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Dokumentenidentifikation DE69003791T2 05.05.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0430227
Titel Elastisches, synthetisches Filament mit multilobalem Querschnitt.
Anmelder Teijin Ltd., Osaka, JP
Erfinder Kawakami, Kenji, Matsuyama-shi, Ehime 791, JP;
Nagai, Hiroyuki, Iyo-gun, Ehime 791-11, JP;
Fujita, Masakazu, Ikoma-shi, Nara 630-01, JP
Vertreter Stellrecht, W., Dipl.-Ing. M.Sc.; Grießbach, D., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Haecker, W., Dipl.-Phys.; Böhme, U., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Beck, J., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Wößner, G., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 70182 Stuttgart
DE-Aktenzeichen 69003791
Vertragsstaaten CH, DE, ES, FR, GB, IT, LI, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 29.11.1990
EP-Aktenzeichen 901228072
EP-Offenlegungsdatum 05.06.1991
EP date of grant 06.10.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.05.1994
IPC-Hauptklasse D01D 5/253
IPC-Nebenklasse D01F 6/86   D01F 6/80   D01F 6/70   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elastisches, synthetisches Polymerfilament mit einem multilobalen Querschnittsprafil, welches ein thermoplastisches Elastomer umfaßt. Insbesondere befaßt sich die vorliegende Erfindung mit einem elastischen, synthetischen Polymerfilament mit einem multilobalen Querschnittsprofil, welches ein thermoplastisches Elastomer umfaßt und einen erhöhten Widerstand gegen ein Brechen bzw. Reißen durch eine Nähnadel und einen hohen Widerstand gegen eine Verschlechterung durch Licht und Chlor aufweist.

Es ist bekannt, dap verschiedene thermoplastische Elastomere, wie z. B. Polyurethanharze und Polyätherester-Block-Copolymerharze zur Herstellung elastischer Filamente verwendet werden. Diese konventionellen elastischen Filamente sind insofern vorteilhaft, als sie eine hohe elastische Rückbildung haben, jedoch aufgrund ihrer geringen Widerstandsfähigkeit gegen eine Verschlechterung durch Licht und Chlor nachteilig.

Es wurden verschiedene Versuche unternommen, um die vorstehend erwähnten Nachteile zu vermeiden; beispielsweise offenbaren die JP-B-52-22 744 und die JP-A-62-192 450, daß das konventionelle thermoplastische Elastomer mit einem schützenden Zusatz gemischt wird, der aus einem Stoff besteht, der Ultraviolettstrahlen absorbiert oder aus einem Antioxidationsmittel, wie z. B. einer (sterisch)-gehinderten Phenolverbindung, einer Benzotriazolverbindung, einer Salicylsäureesterverbindung oder Titandioxid. Diese Versuche haben jedoch nicht zu einer befriedigenden Verbesserung geführt und werden folglich aus den folgenden Gründen nicht verwendet.

Wenn die konventionellen elastischen Filamente in Form eines Multifilamentgarns verwendet werden, dann zeigt das daraus erhaltene elastische Multifilamentmaterial, beispielsweise Schwimmbekleidung, eine geringe Widerstandsfähigkeit gegen eine Verschlechterung durch Ultraviolettstrahlung und eine unbefriedigende Widerstandsfähigkeit gegen eine Verschlechterung durch Chlor. Bei den Multifilamentgarnmaterialien ist es bekannt, daß die Widerstandsfähigkeit gegen die oben erwähnte Verschlechterung (Verringerung der mechanischen Festigkeit) um so geringer ist, je kleiner der Titer der Einzelfilamente ist. Daher ist die Verwendung der konventionellen elastischen Multifilamentgarnmaterialien streng auf einen speziellen Bereich beschränkt.

Wenn die konventionellen elastischen Filamente in Form eines Monofilamentgarns verwendet werden, dann haben die dabei erhaltenen elastischen Monofilamentgarnmaterialien eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen die oben erwähnte Verschlechterung als die konventionellen elastischen Multifilamentgarnmaterialien; wenn die elastischen Monofilamentgarne jedoch für die Herstellung eines gewebten oder gestrickten Stoffes verwendet werden, dänn besitzt das dabei erhaltene Produkt eine unerwünscht hohe Steifigkeit und einen harten Griff, und die elastischen Monofilamentgarne werden beim Nähen auf einer Nähmaschine durch die Nähnadel leicht gebrochen, und folglich reißen häufig die Grundgarne, in denen die elastischen Monofilamentgarne als ein Element enthalten sind. In der Praxis ist daher die Verwendung des konventionellen elastischen Monofilamentgarns beschränkt.

Ferner offenbart die EP-A-233 702 ein zusammengesetztes elastisches, synthetisches Polymerfilament, welches einen axialen Filamentbestandteil und 2 bis 6 zusammengesetzte lobale Filamentbestandteile umfaßt, von denen jeder aus einem vorspringenden filamentförmigen Segment besteht, an dessen äußerem Ende filamentartige Kantensegmente befestigt sind. Der axiale Bestandteil und die vorspringenden Bestandteile bestehen aus dem gleichen oder aus verschiedenen synthetischen, thermoplastischen Elastomeren, während das Kantensegment aus einem synthetischen, thermoplastischen, wenig elastischen Polymer besteht. Die lobalen Segmente sind spiralförmig um die axialen Bestandteile herumgewickelt und bezüglich mindestens eines der folgenden Merkmale asymmetrisch: Lage, Querschnitt und Größe.

Während es bekannt ist, dar Fasern aus elastischen Polymeren darunter leiden, dar sie sich unter dem Einfluß von Licht stark verschlechtern, wird dieses Problem bei dem zitierten Dokument durch die Tatsache gelöst, dar der axiale filamentförmige Bestandteil der Faser, der aus dem - empfindlichen - elastischen Polymer besteht, durch die Kantensegmente abgedeckt wird, die aus dem wenig elastischen Polymer bestehen, welches gegenüber einer Verschlechterung durch Licht stabiler ist.

Die verschiedenen charakteristischen Eigenschaften der verschiedenen Polymere, die die zusammengesetzte Faser bilden, verursachen jedoch Probleme. Eines dieser Probleme besteht in der Trennung der Faserbestandteile aufgrund der Inkompatibilität der Polymere. Probleme können sich außerdem beim Spinnen der Fasern aufgrund der unterschiedlichen Viskositäten der Polymere ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elastisches, synthetisches Polymerfilament mit einem multilobalen Querschnittsprofil anzugeben, welches ein thermoplastisches Elastomer umfaßt und eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen eine Verschlechterung bei Einwirkung von Ultraviolettstrahlung und Chlor aufweist. Die vorstehend angegebene Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit Hilfe eines elastischen, synthetischen Polymerfilaments mit einem multilobalen Querschnittsprofil gemäß der Erfindung, welches ein thermoplastisches Elastomer umfaßt und zusammengesetzt ist aus einem filamentartigen axialen Bestandteil, welcher sich längs der Längsachse des Filamentes erstreckt; und 3 bis 8 lobalen Elementen des Filaments, welche sich längs des filamentförmigen axialen Elements erstrecken, radial von diesem abstehen und jeweils einen eingeschnürten Bereich aufweisen, über den jedes der filamentförmigen lobalen Elemente mit dem filamentförmigen axialen Element verbunden ist, wobei das multilobale Querschnittsprofil des Filaments folgende Beziehung (T) erfüllt:

1,3 ≤ d&sub1;/w ≤ 10,

wobei d&sub1; für die größte Querschnittsbreite des filamentförmigen lobalen Bestandteils B steht und wobei w für die kleinste Querschnittsbreite der eingeschnürten Bereiche der filamentförmigen lobalen Elemente B steht.

Mit anderen Worten wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe mit Hilfe eines speziell gestalteten multilobalen Querschnittsprofils gelöst, welches einem elastischen, synthetischen Polymerfilament verliehen wird.

Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß ein elastisches, synthetisches Polymerfilament mit einem multilobalen Querschnittsprofil angegeben wird, welches ein thermoplastisches Elastomer umfaßt und welches für die Herstellung eines elastischen Stoffes nützlich ist, der eine befriedigende Weichheit und Elastizität besitzt.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1A - 1F jeweils ein Querschnittsprofil eines Ausführungsbeispiels des elastischen, synthetischen Polymerfilaments gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A - 2F Querschnitssprofile von Spinnköpfen zur Herstellung der elastischen, synthetischen Polymerfilamente mit den Querschnittsprofilen, die in Fig. 1A bis 1F gezeigt sind; und

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 1C gezeigten Querschnittsprofils.

Das elastische, synthetische Polymerfilament gemäß der Erfindung, welches ein multilobales Querschnittsprofil gemäß der Erfindung besitzt, umfaßt ein thermoplastisches Elastomer.

Das thermoplastische Elastomer, welches für die vorliegende Erfindung brauchbar ist, ist ein faserbildendes, thermoplastisches Elastomer, welches üblicherweise einen Schmelzpunkt von 180 bis 240ºC hat und vorzugsweise ausgewählt wird aus: Polyurethanelastomeren, Polyesterelastomeren und Polyamidelastomeren.

Die Polyurethanelastomere umfassen Reaktionsprodukte mindestens eines Elements, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Polyestern und Poly(oxyalkylen)glykolen, welche endständige Hydroxylgruppen besitzen und ein Molekulargewicht von 1000 bis 3000 haben mit einer Diisozyanatverbindung, mit einem Ketten-Extender, der aus mindestens einem Element besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Glykolverbindungen und Diaminverbindungen, und wahlweise mit einer Polykarbonatverbindung, welche die endständige Hydroxylgruppe enthält.

Die Polyester, die für die Produktion der oben erwähnten Polyurethanelastomere brauchbar sind, werden vorzugsweise unter den Poly-Veresterungsprodukten einer Dikarboxylsäurekomponente ausgewählt, die mindestens ein Element umfaßt, welches ausgewählt ist aus: Adipinsäure und Sebazinsäure, mit einer Diolkomponente, welche mindestens ein Element umfaßt, welches ausgewählt ist aus: Ethylenglykol, Butylenglykol und Diethylenglykol. Ferner werden die oben erwähnten Poly(oxyalkylen)glykole vorzugsweise ausgewählt aus: Poly(oxyethylen)glykol, Poly(oxypropylen)glykol, Poly(oxybutylen)glykol sowie Block- und Zufalls-Copolymeren der vorstehend erwähnten Homopolymere.

Die oben erwähnte Diisozyanatverbindung wird vorzugsweise ausgewählt aus: 2,4-Toluylendiisozyanat, Diphenylmethan-4,4'-Diisozyanat und Dizyklohexyl-4,4'-Diisozyanat.

Der vorstehend erwähnte Ketten-Extender (Verlängerer) umfaßt vorzugsweise mindestens ein Element, welches ausgewählt ist aus: Ethylenglykol, Propylenglykol, 1,4-β-Hydroxyethoxybenzol, Ethylendiamin, Butylendiamin und Propylendiamin.

Das oben erwähnte Polykarbonat, welches wahlweise für die Herstellung des Polyurethanelastomers verwendet wird, wird vorzugsweise ausgewählt aus: Polymerisationsprodukten von Bisphenol A mit Phosgen oder Diphenylkarbonat und besitzen endständige Hydroxylgruppen.

Die Polyesterelastomere, die für die vorliegende Erfindung brauchbar sind, sind vorzugsweise Polyätherester-Block- Copolymere, welche Polykondensationsprodukte einer Dikarboxylsäurekomponente, welche hauptsächlich Terephthalsäure umfaßt, mit einer Diolkomponente, welche hauptsächlich 1,4-Butandiol umfaßt, und einer Polyolkomponente, welche hauptsächlich ein Poly(oxyalkylen)glykol umfaßt, und die ein Molekulargewicht von 400 - 4000 haben.

Die Polyamidelastomere, die für die vorliegende Erfindung brauchbar sind, sind vorzugsweise Copolymere von Lauryllaktam mit einem Poly(oxybutylen)glykol und Dikarboxylsäure, beispielsweise Terephthalsäure. Die Steifigkeit der Polyamidelastomere ist variabel in Abhängigkeit vom Molekulargewicht des Poly(oxyalkylen)glykols und des Anteils an Lauryllaktam in dem Elastomer.

Wenn gefordert wird, daß das synthetische Polymerfilament eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen alkalische Stoffe, Chlor, feuchte Hitze oder trockene Hitze hat, wird das thermoplastische Elastomer vorzugsweise unter Polyesterelastomeren ausgewählt, insbesondere unter Polyätherester- Block-Copolymer-Elastomeren.

Die Polyätherester-Block-Copolymer-Elastomere werden nachstehend detailliert erläutert werden.

Ein zu bevorzugendes Polyätherester-Block-Copolymer wird unter den Polykondensationsprodukten einer Dikarboxylsäurekomponente, welche mindestens 80 mol%, bevorzugter mindestens 90 mol% Terephthalsäure oder eines esterbildenden Derivats derselben umfaßt und 20 mol% oder weniger, bevorzugter 10 mol% oder weniger, einer weiteren Dikarboxylsäure, mit einer Diolkomponente mit niedrigem Molekulargewicht, welche mindestens 80 mol%, bevorzugter 90 mol%, von 1,4-Butandiol oder eines esterbildenden Derivats desselben und 20 mol% oder weniger, bevorzugter 10 mol% oder weniger, einer anderen Diolverbindung umfaßt, und mit einem Poly(oxyalkylen)glykol, welches ein Molekulargewicht von 400 bis 4000, bevorzugter von 600 bis 3500 hat.

Andere Dikarboxylsäuren als Terephthalsäure, die als Dikarboxylsäurekomponente brauchbar sind, können ausgewählt werden unter: aromatischen Dikarboxylsäuren, beispielsweise Isophthalsäure, Phthalsäure, 2,6-Naphthalen-Dikarboxylsäure, 2,7-Naphthalen-Dikarboxylsäure, Bis(p-carboxyphenyl)methan und 4,4-Diphenyläther-Dikarboxylsäure; aliphatischen Dikarboxylsäuren, beispielsweise Adipinsäure, Sebazinsäure, Azelainsäure und Dodekandikarboxylsäure; zykloaliphatischen Dikarboxylsäuren, beispielsweise 1,4-Zyklohexandikarboxylsäure; und esterbildenden Derivaten der vorstehend erwähnten Säuren.

Andere Diolverbindungen mit niedrigem Molekulargewicht als 1,4-Butandiol, die als Diolkomponente brauchbar sind, werden vorzugsweise ausgewählt aus: Ethylenglykol, 1,3-Propandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Diethylenglykol, 1,4-Zyklohexandiol und 1,4-Zyklohexandimethanol.

Das oben erwähnte Poly(oxyalkylen)glykol, welches für die Herstellung des Polyätherester-Block-Copolymers brauchbar ist, wird vorzugsweise ausgewählt aus:

Poly(oxyethylen)glykolen, Poly(oxypropylen)glykolen, Poly(oxybutylen)glykolen und Zufalls-Copolymeren und Block-Copolymeren und Mischungen von zwei oder mehreren der oben erwähnten Homopolymere, bevorzugter Poly(oxybutylen)glykol-Homopolymeren.

Vorzugsweise besitzt das Poly(oxyalkylen)glykol ein mittleres Molekulargewicht von 400 bis 4000.

Wenn das mittlere Molekulargewicht kleiner ist als 400, dann hat das resultierende Polyätherester-Block-Copolymer manchmal eine unbefriedigende Block-Polymerisationsstruktur und zeigt somit unbefriedigende Elastizitätseigenschaften. Das resultierende Polyätherester-Block-Copolymer hat außerdem einen niedrigeren Schmelzpunkt und somit wird die Widerstandsfähigkeit des Copolymers gegenüber trockener Hitze und feuchter Hitze manchmal abgesenkt.

Wenn das Molekulargewicht höher ist als 4000, dann zeigt sich bei dem resultierenden Copolymer manchmal eine Phasenseparation und es wird somit nicht zu einem Block-Copolymer und besitzt eine geringe Elastizität.

Vorzugsweise ist die Poly(oxyalkylen)glykol-Komponente in dem Polyätherester-Block-Copolymer in einer Menge von 50 bis 80 Gew.% vorhanden.

Wenn der Anteil des Poly(oxyalkylen)glykols höher ist als 80 Gew.%, besitzt das resultierende Elastomer einen sehr niedrigen Schmelzpunkt, und folglich ist das resultierende elastische Filament insofern nachteilig, als die Elastizität des behandelten Filaments, wenn dies einer trockenen oder feuchten Wärmebehandlung unterworfen wird, plötzlich verringert wird. Auperdem besitzt das Filament eine geringe Haltbarkeit, obwohl dieses Filament vor der Wärmebehandlung eine hohe Elastizität hat. Außerdem zeigt das resultierende Filament dann, wenn der Anteil des Poly(oxyalkylen)glykols geringer ist als 50 Gew.%, eine grobe permanente Spannung und eine geringe Elastizität.

Das thermoplastische Elastomer, welches für die vorliegende Erfindung brauchbar ist, enthält wahlweise bzw. auf Wunsch ein Additiv, welches aus mindestens einem Element besteht, welches ausgewählt ist aus Stoffen, welche Ultraviolettstrahlen absorbieren, und aus Antioxidantien, um dadurch die Widerstandsfähigkeit des Elastomers gegen Ultraviolettstrahlen und eine thermische Oxidation zu verbessern. Das Antioxidants wird vorzugsweise ausgewählt unter (sterisch)-gehinderten Phenolverbindungen, (sterisch)-gehinderten Aminverbindungen und ein Schwefelatom enthaltenden Esterverbindungen. Ferner wird das Absorbermaterial für Ultraviolettstrahlen vorzugsweise ausgewählt aus Benzophenonverbindungen, Benzotriazolverbindungen und Salizylatverbindungen.

Das elastische, synthetische Polymerfilament gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt ein spezielles multilobales Querschnittsprofil, beispielsweise wie in Fig. 1A bis 1F und 3 gezeigt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1A bis 1F und 3 wird deutlich, daß das elastische, synthetische Polymerfilament zusammengesetzt ist aus einem filamentartigen axialen Bestandteil A, welcher sich längs der Längsachse des Filaments erstreckt und 3 bis 8, vorzugsweise 4 bis 8 filamentartigen lobalen Bestandteilen B, die radial von dem filamentartigen axialen Bestandteil vorstehen und sich längs desselben erstrecken.

Jedes filamentförmige lobale Element B besitzt einen eingeschnürten Bereich C, über den es mit dem filamentartigen axialen Bestandteil A verbunden ist.

Das Querschnittsprofil des filamentartigen axialen Bestandteils A ist nicht auf Querschnittsprofile mit speziellen Formen beschränkt. Üblicherweise ist das Querschnittsprofil des filamentartigen axialen Bestandteils A im wesentlichen kreisförmig, wie dies in Fig. 1A bis 1E gezeigt ist, der axiale Bestandteil kann jedoch auch ein unregelmäßiges Querschnittsprofil haben, beispielsweise eine im wesentlichen polygonartige Gestalt, wie dies in Fig. 1F gezeigt ist.

Weiterhin ist das Querschnittsprofil der filamentförmigen lobalen Elemente bzw. Bestandteile B nicht auf Profile mit speziellen Formen beschränkt; es ist jedoch vorzugsweise im wesentlichen rund, wie dies in Fig. 1B bis 1E gezeigt ist, oder im wesentlichen T-förmig oder im wesentlichen polygonförmig, beispielsweise ein Dreieck, wie dies in Fig. 1F gezeigt ist. Bei dem elastischen, synthetischen Polymerfilament gemäß der vorliegenden Erfindung sind 3 bis 8, vorzugsweise 4 bis 8, filamentförmige lobale Elemente B vorgesehen. Diese filamentartigen lobalen Elemente bzw. Bestandteile B sind wirksam, um den filamentartigen axialen Bestandteil B (A!) zu bedecken und gegen eine Verschlechterung durch Chlor und Ultraviolettstrahlung zu schützen. Die filamentartigen lobalen Elemente B stehen radial von dem filamentartigen axialen Bestandteil ab und sind voneinander getrennt.

Wenn die Anzahl der filamentartigen lobalen Elemente B zwei oder weniger ist, dann wird der Abdeckeffekt der filamentartigen lobalen Elemente B rund um den filamentartigen axialen Bestandteil unbefriedigend und das resultierende Filament zeigt die übliche hohe Steifigkeit und den starren Griff wie ein konventionelles Monofilament.

Wenn andererseits die Anzahl der filamentartigen lobalen Elemente B neun oder mehr beträgt, sind die lobalen Elemente häufig miteinander verbunden, und somit zeigt das resultierende Filament eine unerwünscht niedrige Weichheit und einen steifen Griff wie die konventionellen Monofilamente.

Wenn die Querschnittsflächen der filamentartigen lobalen Bestandteile B klein gemacht werden, um deren Verbindung miteinander zu vermeiden, dann besitzt das resultierende Filament ein hohes Verhältnis von Querschnittsfläche des filamentartigen axialen Bestandteils A zur Gesamtquerschnittsfläche der filamentartigen lobalen Bestandteile B - das Verhältnis wird groß - und zeigt somit eine reduzierte Weichheit und eine erhöhte Steifigkeit.

Wie oben erwähnt, müssen die 3 bis 8 filamentartigen lobalen Bestandteile bzw. Elemente B radial von dem filamentartigen axialen Bestandteil A abstehen und voneinander getrennt sein. Bei dem Spinnprozeß für das Filament gemäß der vorliegenden Erfindung ist es folglich wichtig, einen unerwünschten Kontakt der filamentartigen lobalen Bestandteile miteinander zu verhindern. Selbst wenn die schmelzgesponnenen filamentartigen lobalen Bestandteile unregelmäßig in Kontakt miteinander gebracht werden, sollte das Auftreten eines Kontaktes auf ein Niveau von 10 % oder weniger begrenzt werden. Wenn das Auftreten des Kontaktes höher als 10 % ist, zeigt das resultierende Filament eine reduzierte Weichheit und einen starren Griff und reißt in einigen Fällen beim Nähprozeß leicht.

Gemäß Fig. 3 ist das Filament gemäß vorliegender Erfindung aus einem filamentartigen axialen Bestandteil A und aus 5 filamentartigen lobalen Bestandteilen B&sub1;, B&sub2;, B&sub3;, B&sub4; und B&sub5; zusammengesetzt. Jeder der filamentartigen lobalen Bestandteile (B&sub1; bis B&sub5;) besitzt einen verjüngten bzw. eingeschnürten Bereich C, über den jeder der filamentartigen Bestandteile (B&sub1; bis B&sub5;) mit dem filamentartigen axialen Bestandteil A verbunden ist.

Bei dem Filament gemäß vorliegender Erfindung erfüllt dessen Querschnittsprofil die (folgende) Beziehung (I):

1,3 ≤ d&sub1;/w ≤ 10 (I)

wobei d&sub1; für die größte Querschnittsbreite der filamentartigen lobalen Bestandteile B steht und wobei w für die geringste Breite der eingeschnürten Bereiche C der filamentartigen lobalen Bestandteile (B) steht.

Vorzugsweise beträgt das Verhältnis d&sub1;/w 1,3 bis 5,0.

Wenn das Verhältnis d&sub1;/w kleiner ist als 1,3, besitzt das resultierende elastische Filament eine verringerte Weichheit, einen starren Griff und eine niedrigere Widerstandsfähigkeit gegen ein Brechen bzw. Reiben beim Nähen mittels einer Nähmaschine.

Wenn das Verhältnis d&sub1;/w größer als 10 ist, dann wird die Filamentausbildung schwierig und die filamentartigen lobalen Bestandteile werden in einigen Fällen leicht von dem filamentartigen axialen Bestandteil getrennt. Die gröpte Breite D&sub1; des filamentartigen lobalen Bestandteils B und die kleinste Breite w des eingeschnürten Bereichs C werden jeweils auf einer Linie gemessen, die unter einem rechten Winkel zu einer Linie gezeichnet ist, die vom Schwerpunkt des Querschnitts des filamentartigen axialen Bestandteils A zum Schwerpunkt des Querschnitts der einzelnen filamentartigen lobalen Bestandteile B verläuft.

Bei einem zu bevorzugenden Ausführungsbeispiel des elastischen Filaments gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllt das Querschnittsprofil des Filaments die (folgende) Beziehung (II):

1,8 ≤ D/d&sub2; ≤ 3,5 (II)

wobei D für den Durchmesser des kleinsten Umkreises des Querschnittsprofils des Filaments steht und wobei d&sub2; für den Durchmesser des größten Inkreises des Querschnittsprofils des filamentartigen axialen Bestandteils steht.

Gemäß Fig. 3 besitzt ein Umkreis 1 des Querschnittsprofils des Filaments einen Durchmesser D und ein Inkreis 2 des Querschnittsprofils des filamentartigen axialen Bestandteils A einen Durchmesser d&sub2;.

Das Verhältnis D/d&sub2; beträgt vorzugsweise 1,8 bis 3,5, noch bevorzugter 2,0 bis 3,0.

Wenn das Verhältnis D/d&sub2; kleiner ist als 1,8, wird das Verhältnis der Querschnittsfläche des filamentartigen axialen Bestandteils zu der Gesamtquerschnittsfläche der filamentartigen lobalen Bestandteile B in einigen Fällen zu groß, und das resultierende Filament hat somit eine reduzierte Weichheit und einen starren Griff und zeigt eine geringere Widerstandsfähigkeit gegen ein Brechen bzw. Reißen bei einem Nähvorgang auf einer Nähmaschine.

Wenn das Verhältnis D/d&sub2; größer ist als 3,5, dann zeigt das resultierende Filament in einigen Fällen eine unbefriedigende Widerstandsfähigkeit gegen Verschlechterung im Licht, oder die resultierenden filamentartigen lobalen Bestandteile B sind häufig miteinander verbunden.

Das elastische Einzelfilament gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt vorzugsweise einen Titer von 11 bis 110 dtex (10 bis 100 den), bevorzugter von 22 bis 88 dtex (20 bis 80 den).

Wenn der Titer kleiner ist als 11 dtex (10 den), hat das resultierende elastische Filament in einigen Fällen eine unbefriedigende Widerstandsfähigkeit gegen eine Verschlechterung durch Licht und Chlor.

Außerdem bewirkt ein Titer von mehr als 110 dtex (100 den), dar das resultierende elastische Filament eine geringe Weichheit und einen starren Griff hat.

Die elastischen Filamente gemäß vorliegender Erfindung mit den multilobalen Querschnittsprofilen, die in Fig. 1A bis 1F gezeigt sind, können jeweils durch Schmelzspinnen eines thermoplastischen Elastomers durch Spinnköpfe erzeugt werden, welche multilobale Querschnitte haben, wie dies in Fig. 2A bis 2F gezeigt ist.

In Fig. 2A bis 2F besitzt jeder Spinnkopf eine axiale Öffnung 3 zum Bilden des filamentartigen axialen Bestandteils A, drei bis acht Lobalöffnungen 4 zur Bildung der filamentartigen lobalen Bestandteile B und drei bis acht halsförmige Öffnungen 5 zum Bilden der eingeschnürten Bereiche C der filamentartigen lobalen Bestandteile B.

Gewöhnliche wird das elastische Filament gemäß vorliegender Erfindung in der Praxis in Form eines Monofilament benutzt, welches eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen eine Verschlechterung durch Licht und Chlor besitzt.

Wenn ein elastisches Filament mit einem Titer von etwa 88 dtex (80 den) oder mehr gefordert wird, wird es vorzugsweise durch ein Multifilamentgarn ersetzt, welches oder zwei oder mehr Einzelfilamenten besteht, die jeweils einen Titer in dem oben angegebenen Bereich haben.

Der Titer des elastischen Filaments und der Typ des Filaments sind variabel, und zwar in Abhängigkeit von der geforderten Widerstandsfähigkeit gegen Verschlechterung durch Licht und Chlor und von dem geforderten Griff bzw. der geforderten Weichheit.

Das elastische, synthetische Polymerfilament gemäß vorliegender Erfindung kann einen hohen Widerstand gegen eine Verschlechterung durch Licht oder Chlor haben ähnlich demjenigen eines konventionellen Monofilaments und einen Widerstand gegen ein Brechen bei einem Nähvorgang, der höher ist als derjenige des konventionellen Monofilaments, wenn die Titer der Filamente miteinander vergleichbar sind.

Außerdem besitzt das elastische Filament gemäß vorliegender Erfindung eine ähnliche Weichheit und einen ähnlichen Griff wie ein konventionelles Multifilamentgarn, wenn die Titer miteinander vergleichbar sind.

Ferner ist das elastische Filament gemäß vorliegender Erfindung mit seinem multilobalen Querschnittsprofil, welches dasjenige eines konventionellen Multifilamentgarns annähert, insofern vorteilhaft, als die filamentartigen Bestandteile miteinander verbunden sind und nicht voneinander getrennt werden, während bei dem Multifilamentgarn die Einzelfilamente gelegentlich voneinander getrennt werden.

Die elastischen, synthetischen Polymerfilamente gemäß vorliegender Erfindung sind nützlich für Schwimmbekleidung, Skibekleidung, andere Sportbekleidung und Wäsche, wo die oben erwähnten vorteilhaften Eigenschaften des Filaments wirksam genutzt werden.

BEISPIELE

Die nachstehend angegebenen speziellen Beispiele werden die Arten vollständiger erläutern, in denen die vorliegende Erfindung praktisch genutzt werden kann. Es sollte sich jedoch verstehen, daß diese Beispiele lediglich erläuternd sind und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung in keiner Weise beschränken.

Bei den Beispielen wurden die folgenden Versuche bzw. Prüfungen durchgeführt.

1. Widerstand gegen Verschlechterung durch Licht

Eine Probe aus einem Filamentgarn wurde für die in Tabelle 1 angegebene Zeit gemäß dem Lichtbeständigkeitsprüfverfahren gemäß JIS L0842 einem Lichtbogen ausgesetzt.

Anschließend wurde die Zugfestigkeit der ausgesetzten Probe und einer nicht ausgesetzten Probe gemessen.

Der Widerstand der Probe gegen eine Verschlechterung durch Ultraviolettstrahlung wurde anhand der verbliebenen Zugfestigkeit RV gemäß folgender Gleichung berechnet:

RV (%) = St / St&sub0; x 100

wobei St&sub0; für die Zugfestigkeit der nicht ausgesetzten Probe steht und St für die Zugfestigkeit der ausgesetzten Probe.

2. Widerstand gegen Verschlechterung durch Chlor

Eine aus einem elastischen Filament bestehende Probe wurde um einen Rahmen gewickelt, während es mit einer Dehnung von 20 % gedehnt wurde. Die gedehnte Probe hatte eine Länge von 20 cm.

Die aufgewickelte Probe wurde bei Raumtemperatur für 60 Minuten in eine Behandlungsflüssigkeit getaucht, welche Chlor in einer Konzentration von 50 ppm, 300 ppm bzw. 5000 ppm enthielt, aus dem Behandlungsbad herausgezogen, für 5 Minuten mit Wasser gewaschen und dann mit Luft getrocknet.

Die Zugfestigkeiten der behandelten Probe und der nichtbehandelten Probe wurden dann gemessen.

Der Widerstand der Probe gegen Verschlechterung durch Chlor wurde als verbliebene Zugfestigkeit RC gemäß folgender Gleichung berechnet:

RC (%) = S't / S't&sub0; x 100

wobei S't&sub0; für die Zugfestigkeit der nichtbehandelten Probe steht und S't für die Zugfestigkeit der behandelten Probe.

3. Brechen der Grund- bzw. Basisgarne

Zwei Stücke eines gestrickten Stoffes aus Grundgarnen, welche elastische Filamente enthielten und in Strickrichtung eine Länge von 60 cm hatten und eine Breite von 5 cm senkrecht zur Strickrichtung, wurden übereinandergelegt, und die übereinandergelegten Proben wurden von einem mittleren Teil der kurzen Seitenkante bis zu einem mittleren Teil der gegenüberliegenden kurzen Seitenkante der Probe in einer geraden Linie unter Verwendung einer Nähmaschine unter folgenden Bedingungen vernäht.

Nähgarn: Polyester-Multifilamentgarn Nr. 50

Nähnadel: Schlanke Spitze Nr. 9

Nähhub: 15 bis 18 Stiche/3 cm

Anzahl der Umdrehungen: 3500 ± 100 Upm

Dieselben Operationen wie oben beschrieben wurden dreimal wiederholt, um drei genähte Proben zu erhalten.

Dieselben Operationen wie oben erwähnt wurden nochmals dreimal wiederholt mit der Ausnahme, dar die Probe in Strickrichtung eine Breite von 5 cm und rechtwinklig zur Strickrichtung eine Länge von 60 cm besaß.

Der resultierende Nahtbereich jeder genähten Probe wurde von Hand geöffnet, und es wurde die Anzahl der Garnbrüche des Grundgarns in der Naht mit Ausnahme der beiden Endbereiche der Naht auf einer Länge von 5 cm bestimmt.

Die Anzahl der Garnbrüche des Grundgarns wurde als Mittelwert der Ergebnisse von sechs Proben angegeben.

4. Griff

Der Griff (die Weichheit) einer Probe wurde mit dem Tastsinn (mit einer organoleptischen Prüfung) in fünf Klassen eingeteilt.

Klasse Merkmal sehr weich und ähnlich zum Griff entsprechender Multifilamente mit rundem Querschnitt (Vergleichsbeispiel 6) weich Standard (befriedigend) steif sehr steif und ähnlich wie der Griff bei einem entsprechenden Monofilament mit rundem Querschnitt (Vergleichsbeispiel 5)

Beispiel 1

Eine harzartige Zusammensetzung, die aus 100 Gewichtsteilen eines Polyätherester-Block-Copolymers bestand, welches aus 40 Gew.% harter Segmente aus Polybutylenterephthalat und 60 Gew.% weicher Segmente aus Polytetramethylenterephthalat bestand sowie aus 0,2 Gewichtsteilen eines (sterisch)-gehinderten Amin-Antioxidants und 0,2 Gewichtsteilen eines Benzotriazol-Ultraviolettstrahlungsabsorners, wurde bei einer Temperatur von 245ºC mit einer Extrudiergeschwindigkeit von 4,4 g/min durch einen Spinnkopf schmelzextrudiert, welcher denselben Querschnitt besaß wie er in Fig. 2C gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß die Anzahl der Lobalöffnungen 3 betrug.

Das resultierende Filament wurde mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 1000 m/min mittels zweier Abzugswalzen aufgewickelt. Das resultierende Filament besaß eine Garnnummer (einen Titer) von 44 dtex (40 den)/1 Filament und ein Querschnittsprofil, wie es in Fig 1C gezeigt ist, mit dem Unterschied, dar die Anzahl der filamentartigen lobalen Bestandteile 3 war. Bei dem Querschnittsprofil des Filaments hatten die Verhältnisse d&sub1;/w und D/d&sub2; die in Tabelle 1 angegebenen Werte.

Ein Wendetrikotstoff mit Halbstruktur wurde aus vorderen Garnen, die aus kationisch färbbaren Polyester-Multifilamentgarnen mit einer Garnzahl (einem Titer) von 55 dtex (50 den)/24 Filamente bestanden, und aus hinteren Garnen hergestellt, die aus den oben erwähnten elastischen Polyätherester-Block-Copolymer-Garnen bestanden.

Der resultierende Trikotstoff hatte in Querrichtung eine Dichte von 60 Garnen/25,4 mm und in Längsrichtung eine Dichte von 24 Garnen/25,4 mm.

Dieser Trikotstoff wurde in einer üblichen Weise gefärbt. Der gefärbte Trikotstoff besaß in Querrichtung eine Dichte von 107 Garnen/25,4 mm, in Längsrichtung eine Dichte von 60 Garnen/25,4 mm und ein Basisgewicht von 225 g/m².

Der gefärbte Trikotstoff wurde den oben erwähnten Tests unterworfen.

Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 2

Es wurden dieselben Verfahrensschritte durchgeführt wie in Beispiel 1, mit dem Unterschied, dar die Zahl der filamentartigen lobalen Bestandteile 5 war und dar die Verhältnisse d&sub1;/w und D/d&sub2; die in Tabelle 1 angegebenen Werte hatten.

Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 3

Es wurden dieselben Prozeduren ausgeführt wie in Beispiel 1, mit dem Unterschied, dar die Anzahl der filamentartigen lobalen Elemente 8 betrug und dar die Verhältnisse d&sub1;/w und D/d&sub2; die in Tabelle 1 angegebenen Werte hatten.

Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 4

Es wurden dieselben Prozeduren wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit dem Unterschied, dar die Anzahl der filamentartigen lobalen Bestandteile 5 war und dar die Verhältnisse d&sub1;/w und D/d&sub2; die in Tabelle 1 angegebenen Werte hatten.

Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 1

Es wurden dieselben Prozeduren wie in Beispiel 1 ausgeführt, mit dem Unterschied, dar die Anzahl der filamentartigen lobalen Bestandteile 2 war und dar die Verhältnisse d&sub1;/w und

D/d2 die in Tabelle 1 angegebenen Werte hatten.

Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 2

Es wurden dieselben Prozeduren wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit dem Unterschied, daß die Anzahl der filamentartigen lobalen Bestandteile 10 war und daß die Verhältnisse d&sub1;/w und D/d&sub2; die in Tabelle 1 angegebenen Werte hatten.

Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 3

Es wurden dieselben Prozeduren durchgeführt wie in Beispiel 1, mit dem Unterschied, dar die Zahl der filamentartigen lobalen Bestandteile 5 war, daß das Verhältnis d&sub1;/w 1,5 war und dar das Verhältnis D/d&sub2; 2,0 war.

Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 4

Es wurden dieselben Prozeduren durchgeführt wie in Beispiel 1, mit dem Unterschied, dar die Zahl der filamentartigen lobalen Bestandteile 5 war, dar das Verhältnis d&sub1;/w 12,0 war und daß das Verhältnis D/d&sub2; 3,3 war.

Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 5

Es wurden dieselben Prozeduren wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit dem Unterschied, daß der Spinnkopf einen einzigen runden Querschnitt (eine einzige Öffnung mit rundem Querschnitt) besaß und daß somit das resultierende Filament ein regelmäßiges Monofilament mit einer Garnzahl bzw. einem Titer von 44 dtex (40 den)/1 Filament war.

Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 6

Es wurden dieselben Prozeduren wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit dem Unterschied, dar der Spinnkopf sechs Öffnungen mit rundem Querschnitt besaß und daß somit das resultierende Garn ein Multifilamentgarn mit einer Garnzahl bzw. einem Titer von 44 dtex (40 den)/6 Filamente war.

Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1
Gegenstand Querschnittsprofil des Filaments Zahl der filamentartigen lobalen Elemente Verhältnis Titer dtex (denier)/Anzahl von Filamenten Widerstand gegen ultraviolette Strahlen (%) Widerstand gegen Chlor Anzahl der Garnbrüche der Grundgarne pro 50 cm Griff (Klasse) Behandlungszeit Chlorkonzentration multilobal rund Anmerkung: (*) ... Bei den Vergleichsbeispielen 2 und 4 wurde festgestellt, daß einige der filamentartigen lobalen Element durch Schmelzverschweißen verbunden waren. Ferner wurde bei Vergleichsbeispiel 4 festgestellt, daß etwa 20 % der Gesamtzahl der filamentartigen lobalen Bestandteile von dem filamentartigen axialen Bestandteil getrennt wurden.

Die Tabelle 1 zeigt, daß die elastischen Filament gemäß Beispiel 1 bis 4 gemäß der Erfindung einen ähnlichen Widerstand gegen eine Verschlechterung durch Ultraviolettstrahlung und durch Chlor aufweisen wie die regulären Monofilamente gemäß Vergleichsbeispiel 5 sowie einen ählichen Widerstand gegen ein Brechen beim Mähen und einen ählichen Griff wie das reguläre Multifilamentgarn gemäß Vergleichsbeispiel 6.

Es wurde also bestätigt, daß das elastische Filament gemäß vorliegender Erfindung mit seinem multilobalen Querschnittsprofil einen befriedigenden Widerstand gegen Ultraviolettstrahlung und Chlor sowie gegen ein Brechen beim Nähen und einen weichen Griff besaß.


Anspruch[de]

1. Elastisches, synthetisches Polymerfilament mit einem multilobalen Querschnittsprofil, umfassend:

ein thermoplastisches Elastomer und zusammengesetzt aus:

A) einem filamentartigen axialen Bestandteil, welcher sich längs der Längsachse des Filamentes erstreckt; und

B) 3 bis 8 lobalen Elementen des Filaments, welche sich längs des filamentförmigen axialen Elements erstrekken, radial von diesem abstehen und jeweils einen eingeschnürten Bereich aufweisen, über den jedes der filamentförmigen lobalen Elemente mit dem filamentförmigen axialen Element verbunden ist, wobei das multilobale Querschnittsprofil des Filaments folgende Beziehung (I) erfüllt:

1,3 ≤ d&sub1;/w ≤ = 10,

wobei d&sub1; für die größte Querschnittsbreite des filamentförmigen lobalen Bestandteils B steht und wobei w für die kleinste Querschnittsbreite der eingeschnürten Bereiche der filamentförmigen lobalen Elemente B steht.

2. Elastisches, synthetisches Polymerfilament nach Anspruch 1, bei dem das Querschnittsprofil des Filaments die (folgende) Beziehung (II) erfüllt:

1,8 ≤ D/d&sub2; ≤ 3,5,

wobei D für den Durchmesser des kleinsten Umkreises des Querschnittsprofils des Filamentes steht und wobei d&sub2; für den Durchmesser des größten Inkreises des Querschnittsprofils des filamentförmigen axialen Elementes steht.

3. Elastisches, synthetisches Polymerfilament nach Anspruch 1, welches eine Dicke von 10 bis 100 den besitzt.

4. Elastisches, synthetisches Polymerfilament nach Anspruch 1, bei dem das thermoplastische Elastomer einen Schmelzpunkt von 180 bis 240ºC besitzt.

5. Elastisches, synthetisches Polymerfilament nach Anspruch 1, bei dem das thermoplastische Elastomer ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: Polyurethan-Elastomeren, Polyester-Elastomeren und Polyamid-Elastomeren.







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