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TECHNISCHER BEREICH
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein nicht kräuselndes Polyester-Monofilament
und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Im Besonderen betrifft
die vorliegende Erfindung ein nicht kräuselndes Polyester-Monofilament,
welches eine verbesserte Oberflächeneigenschaft
aufweist und als Material-Monofilament für Seile, Netze, Kunstdarm,
Planen, Zelte, Siebe, Gleitschirme und Segeltuche geeignet ist,
im Besonderen zur Herstellung von Maschengeweben für den Siebdruck,
speziell Gaze in Leinwandbindung mit hoher Maschenzahl und hohem
Modul für
den Siebdruck, von der hohe Genauigkeit verlangt wird bei der Herstellung
von Basisplatten für
gedruckte Schaltungen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Polyester-Monofilamente,
auch als "Monofilamente" oder "Materialgarne" bezeichnet, werden
nicht nur auf dem Bekleidungssektor, sondern auch auf dem Gebiet
der Industriematerialien breit eingesetzt. Im Besonderen werden
auf dem Gebiet der Industriematerialien die Polyester-Monofilamente
als Materialgarne für Reifencord,
Seile, Netze, Därme,
Planen, Zelte, Siebe, Gleitschirme und Segeltuche verwendet. Die
Monofilamente für
den Gebrauch als Industriematerialien müssen strengen Anforderungen
hinsichtlich Haftung an Gummi, Ermüdungsfestigkeit, Färbbarkeit,
Verschleißfestigkeit
und Knotenfestigkeit genügen.
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Die
Anforderungen an die physikalischen Eigenschaften der Monofilamente
werden zunehmend schärfer
und es besteht dringender Bedarf nach Verbesserungen hinsichtlich
der Gummihaftung, Ermüdungsfestigkeit,
Färbbarkeit,
Verschleißfestigkeit
und Knotenfestigkeit der Monofilamente.
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Im
Besonderen weisen die Polyester-Monofilamente eine hervorragende
Dimensionsstabilität
auf, und aus diesem Grunde haben auf dem Gebiet der Materialgarne
für leinwandbindige
Gaze für
den Siebdruck die Polyester-Monofilamente nun die natürlichen
Filamente wie Seidenfilamente und die anorganischen Filamente wie
Edelstahlfilamente verdrängt.
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Auf
dem Gebiet des Schaltungsdrucks für elektronische Bauelemente,
z.B. Basisplatten für
gedruckte Schaltungen, wird der Integrationsgrad der gedruckten
Schaltungen immer höher
und daraus resultiert die nachdrückliche
Forderung nach Steigerung der Genauigkeit des im Siebdruck hergestellten
Schaltungsdrucks. Im Einzelnen wird von dem Drucksieb für den Schaltungsdruck
verlangt, dass es eine/n weiter verbesserte/n Maschengrad, mechanische
Festigkeit und Modul aufweist. Dementsprechend wird von den Materialgarnen für das Drucksieb
verlangt, dass sie eine/n weiter verbesserte/n mechanische Festigkeit
und Modul und eine weiter verminderte Dicke aufweisen. Allgemein
ist es wohlbekannt, zur Erhöhung
der mechanischen Festigkeit und des Moduls der Polyester-Monofilamente
das schmelzgesponnene, unverstreckte Polyester-Monofilament mit
einem hohen Streckverhältnis
heißzuverstrecken,
um die Polyester-Moleküle
in dem Monofilament in großem
Maße zu
orientieren und zu kristallisieren.
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Bei
dem Verfahren zur Herstellung des Drucksiebs werden die Polyester-Monofilamente
jedoch zu einem hochdichten Gewebe verwebt, um die obenerwähnte Forderung
nach einem Gewebe mit hoher Maschenzahl zu erfüllen. Bei diesem Webvorgang
werden die Polyester-Monofilamente wiederholten schweren Abriebvorgängen durch
das Blatt der Webmaschine (Webstuhl) ausgesetzt.
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Dadurch
wird ein Teil der Peripherie des Monofilaments abgenutzt, und in
der Webmaschine bilden sich Flusen oder pulverartiger Abfall. Dies
hat zur Folge, dass die Produktivität des Drucksiebs vermindert
und die Qualität
des Pro duktes verschlechtert wird. Ferner ist bekannt, dass sich
die obenerwähnten
Probleme bei dem Webprozess umso mehr verschärfen, je höher der Orientierungsgrad und
der Kristallisationsgrad des Polyester-Monofilaments. Wenn sich
die Abfälle
in der Webmaschine angesammelt haben, wird der Webprozess angehalten,
und wenn das gewebte Drucksieb mit dem Abfall verunreinigt wird,
führt der
verunreinigende Abfall bei einem Präzisionsdruckprozess zu Druckdefekten
der Druckerzeugnisse.
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Zur
Verhinderung oder Begrenzung der Entstehung des Abfalls in dem Webprozess
schlägt
z.B. die Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr.
55–16
948 vor, als Kettgarne Polyester-Stretchfilamentgarne mit einer
Reißdehnung
von 30 bis 60 % zu verwenden. Allerdings haben die Garne mit hoher Stretchwirkung
gewöhnlich
einen niedrigen Modul und können
daher die Forderung nach hoher Festigkeit und hohem Modul für die Drucksieb-Materialgarne
nicht erfüllen.
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Wie
im Vorstehenden erwähnt,
ist ein hohes Streckverhältnis
notwendig, um das hochfeste, hochmodulige Polyester-Monofilament
zu erhalten. Allerdings bewirkt das hohe Streckverhältnis, dass
eine Portion des Polyesterharzes, welche in einem Umfangsteil des
resultierenden verstreckten Polyester-Monofilamentes angeordnet
ist, einen höheren
Orientierungsgrad der Polyester-Moleküle aufweist, als eine andere
Portion des Polyesterharzes, welche in einem Mittelteil des Monofilamentes
angeordnet ist, so dass das Umfangsteil des Monofilaments durch
Abrieb leicht partiell abgenutzt wird. Zur Lösung dieses Problems wurde
verschiedentlich vorgeschlagen, das Umfangsteil des Monofilamentes
aus einer polymeren Schmelze zu bilden, welche von der konventionellen
Schmelze verschieden ist, um sowohl die Erzeugung des hochfesten,
hochmoduligen Monofilamentes als auch die Verhinderung der Abfallentstehung
während
des Webprozesses zu verwirklichen.
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So
offenbart z.B. die Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung
Nr. 1-132 829 ein Filament vom Kern-Mantel-Typ, umfassend ein aus
einem Polyester gebildetes Kernteil und ein aus einem Nylon gebildetes
Mantelteil. Dieses Monofilament vom Kern-Mantel-Typ weist eine hohe
mechanische Festigkeit auf und zeigt einen hohen begrenzenden Effekt
auf die Abfallentste hung. Jedoch zeigt bei diesem Typ von Monofilament
das Mantelteil eine hohe Feuchtigkeitsaufnahme infolge der inhärenten Eigenschaft
des Nylons und diese hohe Feuchtigkeitsaufnahme des Mantelteils
bewirkt nachteiligerweise, dass das Monofilament als Ganzes eine
verminderte Dimensionsstabilität
zeigt. Ferner: da das Monofilament aus einem Polyester-Mantelteil
und einem Nylon-Kernteil
gebildet ist und Polyester und Nylon untereinander inkompatibel
sind, kann es leicht dazu kommen, dass sich das Polyester-Mantelteil
und das Ny-lon-Kernteil
an der zwischen ihnen liegenden Grenzfläche voneinander trennen, wenn
das Monofilament wiederholte Spannungsermüdung während Druckvorgängen erfährt.
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Um
das obenerwähnte
Problem zu lösen,
stellt die Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr.
2-289 120 ein Monofilament vom Kern-Mantel-Typ bereit, umfassend
ein Kernteil, welches von einem Polyester-Homopolymer mit einer
Grenzviskosität
von 0,80 gebildet ist, und ein Mantelteil, welches von einem Polyethylenglycol-copolymerisierten
Polyester mit einer Grenzviskosität von 0,67 gebildet ist. Bei
dem Kern-Mantel-Typ-Composite-Monofilament
tritt die Abnutzung des Monofilamentes infolge Kontakt und Reibung
mit Blatt und Litze einer Webmaschine an dem Umfangsteil des Monofilamentes
ein. Dementsprechend ist das obenerwähnte Monofilament vom Kern-Mantel-Typ
dadurch gekennzeichnet, dass das Umfangsteil des Monofilamentes
von einem Polyester-Copolymer gebildet ist, welches eine niedrige
Glasübergangstemperatur aufweist
und hohe Beständigkeit
gegenüber
Reibung und Abrieb zeigt. Die Festigkeit und der Modul des Monofilamentes
vom Kern-Mantel-Typ hängen
also in der Hauptsache von der Festigkeit und dem Modul des Kernteils
ab, welches aus dem Polyester-Homopolymer gebildet ist. Somit ist
es aus der Sicht der mechanischen Eigenschaften des Monofilamentes
vorteilhaft, dass das aus dem Polyester-Copolymer gebildete Mantelteil
eine kleine Dicke aufweist, oder anders ausgedrückt, dass im Querschnitt des
Monofilamentes das Verhältnis
der Querschnittsfläche
des Mantelteils zur Gesamtquerschnittsfläche des Monofilamentes niedrig
gehalten wird. Wenn jedoch die Dicke des Mantelteils des Monofilamentes
zu gering ist, kann das Kernteil des Monofilamentes an der Außenseite
teilweise freiliegen, wobei gleichzeitig – wegen der geringen Kompatibilität des Polyester-Homopolymers für das Mantelteil
mit dem Polyester-Homopolymer für
das Mittelteil – unvermeidlich
eine Trennung des Mantelteils von dem Kernteil an der zwischen ihnen
liegenden Grenzfläche
auftritt. Dieses Phänomen
hat zur Folge, dass der abfallbegrenzende Effekt des Monofilamentes
und die physikalischen Eigenschaften und Funktionen des Monofilamentes
verschlechtert werden.
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Beispielsweise
beträgt
bei den 1998 im Handel verfügbaren
Monofilamenten vom Kern-Mantel-Typ für leinwandbindige Gaze für Drucksiebe
das Querschnittsverhältnis
des Mantelteils 30 bis 40 %, was höher ist als der Bereich, der
in der obenerwähnten
Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung vorgeschlagen
wird. Die
EP 0201114
A beschreibt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines
Garns, wobei das Kernteil eine höhere
relative Viskosität
aufweist als das Mantelteil.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines
nicht kräuselnden
Polyester-Monofilamentes, welches eine hohe mechanische Festigkeit,
einen hohen Modul und eine hohe Abriebfestigkeit eines Umfangsteils
desselben aufweist und welches eine kleine Dicke aufzuweisen vermag,
und eines Verfahrens zur Herstellung desselben mit hoher Effizienz.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung
eines nicht kräuselnden Polyester-Monofilamentes,
welches eine hohe Abriebfestigkeit eines Umfangsteils desselben
in einem Webprozess aufweist und zur Herstellung von leinwandbindiger
Gaze für
Präzisionsdrucksiebe
mit hoher Maschenzahl, hoher mechanischer Festigkeit und hohem Modul
geeignet ist und welches mit einer sehr kleinen Dicke ausgebildet
werden kann, und eines Verfahrens zur Herstellung desselben mit
hoher Effizienz.
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Die
obenerwähnte
Aufgabe kann erfüllt
werden durch das erfindungsgemäße Polyester-Monofilament und
das erfindungsgemäße Verfahren
zu seiner Herstellung.
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Das
erfindungsgemäße nicht
kräuselnde
Polyester-Monofilament ist aus einer einzigen Art Polyesterharz
gebildet und weist ein kreisförmiges
Querschnittsprofil auf, wobei in dem Monofilament das Polyesterharz eine
Grenzviskosität aufweist,
welche mit der Zunahme des senkrechten Abstandes von der Längsachse
gemäß einer
Kurve zweiten Grades kontinuierlich abnimmt, und wobei das Polyesterharz
in einem Umfangsteil (p) des Monofilamentes eine durchschnittliche
Grenzviskosität
[η]f-p
von 0,6 bis 1,1 aufweist, ermittelt in Orthochlorphenol bei einer
Temperatur von 35 °C,
wobei das Umfangsteil (p) ein sich entlang der Längsachse des Monofilamentes
erstreckendes Mittelteil (c) konzentrisch umschließt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung eines nicht kräuselnden
Polyester-Monofilamentes mit einem Querschnittsprofil umfasst:
Schmelzen
einer einzigen Art Polyesterharz mit einer Grenzviskosität von 0,8
bis 1,3, ermittelt in o-Chlorphenol bei einer Temperatur von 35 °C;
Teilen
der Polyesterharzschmelze in wenigstens zwei Portionen;
Durchlaufenlassen
der Portionen der Polyesterharzschmelze durch wenigstens zwei Passagen,
was bewirkt, dass die Grenzviskositäten der zwei Polyesterharzschmelzeportionen
um unterschiedliche Beträge
verringert werden;
Extrudieren der Portionen der Polyesterharzschmelze,
die unterschiedliche Grenzviskositäten haben, durch eine Schmelzspinndüse in einer
Weise, dass eine Portion der Polyesterharzschmelze, welche eine
höhere Grenzviskosität aufweist,
durch ein Mittelteil der Düse
extrudiert wird, und eine Portion der Polyesterharzschmelze, welche
eine niedrigste Grenzviskosität
aufweist, durch ein Umfangsteil, das das Mittelteil der Düse konzentrisch
umschließt,
extrudiert wird, um einen fadenförmigen
Strom der Polyesterharzschmelze zu bilden;
Verziehen und Festwerdenlassen
des resultierenden fadenförmigen
Stroms der Polyesterharzschmelze, um ein Monofilament aus dem Polyesterharz
zu bilden;
Aufnehmen des verzogenen und fest gewordenen Polyester-Monofilamentes
und
Heißverstrecken
des aufgenommenen, unverstreckten Monofilamentes,
wobei während des
Extrusionsschrittes und des Schrittes des Heißverstreckens die Portionen
des Polyesterharzes mit unterschiedlichen Grenzviskositäten an ihrer
Grenzfläche
ineinander diffundieren, was bewirkt, dass die Grenzviskosität des Polyesterharzes
mit der Zunahme des rechtwinkligen Abstandes von der Längsachse
gemäß einer
Kurve zweiten Grades kontinuierlich abnimmt, und eine Portion des
Polyesterharzes, welche in dem Umfangsteil des Monofilamentes angeordnet
ist, eine durchschnittliche Grenzviskosität [η]f-p von 0,6 bis 1,1 aufweist,
ermittelt in o-Chlorphenol bei einer Temperatur von 35 °C.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 ist
eine schematische beispielhafte Darstellung eines erfindungsgemäßen Polyester-Monofilamentes
mit einem Mittelteil (c) und einem das Mittelteil (c) konzentrisch
umschließenden
Umfangsteil (p),
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2 ist
ein beispielhaftes Diagramm, welches die Beziehungen S1, S2 und
S3 zwischen einem Abstand (X) von einer Längsachse des in 1 gezeigten
Monofilamentes und einer Grenzviskosität [η]f eines Polyesterharzes, aus
dem das Monofilament gebildet ist, zeigt.
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3(a) ist eine beispielhafte, als Vertikalschnitt
ausgeführte
Darstellung einer Ausführungsform
der Schmelzspinndüse
zur Herstellung des erfindungsgemäßen Polyester-Monofilamentes,
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(3b) ist eine beispielhafte, als Horizontalschnitt
ausgeführte
Darstellung der Schmelzspinndüse von 3(a) entlang der horizontalen Linie A-A,
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4 ist
eine beispielhafte, als Vertikalschnitt ausgeführte Darstellung einer weiteren
Ausführungsform
der Schmelzspinndüse
zur Herstellung des erfindungsgemäßen Polyester-Monofilamentes.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß kann ein
nicht kräuselndes
Polyester-Monofilament, welches eine hohe Abriebfestigkeit an einem
Umfangsteil desselben und eine befriedigende mechanische Festigkeit
und einen befriedigenden Modul aufweist, erhalten werden durch die
Verwendung einer Verminderung der Grenzviskosität des Polyesterharzes, derart,
dass, wenn eine Schmelze eines Polyesterharzes einer Schmelzspinndüse zugeführt, durch
die Spinndüse
geleitet und aus der Spinndüse
extrudiert wird, die Grenzviskosität der Polyesterharzschmelze
in Abhängigkeit
von der Temperatur-Zeit-Historie ("Heat History") der hindurchgeleiteten Polyesterharzschmelze
in der Spinndüse
verringert wird, wobei je höher
die Temperatur der Spinndüse
und je länger
die Aufenthaltszeit der Polyesterharzschmelze in der Spinndüse, desto
größer die
Verringerung der Grenzviskosität
der Polyesterharzschmelze.
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Das
erfindungsgemäße Polyester-Monofilament
weist einer verbesserte Oberflächen-(Umfangs-)eigenschaft
auf. Im Einzelnen zeigt das erfindungsgemäße Polyester-Monofilament in
seinem Umfangsteil verbesserte Eigenschaften, z.B. Abriebfestigkeit
gegenüber
metallischen Materialien wie Blatt, Rollen und Garnführung einer
Webmaschine, Haftung an Gummi, Ermüdungsfestigkeit, Färbeeigenschaft,
Abriebfestigkeit und Knotenfestigkeit, verglichen mit denjenigen
des Mittelteils des Monofilamentes.
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Das
erfindungsgemäße Polyester-Monofilament
weist vorzugsweise eine durchschnittliche Spannung von 29,4 mN oder
mehr pro 0,9 dtex (3 g/den oder mehr) bei einer Dehnung von 5 %,
eine durchschnittliche Reißfestigkeit
von 58,4 mN oder mehr pro 0,9 dtex und eine durchschnittliche Reißdehnung
von 10 bis 30 % auf, was befriedigende Werte für die praktische Verwendung
des Polyester-Monofilament darstellt.
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Bei
der Herstellung eines Polyester-Multifilamentes wird eine Polyesterharzschmelze
unter hohem Druck durch eine Filterschicht geleitet, welche unmittelbar
oberhalb einer Spinndüse
angeordnet ist, die eine Mehrzahl von Schmelzspinndüsenöffnungen
aufweist. Bei diesem Filterprozess unterscheiden sich eine Portion
der Polyesterharzschmelze, welche durch ein Mittelteil der Filterschicht
geleitet wird, und eine andere Portion der Schmelze, welche durch
ein Außenteil
der Filterschicht geleitet wird, in ihrer Aufenthaltszeit von der Filterschicht
bis zur Spinndüsenöffnung voneinander.
Im Einzelnen weist die Portion der Schmelze, welche durch das Außenteil
der Filterschicht geleitet wird, eine längere Aufenthaltszeit auf als
die Portion der Schmelze, welche durch das Mittelteil geleitet wird,
und wird daher in höherem
Maße durch
die Einwirkung von Wärme zersetzt
werden und eine niedrigere Grenzviskosität aufweisen als die Portion
der Schmelze, welche durch das Mittelteil der Filterschicht geleitet
wird.
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Wenn
die Polyesterharzschmelze durch die Mehrzahl von Düsenöffnungen
extrudiert wird, weisen die Filamente, welche aus der Portion der
Polyesterharzschmelze gebildet werden, die durch das Mittelteil
der Filterschicht geleitet wird, eine höhere Grenzviskosität auf und
andere Filamente, welche aus der Portion der Polyesterharzschmelze
gebildet werden, die durch das Außenteil der Filterschicht geleitet
wird, weisen eine niedrigere Grenzviskosität auf. Die resultierenden Multifilamente
sind also in ihren physikalischen Eigenschaften uneinheitlich.
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Es
sind zahlreiche Versuche unternommen worden, um die Grenzviskosität der unmittelbar
stromaufwärts
der Spinndüsenöffnungen
liegenden Portionen der Polyesterharzschmelze gleichmäßig zu machen.
So wird z.B. bei einem Versuch eine Rektifizierungsplatte oder ein
statischer Mischer unmittelbar unterhalb der Filterschicht angeordnet,
um ein gleichmäßiges Knetmischers
der gefilterten Schmelzeportionen des Polyesterharzes zu erzielen
und um den Schmelzspinndüsenöffnungen
für die
Multifilamente eine Polyesterharzschmelze zuzuführen, welche eine gleichmäßige Grenzviskosität aufweist.
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Im
Gegensatz zu dem obenerwähnten
Stand der Technik verwendet die vorliegende Erfindung Schmelzeportionen
eines Polyesterharzes, welche sich in ihrer Grenzviskosität voneinander
unterscheiden, um ein nicht kräuselndes
Polyester-Monofilament mit einer gewünschten Oberflächeneigenschaft
herzustellen, ohne sie zu vergleichmäßigen. Erfindungsgemäß wird im
Einzelnen ein Mittelteil des Monofilamentes aus einer Portion der
Polyesterharzschmelze gebildet, welche eine höchste Grenzviskosität aufweist,
ein Umfangsteil des Monofilamentes wird aus einer anderen Portion
der Polyesterharzschmelze gebildet, welche eine niedrigste Grenzviskosität aufweist,
und – optional – wird ein
Zwischenteil zwischen dem Mittelteil und dem Umfangsteil des Monofilamentes
aus einer noch weiteren Portion der Polyesterharzschmelze gebildet,
welche eine dazwischenliegende Grenzviskosität aufweist, die zwischen der
höchsten
und der niedrigsten Grenzviskosität liegt.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Polyester-Monofilament
variiert die Grenzviskosität
des Polyesterharzes in einer solchen Weise, dass, je größer die
Entfernung des Ortes eines Teils des Monofilaments von der Längsachse
des Monofilamentes in einer Richtung rechtwinklig zu der Längsachse,
desto niedriger die Grenzviskosität einer Portion des Polyesterharzes,
welche in dem Teil des Monofilamentes angeordnet ist. Anders ausgedrückt: die
Grenzviskosität
des Polyesterharzes nimmt mit zunehmendem Abstand von der Längsachse
des Monofilamentes, gemessen in einer Richtung rechtwinklig zu der
Längsachse,
ab.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Polyester-Monofilament
umschließt
das Umfangsteil das sich entlang der Längsachse erstreckende Mittelteil
des Monofilamentes konzentrisch, und somit weist das resultierende Monofilament
gemäß der vorliegenden
Erfindung keine selbstkräuselnde
Eigenschaft auf.
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Das
Umfangsteil des erfindungsgemäßen Monofilaments
weist eine durchschnittliche Grenzviskosität [η]f-p von 0,6 bis 1,1 auf, vorzugsweise
0,6 bis 0,9, ermittelt in Orthochlorphenol bei einer Temperatur
von 35 °C.
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Unsere
Untersuchungen haben bestätigt,
dass bezüglich
eines Polyester-Monofilamentes mit einer durchschnittlichen Grenzviskosität [η]f-a des
Polyesterharzes von 0,65 bis 0,85, einer Reißdehnung von 20 bis 40 %, einer
Reißfestigkeit
von 58,8 bis 83,4 mN pro 0,9 dtex (1,0 den) (6,0 bis 8,5 g/den),
unter der Voraussetzung, dass die Monofilamente unter den gleichen
Produktionsbedingungen hergestellt werden, eine Verringerung der
Grenzviskosität
des Polyesterharzes in einem Ausmaß von 0,01 bewirkt, dass die
Reißfestigkeit der
resultierenden Polyester-Monofilamente in einem Ausmaß von ca.
1,96 mN pro 0,9 dtex (ca. 0,2 g/den) abnimmt und die Reißdehnung
der resultierenden Polyester-Monofilamente in einem Ausmaß von ca.
1,5 % zunimmt. Aufgrund dieser Tatsache wurde erwartet, dass, wenn
bei der Herstellung eines Polyester-Monofilamentes ein Mittelteil
eines Monofilaments aus einer Portion einer Polyesterharzschmelze
gebildet wird, bei der eine geringe Verringerung der Grenzviskosität während eines
Schmelzspinnprozesses erzeugt worden war, und ein Umfangsteil des
Monofilaments aus einer Portion einer Polyesterharzschmelze gebildet
wird, bei der eine große
Verringerung der Grenzviskosität während des
Schmelzspinnprozesses erzeugt worden war, das resultierende Polyester-Monofilament
ein Umfangsteil aufweist, welches eine hohe Reißdehnung und einen niedrigen
Modul zeigt verglichen mit denjenigen anderer Teile des Monofilaments,
während
ein Mittelteil des Monofilaments eine befriedigende mechanische
Festigkeit und einen befriedigenden Modul aufweist.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die zeichnerische
Darstellung näher
erläutert.
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1 ist
eine schematische beispielhafte Darstellung eines erfindungsgemäßen Polyester-Monofilamentes
mit einem kreisförmigen
Querschnittsprofil. Gemäß 1 erstreckt
sich ein Polyester-Monofilament 1 entlang einer Längsachse 1a desselben
und weist ein die Längsachse 1a umschließendes Mittelteil 1c und
ein das Mittelteil 1c konzentrisch umschließendes Umfangsteil 1p auf.
In einem Querschnitt des Monofilaments 1 weist das Monofilament 1 einen
Radius R auf, der Radius des Mittelteils 1c ist durch Lc
repräsentiert
und die entlang des Radius R des Monofilaments 1 bestimmte
Dicke des Umfangsteils 1p ist durch Lp repräsentiert. Namentlich
gilt Lc + Lp = R. Da das Mittelteil 1c und das Umfangsteil 1p in
einer konzentrischen Beziehung zueinander stehen, zeigt das Monofilament
als Ganzes eine nicht kräuselnde
Eigenschaft.
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Es
wird nun auf 2 Bezug genommen, welche ein
beispielhaftes Diagramm darstellt, das die Beziehungen S1, S2 und
S3 zwischen dem Abstand (X) von einer Längsachse des in 1 gezeigten
Monofilamentes und einer Grenzviskosität (Y) eines Polyesterharzes,
aus dem das Monofilament gebildet ist, zeigt. In der geraden Linearbeziehung
S1 nimmt die Grenzviskosität
([η]f)
einfach entlang einer geraden Linie Y1-Y2 mit Abwärtsneigung
von Y1 nach Y2 ab.
In diesem Falle nimmt die Grenzviskosität des Polyesterharzes in dem
Monofilament proportional zur Zunahme des Abstandes von der Längsachse
des Monofilamentes, ermittelt rechtwinklig zu der Längsachse,
ab. In der Schrittbeziehung S2 nimmt die Grenzviskosität des Polyesterharzes
in dem Monofilament an der Grenzfläche zwischen dem Mittelteil 1c und
dem Umfangsteil 1p des Monofilamentes schrittweise ab.
Im Einzelnen verläuft
die Grenzviskosität
einer in dem Mittelteil 1c des Monofilamentes angeordneten
Portion des Polyesterharzes gleichmäßig auf einer Höhe Y'1 und
ist höher
als die Grenzvisko sität einer
anderen, in dem Umfangsteil 1p des Monofilamentes angeordneten
Portion des Polyesterharzes, deren Viskosität gleichmäßig auf einer Höhe Y'2 verläuft. In
der Beziehung S3 nehmen die Grenzviskositäten des Polyesterharzes in
dem Mittelteil und in dem Umfangsteil des Polyesters mit Abwärtsneigung
von Y''1 nach
Y''2 gemäß einer
Kurve zweiten Grades kontinuierlich ab.
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In
S3 sind die Portion des Polyesterharzes mit einer höchsten Grenzviskosität für das Mittelteil
und die Portion des Polyesterharzes mit einer niedrigsten Grenzviskosität für das Umfangsteil
an dem Grenzflächenteil zwischen
dem Mittelteil und dem Umfangsteil miteinander diffusionsvermischt.
Für die
vorliegende Erfindung sind die Grenzviskositäten der Polyesterharzportionen,
welche in dem Mittelteil und in dem Umfangsteil des Monofilamentes
angeordnet sind, durch die durchschnittlichen Grenzviskositäten [η]f-c bzw.
[η]f-p
repräsentiert.
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Verglichen
mit dem erfindungsgemäßen Monofilament
ist das konventionelle Polyester-Monofilament, welches z. B. in
der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 2-289
120 beschrieben ist, aufgebaut aus einem Kernteil, welches aus einem
Polyester-Homopolymer mit einer Grenzviskosität von 0,80 gebildet ist, und
einem Mantelteil, welches aus einem Polyethylenglycol-copolymerisierten
Copolymer mit einer Grenzviskosität von 0,67 gebildet ist und
eine geringe Kompatibilität
zu dem Polyester-Homopolymer zeigt. Bei dem konventionellen Monofilament
liegt die Verteilung der Grenzviskosität der Polymere in der Art vor,
wie. sie durch die Beziehung S2 von 2 gezeigt
ist, wobei die Grenzviskosität
an der Grenzfläche
zwischen dem Kernteil und dem Mantelteil des Monofilamentes schrittweise
abnimmt. Das resultierende Polyester-Monofilament gemäß der vorliegenden
Erfindung weist in seinem Umfangsteil eine verbesserte Oberflächeneigenschaft
auf, namentlich hohe Abriebfestigkeit, und zeigt befriedigende Werte
hinsichtlich mechanischer Festigkeit und Modul.
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Zum
Zwecke der Verbesserung der Oberflächeneigenschaft des Polyester-Monofilamentes
ist es wichtig, dass die durchschnittliche Grenzviskosität des Umfangsteils
des Monofilaments auf einen Bereich von 0,6 bis 1,1, bevorzugt 0,6
bis 1,0, im Besonderen 0,6 bis 0,8 eingestellt wird, wenn das Monofilament
für eine leinwandbindige
Gaze für
ein Drucksieb verwendet wird. Wenn das obenerwähnte Merkmal erzielt wird,
wird die Abriebfestigkeit des resultie renden Monofilaments gegenüber Metallen,
z.B. metallischen Webeblättern, Rollen
und Garnführungen,
beträchtlich
verbessert und die mechanische Festigkeit des resultierenden Monofilaments
wird von dem obenerwähnten
Merkmal im Wesentlichen nicht abträglich beeinflusst.
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Bei
einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Polyester-Monofilamentes
weist das sich entlang einer Längsachse
des Monofilamentes erstreckende Mittelteil (c) die höchste durchschnittliche
Grenzviskosität auf
und ist von dem Umfangsteil (p) des Monofilaments konzentrisch umschlossen.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Polyester-Monofilamentes
weist das sich entlang einer Längsachse
des Monofilamentes erstreckende Mittelteil (c) eine höchste durchschnittliche Grenzviskosität auf und
ist von einem Zwischenteil (i) konzentrisch umschlossen und das
Umfangsteil (p) des Monofilaments umschließt das Zwischenteil (i) des
Monofilaments konzentrisch, wobei die Portion des Polyesterharzes,
welche in dem Zwischenteil des Monofilaments angeordnet ist, eine
Grenzviskosität
aufweist, die niedriger ist als die des Mittelteils (c), aber höher als
die des Umfangsteils (p).
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Die
Portionen des Polyesterharzes für
das Mittelteil, das Umfangsteil und optional für das Zwischenteil des Monofilamentes
sind vorzugsweise gleich, was die Art des Polymers angeht, und verschieden
voneinander, was die Grenzviskosität anlangt.
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Das
Polyesterharz umfasst vorzugsweise wenigstens einen Bestandteil,
der ausgewählt
ist aus der Gruppe, welche aus Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat,
Polyethylennaphthalat und Polytrimethylenterephthalat besteht.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist es wesentlich, dass das Monofilament
aus einer einzigen Art Polyesterharz gebildet ist, z.B. Polyethylenterephthalat,
Polybutylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat, während die
Grenzviskositäten
von Portionen des Polyesterharzes zum Bilden des Mittelteils, des
Umfangsteils und optional des Zwischenteils untereinander variiert
werden, indem den Portionen des Polyesterharzes zum Bilden der Teile
des Monofilaments unterschiedliche Temperatur-Zeit-Historien verliehen
werden.
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Erfindungsgemäß kann ein
nicht kräuselndes
Polyester-Monofilament vom Kern-Mantel-Typ gebildet werden aus wenigstens
zwei Arten von Polyesterharzen, welche sich in der Grenzviskosität voneinander
unterscheiden, durch einen Bikomponenten-Schmelzspinnprozess, bei
dem eine Polyesterharzschmelze, welche eine höhere Grenzviskosität aufweist,
durch ein Mittelteil einer Schmelzspinndüse extrudiert wird, und eine andere
Polyesterharzschmelze, welche eine niedrigere Grenzviskosität aufweist,
durch ein Umfangsteil der Düse
extrudiert wird, während
der Polyesterharzschmelze für
das Umfangsteil des Monofilamentes ein Grenzviskositätsgradient
erteilt wird, der von dem Kernteil nach dem Umfang des Monofilaments
hin abnimmt. Es versteht sich, dass der gleiche im Vorstehenden
erwähnte
Grenzviskositätsgradient
der Polyesterharzschmelze mit der höheren Grenzviskosität für das Kernteil
des Monofilaments erteilt werden kann. Jedoch ist der Grenzviskositätsgradient
des Mittelteils des Monofilaments nicht so wichtig beim Verleihen
einer hohen mechanischen Festigkeit und eines hohen Moduls an das
Monofilament.
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Wenn
bei der Herstellung eines Polyester-Monofilamentes aus zwei verschiedenen
Polyesterharzen durch die Verwendung einer Schmelzspinndüse ähnlich den 3(a) und (b) ein in eine Passage 5 eingeführter Polyesterharzschmelzestrom
und ein weiterer, über
Passagen 6 in eine Passage 7 eingeführter Polyesterharzschmelzestrom
separat kontrolliert werden, weist das resultierende Monofilament
ein Kernteil auf, welches eine gleichmäßige Verteilung der Grenzviskosität aufweist,
und ein Mantelteil, welches einen Grenzviskositätsgradienten aufweist, der
in Richtung von dem Kernteil nach der Peripherie des Monofilamentes
hin abnimmt.
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Das
Polyesterharz für
das Polyester-Monofilament weist vorzugsweise als Ganzes eine durchschnittliche
Grenzviskosität
[η]f-a
von 0,65 bis 1,2 auf, noch bevorzugter 0,7 bis 1,1, ermittelt wie
oben erwähnt.
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Ferner
weist bei dem erfindungsgemäßen Polyester-Monofilament
eine Portion des Polyesterharzes, welche in dem Mittelteil (c) des
Monofilamentes angeordnet ist, eine durchschnittliche Grenzviskosität [η]f-c auf,
die vorzugsweise bei 0,7 bis 1,3, noch bevorzugter bei 0,75 bis
1,2 liegt, ermittelt wie oben er wähnt, die aber höher ist
als die durchschnittliche Grenzviskosität [η]f-p der Portion des Polyesterharzes,
welche in dem Umfangsteil des Monofilamentes angeordnet ist. Die
obenerwähnten
Merkmale tragen dazu bei, dass das resultierende Polyester-Monofilament
eine befriedigende mechanische Festigkeit und einen befriedigenden
Modul aufweisen kann.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Polyester-Monofilament
liegt die durchschnittliche Grenzviskosität [η]f-c der Portion des Polyesterharzes,
welche in dem Mittelteil (c) des Monofilamentes angeordnet ist,
vorzugsweise um 0,02 bis 0,20, noch bevorzugter 0,04 bis 0,15 über der
durchschnittlichen Grenzviskosität
[η]f-p
der Portion des Polyesterharzes, welche in dem Umfangsteil (p) des
Monofilamentes angeordnet ist.
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Innerhalb
des Querschnitts des erfindungsgemäßen Polyester-Monofilamentes
steht die Fläche
des Mittelteils (c) des Monofilamentes bevorzugt in einem Verhältnis von
0,6 bis 0,95, noch bevorzugter 0,80 bis 0,95, zu der gesamten Querschnittsfläche des
Monofilamentes, und somit steht die Fläche des Umfangsteils (p) des
Monofilamentes in einem Verhältnis
von 0,05 bis 0,4, noch bevorzugter 0,05 bis 0,2, zu der gesamten Querschnittsfläche des
Monofilamentes.
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Wenn
das erfindungsgemäße Polyester-Monofilament
ein kreisförmiges
Querschnittsprofil aufweist wie in 1 gezeigt,
beträgt
das Verhältnis
(Lc/R) des Radius Lc des kreisförmigen
Mittelteils C zu dem Radius R des Querschnitts 0,77 bis 0,98, noch
bevorzugter 0,89 bis 0,98, und damit beträgt das Verhältnis (Lp/R) der Dicke Lp (=
R – La)
des Umfangsteils p in der Form eines das kreisförmige Mittelteil C konzentrisch
umschließenden
Rings zu dem Radius R des Querschnitts 0,02 bis 0,23, noch bevorzugter
0,02 bis 0,11.
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Wie
im Vorstehenden erwähnt
weist die Grenzviskosität
des Polyesterharzes in dem Monofilament eine Gradientenverteilung
auf, dergestalt, dass die Grenzviskosität in Richtung von der Längsachse
nach dem Umfang des Monofilamentes hin abnimmt. Der durchschnittliche
Gradient (α)
des Polyesterharzes, aus dem das Monofilament gebildet ist, beträgt bevorzugt
1 bis 30, noch bevorzugter 2 bis 27. Gemäß
2 ergibt
sich der in 51 gezeigte durchschnittliche Gradient (α), berechnet
durch Dividieren des Abstandes zwischen Y
1 und Y
2 mit einem Radius R des Querschnitts, zu
Ferner ist in 53 der durchschnittliche
Gradient
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Das
Polyester-Monofilament weist bevorzugt eine hohe longitudinale Gleichmäßigkeit
seiner Dicke auf. Die longitudinale Gleichmäßigkeit der Dicke ist üblicherweise
repräsentiert
durch die Dickengleichmäßigkeit
(U%). Bevorzugt weist das erfindungsgemäße Polyester-Filament eine
Dickengleichmäßigkeit
(U%) von 1,5 % oder darunter, noch bevorzugter 0,8 % oder darunter
auf.
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Ferner
kann die Nichtkräuselungseigenschaft
von Filamenten oder Fasern repräsentiert
werden durch die Gesamtkräuselung
(TC) in Prozent. Das erfindungsgemäße nicht kräuselnde Polyester-Monofilament
weist bevorzugt einen TC-Wert von 1,5 % oder weniger, noch bevorzugter
von 1,0 % oder weniger auf.
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Das
erfindungsgemäße Polyester-Monofilament
ist geeignet für
verschiedene Industriezweige und weist bevorzugt eine Dicke von
1,1 bis 55,6 dtex (1 bis 55 den), noch bevorzugter 3,3 bis 33,3
dtex (3 bis 30 den) auf. Es ist zu bemerken, dass die vorliegende
Erfindung die praktische Herstellung und Verwendung von sehr dünnen Polyester-Monofilamenten
mit einer Dicke von 1,1 bis 11,1 dtex (1 bis 10 den) gestattet.
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Das
erfindungsgemäße Polyester-Monofilament
kann durch das Verfahren hergestellt werden, welches die Schritte
umfasst:
Schmelzen eines Polyesterharzes mit einer Grenzviskosität von 0,8
bis 1,3, ermittelt in o-Chlorphenol bei einer Temperatur von 35 °C;
Teilen
der Polyesterharzschmelze in mindestens zwei Portionen;
Durchlaufenlassen
der Portionen der Polyesterharzschmelze durch wenigstens zwei Passagen,
was bewirkt, dass die Grenzviskositäten der Portionen der Polyesterharzschmelze
in unterschiedlichem Maße
verringert werden;
Extrudieren der Portionen der Polyesterharzschmelze,
die sich in ihrer Grenzviskosität
voneinander unterscheiden, durch eine Schmelzspinndüse in einer Weise,
dass eine Portion der Polyesterharzschmelze mit einer höchsten Grenzviskosität durch
ein Mittelteil der Düse
extrudiert wird und eine Portion der Polyesterharzschmelze mit einer
niedrigsten Grenzviskosität
durch ein das Mittelteil der Düse
konzentrisch umschließendes Umfangsteil
extrudiert wird, um einen fadenförmigen
Strom der Polyesterharzschmelze zu bilden;
Verziehen und Festwerdenlassen
des resultierenden fadenförmigen
Stroms der Polyesterharzschmelze, um ein Monofilament aus dem Polyesterharz
zu bilden;
Aufnehmen des verzogenen und fest gewordenen Polyester-Monofilamentes;
und
Heißverstrecken
des aufgenommenen unverstreckten Monofilamentes.
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Während des
Extrusionsschrittes und des Heißverstreckschrittes
des erfindungsgemäßen Verfahrens diffundieren
die Polyesterharzportionen mit unterschiedlichen Grenzviskositäten an ihrem
Grenzflächenbereich
ineinander, um dadurch zu bewirken, dass das resultierende Monofilament
eine Verteilung der Grenzviskosität des Polyesterharzes aufweist,
derart, dass je größer die
Entfernung des Ortes eines Teils des Monofilaments von der Längsachse
des Monofilamentes in einer Richtung rechtwinklig zu der Längsachse,
desto niedriger die Grenzviskosität einer in dem Teil des Monofilamentes
angeordneten Portion des Polyesterharzes, und dass eine Portion
des Polyesterharzes, welche in dem Umfangsteil des Monofilamentes
angeordnet ist, eine durchschnittliche Grenzviskosität [η]f-p von
0,6 bis 1,1, ermittelt in o-Chlorphenol bei einer Temperatur von 35 °C, aufweist.
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Bei
dem Extrusionsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird optional
eine Polyesterharzschmelzeportion mit einer mittleren, zwischen
der höchsten
und der niedrigsten Grenzviskosität liegenden Grenzviskosität durch
ein Zwischenteil, welches das Mittelteil konzentrisch umschließt und von
dem Umfangsteil der Düse
konzentrisch umschlossen ist, extrudiert.
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Bei
dem Extrusionsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Schmelzspinndüse eine
Bikomponenten-Schmelzspinndüse
vom Kern-Mantel-Typ
sein. In diesem Fall kann die Bikomponenten-Schmelzspinndüse vom Kern-Mantel-Typ
ein Mantelteil aufweisen, bestehend aus einem Umfangsteil und wenigstens
einem Zwischenteil, welche konzentrisch zu dem Kernteil der Schmelzspinndüse und zwischen dem
Kernteil und dem Umfangsteil der Düse angeordnet sind.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird der Schritt des Aufnehmens des verzogenen und fest gewordenen
Polyester-Monofilamentes bevorzugt bei einer Aufnahmegeschwindigkeit
von 500 bis 1500 m/min, noch bevorzugter 600 bis 1300 m/min durchgeführt. Ferner
wird in dem Heißverstreckschritt
das unverstreckte Polyester-Monofilament bevorzugt auf eine Temperatur
von 85 bis 120 °C
vorgewärmt,
noch bevorzugter 90 bis 110 °C,
und mit einem Streckverhältnis
von 3 bis 6, noch bevorzugter 3,5 bis 5,5 verstreckt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird unter Bezugnahme auf die 3(a), 3(b) und 4 noch näher erläutert.
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Gemäß 3(a), welche eine beispielhafte, als Vertikalschnitt
ausgeführte
Darstellung einer Ausführungsform
der Schmelzspinndüse
zeigt, die für
das erfindungsgemäße Verfahren
Verwendung finden kann, und (3b),
welche eine beispielhafte, als Horizontalschnitt ausgeführte Darstellung
der Schmelzspinndüse von 3(a) entlang der horizontalen Linie A-A von 3(a) zeigt, wird eine Schmelze 11 eines
Polyesterharzes in eine Filterschicht 13 einer Schmelzspinndüse 12 durch
eine Dosierpumpe 14 und eine Leitung 15 eingeführt.
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Die
gefilterte Schmelze des Polyesterharzes wird auf ein Zentralloch 16 und
eine Mehrzahl von Umfangslöchern 17,
welche in einer Verteilerscheibe 18 gebildet sind, verteilt.
Im Einzelnen wird ein Teil der Polyesterharzschmelze über einen
kürzeren
Pfad 13a der Filterschicht 13 geleitet und in
das Zentralloch 16 der Verteilerscheibe 18 eingeführt, und
andere Portionen der Polyesterharzschmelze werden über längere Pfade 13b der
Filterschicht 13 geleitet und in eine Mehrzahl von Umfangslöchern 17 eingeführt. Während die
Schmelze des Polyesterharzes die Filterschicht 13 passiert,
nimmt die Grenzviskosität
der Polyesterharzschmelze mit der Aufenthaltszeit der Polyesterharzschmelzeportion
in der Filterschicht 13 und/oder mit der Länge des
Pfades 13a oder 13b, durch den eine Portion der
Polyesterharzschmelze durch die Filterschicht 13 geleitet
wird, ab. Die in das Zentralloch 16 eingeführte Portion
der Polyester harzschmelze fließt
nach unten und wird in ein Mittelteil einer trichterförmigen,
in einer Extrusionsscheibe 20 gebildeten Kammer 19 durch
einen Auslass 16a des Zentrallochs 16 , der sich
nach unten in die trichterförmige
Kammer 19 hinein erstreckt, eingeführt. Ferner werden die in die
Umfangslöcher 17 eingeführten Portionen
der Polyesterharzschmelze durch einen zwischen der Verteilerscheibe 18 und
der Extrusionsscheibe 20 gebildeten Pfad 22 in
ein Umfangsteil 21 der trichterförmigen Kammer 19 eingeführt, und
so wird ein zusammengesetzter Strom gebildet, bestehend aus einem
zentralen Strom, der aus der Polyesterharzschmelzeportion mit einer
höheren
Grenzviskosität
gebildet ist, und einem peripheren Strom, der aus den Portionen
der Polyesterharzschmelze mit einer niedrigen Grenzviskosität gebildet
ist und den zentralen Strom konzentrisch umgibt. Der zusammengesetzte
Strom fließt
nach unten durch die trichterförmige
Kammer 19, während
er dünner
gemacht wird, und wird dann durch eine Schmelzspinndüsenöffnung 23 extrudiert,
um ein unverstrecktes Polyester-Monofilament zu bilden. In dem Schritt
des Schmelzens, dem Schritt des Teilens und dem Schritt des Extrudierens
wird die Polyesterharzschmelze bei einer Temperatur im Bereich von
290 bis 310 °C
gehalten.
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Die
Weglänge
und die Aufenthaltszeit in der Spinndüse 12 der Portionen
der Polyesterharzschmelze, aus denen das Umfangsteil des Monofilamentes
gebildet wird, sind länger
als die der Portion der Polyesterharzschmelze, aus der das Mittelteil
des Monofilamentes gebildet wird. Somit ist die Grenzviskosität der Portion
des Polyesterharzes, welche in dem Umfangsteil des Polyester-Monofilament
angeordnet ist, niedriger als die der Portion des Polyesterharzes,
die in dem Mittelteil des Monofilamentes angeordnet ist, wobei diese
Portionen des Polyesterharzes aus einer einzigen Art von Polyesterharz
gebildet sind. Daher sind die Portionen des Polyesterharzes mit
der höheren
und der niedrigeren Grenzviskosität kompatibel miteinander und
diffundieren an den Grenzflächenbereichen
zwischen dem Mittelteil und dem Umfangsteil des Monofilaments ineinander.
Somit wird eine klare Grenzfläche
zwischen dem Mittelteil und dem Umfangsteil nicht beibehalten, und die
Grenzviskosität
des Polyesterharzes variiert kontinuierlich zwischen dem Mittelteil
und dem Umfangsteil des Monofilamentes.
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Zum
Zwecke einer feinen Kontrolle des Unterschiedes in den Grenzviskositäten zwischen
den in dem Mittelteil und in dem Umfangsteil des Monofilamentes
angeordneten Polyesterharzportionen können Zwischenlöcher für Portionen
der Polyesterharzschmelze zwischen dem Zentralloch 16 und
den Umfangslöchern 17 bereitgestellt
werden, um die durch die Zwischenlöcher geleiteten und eine mittlere
Grenzviskosität
aufweisenden Polyesterharzschmelzeportionen in ein Zwischenteil
zwischen dem Mittelteil und dem Umfangsteil der trichterförmigen Kammer 19 eintreten
zu lassen.
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4 zeigt
eine beispielhafte querschnittliche Darstellung einer Schmelzspinndüse zur Erzeugung
eines erfindungsgemäßen Polyester-Monofilamentes
mit einem Mittelteil, gebildet aus einer Portion eines Polyesterharzes
mit einer höchsten
Grenzviskosität,
einem Zwischenteil, gebildet aus einer Portion des Polyesterharzes,
welche eine niedrigere Grenzviskosität als das Mittelteil aufweist
und das Mittelteil konzentrisch umschließt, und einem Umfangsteil,
gebildet aus einer Portion des Polyesterharzes, welche eine niedrigste Grenzviskosität aufweist
und das Zwischenteil des Monofilamentes konzentrisch umschließt.
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Gemäß 4 wird
eine Schmelze 31 eines Polyesterharzes durch eine Dosierpumpe 33 und
eine Leitung 34 in eine Schmelzspinndüse 32 eingeführt. Die
Polyesterharzschmelze 31 wird auf drei Kanäle 35, 36 und 37 verteilt.
Die Portion der Polyesterharzschmelze, welche durch den kürzeren Kanal 35 geleitet
wird, wird in eine Filterschicht 38 eingeführt, die
gefilterte Portion der Polyesterharzschmelze wird durch einen Kanal 40 in
ein Mittelteil einer ersten Schmelzekammer 39 eingeführt. Die
Portion der Polyesterharzschmelze, welche durch den Kanal 36 geleitet
wird, der größer ist
als der Kanal 35, wird in eine Filterschicht 41 eingeführt und die
gefilterte Portion der Polyesterharzschmelze wird durch einen Kanal 42,
der länger
ist als der Kanal 40, in ein Umfangsteil der ersten Schmelzekammer 39 eingeführt, um
einen ersten zusammengesetzten Strom des Polyesterharzes bereitzustellen,
wobei ein zentraler Strom, bestehend aus der durch die Filterschicht 38 geleiteten
Portion der Polyesterharzschmelze konzentrisch von einem peripheren
Strom umgeben ist, welcher aus der Portion der Polyesterharzschmelze
besteht, die durch die Filterschicht 41 geleitet wird.
Der erste zusammengesetzte Strom der Polyesterharzschmelze wird
in ein Mittelteil einer zweiten Schmelzekammer 43 eingeführt durch
eine Öffnung 44,
welche in einem Mittelteil des Bodens der ersten Schmelzekammer 39 gebildet
ist und sich nach unten in die zweite Schmelzekammer 43 hinein
erstreckt.
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Separat
hierzu wurde eine Portion der Polyesterharzschmelze, welche durch
den Kanal 37 geleitet wird, der länger ist als der Kanal 36,
in eine Filterschicht 45 eingeführt, und die gefilterte Portion
der Polyesterharzschmelze wird durch einen Kanal 46, der
länger
ist als der Kanal 42, in ein Umfangsteil der zweiten Schmelzekammer 43 eingeführt, welche
die mittige Öffnung
des Bodens der ersten Schmelzekammer 39 umschließt. In der
zweiten Schmelzekammer 43 wird der erste zusammengesetzte
Strom, bestehend aus dem zentralen Strom der durch die Filterschicht 38 geleiteten
Portion der Polyesterharzschmelze und einem peripheren Strom der
durch die Filterschicht 41 geleiteten Portion der Polyesterharzschmelze
von einem peripheren Strom der durch die Filterschicht 45 geleiteten
Portion der Polyesterharzschmelze konzentrisch umschlossen, um einen
zweiten zusammengesetzten Strom zu bilden. Bei diesem zweiten zusammengesetzten
Strom liegt der periphere Strom des ersten zusammengesetzten Stroms
als ein Zwischenstrom vor, der den zentralen Strom des ersten zusammengesetzten
Stroms konzentrisch umschließt
und von dem peripheren Strom des zweiten zusammengesetzten Stroms
konzentrisch umschlossen ist.
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In
der Spinndüse 32 durchläuft die
Portion der Polyesterharzschmelze für den zentralen Strom einen kürzesten
Pfad, umfassend den Kanal 35, die Filterschicht 38,
den Kanal 40 und die erste Schmelzekammer, und weist eine
höchste
Grenzviskosität
auf; die Portion der Polyesterharzschmelze für den peripheren Strom durchläuft einen
längsten
Pfad, umfassend den Kanal 37, die Filterschicht 45 und
den Kanal 46, und weist eine niedrigste Grenzviskosität auf, und
die Portion der Polyesterharzschmelze für den Zwischenstrom durchläuft einen
Pfad mittlerer Länge,
umfassend den Kanal 36, die Filterschicht 41,
den Kanal 42 und die erste Schmelzekammer 39,
und weist eine mittlere Grenzviskosität auf.
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Der
zweite zusammengesetzte Strom fließt nach unten durch die zweite
Schmelzekammer, während der
Durchmesser des zweiten zusammengesetzten Stroms kontinuierlich
verringert wird, und wird dann durch eine Schmelzspinndüsenöffnung 47 extrudiert.
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Der
extrudierte Monofilamentstrom wird fest werden gelassen, während er
unter Spannung verzogen wird. Das resultierende unverstreckte Monofilament
wird aufgenommen und heißverstreckt.
Die Heißverstreckbedingungen
werden in Abhängigkeit
von den Verzugs-/Verfestigungsbedingungen sowie der Aufnahmegeschwindigkeit
festgelegt. Wenn beispielsweise das unverstreckte Monofilament mit
einer Geschwindigkeit von 800 bis 1500 m/min aufgenommen wird, wird
es bevorzugt auf Zuführrollen
bei einer Temperatur von 85 bis 120 °C für eine Vorwärmzeit von 0,5 bis 1 Sekunde
vorgewärmt
und mit einem Streckverhältnis
von 3 bis 6 verstreckt. Optional wird das verstreckte Polyester-Monofilament
bei einer Temperatur von 150 bis 240 °C für 0,1 bis 0,5 s wärmebehandelt.
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Optional
werden eine Mehrzahl von unverstreckten Polyester-Monofilamenten
gebündelt
und das Monofilamentbündel
(oder ein Multifilamentgarn) wird verstreckt und optional wärmebehandelt.
Sodann werden die resultierenden Einzelmonofilamente voneinander
getrennt, falls notwendig. Wie im Vorstehenden erwähnt werden
auf Grund dessen, dass die Portionen des Polyesterharzes, die sich
in ihrer Grenzviskosität
voneinander unterscheiden, kompatibel miteinander sind, die Portionen
des Polyesterharzes, welche in dem Kernteil, dem Umfangsteil und
optional in dem Zwischenteil des Monofilamentes angeordnet sind,
an den zwischen ihnen liegenden Grenzflächenbereichen leicht ineinander
diffundieren. Somit sind die Grenzflächen zwischen den Teilen des
Monofilamentes unklar.
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Das
erfindungsgemäße nicht
kräuselnde
Polyester-Monofilament kann in Form eines Einzelmonofilamentes oder
eines doublierten Filamentgarns oder in Form von Stapelfasern für verschiedene
Einsatzzwecke Verwendung finden. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Polyester-Monofilament
für einen
Einsatzzweck verwendet, bei dem eine hohe Abrasionsbeständigkeit
gegenüber
metallischen Materialien von dem Monofilament verlangt wird. Ferner
zeigt das erfindungsgemäße Polyester-Monofilament
eine hohe Haftung an Gummi, eine hervorragende Ermüdungsfestigkeit,
eine verbesserte Färbbarkeit
der Umfangsoberfläche
des Monofilamentes und eine verbesserte Knotenfestigkeit und ist
somit als Materialgarn für
Seile, Netze, Därme,
Planen, Zelte, Gleitschirme und Segeltuche geeignet.
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BEISPIELE
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele noch
näher erläutert.
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In
den Beispielen werden die Grenzviskosität des Polyesterharzes sowie
die Reißfestigkeit,
die Reißdehnung,
die Garngleichmäßigkeit
(U%), die Gesamtkräuselung
(TC) des Monofilamentes in Prozent, die Beurteilung der Abfallentstehung,
der Siebmodul und die allgemeine Beurteilung des Monofilaments gemäß den folgenden
Messungen ermittelt.
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(1) Grenzviskosität des Polyesterharzes
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Ein
Polyesterharz wurde in Orthochlorphenol bei einer Temperatur von
35 °C in
verschiedenen Konzentrationen (C) gelöst, um eine Mehrzahl von verdünnten Lösungen bereitzustellen.
Die Viskositäten
(ηr) der Lösungen wurden
gemessen. Die Grenzviskosität
(η) des
Polyesterharzes wurde gemäß der folgenden
Gleichung bestimmt. [η] = lim (In ηr/C)
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(2) Reißfestigkeit
und Reißdehnung
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Die
Reißfestigkeit
und Reißdehnung
eines Polyester-Monofilamentes wurde nach Japanese Industrial Standard
(JIS) L-1013 bestimmt, wobei eine Probe mit einer Länge von
25 cm mit einer Dehngeschwindigkeit von 30 cm/min bis zum Bruch
der Probe gedehnt wurde. Die Reißfestigkeit und die Reißdehnung
sind die Spannung im Augenblick des Bruchs und die Dehnung im Augenblick
des Bruchs der Probe.
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(3) 5 %-Modul
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Bei
der Messung der Reißfestigkeit
und Reißdehnung
wie oben unter (2) erwähnt
wurde die bei einer Dehnung von 5 % erzeugte Spannung der Probe
gemessen.
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(4) Garngleichmäßigkeit
(U%)
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Eine
Probe eines Monofilamentes wurde einer Garngleichmäßigkeitsmessung
mit einem USTER 3 der Fa. ZELLWEGER CO. unterworfen mit einer Garnprobenlänge von
300 m bei einer Messgeschwindigkeit von 100 m/min für 3 Minuten.
Bei der Messung wurde ein Diagramm bereitgestellt, welches die Beziehung
zwischen der Länge
und dem Gewicht pro Längeneinheit
der Probe mit einer longitudinalen Länge L zeigt; ein Durchschnittsgewicht
pro Längeneinheit
der Probe wurde aus dem Diagramm ermittelt und eine Gerade, welche
das Durchschnittsgewicht pro Längeneinheit
der Probe zeigt, in das Diagramm eingezeichnet.
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Der
U%-Wert der Probe wurde nach der Gleichung: U(%)
= f/F × 100berechnet,
worin F ein Gesamtgewicht der Probe mit der longitudinalen Länge L repräsentiert
und worin f einen Integrationswert von Gewichtsabweichungen vom
Durchschnittsgewicht pro Längeneinheit
der Probe, wie aus dem Diagramm ermittelt, repräsentiert.
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(5) Gesamtkräuselung
(TC) in Prozent
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Eine
Probe eines Monofilamentes wurde zu einem Strang mit einer Gesamtdicke
von ca. 1667 dtex (ca. 1500 den) gewickelt, eine Last von 19,6 N × 10–6 (2
mg) wurde auf einen unteren Mittelpunkt des Strangs aufgebracht.
Der belastete Strang wurde in siedendem Wasser für 20 Minuten behandelt und
bei 20 °C
und 65 % rF einen Tag und eine Nacht lang natürlich getrocknet, um den Strang
kräuseln
zu lassen. Der gekräuselte Monofilamentstrang
wurde mit einer Last von 19,6 N × 10–4 (200
mg) pro 0,9 dtex (1 den) für
eine Minute belastet und sodann die Länge (10) des Strangs gemessen,
die Last wurde von 19,6 N × 10–4 (200
mg) in 19,6 N × 10–6 (2
mg) pro 0,9 dtex (1 den) geändert,
für 1 Minute
gehalten und dann die Länge
(l1) des Strangs gemessen. Die Gesamtkräuselung
(TC) in Prozent wurde gemäß der folgenden
Gleichung berechnet TC (%) = {(l0 – l1)/l0} × 100
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(6) Beurteilung der Abfallentstehung
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Polyester-Monofilamente
wurde einem Webprozess zur Erzeugung eines Maschengewebes mittels
einer Projektilwebmaschine bei einer Drehzahl von 250 U/min unterworfen.
Während
des Webprozesses wird das Verschmutzen der Webeblätter beobachtet,
und wenn das Webeblatt so verschmutzt ist, dass der Webprozess nicht
fortgesetzt werden kann, wird der Webprozess unterbrochen, um das
Blatt zu reinigen. Die Länge
des resultierenden Maschengewebes, welche zwischen dem Start und
der Unterbrechung des Webprozesses erhalten wird, wird als Webeblatt-Reinigungsintervall
(m) bezeichnet. Je länger
das Webeblatt-Reinigungsintervall, desto geringer die Menge des
an dem Webeblatt angefallenen Abfalls.
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(7) Modul des Monofilament
Siebgewebes
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Eine
Probe einer Monofilament-Siebgewebes (leinwandbindige Gaze) mit
einer Breite von 5 cm wurde einem Zugversuch mit einer Länge der
Probe zwischen Spannelementen bei einer Zugrate 10 cm/min unterworfen,
wobei ein Zugprüfgerät mit konstanter
Dehnungsgeschwindigkeit gemäß JIS L1096
verwendet wurde, um eine Spannungs-Dehnungs-Kurve des Siebgewebes
zu erstellen. Wenn die Dehnung der Probe 10 % erreicht, wird die
Zugspannung (N (kgf)) gemessen. Der Modul des Siebgewebes ist repräsentiert
durch die Zugspannung bei einer Dehnung von 10 %.
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(8) Allgemeine Beurteilung
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Aus
dem Resultat der Beurteilung der Abfallentstehung und des Siebgewebemoduls
wird das Monofilament in die folgenden drei Klassen eingeteilt.
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Referenzbeispiel 1
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Ein
Polyester-(Polyethylenterephthalat-)Harz wurde Wärmebehandlungen in einer Stickstoffgasatmosphäre (keine
Sauerstoffatmosphäre)
bei einer Temperatur von 280 bis 300 °C für Zeiten von 5 bis 15 Minuten gemäß Tabelle
1 unterzogen, und jede erwärmte
Probe wurde einer Grenzviskositätsmessung
unterworfen. Die resultierende Verringerung der Grenzviskosität bei jeder
Wärmebehandlung
ist in Tabelle 1 gezeigt.
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Tabelle
1 zeigt, dass je höher
die Erwärmungstemperatur
und je länger
die Erwärmungszeit,
desto größer die
Verringerung der Grenzviskosität
des Polyesterharzes. Im Einzelnen ist die Grenzviskositätsverringerung
durch die Wärmebehandlung
bei einer Temperatur von 300 °C
für 10
Minuten um 0,071 größer als
diejenige, welche durch die Wärmebehandlung
bei einer Temperatur von 280 °C
für 5 Minuten
erzielt wird.
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Wenn
das bei 300 °C
für 10
Minuten wärmebehandelte
Polyesterharz bei einer Extrusionsgeschwindigkeit von 4,27 g/min
und einer Aufnahmegeschwindigkeit von 1200 m/min schmelzgesponnen
wird und das resultierende unverstreckte Filament mit einem Streckverhältnis von
3,8 verstreckt wird, zeigten die resultierenden verstreckten Filamente
eine Reißdehnung,
die ca. 12 % höher
war als die der verstreckten Polyester-Filamente, welche aus dem
bei einer Temperatur von 280 °C
für 5 Minuten
wärmebehandelten
Polyesterharz nach der gleichen Vorgehensweise wie oben erzeugt
worden waren.
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Zum
Erhalt eines großen
Unterschieds in der Grenzviskosität des Polyesterharzes, erzeugt
aufgrund des Unterschieds in der Temperatur-Zeit-Historie während der
Prozesse zur Bildung des unverstreckten Monofilamentes, weist das
Ausgangs-Polyesterharz bevorzugt eine relativ hohe durchschnittliche
Grenzviskosität ([η]f-a) auf,
z.B. 0,65 oder mehr, noch bevorzugter 0,70 oder mehr, gewöhnlich aber
nicht mehr als ca. 1,3.
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Um
den Unterschied in der Grenzviskosität des Polyesterharzes zu erzeugen,
kann eine Mehrzahl von Schmelzextrudern verwendet werden, die unterschiedliche
Extrusionstemperaturen aufweisen. In diesem Fall werden das Mittelteil,
das Umfangsteil und optional das Zwischenteil des Monofilamentes
aus einer Mehrzahl von Polyesterharzschmelzen gebildet, welche sich
in der Temperatur voneinander unterscheiden und von den mehreren
Extrudern geliefert werden. Dieser Monofilament-Erzeugungsprozess
ist ähnlich
dem zur Erzeugung eines Composit-Monofilamentes aus einer Mehrzahl
von artver- schiedenen Polymeren und ist insofern nachteilig, als
die Verwendung einer Mehrzahl von Extrudern dazu führt, dass
die Produktionskosten für
das Monofilament sehr hoch sind und die Produktion eines sehr dünnen Monofilaments
schwierig wird.
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Bei
einem anderen Prozess kann eine Mehrzahl von Monofilamenten durch
einen Schmelzspinnprozess unter Verwendung von nur einer Dosierpumpe
hergestellt werden, die dann voneinander getrennt werden. Bei diesem
Verfahren kann der Anteil des Mantelteils des Monofilaments leicht
klein gemacht werden. Allerdings ist es bei diesem Verfahren, welches
den Monofilament-Trennprozess
umfasst, schwierig, die Dicke der separierten Monofilamente streng
gleichförmig
zu machen.
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Referenzbeispiel 2
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Ein
Polyethylenterephthalat-Harz mit einer Grenzviskosität (η) von 0,90
wurde in einem Schmelzextruder geschmolzen, wobei die Schmelztemperatur
des Harzes auf 290 °C
eingestellt wurde. Die Schmelze wird durch eine mit einem Heizmedium
auf eine Temperatur von 300 °C
erwärmte
Heizkammer geleitet und dann durch eine Dosierzahnradpumpe mit 0,3
ml/U extrudiert. Die gemessene Temperatur der durch die Dosierpumpe
extrudierten Schmelze betrug 300 °C.
Bei den obengenannten Vorgängen
des Schmelzens und des Extrudierens durch die Zahnradpumpe wurde
die Zahnradpumpen-Extrusionsrate gemäß Tabelle 2 variiert, und die
extrudierten Schmelzeproben wurden der Grenzviskositätsmessung
unterworfen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
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Tabelle
2 zeigt, dass je höher
die Zahnradpumpen-Extrusionsrate und damit je kürzer die Aufenthaltszeit der
Schmelze in der Zahnradpumpe, umso höher die Grenzviskosität der extrudierten
Schmelze und damit umso geringer eine Verringerung der Grenzviskosität der extrudierten
Schmelze. Der Absolutwert der Grenzviskositätsverringerung ist in Abhängigkeit
von dem Volumen des Pfades für
die Schmelze in der Schmelzspinnvorrichtung und dem Temperaturprofil
der Schmelze veränderlich.
Unter Verwendung von ein und derselben Vorrichtung erfolgt die Verringerung
der Grenzviskosität
der Polyesterharzschmelze in Abhängigkeit
von der auf die Schmelze angewandten Erwärmungstemperatur und Erwärmungszeit.
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Separat
hierzu wurden die gleichen Erwärmungs-
und Extrusionsprozesse durchgeführt
wie oben erwähnt,
ausgenommen, dass die Zahnradpumpen-Extrusionsrate auf 7,5 g/min festgelegt
wurde, die Schmelze durch eine Filterschicht mit einem Filtervolumen
(Innenvolumen) gemäß Tabelle
3 geleitet wurde und die gefilterte Schmelze nach Aufenthalt in
der Extrudervorrichtung für
die durchschnittliche Zeit gemäß Tabelle
3 extrudiert wurde. Die extrudierte Schmelze wurde der Grenzviskositätsmessung
unterworfen. Die Messergebnisse zeigt Tabelle 3.
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Tabelle
3 zeigt, dass die Grenzviskosität
der Polyesterharzschmelze mit zunehmender Aufenthaltszeit der Schmelze
abnimmt.
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Beispiel 1
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Ein
Polyethylenterephthalat-Harz mit einer Grenzviskosität von 0,8
wurde bei einer Temperatur von 300 °C geschmolzen und durch eine
Dosierzahnradpumpe 14 mit einer Zuführungsrate von 5 ml/min einer Schmelzspinndüse gemäß den 3(a) und 3(b) zugeführt. Die
Schmelzspinndüse 12 gemäß den 3(a) und 3(b) hatte
ein Gesamtinnenvolumen von 12 ml, die Verteilerscheibe 18 hatte
einen zentralen Pfad 16 mit einem Durchmesser von 5 mm
und 24 periphere Pfade 17, welche auf einem konzentrisch
mit dem zentralen Pfad 16 angeordneten Kreis lagen. Die
peripheren Pfade wiesen die in Tabelle 4 angegebenen Durchmesser
auf. Der in der Schmelzekammer 19 gebildete zusammengesetzte
Strom wurde durch die Schmelzspinndüsenöffnung 23 bei einer
Extrusionsrate von 5 ml/min extrudiert. Der extrudierte Monofilamentstrom
wurde durch eine Erwärmungsatmosphärenzone
mit einer Temperatur von 350 °C
und einer Länge
von 100 mm geleitet, dann unter Verzug durch Kühlen fest werden gelassen und
bei einer Geschwindigkeit von 1000 m/min aufgenommen. Das resultierende
unverstreckte Monofilament wurde mit Heißstreckwalzen in Kontakt gebracht,
welche auf eine Temperatur von 100 °C bzw. 140 °C erwärmt wurden, und mit einem Streckverhältnis von
4,0 zwischen den Heißstreckwalzen
verstreckt. Es wurde ein Polyester-Monofilament mit einer Dicke
von 10 dtex (9 den) erhalten.
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Das
verstreckte Monofilament wurde einer Messung zur Bestimmung seiner
durchschnittlichen Grenzviskosität
unterworfen und anschließend
einer milden Gewichtsreduktionsbehandlung durch Alkalisieren in
einer wässrigen
Natriumhydroxid-(NaOH-)Lösung
mit einer Konzentration von 2 mol (2M) und mit einem Gehalt von
3 g/l an alkalischem Gewichtsreduktionspromotor vom Typ eines quartären Ammoniumsalzes
in einem Flottenverhältnis
(Gewichtsverhältnis
des Behandlungsbades zu dem Monofilament) von 200 oder mehr bei einer
Temperatur von 30 °C.
Als die Dicke des Monofilamentes 8,9 dtex (8 den) erreichte, wurde
das Monofilament mit Wasser gewaschen, in der Umgebungsluftatmosphäre getrocknet
und der Messung der durchschnittlichen Grenzviskosität unterworfen.
Diese Vorgänge
wurden wiederholt, sobald die Dicke des Monofilamentes auf 7,8 dtex
(7 den), 6,7 dtex (6 den) und 5,6 dtex (5 den) verringert worden
war. Aus den resultierenden Daten wurde die durchschnittliche Grenzviskosität des Mittelteils
mit einer Dicke von 5,6 dtex (5 den), eines ersten ringförmigen Teils,
welches eine innere Dicke von 5,6 dtex (5 den) und eine äußere Dicke
von 6,7 dtex (6 den) aufwies und das Mittelteil umschloss, eines
zweiten ringförmigen
Teils, welches das erste ringförmige
Teil umschloss und eine innere Dicke von 6,7 dtex (6 den) und eine äußere Dicke
von 7,8 dtex (7 den) aufwies, eines dritten ringförmigen Teils,
welches den zweiten ringförmigen
Teil umschloss und eine innere Dicke von 7,8 dtex (7 den) und eine äußere Dicke
von 8,9 dtex (8 den) aufwies, und eines äußersten ringförmigen Teils,
welches den dritten ringförmigen
Teil umschloss und eine innere Dicke von 8,9 dtex (8 den) und eine äußere Dicke
von 10 dtex (9 den) aufwies, berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle
4 gezeigt. Die Berechnung ergab, dass, wenn ein Polymer mit einer
Grenzviskosität
von 0,8 mit einem anderen Polymer mit einer Grenzviskosität von 0,75
in einem Gewichtsverhältnis
von 1:1 gemischt wird, das gemischte Polymer eine durchschnittliche
Grenzviskosität
von {(0,8 × 1)
+ (0,75 × 1)}/(1
+ 1) = 0,775 zeigte.
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Vergleichsbeispiel 1
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Ein
Polyester-Monofilament wurde hergestellt und geprüft, wobei
wie in Beispiel 1 verfahren wurde, ausgenommen, dass die Filtration
der Polyesterharzschmelze so durchgeführt wurde, dass kein Unterschied in
der Grenzviskosität
zwischen der Portion der Schmelze zum Bilden des Mittelteils und
den Portionen der Schmelze zum Bilden des Umfangsteils des Monofilamentes
erzeugt wurde. Zu diesem Zweck werden in der Schmelzspinndüse gemäß den 3(a) und 3(b) alle
Umfangslöcher 17 geschlossen,
und es wurden fünf statische
Mischer in Serie in dem Zentralloch 16 angeordnet, so dass
die Polyesterharzschmelze die Filterschicht 13 gleichmäßig passieren
kann, ohne einen Unterschied in der Aufenthaltszeit zwischen Portionen
der Polyesterharzschmelze zu erzeugen.
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Die
Testergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
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Tabelle
4 zeigt deutlich, dass, wenn die Fließrate der Portion der Polyesterschmelze
durch die Umfangslöcher 17 begrenzt
wird (niedrig gemacht wird), dann könnte die Verringerung der Grenzviskosität der Portion
der Polyesterharzschmelze größer sein
als die der durch das Zentralloch 16 geleiteten Portion
der Polyesterharzschmelze.
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Bei
dem Vergleichsbeispiel 1 wurde im Wesentlichen kein Unterschied
in der Grenzviskosität
des Polyesterharzes zwischen dem Mittelteil und dem Umfangsteil
des Monofilamentes erzeugt.
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Beispiel 2 und 3 und Vergleichsbeispiele
2 und 3
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In
jedem der Beispiele 2 und 3 und der Vergleichsbeispiele 2 und 3
wurde ein Polyester-Monofilament mit einer Dicke von 10 dtex (9
den) hergestellt und geprüft,
wobei wie in Beispiel 1, Lauf 2, verfahren wurde, ausgenommen,
dass die Extrusionsrate 5 g/min betrug und die Aufnahmegeschwindigkeit
und das Streckverhältnis
so eingestellt wurden, dass ein Monofilament mit der Reißfestigkeit
und Reißdehnung
gemäß Tabelle 5
erhalten wurde. In den Vergleichsbeispielen 2 und 3 wurde eine gewöhnliche
einfache Schmelzspinndüse für Monofilamente
verwendet.
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Das
Monofilament wurde in ein 350 mesh-Siebgewebe überführt mittels einer Projektilwebmaschine unter
einer Kettspannung von 98,0655 mN (10 gf) pro Monofilament bei einem
Webeblattzwischenraum von 35 μm
und gefinisht.
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Die
physikalischen Eigenschaften und Webeigenschaften des Monofilaments
und die Beurteilungsergebnisse des Siebgewebes sind in Tabelle 5
gezeigt.
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Tabelle
5 zeigt, dass die erfindungsgemäßen Polyester-Monofilamente
geeignet sind zur Erzeugung eines Siebgewebes mit einem hohen Modul
für den
Siebdruck und einen hohen Widerstand gegenüber Abfallentstehung während des
Webprozesses zeigen.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Das
erfindungsgemäße Polyester-Monofilament
weist ein Mittelteil auf, welches aus einer Portion eines Polyesterharzes
mit einer hohen Grenzviskosität
gebildet ist, und ein Umfangsteil, welches aus einer anderen Portion
des Polyesterharzes mit einer niedrigen Grenzviskosität gebildet
ist. Bei der Grenzviskositätsverteilung
des Monofilamentes nimmt die Grenzviskosität mit zunehmendem Abstand von
der Längsachse
des Monofilamentes ab. Das erfindungsgemäße Polyester-Monofilament kann
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt werden, wobei in einer Schmelzspinndüse eine Portion der Polyesterharzschmelze,
welche der Spinndüse
zugeführt
wird, eine größere Verringerung
der Grenzviskosität
erfährt
als eine andere Portion der Polyesterharzschmelze und wobei ein
Umfangsteil des Monofilamentes aus der Portion der Polyesterharzschmelze
gebildet wird, welche eine niedrigste Grenzviskosität aufweist,
und ein Mittelteil des Monofilaments aus einer anderen Portion der
Polyesterharzschmelze gebildet wird.
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Der
Unterschied in der Verringerung der Grenzviskosität kann über die
Temperatur-Zeit-Historie (Aufenthaltszeit und Erwärmungstemperatur)
jeder Portion der Polyesterschmelze in der Spinndüse gesteuert
werden.
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Wenn
das erfindungsgemäße Polyester-Monofilament
zur Herstellung eines Siebgewebes (leinwandbindige Gaze) verwendet
wird, erlaubt das erfindungsgemäße Polyester-Monofilament,
welches als Ganzes eine hohe Reißfestigkeit, einen hohen Modul
und eine niedrige Reißdehnung
aufweist, die Entstehung von Abfall während des Webprozesses zu verhindern
oder zu begrenzen. Ferner kann das erfindungsgemäße Polyester-Monofilament eine
kleinere Dicke aufweisen als konventionelle Polyester-Monofilamente.
Somit erlaubt das erfindungsgemäße Polyester-Monofilament
die praktische Herstellung verschiedener Maschengewebe mit einem
hohen Modul, hohen Kett- und Schussdichten, einem hohen Verhältnis der
gesamten offenen Fläche zur
Gesamtfläche
des Gewebes und einer hohen mechanischen Festigkeit. Ferner, wenn
die Maschengewebe für
den Siebdruck verwendet werden, ist die Druckgenauigkeit hoch, der
Widerstand gegen Ermüdung
des Gewebes infolge einer auf das Gewebe während des Druckvorgangs aufgebrachten
Quetschwirkung ist hoch und eine Dehnung des Gewebes während des
Druckvorgangs ist niedrig.
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Somit
können
das Polyester-Monofilament und das Verfahren zur Herstellung des
Polyester-Monofilaments vorteilhaft in der Praxis verwendet werden.