WO1995004847A1 - Monofilamente mit verbesserter webbarkeit, sowie verwendung der damit hergestellten gewebe - Google Patents

Monofilamente mit verbesserter webbarkeit, sowie verwendung der damit hergestellten gewebe Download PDF

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    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/78—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products
    • D01F6/84—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products from copolyesters

Definitions

  • the invention relates to a monofilament with a diameter of ⁇ 0.1 mm, from a polyethylene terephthalate / polydialkylsiloxane, the polyethylene terephthalate portion of which has at least 85% by weight, for the production of fabrics and for the use of these fabrics.
  • Fine monofilaments are to be understood here as monofilaments whose diameters are in the range from 0.01 to 0.1 mm.
  • the object of the invention is to improve the weavability of fine polyester monofilaments in warp and weft, to produce no peeling, splicing and no abrasion during weaving and to extend the running times during weaving by reducing the cleaning effort.
  • the monofilament has an elongation at break of ⁇ 30%, a strength of at least 45 cN / tex and at the same time an elastic modulus at 5% elongation of> 500 cN / tex.
  • Copolyesters have proven to be particularly suitable, which are modified with functionalized polydialkylsiloxanes either during production in granular form or by addition immediately before extrusion and which contain about 0.5% by weight of silicon in the finished thread.
  • Polysiloxanes of the type which are provided as the starting material for the use according to the invention are known from EP-A-0 269 923.
  • the known chemically modified polymers are used for the production of matrix fibers, but in their present form are unsuitable for precision fabrics for filter media and screen printing.
  • the monofilament has a residual tensile strength of> 85% with an elongation of 18%, based on the knot-free monofilament. With this combination, the knot strength of the monofilament is significantly improved.
  • the Si content is 0.05 to 2.0% by weight, in particular 0.05 to 1.5, preferably 0.05 to 1.0% by weight, based on the weight of the monofilament .
  • a test device under web-like conditions was used to determine the abrasion and the peeling.
  • the abrasion of the polyester monofilament modified according to the invention is still very weakly visible on the reed from the test device used, but is no longer weighable. It is particularly advantageous that in the production of a fabric on a weaving machine an intermediate cleaning of the reeds is not absolutely necessary, or that the cleaning cycle is extended. This also significantly improves the quality of the fabrics.
  • polyester / polydialkylsiloxane monofilaments according to the invention is particularly suitable for the production of fabrics for filter media, screens and those for screen printing.
  • 13f1 was chosen as the model titer and the copolyester made of polyethylene terephthalate (PET) and polydimethylsiloxane (PDMS) as the polymer. This corresponds to a diameter of 0.034 mm for all (PET) / (PDMS) monofilaments.
  • the spinning conditions for all examples are:
  • FIG. 2 a photograph of a reed of the test device (after the test)
  • FIG. 2 shows the result of a weaving test in the form of photographic recordings of the weaving leaf used.
  • the threads with positions 1-4 are according to the invention and show very little abrasion and peeling; the threads according to items 5-10 are comparative tests without PDMS and show considerable abrasion or peeling on the reed of the test machine. It follows from that that Monofilament according to the invention shows significantly improved weavability and longer working cycles.
  • the determination of the coefficient of friction is based on the rope friction equation.
  • the coefficient of friction was measured for 2 minutes using a device from Rothschild Mess ⁇ instruments, Zurich.
  • the determination of the coefficient of friction "ceramic / thread" has the ceramic pen a diameter of 20 mm and a roughness of 0.45.
  • the monofilament made of PET / PDMS has about 10% lower coefficients of friction both in the thread / thread case and in the ceramic / thread case.
  • PET 90 PET / PDMS 91 89
  • the monofilament according to the invention shows a significantly lower fibrillation.
  • the monofilaments made from PET / PDMS according to the invention are moreover less stiff than known monofilaments.
  • the process according to the invention has for the first time succeeded in eliminating the peeling of homogeneous polyester monofilaments with a diameter ⁇ 0.1 mm and a residual elongation ⁇ 30%.

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Abstract

Monofilamente mit einem Durchmesser von < 0,1 mm, entstanden durch Einbau eines Polydialkylsiloxanbausteins mit einem Si-Gehalt im Monofilament von 0,05 bis 2,0 Gew.-%, derart modifiziert, dass das Monofil nach der Verstreckung auf eine Bruchdehnung von < 30 % eine Festigkeit von wenigstens 45 cN/tex und gleichzeitig einen E-Modul bei 5 % Dehnung von > 500 cN/tex sowie einen Faden/Faden Reibungskoeffizienten ν < 0,30 und einen Keramik/Faden Reibungskoeffizienten ν < 0,50 aufweist. Die Monofilamente werden zur abschäl- und abrieblosen Herstellung von dichten Präzisionsgeweben für Filtermittel, Siebe und solche für den Siebdruck verwendet.

Description

Monofilamente mit verbesserter Webbarkeit. sowie Verwendung der damit hergestellten Gewebe.
Die Erfindung betrifft ein Monofilament mit einem Durchmesser von < 0,1 mm, aus einem Polyethylen- terephthalat/Polydialkylsiloxan, dessen Polyethylen- terephthalat-Anteil wenigstens 85 Gew.-% aufweist, zur Herstellung von Geweben, sowie zur Verwendung dieser Gewebe.
Beim Weben von dichten Geweben aus feinen Monofilamenten aus Polyester treten häufig Abschälungen und Abspleissun- gen von der Oberfläche des Monofilaments auf. Die Ab¬ schälrückstände lagern sich auf den Webblättern ab. Hier¬ durch wird ein Verweben oft unmöglich oder der Reini¬ gungszyklus der Webmaschine wird zu kurz. Wegen Abschä- lungen tritt auch eine Verschlechterung der Gewebequali¬ tät, insbesondere durch Verstopfung der Gewebeöffnungen auf. Das Phänomen ist in der schlechten Scheuerbeständigkeit von Polyesterfäden gegenüber beispielsweise Polyamidfäden begründet.
Unter feinen Monofilamenten sind hier solche Monofile zu verstehen, deren Durchmesser im Bereich von 0,01 bis 0,1 mm liegen.
Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die Webbarkeit von feinen Monofilamenten aus Polyester zu verbessern. Den Nachteil der unzureichenden Webbarkeit hat man zum Bei- spiel durch Herstellen eines Kern/Mantel-Fadens mit einem Mantel aus Polyamid zu umgehen versucht. Diese Lösung verlangt jedoch einen erhöhten Aufwand bei der Monofil- herstellung und ist somit nicht wirtschaftlich.
Es sind aber auch Monofilamente mit feinem Durchmesser bekannt, sogenannte Bikomponentfäden, deren Kern aus ei¬ nem anderen Copolyester besteht als der Mantel (EP-A-0 399 053). Hier ist es gelungen, durch chemische Modifika- tion des Mantels relativ feine Polyestermonofilamente herzustellen, welche nahezu abriebfrei webbar sind. Aber auch hier gilt, wie oben beschrieben, der höhere Arbeits¬ aufwand bei der Herstellung von Kern/Mantel-Fäden als nachteilig.
Es ist auch bekannt (EP-A-0 269 023), Silikon modifi¬ zierte Polyester in Form einer Matrixfaser herzustellen. Die Silikon-Matrix dient dabei als Schutz vor der mecha¬ nischen Beanspruchung des Fadens beim Weben und anderen textilen Verfahren. Beschichtungen in allen Formen haben bei feinen Monofilamenten den Nachteil, dass ein Verweben wegen der Abschälungen und verstärkten Fibrillierung un¬ möglich wird. Bei der Beschichtung von Monofilen handelt es sich aussedem um ein aufwendiges Verfahren.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Webbarkeit von feinen Polyester Monofilamenten in Kette und Schuss zu verbes¬ sern, beim Weben keine Abschälungen, Abspleissungen und keinen Abrieb zu erzeugen und die Laufzeiten beim Weben durch verminderten Reinigungsaufwand zu verlängern.
Die Aufgabe wird erfindungsge äss dadurch gelöst, dass das Monofilament eine Bruchdehnung von < 30 %, eine Fe¬ stigkeit von wenigstens 45 cN/tex und gleichzeitig einen E-Modul bei 5% Dehnung von > 500 cN/tex aufweist.
Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass ge¬ wisse, in die Polyesterkette eingebaute Comonomere aus funktionalisierten Polysiloxanen die Webbarkeit der Mono¬ filamente mit einem Durchmesser < 0.1 mm erheblich ver¬ bessern. Es treten keine sichtbaren Abschälungen bei fei¬ nen Monofilen zwischen 0.01 und 0.1 mm Durchmesser auf. Somit lassen sich in der Weberei die bisher häufigen Rei¬ nigungszyklen deutlich verlängern. Es treten keine Ver¬ stopfungen der Gewebeöffnungen auf.
Als besonders geeignet haben sich Copolyester erwiesen, welche entweder bereits bei der Herstellung in Granulat¬ form oder durch Zugabe unmittelbar vor der Extrusion mit funktionalisierten Polydialkylsiloxanen modifiziert wer¬ den und die im fertigen Faden etwa 0.5 Gew.-% Silizium enthalten. Polysiloxane der Art, die als Ausgangsmaterial für den erfindungsgemassen Einsatz vorgesehen sind, sind aus der EP-A-0 269 923 bekannt. Die bekannten chemisch modifizierten Polymere dienen zur Herstellung Matrixfa¬ sern, sind jedoch in der vorliegenden Form für Präzisi¬ onsgewebe für Filtermittel, Siebdruck ungeeignet.
Es ist besonders zweckmässig, wenn der Reibungs¬ koeffizient "Faden/Faden" μ < 0,30 und der Reibungs¬ koeffizient "Keramik/Faden" μ < 0,50 beträgt. Das hat den Vorteil einer verbesserten Webbarkeit des Monofilaments auf den handelsüblichen Webmaschinen.
Es ist auch zweckmässig, wenn das Monofilament eine Rest¬ reisskraft von > 85 % bei einer Dehnung von 18 %, bezogen auf das knotenfreie Monofil aufweist. Bei dieser Kombination wir die Knotenfestigkeit des Monofils erheblich verbessert.
Es ist zweckmässig, wenn der Si-Gehalt 0,05 bis 2,0 Gew.- %, insbesondere 0,05 bis 1,5, bevorzugt 0,05 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Monofilaments beträgt. Zur Bestimmung des Abriebs und der Abschälungen wurde eine Testvorrichtung unter webähnlichen Bedingungen eingesetzt.
Der Abrieb des erfindungsgemass modifizierten Polyester- monofils ist auf dem Webblatt von der eingesetzten Testvorrichtung zwar noch sehr schwach sichtbar, ist • jedoch nicht mehr wägbar. Es ist besonders vorteilhaft, dass bei der Herstellung eines Gewebes auf einer Webmaschine eine zwischenzeitliche Reinigung der Webblätter nicht unbedingt erforderlich ist, bzw. dass der Reinigungszyklus verlängert ist. Dadurch wird auch die Qualität der Gewebe erheblich verbessert.
Die Verwendung der erfindungsgemassen Polyester/Polydi- alkylsiloxan-Monofilamente ist besonders zur Herstellung von Geweben für Filtermittel, Siebe und solche für den Siebdruck geeignet.
Die Erfindung soll anhand eines Beispiels näher beschrieben werden.
Als Modelltiter wurde 13f1 gewählt und als Polymer der Copolyester aus Polyethylenterephthalat (PET) und Polydimethylsiloxan (PDMS). Dies entspricht bei allen (PET)/(PDMS)-Monofilamenten einem Durchmesser von 0,034 mm. Die Spinnbedingungen sind bei allen Beispielen:
Schmelzetemperatur : 290°C
Wickelgeschwindigkeit: 600 m/min
Polymerdurchsatz : 23 g/min bzw. 27 g/min
Die Monofilamente wurden weiter auf einer Streckanlage auf die Restdehnung von 28 +1-2 % bzw. 20 +/-2 % einstufig bei 200°C mit 100 m/min verstreckt. Die wichtigsten Fadeneigenschaften sind in Tabelle I zusam engefasst:
Tabelle I
Polymer Dehnung Festigkeit Modul bei 5 % [%] [cN/tex] Dehnung[cN/tex]
PET 27 55 695
PET 19 62 860
PET/PDMS 29 56 685
PET/PDMS 19 59 840
Die Erfindung soll anhand einer Zeichnung näher beschrie¬ ben werden. Es zeigen:
Fig. 1 das K/D-Diagramm Polyester gegen Polyester/PDMS Fig. 2 eine photographische Aufnahme von einem Webblatt der Testvorrichtung (nach dem Test)
Es werden, wie aus dem K/D-Diagramm der Fig. 1 ersicht¬ lich, mit Polyester/Polydimethylsiloxan 2,2' etwa die gleichen mechanischen Eigenschaften bei einer bestimmten Restdehnung, verglichen mit reinem Polyethylenterephtha- lat 1,1' erhalten. Alle verstreckten Fäden wiesen Koch¬ schrumpfwerte von 5-6% auf.
Figur 2 gibt das Ergebnis eines Webtests in Form von photographischen Aufnahmen des eingesetzten Webblatts wieder. Die Fäden mit den Positionen 1-4 sind erfindungsgemass und zeigen sehr wenig Abrieb und Abschälungen; die Fäden gemäss den Positionen 5-10 sind Vergleichsversuche ohne PDMS und zeigen erheblichen Abrieb bzw. Abschälungen auf dem Webblatt der Testmaschine. Es geht daraus hervor, dass das erfindungsgemässe Monofilament eine wesentlich verbesserte Webbarkeit und längere Arbeitszyklen zeigt.
Die Bestimmung des Reibungskoeffizienten beruht auf der Seilreibungsgleichung. Die Messung des Reibungskoeffizi¬ enten erfolgte mit einem Gerät der Firma Rothschild Mess¬ instrumente, Zürich, während 2 Minuten. Die Bestimmung des Reibungskoeffizienten "Keramik/Faden" weist der Kera¬ mikstift einen Durchmesser von 20 mm und eine Rauhigkeit von 0,45 auf.
Folgende Tabelle II zeigt die Reibungskoeffizienten "Faden/Faden" sowie "Keramik/Faden" Polyester im Vergleich zu Polyester/PDMS.
Tabelle II
Polymer μF/F UK/F
PET 0.33 0.53
PET/PDMS 0.29 0.48
Überraschend ist, dass das Monofilament aus PET/PDMS um etwa 10% tiefere Reibungskoeffizienten sowohl im Fall Faden/Faden als auch im Fall Keramik/Faden aufweist.
Folgende Tabelle III zeigt die Knoten-"Restreisskraft" Polyester im Vergleich zu Polyester/PDMS ausgedrückt in Prozenten.
Tabelle III
Polymer Dt= 28 % Dt= 18 %
PET 90 81 PET/PDMS 91 89
Dt = Dehnung Obwohl bei der Variante mit Dt=28% kein wesentlicher Unterschied festzustellen war, zeigt die Variante PET/PDMS mit Dt=18% überraschend einen geringeren Reisskraftverlust.
Zur weiteren Bestimmung der Webbarkeit wurde folgende selbst entwickelte Methode (Fibrillationstest) angewendet:
Prinzip der Testmethode
Zur Bestimmung der Fibrillation von Monofilamenten für Siebgewebe wird ein Bündel von gleichen Monofilamenten mit einer Frequenz von 2000 bis 3200 U/min während 10 Minuten gegen einen genormten Festkörper geschlagen. In der Tabelle IV sind die Resultate des Fibrillationstests zusammengefasst, wobei die Benotung folgende Bedeutung hat:
Benotung der Fibrillation
0.0 - 0.5 : gar keine bzw. sehr schwache Fibrillation
0.5 - 1.5 : schwache Fibrillation
1.5 - 3.5 : mittelstarke bis starke Fibrillation
3.5 - 4.5 : sehr starke Fibrillation > 4.5 : sehr starke Beschädigung Die Fibrillationstestresultate sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.
Tabelle IV
Polymer Restdehnung= 28 % Restdehnung= 20 %
2000/10 2000/15 2000/10 2000/15
PET 1.0 1.5 1.3 2.2 PET/DMS 0.0 0.1 0.3 0.4
Es bedeutet 2000/10: 2000 Umdrehungen/min, 10 Minuten lang.
Es geht daraus hervor, dass das erfindungsgemässe Mono- filament eine wesentlich geringere Fibrillation zeigt.
Die erfindungsgemass hergestellten Monofilamente aus PET/PDMS sind auserdem weniger steif als bekannte Monofi¬ lamente.
Nach dem erfindungsgemassen Verfahren ist es erstmals gelungen, die Abschälungen von homogenen Polyester- Monofilamenten mit einem Durchmesser < 0.1 mm und einer Restdehnung < 30% zu eliminieren.

Claims

Patentansprüche
1. Monofilament mit einem Durchmesser von < 0,1 mm aus einem Polyethylenterephthalat/ Polydialkylsiloxan, dessen Polyethylenterephthalatanteil wenigstens 85
10 Gew.-% aufweist, zur Herstellung von Geweben, dadurch gekennzeichnet, dass das Monofilament eine Bruchdehnung von < 30 %, eine Festigkeit von wenigstens 45 cN/tex und gleichzeitig einen E-Modul bei 5% Dehnung von > 500 cN/tex aufweist.
15
2. Monofilament nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Faden/Faden Reibungskoeffizienten μ < 0,30 und einen Keramik/Fäden Reibungskoeffizienten μ < 0,50.
20 3. Monofilament nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Knotenfestigkeit mit einer Restreisskraft von > 85 % bei einer Dehnung von 18 %, bezogen auf das knotenfreie Monofil.
25 4. Monofilament nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Si-Gehalt von 0,05 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Monofilaments.
5. Verwendung der Monofilamente mit einem Durchmesser von 30 < 0,1 mm, aus einem Polyethylenterephthalat/ Polydi¬ alkylsiloxan zur abschäl- und abriebfreien Herstel¬ lung von dichten Präzisionsgeweben für Filtermittel, Siebe und solche für den Siebdruck.
•35
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