Beschrieben werden Fäden enthaltend a) ein ausgewähltes thermoplastisches, elastomeres Polymer und b) ein Perylenpigment.
Diese Fäden lassen sich vorzugsweise zur Innenausstattung von Fahrzeugen, in Bespannungen von Bürostühlen oder in Funktionsbekleidung einsetzen. Sie zeichnen sich durch geringen Abrieb sowie durch geringe Wärmeaufnahme aus.
Die vorliegende Erfindung betrifft Fäden, die mit ausgewählten Pigmenten eingefärbt worden sind und die sich hervorragend zum Einsatz in Fahrzeugen, für Bürostühle und für Funktionsbekleidung eignen. Die Fäden zeichnen sich durch eine verringerte Wärmeabsorption bei gleichzeitig geringem Abrieb aus.
Fäden aus thermoplastischen Elastomeren werden häufig mit Ruß eingefärbt, um neben der Färbung eine antistatische Wirkung zu erzielen. Solche Fäden werden beispielsweise als Komponenten der textilen Innenausstattung von Fahrzeugen eingesetzt. Es hat sich herausgestellt, dass die Verwendung von Ruß nicht unproblematisch ist. Derart eingefärbte Fäden weisen nur eine begrenzte Abriebbeständigkeit auf und die Schwarzfärbung mit Ruß führt bei direkter Sonneneinstrahlung zu einer hohen Wärmeaufnahme des Fadens, was sich wiederum nachteilig auf das Klima im Fahrzeuginnenraum auswirkt.
Perylenpigmente sind als Färbemittel für Fäden bereits bekannt. So beschreibt beispielsweise
Verfahren zum Färben von Textilfasern aus der Flotte sind aus
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung Fäden bereitzustellen, die sich durch sehr gute elastische Eigenschaften kombiniert mit einer intensiven und lichtechten Färbung auszeichnen und die darüber hinaus eine gute Abriebbeständigkeit sowie eine geringe Absorption im infraroten Bereich aufweisen. Diese Fäden sollen sich bei Bestrahlung mit Sonnenlicht oder mit Strahlung, welche Infrarotanteile aufweist, im Vergleich zu rußgefärbten Fäden deutlich geringer aufheizen. Darüber hinaus sollen die Fäden eine hohe Dehnfähigkeit aufweisen.
Es wurde nun überraschend gefunden, dass ein weiches Polymer in Form eines ausgewählten thermoplastischen, elastomeren Polymeren und ein Perylenpigment zu Fäden verarbeitet werden können, die sich durch das oben dargelegte vorteilhafte Eigenschaftsprofil auszeichnen.
Die Erfindung betrifft daher Fäden enthaltend a) ein thermoplastisches, elastomeres Polymer aus der Gruppe der thermoplastischen, elastomeren Polyester (TPE-E), der thermoplastischen, elastomeren Polyamide (TPE-A), der thermoplastischen, elastomeren Styrol-Blockcopolymeren (TPE-S) und Kombinationen von zwei oder mehreren davon, und b) ein Perylenpigment.
Bei den erfindungsgemäß eingesetzten thermoplastischen, elastomeren Polymeren handelt es sich um die oben genannten Typen. Solche Polymere sind dem Fachmann bekannt.
Die thermoplastischen, elastomeren Polymere sind üblicherweise Blockcopolymere, die aus unterschiedlichen Monomerkombinationen aufgebaut sein können. In der Regel handelt es sich um Blöcke aus sogenannten Hart- und Weichsegmenten. Die Weichsegmente leiten sich bei den TPE-E und den TPE-A typischerweise von Polyalkylenglykolen ab. Die Hartsegmente leiten sich bei den TPE-E und den TPE-A typischerweise von kurzkettigen Diolen oder Diaminen ab. Neben den Diolen bzw. Diaminen werden die Hart- und Weichsegmente von aliphatischen, cycloaliphatischen und/oder aromatischen Dicarbonsäuren aufgebaut.
Besonders geeignete Polyalkylenglykole sind Polyethylenglykol, Polypropylenglykol und/oder Polybutylenglykol.
Besonders geeignete kurzkettige Diole sind aliphatische und/oder cycloaliphatische Diole, beispielsweise Ethylenglykol, Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol oder deren Gemische. Bevorzugt sind aliphatische Diole, die zwei bis vier Kohlenstoffatome aufweisen, insbesondere Ethylenglykol und Butandiol. Weiter bevorzugt sind cycloaliphatische Diole, wie 1,4-Cyclohexandimethanol.
Besonders geeignete kurzkettige Diamine sind aliphatische und/oder aromatische Diamine, beispielsweise Tetramethylendiamin, Hexamethylendiamin, Nonamethylendiamin, Undecamethylendiamin, Dodecamethylendiamin, Xylylendiamin. Bevorzugtes zweiwertiges Amin ist Hexamethylendiamin.
Ein weiterer Baustein der thermoplastischen, elastomeren Polyester oder Polyamide sind die oben genannten Dicarbonsäuren. Hierbei handelt es sich um aliphatische, cycloaliphatische und/oder aromatische Dicarbonsäuren, beispielsweise Adipinsäure, Sebacinsäure, Terephthalsäure, Cyclohexandicarbonsäure, Isophthalsäure, Dodecandicarbonsäure, Glutarsäure. Hauptsäurebestandteil der Blockcopolymere sind Terephthalsäure, Sebacinsäure oder Cyclohexandicarbonsäure.
Beispiele für thermoplastische, elastomere Styrol-Blockcopolymere sind BlockCopolymere, die Blöcke aus Styrol-Ethylen und aus Propylen-Styrol (SEPS) oder aus aus Styrol-Ethylen und aus Butadien-Styrol (SEBS) oder aus Styrol und aus Butadien (SBS) aufweisen.
Unter thermoplastischen, elastomeren Polymeren sind im Rahmen dieser Beschreibung Polymere zu verstehen, die sich bei Raumtemperatur vergleichbar den klassischen Elastomeren verhalten, sich jedoch unter Wärmezufuhr plastisch verformen lassen und somit ein thermoplastisches Verhalten zeigen. Diese thermoplastischen, elastomeren Polymere haben in Teilbereichen physikalische Vernetzungspunkte (z.B. Nebenvalenzkräfte oder Kristallite), die sich bei Wärme auflösen, ohne dass sich die Polymermoleküle zersetzen.
Perylenpigmente, die zum Herstellen der erfindungsgemäßen Fäden verwendet werden können, sind dem Fachmann bekannt.
Als Perylenpigmente können alle beliebigen Verbindungen mit Perylengrundkörper verwendet werden, die, wenn sie in eine Matrix enthaltend thermoplastische, elastomere Polymere eingearbeitet werden oder auf der Oberfläche eines Fadens aus diesen Polymeren aufgetragen werden, eine Einfärbung des Polymeren ergeben.
Besonders in Betracht kommende Klassen von Perylenpigmenten sind Perylen selbst, also peri-Dinaphthylen, der Perylenderivate. Beispiele für Perylenderivate sind Tetracarbonsäuren des Perylens, deren Derivate, wie Dianhydride, Diimide einschließlich der Bis-N-hydrocarbyldiimide wie der Bis-N-alkyldiimide, Tetracarbonsäureester oder Tetracarbonsäureamide; Di-, Tri- oder Tetraalkylderivate des Perylens, Di- oder Tetraketone des Perylens, Di-, Tri- oder Tetrahydroxyderivate des Perylens, Di-, Tri- oder Tetraether des Perylens.
Besonders bevorzugt werden Perylen, 3,4,9,10-Perylentetracarbonsäuren, 3,4,9,10-Tetracarbonsäuredianhydrid, 3,4,9,10-Tetracarbonsäurediimid und/oder N,N'-Dimethyl-3,4,9,10-tetracarbonsäurediimid eingesetzt.
Das im Einzelfall zur Verwendung ausgewählte Perylenpigment hängt von seiner Verträglichkeit mit der Polymermatrix und dem jeweils gewünschten Farbton ab, der für den Faden gewünscht wird. Dem Fachmann sind die Auswahlkriterien dafür bekannt.
Das Perylenpigment in den erfindungsgemäßen Fäden kann allein oder in Form von Mischungen gegebenenfalls in Kombination mit weiteren Pigmenten eingesetzt werden. Die Perylenpigmente können z.B. in Form von trockenen Pigmente, flüssigen Pigmenten, eingekapselten Pigmenten, Pigment-Dispersionen oder ganz besonders bevorzugt in Form eines Masterbatches mit einem Trägerpolymeren, beispielsweise einem Polyolefin oder einem der oben genannten thermoplastischen elastomeren Polymeren, eingesetzt werden.
Das Einbringen oder das Aufbringen des Perylenpigments in oder auf das thermoplastische, elastomere Polymere kann nach verschiedenen im Stand der Technik beschriebenen Verfahren ausgeführt werden. Dazu zählen z.B. das Vermischen des Perylenpigments mit dem Polymer, das Auflösen und/oder das Dispergieren des Perylenpigments in das Polymer und das Aufbringen des Perylenpigments als Überzug auf die Oberfläche eines Fadens aus thermoplastisch, elastomerem Polymer.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung neben den Komponenten a) und b) noch Komponente c), ein Polymer mit einem Schmelzpunkt im Bereich oder unterhalb des Schmelzpunktes des thermoplastisch, elastomeren Polymeren der Komponente a), vorzugsweise von wenigstens 10°C unterhalb des Schmelzpunkts des thermoplastisch elastomeren Polymers der Komponente a).
Als Komponente c) kommen ausgewählte Polymere zum Einsatz. Dabei handelt es sich üblicherweise um die Polymerkomponente eines bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eingesetzten Masterbatches. Um eine ausreichende Verformbarkeit und Vermischbarkeit im Extruder zu gewährleisten, sollte der Schmelzpunkt des Polymeren der Komponente c) im Bereich des Schmelzpunktes oder vorzugsweise mindestens 10 °C unterhalb des Schmelzpunktes des Polymeren der Komponente a) liegen.
Beispiele für geeignete Polymere der Komponente c) sind Polyester, Polyamide, Polyolefine, wie Polyethylen oder Polypropylen, oder thermoplastische, elastomere Polymere. Letztere sind besonders bevorzugt. Ganz besonders bevorzugt enthält ein Masterbatch denselben Typ an Polymer wie das Polymere der Komponente a), beispielsweise ein TPE-E, falls Komponente a) ein TPE-E ist.
Die Perylenpigmente sind im erfindungsgemäss eingesetzten Masterbatch dispergiert. Das Masterbatch wird bei der Herstellung des Fadens in die Polymermatrix eingebracht. Die Perylenmoleküle färben den Faden ein. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass das Perylenpigment den Faden einerseits einfärbt, andererseits hingegen nur Wärmestrahlung begrenzt absorbiert, so dass der Faden durch Einstrahlung von Sonnenlicht sich weniger aufheizt als dieses bei der Einfärbung mittels Ruß der Fall wäre. Außerdem hat sich herausgestellt, dass die so eingefärbten Fäden eine gute Abriebbeständigkeit aufweisen.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können neben Komponenten a), b) und gegebenenfalls c) noch weitere Zusatzstoffe d) enthalten.
Beispiele dafür sind Hydrolysestabilisatoren, Verarbeitungshilfsmittel, Antioxidantien, UV-Stabilisatoren, Weichmacher, Gleitmittel, weitere Pigmente, Viskositätsmodifizierer oder Kristallisationbeschleuniger.
Beispiele für Hydrolysestabilisatoren sind Carbodiimide oder epoxidierte Verbindungen.
Beispiele für Verarbeitungshilfsmittel sind Siloxane, Wachse oder längerkettige Carbonsäuren oder deren Salze, aliphatische, aromatische Ester oder Ether.
Beispiele für Antioxidantien sind Phosphorverbindungen, wie Phosphorsäureester, oder sterisch gehinderte Phenole.
Beispiele für UV-Stabilisatoren sind UV-absorbierende Verbindungen, wie Benzophenone oder Benztriazole, oder Verbindungen vom Typ HALS ("hindered amine light stabilizer").
Ein Beispiel für einen Weichmacher ist Dioctylphthalat.
Beispiele für Gleitmittel sind Polyolefinwachse.
Beispiele für weitere Pigmente oder Mattierungsmittel sind organische Farbstoffpigmente oder Titandioxid.
Beispiele für Viskositätsmodifizierer sind mehrwertige Carbonsäuren und deren Ester oder mehrwertige Alkohole.
Die erfindungsgemäßen Fäden lassen sich in üblicher Weise herstellen, indem beispielsweise die plastifizierte Polymermasse durch eine Spinndüse extrudiert wird und sich nach Abkühlung des gebildeten Fadens anschließend an sich bekannte Verstreck- und Relaxierschritte anschließen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Perylenpigment in einem Masterbatch enthaltend zusätzlich ein Polymeres wie Komponente a) oder ein davon unterschiedliches Polymeres der Komponente c) in das Polymere a) zur Herstellung des Fadens eingebracht.
Unter Fäden werden im Rahmen dieser Beschreibung ganz allgemein Fasern endlicher Länge (Stapelfasern), Fasern unendlicher Länge (Filamente) sowie daraus zusammengesetzte Multifilamente oder aus Stapelfasern sekundär gesponnene Garne verstanden. Bevorzugt sind schmelzgesponnene Fäden in Form von Monofilamenten.
Unter Monofilamenten werden im Rahmen dieser Beschreibung einzelne Fäden verstanden. Diese weisen typischerweise Durchmesser von 0,055 bis 2,00 mm, vorzugsweise von 0,10 bis 0,60 mm, auf.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegen die erfindungsgemäßen Fäden als Monofilamente vor.
Der Titer der erfindungsgemäßen Fäden kann in weiten Bereichen schwanken. Beispiele dafür sind 1 bis 45.000 dtex, insbesondere 100 bis 4.000 dtex.
Die Querschnittsform der erfindungsgemäßen Fäden kann beliebig sein, beispielsweise rund, oval oder n-eckig, wobei n größer gleich 3 ist.
Die Mengen an Komponenten a), b) und gegebenenfalls c) und/oder gegebenenfalls d) in den erfindungsgemäßen Fäden können in weiten Bereichen gewählt werden.
Üblicherweise enthält der erfindungsgemäße Faden 70 bis 99,999 Gew. %, vorzugsweise 95 bis 99,98 Gew. %, an Komponente a), bezogen auf die Gesamtmasse des Fadens. Die Menge der Komponente a) im erfindungsgemäßen Faden wird vom Fachmann in Abhängigkeit des gewünschten Verwendungszweckes und/oder der vorgesehenen Verarbeitung ausgewählt.
Die Menge des Perylenpigments b) im erfindungsgemäßen Faden wird vom Fachmann ebenfalls in Abhängigkeit des gewünschten Verwendungszweckes und/oder der vorgesehenen Verarbeitung ausgewählt.
Üblicherweise beträgt die Menge des Perylenpigments im erfindungsgemäßen Faden 0,0001 bis 5 Gew. %, bezogen auf Gesamtmasse des Fadens, vorzugsweise beträgt die Menge des Perylenpigments 0,001 bis 1 Gew. %, insbesondere 0,01 bis 0,5 Gew.-%, und besonders bevorzugt 0,02 bis 0,1 Gew.-%.
Die Menge der optional vorliegenden Komponente c) im erfindungsgemäßen Faden wird vom Fachmann ebenfalls in Abhängigkeit des gewünschten Verwendungszweckes und/oder der vorgesehenen Verarbeitung ausgewählt.
Üblicherweise beträgt die Menge dieser Komponente 0 bis 25 Gew. %, bezogen auf die Gesamtmasse des Fadens.
Auch der Anteil der optional eingesetzten Zusatzstoffe d) wird vom Fachmann nach dem beabsichtigen Verwendungszweck und/oder der vorgesehenen Verarbeitung ausgewählt. Üblicherweise beträgt der Anteil der Komponente d) bis zu 20 Gew. %, vorzugsweise bis zu 10 Gew. %, bezogen auf die Gesamtmasse des Fadens.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fäden benötigten Komponenten a), b), gegebenenfalls c) und/oder gegebenenfalls d) sind an sich bekannt, teilweise kommerziell erhältlich oder können nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden.
Bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Fäden zur Herstellung von textilen Flächengebilden, insbesondere von Geweben, Gelegen, Gewirken, Geflechten oder Gestricken, eingesetzt.
Die erfindungsgemäßen Fäden können beispielsweise zur textilen Innenausstattung von Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugen eingesetzt werden, besonders bevorzugt zur textilen Innenausstattung von Automobilen und Militärfahrzeugen. Weitere bevorzugte Anwendungen sind der Einsatz in Bespannungen von Bürostühlen und in Funktionsbekleidung.
Diese Verwendungen sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden Beispiel ausführlicher beschrieben, welches nur als Erläuterung und nicht als Einschränkung dienen soll.
Auf einer Schmelzspinnanlage zur Herstellung von Monofilamenten wurde ein thermoplastischer, elastomerer Polyester in Schnitzelform eingesetzt (Heraflex E 5620; Fa. Radicinovapics S.p.A, Chignolo d'Isola, Italien). Vor dem Spinnprozess wurden 8 Gew. % eines Masterbatches (Produkt Lifocolor schwarz 9000169 TPE; Fa. Lifocolor Farben GmbH & Co. KG; Lichtenfels, Deutschland) im Fallrohr des Extruders in den TPE-E Schnitzelstrom gravimetrisch zudosiert. Das Gemisch wurde im Extruder aufgeschmolzen, über eine Spinnpumpe einem Spinnpack zugeführt, durch feine Bohrungen zu Monofilamenten versponnen, im Wasserbad abgeschreckt, anschließend unter Temperatureinwirkung dreistufig gestreckt, mit Präparation als Verarbeitungshilfsmittel vernetzt und auf Scheibenspulen aufgespult.
Bei dem Masterbatch Lifocolor schwarz 9000169 TPE handelte es sich um ein Compound eines Perylenpigments in thermoplastischem, elastomeren Polyester.
Die erhaltenen Monofilamente wiesen folgende Fasereigenschaften auf:
Die hergestellten Monofilamente wiesen eine ausgeprägte Schwärzung bei gleichzeitig deutlich geringerer Wärmeaufnahme gegenüber vergleichbaren rußgefärbten Monofilamenten auf.
Während das Muster mit Ruß als Pigment nach 40 Minuten eine Temperatur von 80°C erreichte, blieb das Muster mit Perylen als Pigment bei gleicher Bestrahlung und Bestrahlungsdauer bei 55°C deutlich unter diesem Wert. Zum Vergleich wurde noch ein weiteres identisches Monofilament mit Titandioxid als Pigment aufgeführt. Dieses erreichte eine Temperatur von 51°C nach 40 Minuten Aufheizzeit. Die Temperaturen der Fäden bei der Bestrahlung sind in der nachstehenden Tabelle dargestellt.
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