[0001] In Maschinen, die zur Herstellung von Papier, Pappe, Zellstoff oder ähnlichen Produkten
dienen, wird die Fasermasse teilweise dadurch entwässert, dass sie entweder zwischen
zwei Pressrollen oder in sogenannten Schuhpressen zwischen einer Anpressrolle und
einem Pressschuh gequetscht wird. Aus ökonomischen Gründen ist es generell wünschenswert,
den größten Teil des Wassers in der Fasermasse in diesem Pressabschnitt zu entfernen.
In den vergangenen Jahrzehnten wurden durch intensive Forschung vollkommen neuen Typen
von Filzen oder Geweben entwickelt, die für Entwässerung im Pressabschnitt von Papiermaschinen
geeignet sind. Mit Hilfe dieser neuen Papiermaschinengewebe ist es möglich geworden,
den steigenden Anforderungen an die Entwässerungseffektivität nachzukommen.
[0002] In der gleichen Zeit konnte die Maschinenlaufgeschwindigkeit stark gesteigert werden
mit der Folge, dass die Suche nach Materialien mit einer starken Geschwindigkeitserhöhung
nach der Installation eines neuen Papiermaschinengewebes angestiegen ist. Andere Eigenschaften,
wie das Laufverhalten, der Widerstand gegen Schwingungen und der Abriebwiderstand
mussten ebenso gesteigert werden.
[0003] Die Erfindung betrifft neue (Basis-)Gewebe für Papiermaschinenfilze, insbesondere
Pressfilze mit verbesserten Eigenschaften, insbesondere mit verbesserter Elastizität
in Richtung der Filzdicke, einer höheren Kompressibilität und einer verbesserten Wasseraufnahmefähigkeit
während der Papierproduktion vom Beginn bis zum Ende der Laufzeit der Filze.
[0004] Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass bei der Herstellung des Stützgewebes
für den Papiermaschinenfilz in Kette- und/oder in Schussrichtung Kombinationsgame
von Polyamid und thermoplastischen Polyurethan-Filamenten, insbesondere gezwirnte
Garne aus Kombinationszwirnen mit 1 bis 20 Monofilamenten von Polyamid 6 und/oder
Polyamid 4.6, Polyamid 6.10, Polyamid 6.12, Polyamid 11 oder Polyamid 12 und 20 bis
1 Monofilamente, hergestellt aus thermoplastischem Polyurethan verwendet werden anstelle
von Zwirn oder einzelnen Monofilament-Garnen, die einzig aus Polyamid-Monofilamenten
zusammengesetzt sind.
[0005] Verfahren zur Herstellung von Monofilamenten von thermoplastischen Polymeren sind
grundsätzlich bekannt aus dem Stand der Technik (siehe Handbuch der Kunststofftechnik
II (Manual of Plastic Technology II), C. Hauser-Verlag, München 1986, Seiten 295-319).
[0006] Das Lehrbuch der Papier- und Kartonerzeugung (Textbook of Paper and Paperboard Production,
VEB-Fachbuchverlag 1987, Seite 190 ff.) enthält Informationen über die Papierherstellung
in modernen Papiermaschinen, z.B. bezüglich der Blattbildung (forming section), der
mechanischen Entwässerung (press section) und der thermischen Entwässerung (drying
section) ferner der Glättung (calendering) und Wicklung. Gewebe für die Blattbildungssektion
bestehen hauptsächlich aus Polyester-Monofilamenten. Um die Abriebbeständigkeit zu
erhöhen, werden Monofilamente auf Basis von Polyamid-Monofilamenten zusammen mit Polyester-Filamenten
als alternierende Fäden in Querrichtung zum Maschinenlauf der Papiermaschine verwendet.
[0007] Pressfilze in der Presssektion bestehen aus einem oder mehreren mit Faservlies benadelten
Basisgeweben. Diese Pressfilze werden nahezu ausschließlich aus Polyamidfasern und
Polyamid-Monofilamenten hergestellt, vornehmlich aus reinem Polyamid 6 oder auch Polyamid
6.6-Filamenten.
[0008] Kommerzielle Pressfilze auf Basis von Polyamid-6-Monofilamenten bieten beachtliche
Vorteile gegenüber Filzen, die möglicherweise auch aus anderen Materialien, z.B. Polypropylenpolyester
oder Wolle hergestellt werden, wegen ihrer guten Abriebbeständigkeit, ihrer hohen
Kompressibilität und ihrer guten Rückstellcharakteristik nach dem Gang durch den Pressspalt.
[0009] Gewebe für die Trocknungssektion, die im letzten Teil der Papiermaschine verwendet
werden, bestehen üblicherweise aus Polyester-Monofilamenten, die gegen hydrolytischen
Abbau stabilisiert sind, z.B. durch Stabilisatoren wie Stabaxol® (kommerzielles Produkt,
hergestellt durch Rheinchemie, Mannheim).
[0010] Im Speziellen sind die folgenden Typen von Pressfilzen aus dem Stand der Technik
grundsätzlich bekannt.
[0011] Die Patentschrift US-A-4 323 622 offenbart einen hochelastischen Entwässerungsfilz
zur Anwendung beispielsweise bei der Papierherstellung oder in Cellulosemaschinen,
bei denen die elastischen Eigenschaften des Filzes durch eine Zumischung von molekularen
thermoplastischen Elastomeren erreicht wird. Alternativ könnte hier noch ein hochmolekulares
verzweigtes Elastomer-Material auf Urethanbasis eingearbeitet werden, um die gewünschte
Elastizität zu erreichen. Bei diesem Aufbau aber wird die Elastizität in Laufrichtung
der Maschine ausgerichtet, und das Elastomermaterial soll in der Lage sein, sich auf
das wenigstens zweifache seiner Originallänge zu dehnen und schließlich schnell substanziell
zur ursprünglichen Länge zu reduzieren, nachdem die Last vom Gewebe genommen ist.
[0012] Die Nachteile des Standes der Technik gemäß US-A-4 323 622 sind aber schwerwiegend.
Die hohe Dehnung des Materials in der Papiermaschine kann eine unerwünschte Dehnung
des Gewebes und ebenso des Papiers in Maschinenlaufrichtung mit sich bringen sowie
ein Zusammenziehen desselben in Querrichtung zur Maschinenlaufrichtung. Normalerweise
führen solche hohen Dimensionsänderungen des Gewebes zu Falten im Filz und in dem
Papier, was wiederum den Bruch des Papierblattes zur Folge hat. Unter dem Begriff
Maschinenlaufrichtung (MD) wird hierbei die Richtung parallel zur Bewegung der Filze
in der papierherstellenden Maschine verstanden.
[0013] Die Patentschrift US-A-4 533 594 offenbart einen Papiermaschinenfilz, bei dem die
Maschenlage ein Gewebe ist, das wiederum gebildet ist aus Garn in Maschinenlaufrichtung
in Verbindung mit Garn in Querrichtung zur Maschinenlaufrichtung. Die Garne mit Querausrichtung
sind hierbei Multifilament-Garne auf Basis von Nylon, Polyester oder Polyacrylnitril
mit einer Polyurethan-Beschichtung. Diese Patentschrift hat sich zur Aufgabe gestellt,
einen Papiermaschinenfilz des batt-on-mesh-Typs bereitzustellen, bei dem das Maschengewebe
eine verbesserte Spannkraft aufweist. Ein ähnliches Gewebe findet sich beschrieben
in der Patentschrift US-A 4 731 281. Hierbei wird ein Gewebe aus vollständig verkapselten
Monofilament-Garnen erhalten. Die Garne werden vor dem Verweben beschichtet, um dem
Gewebe Antihafteigenschaften zu verleihen. Die Beschichtung kann so eingestellt sein,
dass die Dicke des Garns in Maschinenlaufrichtung anders ist, als die Dicke des Garns
in Maschinenquerrichtung.
[0014] Die Nachteile des obengenannten Standes der Technik gemäß US-A 4 533 594 sind ebenfalls
schwerwiegend. Die Beschichtung auf den Monofilamenten besteht aus einem anderen Typ
von Polymer und ist nur physikalisch um das Kernfilament gebunden. Die Beschichtung
ist nur sehr schwach chemisch verbunden. Das bedeutet, dass die Beschichtung verformt
oder auf dem Kernfilament bewegt werden kann, die ursprünglich gewünschten Eigenschaften
nehmen folglich ab. Der Nadelungsprozess während der Herstellung des Papiermaschinenfilzes
ist typischerweise sehr aggressiv in Bezug auf diese Art der Beschichtung, was wiederum
zur Folge hat, dass die ursprünglich gewünschten Eigenschaften nicht erhalten bleiben.
Zusätzlich zu diesen Nachteilen ist die Beschichtung auf dem Kerngarn nur ein Teil
des Querschnitts im Garn. Die tatsächliche elastische Deformation findet daher nur
in einem kleinen Teil der Hülle statt, woraus ein geringer elastischer Effekt resultiert.
Die Zug-/Entspannungseigenschaft eines Gewebes auf Basis dieses Garntyps hängt somit
beinahe einzig von den Eigenschaften des Kernmaterials ab.
[0015] Ein anderes Pressgewebe mit beschichtetem Garn, das in der Presssektion einer Papiermaschine
verwendet werden kann, wird in der Patentschrift US-A 5 360 518 beschrieben. Es weist
eine mehrschichtige Struktur auf mit einer dünnen papierberührenden Oberfläche und
einem breiten Unterbau. Eine von zwei oder mehr Lagen von gewebten Garnen umfasst
Multikomponenten-Garne mit einer Vielzahl von gewichttragenden Strängen. Die Multikomponenten-Garne
können Multifilamente oder Multistrang-Game sein, die zusammengesetzt sind aus dünnen
Polyamid-Filamenten. Sie können auch Polyurethan-beschichtete Monofilament-Garne sein
und verleihen dem Pressgewebe eine kompressible Struktur mit Spannkraft. Die Multifilament-
oder Multistrang-Garne können ebenso Polyurethan-beschichtet sein. Nachteile dieses
Standes der Technik sind vergleichbar den Nachteilen des Gewebes, das aus der US-A
4 533 594 bekannt ist. Mit Multifilament-Garnen ist es besser möglich, eine stärkere
Bindung der Beschichtung zu erreichen. Ein solches Garn leidet aber unter denselben
Begrenzungen, wie das oben beschriebene Monofilament-beschichtete Monofilament-Kerngarn.
Während der häufig wiederholten Druckphasen im Pressspalt (in der Größenordnung von
einigen Millionen Druckvorgängen) wird die Beschichtung abgerissen oder auf dem Kerngarn
deformiert und der ursprünglich gewünschte Effekt baut sich ab.
[0016] In der Patentschrift US-A-5 194 121 wird der Versuch gemacht, einen Filz mit höherer
Elastizität, Rückstellfähigkeit und Dauerhaftigkeit herzustellen, mit einer elastischen
Komponente, in der Faserschicht des Filzes. Allerdings wird Polyurethan als unbrauchbar
für das Benadeln beschrieben, das die Fasern auf dem Basisgewebe verankern soll. Als
alternative Lösung wird hier vorgeschlagen, stattdessen ein Polyamid-Blockcopolymer
mit Hart- und Weichsegmenten zu benutzen.
[0017] Verschiedene Versuche sind unternommen worden, die Eigenschaften von Polyamid und
thermoplastischen Polyurethan zu verbessern, dadurch, dass die Polymere im Extrusionsprozess
gemischt wurden. In der Offenlegungsschrift DE 19 829 928 A2 wird ein Prozess zur
Herstellung von Filamentmaterial beschrieben, das eine Mischung von Polyamid und thermoplastischem
Polyurethan umfasst. Die weit auseinander liegenden Schmelzpunkte der beiden Polymeren
führen allerdings zu besonderen Verfahrensproblemen. Das erhaltene Monofilament hat
gegenüber konventionellem Polyamid eine geringere Festigkeit. Außerdem wird ein nur
kleiner Anstieg der Querschnittselastizität beobachtet. Die thermische Abbaubarkeit
des thermoplastischen Polyurethans kann auch sehr nachteilig sein beim Extrudieren,
wenn die Verweilzeit im Extruder zu lang wird.
[0018] In der Patentschrift US-A-6 514 386 wird ein Papiermaschinenfilz beschrieben, von
dem behauptet wird, dass es eine hervorragende Elastizität über einen langen Zeitraum
umfasst, und aus einem Basisgewebe und Nadelvlieslage besteht sowie einer separaten
Filmlage mit Furchen, die ihre Orientierung in Querrichtung zur Maschinenlaufrichtung
haben. Ein solcher Film kann im Basisgewebe oder zwischen unterschiedlichen Lagen
des Filzes vorgesehen sein. Der Papiermaschinenfilz ist danach in der Lage, den Umwindungsteil
der Papiermaschine glatt zu durchlaufen und ist vergleichsweise widerstandsfähig gegen
Ermüdung, die aufgrund der wiederholten Pressung im Pressspalt erfolgen kann.
[0019] Vom Gesichtspunkt der Filzherstellung kann die Laminierung der elastischen Lagen
auf ein festes Basisgewebe sehr riskant sein. Verhalten und Unebenheiten können leicht
erzeugt werden. Die Kanten des Film müssen verbunden werden, wobei diese Bereiche
immer nicht perfekte Bereiche darstellen.
[0020] Obwohl es grundsätzlich denkbar wäre, TPU-Monofilamente und/oder verzwirnte Garne
auf Basis von TPU-Monofilamenten im Basisgewebe von Pressfilzen einzusetzen, würde
der Fachmann wohl zunächst schwerwiegende Verarbeitungsprobleme erwarten, da Monofilamente
auf Basis von thermoplastischen Polyurethanen hochelastisch und hoch dehnbar sind
und zudem einen hohen Reibungskoeffizient aufweisen. TPU-Monofilamente werden daher
nur mit größerem Durchmesser und unter Spannung verarbeitet. Garne und Gewebe, die
auf diese Weise hergestellt werden, würden Defekte aufweisen, die für die Papiermaschinenindustrie
unakzeptabel sind. Die Dimensionsstabilität und Spannung in Papiermaschinenlaufrichtung
und Querrichtung zur Papiermaschinenlaufrichtung würden nicht tolerierbar werden.
Da die elastischen Garne hochdehnbar sind, würde ein solches Gewebe ein niedrigeres
Modul in Maschinenlaufrichtung und eine hohe Kontraktion in Querrichtung zur Maschinenlaufrichtung
aufweisen. Diese Nachteile könnten teilweise dadurch behoben werden, dass ein solches
Gewebe auf ein anderes Gewebe auf Polyamid laminiert würde. Allerdings blieben immer
noch Probleme der Herstellung wegen der sehr unterschiedlichen Zug-Entspannungscharakteristik
solcher zweier Basisgewebe. Das Einrollen der Gewebekanten wird z.B. ein Ergebnis
dieser nicht zueinander passenden übereinanderliegenden Basisgewebe sein.
[0021] Überraschenderweise wurde nun aber gefunden, dass die oben beschriebenen Nachteile
des Standes der Technik weitgehend vermieden werden können, wenn TPU-Monofilamente
simultan mit ein oder mehreren Polyamid-Monofilamenten und/oder Polyamid-Multifilamenten
zu technischen Basisgeweben verarbeitet werden, insbesondere, wenn sie zuerst verzwirnt
und dann verwebt werden. Es wurde ferner überraschenderweise gefunden, dass diese
Kombinationsgarne (Zwirne) auf Basis von thermoplastischem Polyurethan und Polyamid-Monofilamenten
nahezu wie die gängigen reinen Polyamid-Garne in Basisgewebe oder Filze verarbeitet
werden können.
[0022] Gegenstand der Erfindung ist ein Basisgewebe, insbesondere zur Verwendung als Bespannung
für Papiermaschinen oder als Textil für andere industrielle Prozesse, und ist dadurch
gekennzeichnet, dass das Basisgewebe wenigstens ein Kombinationsgarn aus Polyamid
und TPU-Monofilamenten enthält.
[0023] Die thermoplastischen Polyurethane (TPU/Polyamid (PA)) Kombinationsgarne können entweder
nur aus Vorzwirnen (mit einer Drehrichtung) oder aus Vor- und Endzwirnen (Zwirnen
mit verschiedener Drehrichtung) bestehen. Die TPU/PA-Kombinationsgarne können bevorzugt
in Maschinenlaufrichtung und/oder quer zur Maschinenlaufrichtung des Pressfilzes der
Papiermaschine angeordnet sein.
[0024] Ein bevorzugtes Basisgewebe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Polyamid ausgewählt
ist aus der Reihe Polyamid 4.6, Polyamid 6, Polyamid 6.6, Polyamid 6.12, Polyamid
6.10, Polyamid 11, und Polyamid 12, sowie Copolyamiden der genannten Polymere oder
ausgewählten Mischungen dieser Polyamide.
[0025] In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Kombinationsgarn aus geraden, d.h.
unverzwirnten Filamenten aus Polyamid und thermoplastischen Polyurethanen aufgebaut.
[0026] In einer bevorzugten Variante des Basisgewebes ist das Kombinationsgarn hergestellt
aus wenigstens einem Teil von verzwirnten Polyamidfilamenten und thermoplastischen
Polyurethan-Filamenten.
[0027] In einer weiteren bevorzugten Ausführung des Basisgewebes wird das oben genannte
Kombinationsgarn eine Kombination von 1 bis 10.000 Monofilamenten von Polyamid und
20 bis 1 Monofilamenten von thermoplastischen Polyurethanen aufweisen.
[0028] Ganz besonders bevorzugt ist das Kombinationsgarn für das Basisgewebe eine Kombination
von 1 bis 20 Monofilamenten aus Polyamid und 20 bis 1 Monofilamenten aus thermoplastischen
Polyurethanen.
[0029] Besonders bevorzugt ist auch ein Basisgewebe, das dadurch charakterisiert ist, dass
die Monofilamente in dem Kombinationsgarn (Polyamid und/oder TPU-Monofilamente) einen
Durchmesser im Bereich von 0,05 bis 2 mm aufweisen.
[0030] Ein besonderer Vorteil des obengenannten Basisgewebes ist, dass zu seiner Herstellung
ohne weiteres die bestehende Papiermaschinen-Herstellungstechnologie einschließlich
konventioneller Zwirnmaschinen und Webmaschinen verwendet werden kann.
[0031] Ein weiterer Vorteil ist, dass der Elastizitätsmodul des Polyamids in Maschinenlaufrichtung
erhalten bleibt und mit dem Elastizitätsmodul des thermoplastischen Polyurethans in
Richtung der Dicke des Gewebes kombiniert werden kann.
[0032] Es wurde ferner gefunden, dass Pressfilze, die auf Basis der erfindungsgemäßen Basisgewebe
hergestellt werden, nicht nur eine größere Papierentwässerungskapazität haben sondern
auch einen höheren Entwässerunglevel schneller erreichen und ihre Entwässerungskapazität
über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten als Pressfilze, die ohne die genannten
Kombinationsgarne auf Basis von TPU-Polyamid hergestellt wurden. Es wurde außerdem
noch gefunden, dass die Papiermaschinenschwingungen weiter reduziert werden können,
wenn Pressfilze benutzt werden, die mit Hilfe des obengenannten Basisgewebes hergestellt
wurden.
[0033] Hieraus folgt, dass weniger Energie für den Trockenschritt am Ende des Papierherstellungsprozesses
notwendig ist. Alternativ kann die Papiermaschine bei höheren Geschwindigkeiten betrieben
werden, bei ansonsten gleichem Energieverbrauch.
[0034] Die TPU/PA-Polyfilament-Kombination können auch im nicht verzwirnten Zustand verarbeitet
werden. Dies kann so geschehen, dass TPU und Polyamid-Monofilamente zeitgleich auf
diese Spule nach der Herstellung aufgewickelt werden. Zur Herstellung der TPU-Filamente
geeignetes thermoplastisches Polyurethan sind alle Extrusionstypen thermoplastischer
Polyurethan-Elastomere sowohl auf Basis von Polyester oder Polyether-Typen, bevorzugt
mit einer Shore-Härte von 75 bis 99 Shore A.
[0035] Thermoplastische Polyurethan-Elastomere (TPU) sind von technischer Bedeutung, da
sie ausgezeichnete mechanische Eigenschaften zeigen und sich kostengünstig thermoplastisch
verarbeiten lassen. Durch die Verwendung unterschiedlicher chemischer Aufbaukomponenten
lassen sich ihre mechanischen Eigenschaften über einen großen Bereich variieren. Zusammenfassende
Darstellungen von TPU, ihren Eigenschaften und Anwendungen finden sich in Kunststoffe
68 (1978), S. 819-825 und Kautschuk, Gummi, Kunststoffe
35 (1982), S. 568-584.
[0036] TPU werden aus linearen Polyolen, meist Polyester- oder Polyether-Polyolen, organischen
Diisocyanaten und kurzkettigen Diolen (Kettenverlängerern) aufgebaut. Zur Beschleunigung
der Bildungsreaktion können zusätzlich Katalysatoren zugesetzt werden. Die molaren
Verhältnisse der Aufbaukomponenten können über einen breiten Bereich variiert werden,
woduch sich die Eigenschaften des Produkts einstellen lassen. Bewährt haben sich molare
Verhältnisse von Polyolen zu Kettenverlängerern von 1:1 bis 1:12. Hierdurch ergeben
sich Produkte im Bereich von 70 Shore A bis 75 Shore D. Der Aufbau der thermoplastisch
verarbeitbaren Polyurethanelastomeren kann entweder schrittweise (Prepolymerverfahren)
oder durch die gleichzeitige Reaktion aller Komponenten in einer Stufe erfolgen (one-shot-Verfahren).
Beim Prepolymerverfahren wird aus dem Polyol und dem Diisocyanat ein isocyanathaltiges
Prepolymer gebildet, das in einem zweiten Schritt mit dem Kettenverlängerer umgesetzt
wird. Die TPU können kontinuierlich oder diskontinuierlich hergestellt werden. Die
bekanntesten technischen Herstellverfahren sind das Bandverfahren und das Extruderverfahren.
[0037] Erfindungsgemäß verwendbare thermoplastisch verarbeitbare Polyurethane sind erhältlich
durch Umsetzung der polyurethanbildenden Komponenten
A) organisches Diisocyanat,
B) lineares hydroxylterminiertes Polyol mit einem Molekulargewicht von 500 bis 5000,
C) Diol- oder Diamin-Kettenverlängerer mit einem Molekulargewicht von 60 bis 500,
wobei das Molverhältnis der NCO-Gruppen in A) zu den gegenüber Isocyanat reaktiven
Gruppen in B) u. C) 0,9 bis 1,2 beträgt.
[0038] Als organische Diisocyanate A) kommen beispielsweise aliphatische, cycloaliphatische,
araliphatische, heterocyclische und aromatische Diisocyanate in Betracht, wie sie
in Justus Liebigs Annalen der Chemie,
562, S.75-136 beschrieben werden.
[0039] Im einzelnen seien beispielhaft genannt: aliphatische Diisocyanate, wie Hexamethylendiisocyanat,
cycloaliphatische Diisocyanate, wie Isophorondiisocyanat, 1,4-Cyclohexan-diisocyanat,
1-Methyl-2,4-cyclohexan-diisocyanat und 1-Methyl-2,6-cyclohexan-diisocyanat sowie
die entsprechenden Isomerengemische, 4,4'-Dicyclohexylmethan-diisocyanat, 2,4'-Dicyclohexylmethan-diisocyanat
und 2,2'-Dicyclohexylmethan-diisocyanat sowie die entsprechenden Isomerengemische,
aromatische Diisocyanate, wie 2,4-Toluylendiisocyanat, Gemische aus 2,4-Toluylendiisocyanat
und 2,6-Toluylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat
und 2,2'-Diphenylmethandiisocyanat, Gemische aus 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat und
4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, urethanmodifizierte flüssige 4,4'-Diphenylmethandiisocyanate
und 2,4'-Diphenylmethandiisocyanate, 4,4'-Diisocyanatodiphenyl-ethan-(1,2) und 1,5-Naphthylendiisocyanat.
Vorzugsweise verwendet werden 1,6-Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Dicyclohexylmethandiisocyanat,
Diphenylmethandiisocyanat-Isomerengemische mit einem 4,4'-Diphenylmethandiisocyanatgehalt
von >96 Gew.-% und insbesondere 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat und 1,5-Naphthylendiisocyanat.
Die genannten Diisocyanate können einzeln oder in Form von Mischungen untereinander
zur Anwendung kommen. Sie können auch zusammen mit bis zu 15 Gew.-% (berechnet auf
die Gesamtmenge an Diisocyanat) eines Polyisocyanates verwendet werden, beispielsweise
Triphenylmethan-4,4',4"triisocyanat oder Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanaten.
[0040] Als Komponente B) werden lineare hydroxylterminierte Polyole mit einem Molekulargewicht
von 500 bis 5000 eingesetzt. Produktionsbedingt enthalten diese oft kleine Mengen
an nichtlinearen Verbindungen. Häufig spricht man daher auch von "im wesentlichen
linearen Polyolen". Bevorzugt sind Polyester-, Polyether-, Polycarbonat-Diole oder
Gemische aus diesen.
[0041] Geeignete Polyether-Diole können dadurch hergestellt werden, dass man ein oder mehrere
Alkylenoxide mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest mit einem Startermolekül,
das zwei aktive Wasserstoffatome gebunden enthält, umsetzt. Als Alkylenoxide seien
z.B. genannt: Ethylenoxid, 1,2-Propylenoxid, Epichlorhydrin und 1,2-Butylenoxid und
2,3-Butylenoxid. Vorzugsweise werden Ethylenoxid, Propylenoxid und Mischungen aus
1,2-Propylenoxid und Ethylenoxid eingesetzt. Die Alkylenoxide können einzeln, alternierend
nacheinander oder als Mischungen verwendet werden. Als Startermoleküle kommen beispielsweise
in Betracht: Wasser, Aminoalkohole, wie N-Alkyl-diethanolamine, beispielsweise N-Methyl-diethanol-amin,
und Diole, wie Ethylenglykol, 1,3-Propylenglykol, 1,4-Butandiol und 1,6-Hexandiol.
Gegebenenfalls können auch Mischungen von Startermolekülen eingesetzt werden. Geeignete
Polyether-Diole sind ferner die hydroxylgruppenhaltigen Polymerisationsprodukte des
Tetrahydrofurans. Es können auch trifunktionelle Polyether in Anteilen von 0 bis 30
Gew.-%, bezogen auf die bifunktionellen Polyether, eingesetzt werden, jedoch höchstens
in solcher Menge, dass ein thermoplastisch verarbeitbares Produkt entsteht. Die im
wesentlichen linearen Polyether-Diole besitzen Molekulargewichte von 500 bis 5000.
Sie können sowohl einzeln als auch in Form von Mischungen untereinander zur Anwendung
kommen.
[0042] Geeignete Polyester-Diole können beispielsweise aus Dicarbonsäuren mit 2 bis 12 Kohlenstoff-atomen,
vorzugsweise 4 bis 6 Kohlenstoffatomen, und mehrwertigen Alkoholen hergestellt werden.
Als Dicarbonsäuren kommen beispielsweise in Betracht: aliphatische Dicarbonsäuren,
wie Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Korksäure, Azelainsäure und Sebacinsäure
und aromatische Dicarbonsäuren, wie Phthalsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure.
Die Dicarbonsäuren können einzeln oder als Gemische, z.B. in Form einer Bemstein-,
Glutar- und Adipinsäuremischung, verwendet werden. Zur Herstellung der Polyester-Diole
kann es gegebenenfalls vorteilhaft sein, anstelle der Dicarbonsäuren die entsprechenden
Dicarbonsäurederivate, wie Carbonsäurediester mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkoholrest,
Carbonsäureanhydride oder Carbonsäurechloride zu verwenden. Beispiele für mehrwertige
Alkohole sind Glykole mit 2 bis 10, vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Ethylenglykol,
Diethylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,10-Decandiol, 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol,
1,3-Propandiol und Dipropylenglykol. Je nach den gewünschten Eigenschaften können
die mehrwertigen Alkohole allein oder gegebenenfalls in Mischung untereinander verwendet
werden. Geeignet sind ferner Ester der Kohlensäure mit den genannten Diolen, insbesondere
solchen mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie 1,4-Butandiol oder 1,6-Hexandiol, Kondensationsprodukte
von Hydroxycarbonsäuren, beispielsweise Hydroxycapronsäure und Polymerisationsprodukte
von Lactonen, beispielsweise gegebenenfalls substituierten Caprolactonen. Als Polyester-Diole
vorzugsweise verwendet werden Ethandiol-polyadipate, 1,4-Butandiol-polyadipate, Ethandiol-1,4-butandiol-polyadipate,
1,6-Hexandiol-neopentylglykol-polyadipate, 1,6-Hexandiol-1,4-butandiol-polyadipate
und Poly-caprolactone. Die Polyester-Diole besitzen Molekulargewichte von 500 bis
5000 und können einzeln oder in Form von Mischungen untereinander zur Anwendung kommen.
[0043] Als Kettenverlängerungsmittel C) werden Diole oder Diamine mit einem Molekulargewicht
von 60 bis 500 eingesetzt, vorzugsweise aliphatische Diole mit 2 bis 14 Kohlenstoffatomen,
wie z.B. Ethandiol, 1,6-Hexandiol, Diethylenglykol, Dipropylenglykol und insbesondere
1,4-Butandiol. Geeignet sind jedoch auch Diester der Terephthalsäure mit Glykolen
mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Terephthalsäure-bis-ethylenglykol oder Terephthalsäure-bis-1,4-butandiol,
Hydroxyalkylenether des Hydrochinons, wie z.B. 1,4-Di(-hydroxyethyl)-hydrochinon,
ethoxylierte Bisphenole, (cyclo)aliphatische Diamine, wie z.B. Isophorondiamin, Ethylendiamin,
1,2-Propylen-diamin, 1,3-Propylen-diamin, N-Methyl-propylen-1,3-diamin, N,N'-Dimethyl-ethylendiamin
und aromatische Diamine, wie z.B. 2,4-Toluylen-diamin und 2,6-Toluylen-diamin, 3,5-Diethyl-2,4-toluylen-diamin
und 3,5-Diethyl-2,6-toluylendiamin und primäre mono-, di-, tri- oder tetraalkylsubstituierte
4,4'-Diaminodiphenylmethane. Es können auch Gemische der oben genannten Kettenverlängerer
eingesetzt werden. Daneben können auch kleinere Mengen an Triolen zugesetzt werden.
[0044] Weiterhin können in geringen Mengen auch übliche monofunktionelle Verbindungen eingesetzt
werden, z.B. als Kettenabbrecher oder Entformungshilfen. Beispielhaft genannt seien
Alkohole wie Oktanol und Stearylalkohol oder Amine wie Butylamin und Stearylamin.
[0045] Zur Herstellung der TPU können die Aufbaukomponenten, gegebenenfalls in Gegenwart
von Katalysatoren, Hilfsmitteln und Zusatzstoffen, in solchen Mengen zur Reaktion
gebracht werden, daß das Äquivalenzverhältnis von NCO-Gruppen zur Summe der NCO-reaktiven
Gruppen, insbesondere der OH-Gruppen der niedermolekularen Diole/Triole und Polyole
0,9:1,0 bis 1,2:1,0, vorzugsweise 0,95:1,0 bis 1,10:1,0 beträgt.
[0046] Geeignete erfindungsgemäße Katalysatoren sind die nach dem Stand der Technik bekannten
und üblichen tertiären Amine, wie z.B. Triethylamin, Dimethylcyclohexylamin, N-Methylmorpholin,
N,N'-Dimethyl-piperazin, 2-(Dimethylamino-ethoxy)-ethanol, Diazabicyclo-(2,2,2)-octan
und ähnliche sowie insbesondere organische Metallverbindungen wie Titansäureester,
Eisenverbindungen, Zinnverbindungen, z.B.
[0047] Zinndiacetat, Zinndioctoat, Zinndilaurat oder die Zinndialkylsalze aliphatischer
Carbonsäuren wie Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat oder ähnliche. Bevorzugte
Katalysatoren sind organische Metallverbindungen, insbesondere Titansäureester, Eisen-
oder Zinnverbindungen.
[0048] Neben den TPU-Komponenten und den Katalysatoren können auch andere Hilfsmittel und
Zusatzstoffe zugesetzt werden. Genannt seien beispielsweise Gleitmittel wie Fettsäureester,
deren Metallseifen, Fettsäureamide und Siliconverbindungen, Antiblockmittel, Inhibitoren,
Stabilisatoren gegen Hydrolyse, Licht, Hitze und Verfärbung, Flammschutzmittel, Farbstoffe,
Pigmente, anorganische oder organische Füllstoffe. Nähere Angaben über die genannten
Hilfs- und Zusatzstoffe sind der Fachliteratur zu entnehmen, beispielsweise J.H. Saunders,
K.C. Frisch: "High Polymers", Band XVI, Polyurethane, Teil 1 und 2, Interscience Publishers
1962 bzw. 1964, R.Gächter, H.Müller (Ed.): Taschenbuch der Kunststoff-Additive, 3.Ausgabe,
Hanser Verlag, München 1989, oder DE-A 29 01 774.
[0049] Weitere Zusätze, die in das TPU eingearbeitet werden können, sind Thermoplaste, beispielsweise
Polycarbonate und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymerisate, insbesondere ABS. Ebenfalls
können andere Elastomere wie Kautschuk, Ethylen-Vinylacetatcopolymerisate, Styrol-Butadiencopolymerisate
sowie andere TPU verwendet werden. Weiterhin zur Einarbeitung geeignet sind handelsübliche
Weichmacher wie Phosphate, Phthalate, Adipate, Sebacate und Alkylsulfonsäureester.
[0050] Die erfindungsgemäß verwendbaren TPU können kontinuierlich im sogenannten Extruderverfahren,
z.B. in einem Mehrwellenextruder, hergestellt werden. Die Dosierung der TPU-Komponenten
A), B) und C) kann gleichzeitig, d.h. im one-shot-Verfahren, oder nacheinander, d.h.
nach einem Prepolymer-Verfahren, erfolgen. Dabei kann das Prepolymer sowohl batchweise
vorgelegt, als auch kontinuierlich in einem Teil des Extruders oder in einem separaten
vorgeschalteten Prepolymeraggregat hergestellt werden.
[0051] Die TPU und Polyamid-Monofilamente werden als solche nach Herstellungsverfahren hergestellt,
die generell aus dem Stand der Technik bekannt sind.
[0052] Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kombinationsgarns
von Filamenten, hergestellt aus Polyamid und solchen aus thermoplastischen Polyurethanen,
bei denen Polyamid und thermoplastische Polyurethan-Monofilamente einer Zwirnmaschine
bei einer Geschwindigkeit von 5 bis 50 m/min. zugeliefert werden und dann bei einer
Spannung von wenigstens 0,1 cN/tex, bevorzugt 0,2 bis 4 cN/tex, besonders bevorzugt
0,3 bis 0,8 cN/tex verzwirnt werden, wobei sich die Spannung auf die TPU-Monofilamente
bezieht.
[0053] In einem bevorzugten Verfahren bestehen die Polyamid-Monofilamente aus Polyamid 4.6,
Polyamid 6, Polyamid 6.6, Polyamid 6.12, Polyamid 6.10, Polyamid 11 und Polyamid 12
oder ausgewählten Copolymeren oder Mischungen dieser Polyamide.
[0054] In einem weiteren, besonders bevorzugten Verfahren werden die TPU-Monofilamente mit
einer definierten Zuführungsspannung dem Zulieferaggregat einer Zwirnmaschine zugeführt
und dann mit dem Polyamid-Filamenten verzwirnt.
[0055] Ein weiteres bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die definierte
Zuführspannung der TPU-Monofilamente mittels einer zusätzlichen TPU-Liefereinheit
hergestellt wird, wobei die TPU-Liefereinheit eine geringere Liefergeschwindigkeit
als die PA Monofil-Liefereinheit hat.
[0056] Die nachfolgenden Beispiele illustrieren die Vorteile der Erfindung in Bezug auf
die Kombinationsgarne ohne Einschränkung der Erfindung als solche.
Beispiele
Beschreibung des Zwirnvorgangs
[0057] Zwirncharakteristik:
Der Vorzwirn der Monofilamente besteht aus wenigstens einem TPU-Monofilament und wenigstens
einem Polyamid-Monofilament und/oder einem Polyamid-Multifilament. Wenigstens zwei
dieser Vorzwirne werden zusammen verzwirnt, um das gezwirnte Garn (Auszwirnen) zu
bilden, das beim Weben verarbeitet wird.
Herstellung eines gezwirnten PA/TPU-Kombinationsgarns:
Die TPU-Monofilamente müssen mit einer definierten Zulieferspannung zu der Liefereinheit
der Zwirnmaschine zugeführt werden und werden dann mit dem Polyamid-Monofilamenten
in die Zwirnmaschine geliefert und verzwirnt. TPU-Monofil wird produziert und PA Monofil
wird von einer Garnrolle entnommen.
Beide Monofile werden einer gemeinsamen Spule zugeführt, wobei die Wickelgeschwindigkeit
durch die Zuliefergeschwindigkeigt des PA Monofils gegeben ist. Da das TPU Monofil
mit geringerer Geschwindigkeit zugeliefert wird, erhält es gegenüber dem PA Monofil
eine gewisse Zuführspannung.
Für die Herstellung des anfänglichen Vorzwirns und die nachfolgenden Zwirnschritte
wurde eine Zwirnmaschine vom Typ Alma Saurer AZB-T verwendet.
1. Basisgewebe insbesondere zur Verwendung als Bespannung für Papiermaschinen oder als
Textil für andere industrielle Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisgewebe mindestens ein Kombinationsgarn aus Filamenten, hergestellt aus Polyamid
und thermoplastischen Polyurethanen umfasst.
2. Basisgewebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyamid ausgewählt ist aus der Reihe Polyamid 4.6, Polyamid 6, Polyamid 6.6,
Polyamid 6.12, Polyamid 6.10, Polyamid 11, Polyamid 12, Copolyamiden der vorgenannten
Polyamide oder ausgewählten Mischungen dieser Polyamide.
3. Basisgewebe nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsgarn aus glatten (unverzwirnten) Filamenten von Polyamid und thermoplastischen
Polyurethanen aufgebaut ist.
4. Basisgewebe nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsgarn aus wenigstens einem verzwirnten Filament-Anteil von Polyamid
oder thermoplastischen Polyurethan-Filamenten hergestellt ist.
5. Basisgewebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsgarn eine Kombination von 1 bis 10.000 Monofilamenten von Polyamid
und 20 bis 1 Monofilamenten von thermoplastischem Polyurethan aufweist.
6. Basisgewebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsgarn eine Kombination von 1 bis 20 Monofilamenten aus Polyamid und
20 bis 1 Monofilamenten aus thermoplastischem Polyurethan aufweist.
7. Basisgewebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Monofilamente in dem Kombinationsgarn einen Durchmesser in der Größenordnung
von 0,05 bis 2 mm aufweisen.
8. Verfahren zur Herstellung von Kombinations-Garn aus Filamenten, hergestellt aus Polyamid
und thermoplastischen Polyurethanen, dadurch gekennzeichnet, dass Polyamid und thermoplastische Polyurethan-Monofilamente eine Geschwindigkeit von
5 bis 50 m/min einer Zwirnmaschine zugeführt werden und dann miteinander verzwirnt
werden bei einer Spannung der TPU-Monofilamente von wenigstens 0,1 cN/tex, bevorzugt
0,2 bis 4 cN/tex, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,8 cN/tex.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyamid-Monofilamente hergestellt sind auf Basis von Polyamid 4.6, Polyamid
6, Polyamid 6.6, Polyamid 6.12, Polyamid 6.10, Polyamid 11 und Polyamid 12 oder ausgewählten
Mischungen oder Copolyamiden dieser Polyamide.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die TPU-Monofilamente der Zwirnmaschine mit der definierten Zulieferspannung der
Zuliefereinheit der Zwirnmaschine zugeliefert werden und dann mit den Polyamidfilamenten
verzwirnt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Zuführspannung der TPU-Monofilamente mit Hilfe einer zusätzlichen
TPU-Liefereinheit erzeugt wird, wobei die TPU-Liefereinheit eine geringere Liefergeschwindigkeit
als die PA-Monofil-Liefereinheit.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Lieferspannung der TPU-Monofilamente durch den spannungskontrollierten
Rollenabzug der Filamente von der TPU-Spule erzeugt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Lieferspannung der TPU-Monofilamente durch eine gemeinsame parallele
Wicklung der TPU-Monofilamente zusammen mit den Polyamid-Monofilamenten auf eine Spule
erzeugt wird, die als Lieferspule für die Zwirnmaschine dient.