Onoorzocnte anoere oocumenaoe aan oe mnmum documenaoe voor zover eergoijke documanan n de onderzoent· geaeoen zjn opgenomen III.! i GEEN ONDERZOEK MOGELUK VOOR BEPAALDE CONCLUSIES (opnemingen op aanvullingsOlad) IIV.'_1 GEBREK AAN EENHEID VAN UITVINDING (opmeixingen op aanvullingsoiad) ! ^ =orm PCT.'lSA/TOKai C£ 15¾ a.