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Dokumentenidentifikation DE60308046T2 01.02.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001552045
Titel VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES MONOFILARTIGEN PRODUKTS
Anmelder DSM IP Assets B.V., Heerlen, NL
Erfinder VEILLAT, David, Cyril, NL-6226 BC Maastricht, NL;
DIRKS, Henri, Christiaan, B-3650 Dilsen, BE
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 60308046
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 10.10.2003
EP-Aktenzeichen 037590692
WO-Anmeldetag 10.10.2003
PCT-Aktenzeichen PCT/NL03/00687
WO-Veröffentlichungsnummer 2004033774
WO-Veröffentlichungsdatum 22.04.2004
EP-Offenlegungsdatum 13.07.2005
EP date of grant 30.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.02.2007
IPC-Hauptklasse D02G 3/44(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse D02G 3/40(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Monofilament-artigen Produkts aus einem Vorläufer, welcher mindestens einen Strang aus Polyolefinfasern enthält, welches die Schritte a) des Aussetzens des Vorläufers an eine Temperatur innerhalb des Schmelzpunktbereichs des Polyolefins für eine Zeit, die ausreichend ist, um benachbarte Fasern zumindest teilweise zu verschmelzen, und b) des gleichzeitigen Streckens des Vorläufers in einem Streckverhältnis von mindestens 1,0 umfasst. Die Erfindung betrifft weiter ein Monofilament-artiges Produkt, das durch das genannte Verfahren erhalten werden kann, und die Verwendung des Monofilament-artigen Produkts zur Herstellung verschiedener Halbfertig- und Endanwendungsprodukte.

Ein solches Verfahren ist aus der EP 0 740 002 B1 bekannt. In dieser Patentveröffentlichung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Angelleine aus Garnen aus filamentartigen Materialien beschrieben, wobei eine geflochtene, gezwirnte oder gezwirnte und gefachte Angelleine aus Garnen aus gelgesponnenen Polyolefinfilamenten an eine Temperatur innerhalb des Schmelzpunktbereichs des Polyolefins für eine Zeit ausgesetzt wird, die ausreichend ist, um zumindest teilweise benachbarte Filamente unter gleichzeitigem Verstrecken der Leine in einem Streckverhältnis innerhalb eines Bereichs von 1,01 bis 2,5 zu verschmelzen. Die in diesen Verfahren angewandten Garne sind kontinuierliche Multifilamentgarne, insbesondere solche Garne, die durch so genanntes Gelspinnen von Polyethylen mit einer extrem hohen molaren Masse (UHMwPE) hergestellt werden, zum Beispiel Garne, die kommerziell unter den Namen Spectra® oder Dyneema® verfügbar sind.

Angelleinen sind allgemein Monofilamente aus synthetischen Polymeren mit einer runden festen Struktur, die eine bequeme Handhabung für das Auswerfen, Trudeln lassen und das trudelnde Auswerfen von Ködern erlaubt. Solche Monofilament-Leinen weisen allgemein eine steife Beschaffenheit und eine glatte Oberfläche auf, welche zusammen den mechanischen Widerstand während des Auswerfens verringern und längere Auswürfe ermöglichen unter Vorsehung einer besseren Freigabe von Angelrollen. Geflochtene Leinen eignen sich weniger für Angelleinen, weil sie dazu neigen, am Ende der Leine auszufransen, Wasser einschließen können, eine Außenfläche bieten, die anfällig für ein Verhaken und Verheddern ist und eine opake weiße Farbe haben, die unter Wasser zu sichtbar ist. Das aus der EP 0 740 002 B1 bekannte Verfahren erlaubt auch die Herstellung Monofilament-artiger Angelleinen aus geflochtenen oder gezwirnten Leinen aus Polyolefin-Multifilamentgarnen, wobei die Leinen nicht mit den genannten Nachteilen von geflochtenen Leinen behaftet sind.

Ein Nachteil des in der EP 0 740 002 B1 beschriebenen Verfahrens ist, dass das damit erhaltene Produkt eine begrenzte Reißfestigkeit besitzt, wenn es an Abriebbedingungen ausgesetzt ist.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Monofilament-artigen Produkts bereitzustellen, welches nicht den genannten Nachteil zeigt.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung erreicht mit einem Verfahren zur Herstellung eines Monofilament-artigen Produkts aus einem Vorläufer, enthaltend mindestens einen Strang aus Polyolefinfasern, umfassend die Schritte a) des Aussetzens des Vorläufers an eine Temperatur innerhalb des Schmelzpunktbereichs des Polyolefins für eine Zeit, die ausreichend ist, um benachbarte Fasern zumindest teilweise zu verschmelzen, und b) des gleichzeitigen Verstreckens des Vorläufers in einem Streckverhältnis von mindestens 1,0, wobei der Strang ein Spinngarn aus Polyolefin-Stapelfasern ist.

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung kann ein Monofilament-artiges Produkt z.B. aus einer gefachten oder geflochtenen Polyolefingarnkonstruktion hergestellt werden, wobei das Produkt eine verbesserte Abriebfestigkeit zeigt, wie sich in der Zahl der Zyklen bis zum Reißen ausdrückt, wie in einem unter 'Materialien und Verfahren' beschriebenen Test gemessen.

Das durch das Verfahren gemäß der Erfindung erhaltene Monofilament-artige Produkt zeigt auch überraschenderweise eine hohe Zugfestigkeit, die wesentlich höher ist als das anfängliche Spinngarn oder das gefachte Garn aus einem solchen Spinngarn und das als Vorläufer verwendet wird. Das erhaltene Monofilament-artige Produkt besitzt weiter einen angenehmen Griff oder Anfühlen und lässt sich leicht handhaben und verknoten; darüber hinaus zeigt es überraschenderweise eine hohe Knotenfestigkeit und Knotenfestigkeitseffizienz. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung ist, dass der Verschmelzungsgrad leicht variiert und reguliert werden kann, wodurch Produkte mit maßgeschneiderten Eigenschaftsprofilen erhalten werden. Noch ein weiterer Voteil ist, dass das erhaltene Monofilament-artige Produkt wirksam mit einer Beschichtungszusammensetzung in einem zusätzlichen Verfahrensschritt beschichtet werden kann.

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung wird ein Monofilament-artiges Produkt aus einem Vorläufer hergestellt, welcher mindestens einen Strang aus Polyolefinfasern enthält. Ein Monofilament-artiges Produkt versteht sich als ein Produkt, das ein Aussehen und Anfühlen hat, die mehr demjenigen eines Monofilament ähneln als demjenigen eines Multifilamentgarns oder eines Bindfadens bzw. Kords, das aber in der Tat aus mindestens einem Strang hergestellt ist, welcher eine Vielzahl an Fasern enthält, wobei die Fasern typischerweise einen Durchmesser von weniger als etwa 50 Mikrometer haben. Das Monofilament-artige Produkt kann einen Durchmesser haben, der innerhalb eines breiten Bereichs variiert, z.B. von etwa 0,1 bis 10 Millimeter. Ein Vorläufer ist hierin als ein Gegenstand von unbegrenzter Länge zu verstehen, der mindestens einen Strang aus Polyolefinfasern enthält, und als Einsatz- oder Ausgangsmaterial verwendet wird. Ein geeigneter Vorläufer kann in der Form beispielsweise eines geflochtenen Bindfadens, eines gefachten und verzwirnten Garns, eines Bindfadens oder eines Taus, das eine Reihe von Strängen umfasst, aber auch in der Form eines einsträngigen Garns vorliegen. Ein Strang aus Polyolefinfasern versteht sich als ein Faserartikel wie ein Garn, das vorwiegend, d.h. zu 50 oder mehr Massen-%, Polyolefinfasern enthält.

Das Verfahren gemäß der Erfindung umfasst den Schritt des Aussetzens des Vorläufers an eine Temperatur innerhalb des Schmelzpunktbereichs des Polyolefins für eine Zeit, die ausreichend ist, um zumindest teilweise benachbarte Fasern zu verschmelzen. Die Bedingungen dieses Verschmelzungsschritts sind so gewählt, dass die Temperatur und die Zeit der Exposition ausreichend sind, um die Polyolefinfasern zu erweichen und um diese zumindest teilweise innerhalb der spezifischen angewandten Struktur verschmelzen zu lassen. Der Schmelzpunktbereich des Polyolefins ist der Temperaturbereich zwischen dem Peak-Schmelzpunkt eines nicht-orientierten Polyolefins und dem Peak-Schmelzpunkt einer beschränkten, hoch orientierten Polyolefinfaser, wie durch DSC-Analyse unter Anwendung einer Scan-Rate von 20°C/min bestimmt. Für UHMwPE-Fasern, die typischerweise einen Schmelzpunktbereich von 138–162°C zeigen, liegt die Temperatur vorzugsweise innerhalb des Bereichs von etwa 150°C bis zu etwa 157°C. Die Verweilzeiten, während welcher der Vorläufer an die Schmelztemperatur ausgesetzt wird, können innerhalb eines breiten Bereichs schwanken, liegen aber typischerweise innerhalb des Bereichs von etwa 5 Sekunden bis etwa 1500 Sekunden. Obwohl höhere Temperaturen eher den Verschmelzungsprozess verstärken, sollte darauf geachtet werden, nicht eine zu hohe Temperatur anzuwenden, da dies einen Verlust in der Festigkeit des Produkts bewirken kann, was z.B. zu einem teilweisen Schmelzen oder anderen molekularen Entspannungseffekten führt.

Während des Verschmelzungsprozesses verändert sich das Aussehen des Vorläufers von einer anfänglichen opaken weißen Farbe zu einem transluzenten, milchigen oder gar im Wesentlichen transparenten Oberflächenaussehen des Produkts, je nach dem Verschmelzungsgrad und der Art des Vorläufermaterials. Die Lichtdurchlässigkeit des Produkts nimmt mit dem zunehmenden Verschmelzungsgrad zwischen den Fasern zu. Eine solche Zunahme der Transluzenz oder Lichtdurchlässigkeit ist ein eindeutiger Vorteil für die Anwendung als Unterwasser-Angelleinen.

Für ein Monofilament-artiges Produkt, welches eine geringe Endausfransung zeigt, genügt es, dass die äußere Oberflächenschicht von Fasern zumindest teilweise verschmolzen wird, wie durch die Zunahme der Lichtdurchlässigkeit zu sehen ist. Ein höherer Verschmelzungsgrad, z.B. auch das Binden von Fasern in weiter innen gelegenen Teilen eines Vorläufers oder Strangs, ist jedoch für die Herstellung eines Produkts mit einer höheren Abriebfestigkeit und einer höheren Biegesteifigkeit, das heisst mit mehr Monofilamentartigen Charakteristika, bevorzugt. Der Verschmelzungsgrad kann durch Variieren der Aussetzungstemperatur und/oder Aussetzungszeit in dem Verfahren gemäß der Erfindung eingestellt werden.

Der Verschmelzungsgrad kann bei dem erhaltenen Produkt zum Beispiel durch visuelle Begutachtung, z.B. mit dem bloßen Auge oder durch Verwendung eines Licht- oder Elektronenmikroskops; oder durch Messen der mechanischen Eigenschaften wie der Festigkeit oder Steifigkeit bestimmt werden. Eine weitere Möglichkeit ist die Bestimmung der Menge und Rate der Absorption einer gefärbten Flüssigkeit, z.B. von einem Marker, wie in der EP 0 740 002 B1 beschrieben. Der Verschmelzungsgrad kann auch von einem Test abgeleitet werden, in welchem das belastete Produkt über einem Metallstab abgerieben wird und die Zahl der Bewegungen bestimmt wird, nach welchen das Monofilament-artige Produkt sich in seine aufbauenden Filamente auflöst.

In einer speziellen Ausführungsform des Verfahrens ist der Verschmelzungsgrad nur sehr gering, oder gar kaum messbar bei dem erhaltenen Produkt. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass ein solches Produkt, das bei erhöhter Temperatur gestreckt wurde, eine deutlich verbesserte Zugfestigkeit gegenüber von dessen Vorläufer zeigt; sei es, dass die Abriebfestigkeit nur etwas besser ist. Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zum Verstrecken einer geflochtenen oder gefachten Konstruktion, die mindestens einen Strang aus Spinngarn, der aus Polyolefin-Stapelfasern hergestellt ist, enthält, in einem Streckverhältnis von mindestens 1,1 unter gleichzeitiger Aussetzung an eine Temperatur innerhalb des Schmelzpunktbereichs des Polyolefins. Das mit diesem Verfahren erhaltene Produkt zeigt verbesserte Zugeigenschaften, besitzt aber dennoch Krümmungseigenschaften, die sehr der Anfangskonstruktion gleichen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung schließt auch das gleichzeitige Verstrecken des Vorläufers in einem Ziehverhältnis, auch Streckverhältnis genannt, von mindestens 1,0 ein. Die Anwendung eines Streckverhältnisses von mindestens 1 auf den Vorläufer während der Aussetzung an Wärme verhindert eine Abnahme der Festigkeit des Produkts. Ein Streckverhältnis von 1,1 oder höher tendiert dazu, insbesondere die Zugfestigkeit zu verbessern. Die Festigkeit des Produkts erweist sich dann überraschend als wesentlich höher als diejenige des Vorläufers oder der darin enthaltenen Stränge. Über einem bestimmten Streckverhältnis schwächt sich dieser Effekt ab, oder die Festigkeit kann sogar abnehmen als eine Folge der teilweisen Beschädigung oder des Reißens von Fasern. Außerdem gilt, je höher das Streckverhältnis, umso niedriger ist der Titer des resultierenden Produkts. Das maximale Streckverhältnis ist somit von dem Typ des Vorläufers und von dessen Fasern abhängig und beträgt allgemein höchstens etwa 50. Vorzugsweise ist das Streckverhältnis 1,1 bis 40, 1,2 bis 25, stärker bevorzugt 1,3 bis 10, oder gar 1,4 bis 5.

Vorzugsweise wird das nach dem Schritt b) erhaltene Produkt gekühlt, während es gleichzeitig unter Spannung gehalten wird. Dies hat den Vorteil, dass die Orientierung in dem erhaltenen Produkt während des Verschmelzens und Verstreckens auf Faserebene und auf molekularer Ebene innerhalb der Fasern besser beibehalten wird. Eine solche Spannung resultiert zum Beispiel aus dem Wickeln des Produkts zu Packen im Anschluss an die vorausgehenden Schritte des Verfahrens.

In dem Verfahren gemäß der Erfindung ist zumindest ein Strang in dem Vorläufer ein Spinngarn aus Polyolefin-Stapelfasern, das heisst, das Spinngarn umfasst mindestens 50 Massen-% der Polyolefin-Stapelfasern. Im Allgemeinen können Garne aus kontinuierlichen Filamenten, Stapelfasern oder Kombinationen davon hergestellt werden. Naturfasern lassen sich in zwei Kategorien einteilen: kurze Stapelfasern (baumwollartig, mit einer typischen Stapel- oder Filamenlänge von 15–60 mm) und lange Stapelfasern (wolleartig, typische Stapellänge 40–200 mm). Synthetische Fasern werden zunächst als kontinuierliche Filamente hergestellt; sie können anschließend zu Stapelfasern entweder durch Schneide- oder Streckbruchverfahren umgewandelt werden. Das Schneiden führt allgemein zu einer gleichmäßigen (square) Filamentverteilung (alle Filamente mit etwa der gleichen Länge); gleichwohl ermöglichen modifizierte Systeme den Erhalt einer gewissen Variation in der Filamentlängenverteilung. Das Streckbrechen führt allgemein zu Stapelfasern mit einer eher Gauss-förmigen Verteilung von Filamentlängen. In einem Streckbrechungsverfahren werden die Filamente zwischen mehreren Rollenreihen, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten laufen, bis sie brechen, verstreckt.

Stapelfasern können zu Garn mittels eines Verfahrens des Ziehens und Zwirnens bzw. Verdrehens von Strängen von parallelen Fasern, allgemein als Spinnen bezeichnet, gebildet werden. Aus diesem Grund wird aus Stapelfasern hergestelltes Garn als Spinngarn bezeichnet.

Industrielle Garnspinnverfahren schließen die folgenden grundlegenden Verfahrensschritte ein: Lösen, Kardieren, Strecken und Spinnen. Das Lösen bezieht sich auf das Trennen und gegebenenfalls Reinigen z.B. von zu Ballen gepressten Stapelfasern. Das Kardieren ist das weitere Lösen und Trennen von Fasern, zum Beispiel durch Hindurchführen zwischen rotierenden Trommeln, die mit Nadeln überzogen sind. Dies führt zu einer dünnen Bahn von teilweise parallel angeordneten Fasern, das zu einem tauähnlichen Strang, der häufig als ein Vorgarn bezeichnet wird, geformt ist. Danach kann ein Kämmen angewandt werden, um die Orientierung von Fasern zu verbessern und um kleine Fasern zu entfernen. während des Verstreckens werden Vorgarne in einem oder mehreren Schritten ausgezogen. Mehrere Vorgarne, entweder von den gleichen oder von unterschiedlichen Stapelfasern, können zusammen vermischt werden, um eine gleichmäßige Faserdichte zu erhalten. Das Mischen von Stapelfasern in der Kardierungsstufe kann auch Garne erzeugen, welche Mischungen von verschiedenen Natur- und/oder synthetischen Fasern umfassen. Vor dem Zuführen zu der Spinnmaschine kann das Vorgarn weiter verstreckt werden, während eine leichte Verdrehung bzw. Zwirnung hinzukommt, genannt Roving. Während des Spinnens wird das Vorgarn oder Roving weiter ausgezogen und es kommt eine Zwirnung hinzu, um eine Kohäsion der überlappenden Fasern vorzusehen, und das Garn wird auf Spulen bzw. Garnträger gewickelt. Ein solcher Pack aus gewickeltem Garn kann von konischer oder zylindrischer Form sein und wird normalerweise einfach als Pack bezeichnet.

Das beschriebene Spinnverfahren führt zu einem gezwirnten, einsträngigen Garn, auch Einfachgarn bzw. Single-Garn genannt. In Abhängigkeit von der angewandten Verzwirnungsrichtung werden solche Garne häufig entweder als S- oder Z-Garne bezeichnet. Ein gezwirntes einsträngiges Garn ist allgemein eher 'sprunghaft' bzw. 'lebendig', was bedeutet, dass es dazu neigt, sich zu verdrehen, zu verheddern, sich zu neigen oder um sich zu schlingen, wenn es mit unzureichender Spannung gehalten wird. Um diese Sprunghaftigkeit zu verringern, das heisst, um ein ruhiges oder ausgeglichenes Garn zu erhalten, das in zufrieden stellener Weise weiter z.B. zu einem Textilgewebe verarbeitet werden kann, wurde es in der Industrie allgemein übernommen, dass zwei oder mehr Stränge von Einfachgarnen in einem zusätzlichen Schritt vereint werden müssen. Ein solcher Vereinigungsschritt wird normalerweise Doublieren oder Zusammendrehen genannt. Ein zweifaches Garn oder ein zweilagiges Garn kann zum Beispiel durch Zusammenzwirnen von zwei einsträngigen Z-Garnen mit einer S-Drehung oder durch Zusammendrehen eines Garns vom Z- und S-Typ hergestellt werden. Die so erhaltenen doublierten Garne können auch stärker und gleichmäßiger sein als einsträngige Garne.

Das in dem Verfahren gemäß der Erfindung angewandte Spinngarn umfasst mindestens 50 Massen-% Polyolefin-Stapelfasern. Das Spinngarn kann weiter bis zu 50 Massen-% von einer oder mehreren anderen Stapelfasern umfassen, wie Naturfasern oder synthetische Fasern, um ein Mischgarn herzustellen. Geeignete Beispiele für solche sekundären Stapelfasern schließen Wolle, Polyolefin, Acryl, Polyester oder Polyamid, einschließlich aromatische Polyamidfasern, ein.

In einer speziellen Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung umfasst das Spinngarn eine Menge eines Stapelgarns aus einem thermoplastischen Polymer mit einem niedrigeren Schmelzpunktbereich als die Polyolefin-Stapelfasern. Der Vorteil davon ist, dass ein zusätzliches thermisches Verbinden bzw. Verkleben während des Schritts a) stattfinden kann. Die Verwendung eines Spinngarns in dem Verfahren gemäß der Erfindung lässt diese Möglichkeit zu, da die Herstellung eines gemischten Spinngarns leichter und wirtschaftlicher ist als die Herstellung eines gemischten Multifilamentgarns. Beispiele für geeignete thermoplastische Polymere schließen Copolymere von mindestens einem &agr;-Olefin mit anderen Monomeren, wie LLDPE, oder Ethylen-Acryl-Copolymere ein. Wirksame Mengen solcher Stapelfasern können durch Experimente ermittelt werden und sind allgemein etwa 5 bis 25 Massen-%.

In einer weiteren speziellen Ausführungsform gemäß der Erfindung ist die Hauptkomponente des Spinngarns keine Polyolefin-Stapelfaser, sondern eine Stapelfaser aus einem Filamentgarn von hoher Festigkeit und hohem Modul mit einer höheren Wärmebeständigkeit als ein Polyolefin und welche nicht per se thermisch verbunden werden kann, wie ein aromatisches Polyamidgarn, wie Kevlar® oder Twaron®, ein Flüssigkristall-Polyestergarn, oder ein Garn auf Polybenzoxazol- oder Polybenzothiazolbasis. Solches Spinngarn umfasst weiter bis zu 50 Massen-% eines Stapelgarns aus einem thermoplastischen Polymer mit einem relativ niedrigen Schmelzpunktbereich, zum Beispiel Polyolefin-Stapelfasern mit einem Schmelzpunkt von unter 200°C. Beispiele für geeignete thermoplastische Polymere schließen Copolymere von mindestens einem &agr;-Olefin mit anderen Monomeren, wie LLDPE, oder Ethylen-Acryl-Copolymere ein. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass das thermische Verbinden während des Schritts a) stattfinden kann, wohingegen ohne das Vorhandensein von Fasern mit einem niedrigen Schmelzpunkt kein Monofilament-artiges Produkt aus solchen Filamentgarnen mit einer hohen Festigkeit und einem hohen Modul hergestellt werden kann, welches eine hohe Wärmebeständigkeit durch ein Aussetzen an Wärme unter gleichzeitigem Verstrecken besitzt. Wirksame Mengen solcher thermoplastischer wärmeverschmelzbarer Stapelfasern können durch Experimentieren ermittelt werden und sind allgemein etwa 5 bis 25 Massen-%. Ein Monofilament-artiges Produkt auf Basis eines Spinngarns, welches aromatische Polyamid-Stapelfasern und wärmeverschmelzbare Stapelfasern umfasst, die durch das genannte Verfahren hergestellt werden, kombiniert eine hohe Festigkeit, eine hohe Abriebbeständigkeit und eine hohe thermische Beständigkeit.

Das Spinngarn und die Stapelfasern können weiter die üblichen Additive, wie Stabilisatoren, Färbemittel, mineralische Partikel, Schlichtemittel und dergleichen enthalten.

Die Wahl der anderen Stapelfasern, z.B. Typ, Länge, Titer (dpf), ob sie unter den angewandten Temperatur- und Zeitbedingungen zusammen mit den Polyolefin-Stapelfasern verschmolzen werden können, und/oder von Additiven, wird hauptsächlich durch die letztendlichen Eigenschaften, die gewünscht werden, bestimmt und kann durch eine Person mit Erfahrung unter Anwendung allgemeiner Kenntnisse oder von Routineexperimenten erfolgen.

Vorzugsweise umfasst das Spinngarn, das in dem Verfahren gemäß der Erfindung angewandt wird, mindestens 60, 70, 80 oder gar 90 Massen-% Polyolefin-Stapelfasern, weil dies bessere mechanische Eigenchaften der erhaltenen Produkte ermöglicht. Aus diesem Grund umfasst das angewandte Spinngarn am meisten bevorzugt im Wesentlichen nur die Stapelfasern.

Aus verschiedenen Polyolefingarnen erhaltene Stapelfasern können als Stapelfasern für die Anwendung in dem Verfahren gemäß der Erfindung gewählt werden. Besonders geeignete Polyolefin-Garne werden aus Homo- und Copolymeren von Ethylen oder Propylen hergestellt. Außerdem können die verwendeten Polyolefine kleine Mengen von einem oder mehreren anderen Monomeren, insbesondere von anderen &agr;-Olefinen, enthalten. Gute Resultate werden erzielt, wenn lineares Polyethylen (PE) als Polyolefin gewählt wird. Lineares Polyethylen versteht sich hier als Polyethylen mit weniger als einer Seitenkette pro 100 Kohlenstoffatome, und vorzugsweise weniger als eine Seitenkette pro 300 Kohlenstoffatome; eine Seitenkette oder Verzweigung, die in der Regel mindestens 10 Kohlenstoffatome enthält. Das lineare Polyethylen kann weiter bis zu 5 Mol-% von einem oder mehreren Comonomeren enthalten, wie Alkene wie Propylen, Buten, Penten, 4-Methylpenten oder Octen. Neben dem Polyolefin kann die Faser kleine Mengen von Lösungsmitteln oder Additiven enthalten, die für solche Fasern üblich sind, wie Antioxidanzien, Spinn-Finishes, Wärmestabilisatoren, Färbemittel, etc.

Vorzugsweise besitzt die Polyolefinfaser, insbesondere die Polyethylenfaser, eine Grenzviskosität (IV) von mehr als 5 dl/g. Aufgrund ihrer langen Molekülketten besitzen Polyolefinfasern mit einer solchen IV sehr gute mechanische Eigenschaften, wie eine hohe Reißfestigkeit, Modul und Energieabsorption beim Reißen. Dies ist auch der Grund, warum das Polyolefin noch stärker bevorzugt ein Polyethylen mit einer IV von mehr als 10 dl/g ist. Die IV wird gemäß dem Verfahren PTC-179 (Hercules Inc. Rev. 29. Apr., 1982) bei 135°C in Decalin bestimmt, wobei die Auflösungszeit 16 Stunden beträgt, das Antioxidans ist DBPC in einer Menge von 2 g/l Lösung, und die Viskosität bei verschiedenen Konzentrationen wird auf Konzentration Null extrapoliert. Polyethylen mit einer solch hohen Viskosität wird häufig UHMwPE genannt. UHMwPE-Filamentgarn kann durch Spinnen einer Lösung von UHMwPE zu einer Gelfaser und Strecken der Faser vor, während und/oder nach der teilweisen oder vollständigen Entfernung des Lösungsmittels hergestellt werden, d.h. mittels eines so genannten Gel-Spinnverfahrens, wie zum Beispiel in der EP 0 205 960 A, in der WO 01/73173 A1, in Advanced fiber spinning technology, Hrsg. T. Nakajima, Woodhead Publ. Ltd. (1994), ISBN 185573 182 7 und in darin zitierten Referenzen beschrieben.

Vorzugsweise werden UHMwPE-Stapelfasern gewählt, weil sie eine hohe Festigkeit mit einer relativ geringen Dichte kombinieren. Insbesondere umfasst das Spinngarn, das in dem Verfahren gemäß der Erfindung angewandt wird, UHMwPE-Stapelfasern, die durch ein Streckbrechverfahren aus einem Multifilament-UHMwPE-Garn hergestellt wurden, da die breitere Faserlängenverteilung eines solchen Stapels zu einem Garn mit besseren mechanischen Eigenschaften führt.

In einer speziellen Ausführungsform ist das angewandte Spinngarn ein einsträngiges Spinngarn. In einer weiteren Ausführungsform wird das einsträngige Spinngarn, wie in einer gleichzeitig anhängigen Anmeldung beschrieben, die bisher noch nicht veröffentlicht ist, in dem Verfahren gemäß der Erfindung angewandt. Das einsträngige Spinngarn wurde aus mindestens 50 Massen-% Stapelfasern hergestellt, die aus einem kontinuierlichen Polyolefin-Multifilamentgarn mit einer Zugfestigkeit von mindestens 16 cN/dtex; einem Zugmodul von mindestens 700 cN/dtex; und einem Denier pro Filament Faser von höchstens 18 dpf erhalten werden; dabei besitzen die Stapelfasern eine durchschnittliche Faserlänge zwischen 40 und 180 mm, und zeigen im Wesentlichen kein Crimpen bzw. Kräuselung; und das Spinngarn weist einen Verzwirnungs- bzw. Verdrehungsgrad auf, gekennzeichnet durch einen &agr;-Verdrehungskoeffizienten von 40–100 t·m–1·(m/g)–1/2. Vorzugsweise wurden die Stapelfasern aus hoch orientierten Polyolefinfasern erhalten, wie jenen, die auf Polyethylen mit einer extrem hohen molaren Masse (UHMwPE) basieren. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass transluzente oder halbtransparente Monofilament-artige Produkte mit einem relativ niedrigen Titer, z.B. von 10–100, vorzugsweise 15–50 dTex, und einer geringen relativen Dichte in einer höheren Gesamtproduktionsrate und bei niedrigeren Gesamtkosten im Vergleich mit dem aus der EP 0 740 002 A1 bekannten Verfahren, das von Multifilamentgarnen ausgeht, hergestellt werden können. Die durch dieses Verfahren erhaltenen Produkte eignen sich besonders für medizinische Anwendungen, wie chirurgische Nähte.

Der &agr;-Verdrehungskoeffizient charakterisiert den Verdrehungsgrad eines Garns gemäß der Koechlin-Gleichung: T = &agr;(Nm)1/2, worin T der Verdrehungsgrad ist, ausgedrückt als die Zahl der Drehungen pro Meter (t·m–1), und Nm die metrische Garnnummer bzw. -stärke (1000/tex, oder m/g) ist. Dieser Drehungskoeffizient wird auch als (metrischer) Drehungsfaktor oder Drehungsvervielfacher bezeichnet; siehe zum Beispiel unter "http: //www.fibre2fashion.com/GLOSSARY/glossary17.htm". Vorzugsweise ist der Drehungskoeffizient zwischen 60 und 100, 65 und 90, oder gar zwischen 70 und 85.

Dieses einsträngige Spinngarn zeigt eine sehr geringe Sprunghaftigkeit und ist ruhig genug, um eine weitere Verarbeitung zu ermöglichen, ohne dass zuerst ein doubliertes Garn hergestellt werden muss. Die Stapelfasern in dem einsträngigen Spinngarn wurden aus einem Filamentgarn mit einer linearen Dichte von höchstens 18 Denier pro Filament (dpf), vorzugsweise höchstens 14, stärker bevorzugt höchstens 10 dpf, und noch stärker bevorzugt von höchstens 6, oder höchstens 4 dpf, erhalten. Je geringer die lineare Dichte der Fasern ist, umso dünner kann das Spinngarn sein, da eine bestimmte Mindestzahl an Fasern in einem Querschnitt benötigt wird, um ein Garn von ausreichender Integrität zu ergeben. Darüber hinaus führt eine geringere lineare Dichte der Fasern zu einer höheren Zugfestigkeit des Spinngarns bei einem konstanten Garn-Titer. Hinsichtlich der Faserherstellungseffizienz ist es bevorzugt, dass die lineare Dichte mindestens 0,2, 0,3 oder mindestens 0,5 dpf beträgt. Von dünneren Spinngarnen auszugehen hat den Vorteil, dass dünnere Monofilament-artige Produkte auf eine wirtschaftlichere Art hergestellt werden können.

Das in dem Verfahren gemäß der Erfindung angewandte einsträngige Spinngarn umfasst Polyolefin-Stapelfasern, die im Wesentlichen keine Kräuselung zeigen, wobei die Fasern nicht, oder nur leicht, texturiert sind. Die Kräuselung ist ein Maß für die Welligkeit einer Faser und kann als der Unterschied zwischen der Länge der entkräuselten oder vollständig ausgedehnten Faser und der gekräuselten Länge ausgedrückt werden; dies ist die Länge der Faser, wenn diese im Wesentlichen frei von einer Beschränkung von außen sind. Im Wesentlichen keine Kräuselung zeigend bedeutet hierin, dass die Länge der Stapelfasern in einem nicht gespannten Zustand mindestens 80% der entkräuselten Länge ausmacht. Vorzugsweise ist die gekräuselte Länge mindestens 90% der entkräuselten Länge, noch besser mindestens 95%. Im Wesentlichen keine Kräuselung zeigend ist weiterhin so zu verstehen, dass keine permanente Kräuselung eingeschlossen ist. Zum Beispiel können UHMwPE-Stapelfasern eine gewisse Kräuselung zeigen, die möglicherweise während der Stapelbildung eingeführt wurden, doch ist diese Kräuselung nicht permanent, da sie im Wesentlichen bei einer Aussetzung der Fasern an Ausdehnungskräfte, die z.B. während des Spinnens auftreten können, verschwinden.

In dem Verfahren gemäß der Erfindung ist mindestens ein Strang in dem Vorläufer ein Spinngarn aus Polyolefin-Stapelfasern. Der Vorläufer kann auch einen oder mehrere Stränge aus anderen Stapelfasern und/oder aus kontinuierlichen Filamenten enthalten, um zu einem Monofilament-artigen Produkt von unterschiedlichen Verschmelzungsgraden zwischen und innerhalb von Strängen und bei unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften und Aussehen und Anfühlen zu kommen. Solche Variationen können durch einen Fachmann unter Verwendung allgemeiner Kenntnisse oder von Routineexperimenten vorgenommen werden. Vorzugsweise sind alle Stränge in dem Vorläufer Spinngarne auf Basis von Polyolefin-Stapelfasern, da dies die Variation des Verschmelzungsgrades und somit der Produkteigenschaften in einem hohen Maße erlaubt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann mit einem Vorläufer von verschiedenen Konstruktionen, zum Beispiel einer geflochtenen Konstruktion, oder einer gefachten und gezwirnten Konstruktion, durchgeführt werden. Vorzugsweise wird ein Vorläufer mit gefachten (oder doublierten) und gezwirnten Strängen angewandt. Dies hat den Vorteil, dass der Vorläufer leichter und kostengünstiger hergestellt werden kann; und dass das erhaltene Produkt eine bessere Leistung; besonders überraschend eine gute Reißbeständigkeit während Abriebtests zeigt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann weiter einen dem Schritt a) vorausgehenden Schritt des Vorbehandelns des Vorläufers, oder von einem oder mehreren Strängen darin, umfassen, um die Verklebung der Fasern untereinander während des Verschmelzungsschritts zu verstärken. Ein solcher Vorbehandlungsschritt kann das Beschichten des Vorläufers mit einer Komponente oder einer Zusammensetzung; das Reinigen des Vorläufers, das heisst das Abwaschen von Oberflächenkomponenten wie von Spin-Finishes etc; oder das Anwenden eines Hochspannungs-Plasmas oder einer Koronabehandlung einschließen.

In einer Ausführungsform wird der Vorläufer durch Aufbringen, z.B. durch Eintauchen oder Benetzen mit, einer wirksamen Menge eines Mineralöls (z.B. Mineralöl vom Wärmeübertragungsgrad mit einer durchschnittlichen molaren Masse von etwa 250–700), von pflanzlichem Öl (z.B. Kokosnussöl), oder einem vorzugsweise nicht-flüchtigen Lösungsmittel für Polyolefin, wie Paraffin, vorbehandelt. Dieser Vorbehandlungsschritt kann bei Umgebungsbedingungen erfolgen, oder bei einer erhöhten Temperatur bis unterhalb des Schmelztemperaturbereichs der Polyolefinfaser.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Vorbehandeln das Aufbringen einer Beschichtungszusammensetzung auf den Vorläufer, wobei die Zusammensetzung eine Lösung oder Dispersion eines Polymers sein kann, welche das Verkleben der Fasern untereinander während des Ausgesetztseins an eine höhere Temperatur in dem Verschmelzungsschritt verstärkt, oder ansonsten die Leistung verbessert. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Vorläufer mit einer Polyurethanzusammensetzung beschichtet, wie einer Dispersion von filmbildendem Polyurethan. Eine solche Zusammensetzung kann weiter Komponenten umfassen, die zur Verbesserung der Abrieb- und Schnittfestigkeit des Monofilament-artigen Produkts beitragen. Beispiele von Komponenten, welche die Schnittfestigkeit verbessern, sind kleine einzelne Teilchen mit hoher Oberflächenhärte, wie Mineralteilchen, Keramikteilchen, Glas, Metalle und dergleichen. Die Beschichtungszusammensetzung kann weiter andere Additive, wie Färbemittel oder Stabilisatoren, umfassen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann weiter einen Schritt umfassen, in welchem eine Beschichtungszusammensetzung auf das Produkt nach den Schritten a) und b) aufgebracht wird, um eine Überzugsschicht zu bilden. Eine solche Beschichtungszusammensetzung kann ein typisches Spinn-Finish umfassen, um eine leichtere Handhabung und Verarbeitung des Produkts in den nachfolgenden Operationen zu ermöglichen; eine Verbindung oder Zusammensetzung, um die Haftung während der nachfolgenden Herstellung von das Produkt umfassenden Verbundstoffartikeln zu regulieren; oder eine Bindemittelzusammensetzung, welche die Integrität und Festigkeit des Produkts weiter erhöht. Typische Beispiele für die Letztgenannte schließen Bindemittelzusammensetzungen auf Polyurethan- oder Polyolefinbasis, wie Ethylen-Acryl-Copolymere, ein. Die Beschichtungszusammensetzung kann als eine Lösung oder Dispersion aufgebracht werden. Eine solche Zusammensetzung kann ferner Komponenten umfassen, die weiter die Abrieb- oder Schnittfestigkeit des Monofilament-artigen Produkts verbessern. Beispiele der Komponeten, welche die Schnittfestigkeit verbessern, sind kleine einzelne Teilchen mit einer hohen Oberflächenhärte, wie verschiedene Mineral- oder Keramikteilchen. Die Beschichtungszusammensetzung kann weiter andere Additive, wie Färbemittel, Stabilisatoren etc., umfassen.

Die Aufbringung einer Beschichtungszusammensetzung in dem Verfahren gemäß der Erfindung ist, wie sich herausstellte, relativ einfach und wirksam im Vergleich mit einem Verfahren, in welchem kontinuierliches Filamentgarn als Vorläufer angewandt wird. Offensichtlich ist das nach den Schritten a) und b) erhaltene Produkt aufnahmefähiger gegenüber solchen Beschichtungen, insbesondere wenn die Fasern an der Oberfläche des Produkts nur teilweise verschmolzen wurden.

Die Erfindung betrifft auch ein Monofilament-artiges Produkt, welches ein zumindest teilweise verschmolzenes Spinngarn aus Polyolefin-Stapelfasern umfasst, wobei das Produkt durch das Verfahren gemäß der Erfindung erhalten werden kann. Dieses Produkt besitzt eine einzigartige Struktur und kombiniert mehrere vorteilhafte Eigenschaften; es besitzt das transluzente Aussehen eines Monofilaments, doch dessen Griff und Anfühlen unterscheiden sich von Polyolefin-Monofilamenten oder Monofilament-artigen Produkten, wie sie zum Beispiel aus der EP 0 740 002 B1 bekannt sind. Das Monofilament-artige Produkt gemäß der Erfindung zeigt überraschenderweise eine hohe Reißfestigkeit während des Abriebtests; kann leicht verknotet werden, und das verknotete Produkt zeigt eine hohe Beibehaltung von Festigkeit. Das Monofilament-artige Produkt zeigt auch überraschenderweise eine hohe Zugfestigkeit, die noch wesentlich höher ist als die Festigkeit des Ausgangs-Spinngarns in dem Vorläufer. Typischerweise besitzt das Monofilament-artige Produkt eine Zugfestigkeit von mindestens 10 cN/dtex, vorzugsweise von mindestens 15, 20 oder gar 25 cN/dTex. Eine solche hohe Festigkeit ist typischerweise für ein Produkt auf Basis eines Vorläufers anzutreffen, welcher eine relativ hohe Menge an Spinngarn auf Basis von UHMwPE-Stapelfasern umfasst.

Das durch das Verfahren gemäß der Erfindung erhältliche Monofilament-artige Produkt besitzt eine lineare Dichte, auch Titer genannt, welche innerhalb weiter Grenzen, z.B. von 10 bis 15000 dTex, variieren kann. Allgemein besitzt das Produkt einen Titer von 30 bis 2500 dtex. Die Produkte mit einem geringeren Titer sind für die Verwendung als Nähte und dergleichen geeignet. Im Hinblick auf Anwendungen wie Angelleinen oder Schutzkleidung und Bekleidung ist der Titer vorzugsweise 100 bis 1600 dTex, noch stärker bevorzugt 200 bis 1200 dTex.

Die Erfindung betrifft weiter die Verwendung eines Monofilament-artigen Produkts gemäß der Erfindung zur Herstellung verschiedener Halbfertig- und Endanwendungsprodukte, wie Angelleinen; Nähte, Textilien; Bindfäden und Seile; Kompositgarne; und deren Verwendung beispielsweise in schnittfesten Gegenständen.

Die Erfindung betrifft auch Halbfertig- und Endanwendungsprodukte, welche das Monofilament-artige Produkt gemäß der Erfindung umfassen.

Die Erfindung wird nun weiter durch die folgenden Beispiele und Vergleichsexperimente veranschaulicht.

Materialien und Verfahren

Multifilament-UHMwPE-Garn, Dyneema® 1760SK60 (DSM-Hochleistungsfasern, NL) mit einem Titer von 1760 dTex, einer Zugfestigkeit von 28 cN/dTex, einem Zugmodul von 910 cN/dTex und einem Denier pro Filament Faser von etwa 1 dpf wurde durch ein Streckbrechverfahren zu Stapelfasern gebildet, wie zum Beispiel in der EP 0 445 872 A1 beschrieben ist. Die durchschnittliche Länge der Stapelfasern war etwa 80 mm. Die Stapelfasern wurden anschließend zu einem einsträngigen Garn mit Hilfe einer NSC-Gerätschaft vom Lang-Stapelfaser-Typ gesponnen. Das erhaltene Garn hatte eine Garnnummer von etwa Nm44 (etwa 225 dTex), der angewandte Verzwirnungsgrad entsprach einem Koeffizienten von etwa 80 nach dem Koechlinschen Gesetz. Das Spinngarn zeigte wenig Sprunghaftigkeit, wie durch das Schneiden einer Länge von 100 cm, Halten in einer festen vertikalen Position an nur einem Ende und das Feststellen von kaum einer Tendenz, sich zu verdrehen, demonstriert wurde. Dessen Zugfestigkeit war etwa 15,0 cN/dTex, der Zugmodul war etwa 153 cN/dTex, und die Reißdehnung war etwa 4,3%. Dieses Material wird im Folgenden als SSSY bezeichnet.

Die Zugfestigkeit (oder Festigkeit) (und der Zugmodul) sind bzgl. Multifilament- und Spinngarnen, und bzgl. Monofilament-artigen Produkten, wie in ASTM D885M spezifiziert, unter Verwendung einer nominalen Gauge-Länge der Faser von 500 mm, einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 50%/min und Instron 2714-Klemmen definiert und festgelegt. Für die Berechnung der Festigkeit werden die gemessenen Zugkräfte durch den Titer geteilt, wie durch das Wiegen von 10 Metern (oder einer anderen Länge) Faser bestimmt. Die Dehnung ist die gemessene Reißdehnung, ausgedrückt in % der ursprünglichen Länge nach dem Einspannen des Testexemplars.

Die Knotenfestigkeit wird durch Messen der Festigkeit eines Testexemplars, welches einen Palomar-Knoten umfasst, bestimmt. Der Palomar-Knoten ist eine Allzweckverbindung, die für das Verbinden einer Angelleine mit einem Drehgelenk, einer Schnappverbindung oder einem Haken empfohlen wird. Das gedoppelte Ende des Testexemplars wird durch die Öse eines Hakens geführt und es wird ein einfacher Überhandknoten gemacht. Der Haken wird dann durch die Schlaufe geführt und der Knoten wird festgezogen.

Die Knotenfestigkeitseffizienz wird als der relative Wert (%) der gemessenen Knotenfestigkeit zu der gemessenen Zugfestigkeit berechnet.

Die Abriebbeständigkeit wurde nach einer Verfahrensweise auf Basis des durch ASTM D 3108 beschriebenen Tests zur Bestimmung der Garnreibung gemessen. Für diesen Zweck wurde die Garn-Reibungs-Messvorrichtung, die in ASTM D 3108 beschrieben wird, so angepasst, dass ein Ende der zu testenden Probe an einer exzentrischen Kurbel oder einer Nockenwelle, die durch einen Motor gedreht wird, befestigt wird, das andere Ende wird mit einem Gewicht belastet. Während des Tests wird die Probe gegen an eine keramische Öse abgerieben, und es wird die Zahl der Zyklen bestimmt, bis die Probe versagt (reißt). Die angegebene Zahl ist der Mittelwert von mindestens 5 Tests.

Vergleichsexperiment A

Als Vorläufer-(Einsatz-)material wurde eine geflochtene Konstruktion aus einem gelgesponnenen Multifilament-UHMwPE-Garn mit einem Titer von 224 dTex, einer Zugfestigkeit von 39 cN/dTex, einem Zugmodul von 1250 cN/dTex und einem Denier pro Filament Faser von etwa 1 dpf angewandt. Diese Flechtung enthielt 8 Stränge des mit einer mittleren Straffheit geflochtenen Garns, ausgedrückt als Schuss bzw. Schussfäden pro Zentimeter, von 7,5 (angegeben als 8 × 224/7,5; siehe Tabelle 1).

Diese Flechtung wurde durch ein Bad von flüssigem Paraffin als Vorbehandlungsschritt geführt, und überschüssiges Öl wurde abgewischt, indem diese zwischen Faserstoffen bzw. Nonwovens durchgeführt wurde. Der Paraffingehalt wurde mit etwa 11 Massen-% errechnet durch Bestimmung der Massezunahme nach diesem Schritt. Die Flechtung wurde dann über erste angetriebene Rollen in einen Ofen, der auf einer konstanten Temperatur von 153,5°C gehalten wurde, mit einer konstanten Geschwindigkeit von 10 m/min geführt. Am Ausgang des Ofens wurde die Flechtung über zweite angetriebene Rollen geführt. Die Geschwindigkeit der zweiten Rollen wurde so eingestellt, dass ein Streckverhältnis von 1,9 und eine Streckrate von 0,7 m/min angewandt wurde. Für den Fall, dass ein anderes Streckverhältnis angewandt werden soll, wie in einigen anderen Experimenten, wird die Streckrate in dem Ofen etwa konstant gehalten durch Variieren der Weglänge der Probe in dem Ofen und der Geschwindigkeit der zweiten Rollen. Der Ofen ist mit einer Reihe von Rollen ausgerüstet, sodass die Proben-Weglänge in dem Ofen 2,8 bis 58,8 Meter betragen kann.

Das Produktaussehen veränderte sich von anfänglich Deckweiß zu nahezu transluzent; die Oberfläche davon war immer noch ziemlich glatt, obgleich eindeutig weniger glatt und glänzend als bei dem Ausgangsprodukt. Auch fühlte sich das Produkt rauer und steifer an und verblieb in einem bestimmten Winkel nach dem Krümmen.

Die Resultate von weiteren Tests sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die festgestellte Knotenfestigkeitseffizienz deutlich geringer ist als für ähnliche Produkte in der EP 0 740 002 B1 berichten; dies kann mit dem Typ des Knotens, der verwendet wird, zusammenhängen.

Vergleichsexperiment B

Das Experiment wurde größtenteils analog zu dem Vergleichsbeispiel A durchgeführt, sei es, dass eine gezwirnte und gefachte Kontruktion aus 6 Strängen aus dem gleichen Multifilamentgarn gebildet wurde, wobei eine Verzwirnung im Uhrzeigersinn von 120 Drehungen/cm (angegeben als 6/224; 120Z) angewandt wurde. Der gemessene Paraffingehalt war etwa 12 Massen-%; das Streckverhältnis war 1,8. Die Resultate der weiteren Tests sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Beispiel 1

Eine geflochtene Konstruktion, die 8 Stränge des oben beschriebenen SSSY-Materials enthielt, mit 12 Schuss/cm (angegeben als 8 × Nm44/12 in Tabelle 1) wurde als Vorläufer verwendet. Analog zu dem Vergleichsbeispiel A wurde diese Flechtung durch den Ofen geschickt, aber ohne irgendeinen Vorbehandlungsschritt und die Anwendung eines Streckverhältnisses von 1,0. Das resultierende Produkt hatte ein ähnliches Aussehen wie dessen Ausgangsmaterial; es wurde festgestellt, dass dieses eine niedrigere Zugfestigkeit als das ursprünglich als Stränge angewandte Spinngarn besitzt. Das Produkt zeigte eine hohe Festigkeitsretention, nachdem der Knoten gebildet wurde.

Beispiele 2–3

Das Beispiel 1 wurde wiederholt, aber nun wurden etwa 12 Massen-% Paraffin vor dem Schritt a) hinzugefügt, und es wurde ein Streckerhältnis von 1,8 bzw. 1,7 angewandt. Das transluzentere Aussehen der Produkte zeigt an, dass es zu einer größeren Verschmelzung kam. Der Oberflächengriff war weniger glatt als für das Vergleichsbeispiel A. Beide daraus resultierenden Produkte besitzen eine höhere Zugfestigkeit als das als Stränge angewandte Spinngarn, zeigen eine höhere Festigkeit gegenüber einm Biegen bzw. Krümmen (steifer) und behalten einen bestimmten Winkel nach dem Krümmen bei. Die Zahl der Zyklen bis zum Bruch während des Abriebtests wurde mit mehr als um das 5-fache höher für das Beispiel 2 als für das Vergleichsbeispiel A ermittelt.

Beispiele 4–6

Geflochtene Konstruktionen aus dem weiter oben beschriebenen SSSY-Material, die 8 Stränge mit 9,5 Schuss/cm enthielten, wurden als Vorläufer verwendet. Analog zu dem Vergleichsbeispiel A wurde diese Flechtung durch den Ofen geschickt, aber ohne irgendeinen Vorbehandlungsschritt und die Anwendung eines Streckverhältnisses von 1,0. Das resultierende Produkt schien eine niedrigere Zugfestigkeit zu haben als das als Stränge angewandte Spinngarn; doch ein Knoten könnte nur mit einer hohen Festigkeitsretention (Bsp. 4) gemacht werden. Wenn ein Streckverhältnis von 1,6 oder 1,7 angewendet wurde, nahm die Zugfestigkeit wieder zu, wie bei den Beispielen 2–3; jedoch war die Abriebfestigkeit nur etwas besser. Offensichtlich war unter den angewandten Temperatur- und Zeitbedingungen der Verschmelzungsgrad der Fasern nicht hoch genug, um zu einer hohen Abriebfestigkeit zu führen ohne eine Vorbehandlung.

Beispiele 7–9

Die Beispiele 4–6 wurden wiederholt, doch nun wurden 13 Massen-% Paraffin dem Vorläufer zugegeben. Eine Festigkeitszunahme vs. das ursprüngliche Spinngarn war für alle Proben festzustellen; das Beispiel 7 bestätigt die positiven Wirkungen eines höheren Verschmelzungsgrads auf die Abriebfestigkeit.

Beispiele 10–16

Geflochtene Konstruktionen aus dem weiter oben beschriebenen Material, die 8 Stränge mit 7,5 Schuss/cm enthielten, wurden als Vorläufer verwendet. Das Beispiel 10 wies nach, dass bei einem Streckverhältnis von 1,0 keine Zunahme der Zugfestigkeit festzustellen ist; und dass ohne eine Vorbehandlung und unter den gewählten Bedingungen nur eine geringe Verschmelzung erfolgt. Die Zugabe von Paraffin und die Erhöhung der Aussetzungstemperatur erhöht den Verschmelzungsgrad, wie anhand der Veränderung des Aussehens beurteilt wurde. Eine verbesserte Verschmelzung war auch aus den Tests der Auflösungsbeständigkeit des Produkts bei einem Abreiben über einem Metallstab offensichtlich; das Bsp. 11 konnte 18, Bsp. 12 und 13 etwa 33 Bewegungen aushalten. Eine 4–5-fache Zunahme war bei der Anzahl der Zyklen festzustellen, bis sie in dem Abriebfestigkeitstest reißen. Eine höhere Temperatur oder Streckverhältnis führte nicht zu einer weiteren Verbesserung der Zugeigenschaften für die vorliegende Vorläuferkonstruktion.

Beispiel 17

Das einsträngige Spinngarn SSSY wurde als Vorläufer verwendet. Die Vorbehandlung bestand in der Anwendung einer wässrigen Polyurethandispersion, L9010 von GOVI (BE) mittels Eintauchen. Der Polyurethangehalt wurde (bei dem resultierenden Produkt) mit etwa 15 Massen-% ermittelt. Die Kombination von Vorbehandlung, Aussetzung an Wärme und Strecken mit einem Streckverhältnis von 1,6 erhöhte die Zugfestigkeit des Produkts deutlich. Das Produkt hatte auch eine höhere Steifigkeit, ein transluzenteres Aussehen, und es konnte leicht ein Knoten mit einer hohen Festigkeitsretention gebildet werden.

Beispiele 18–22

Als Vorläufer wurde ein 6-fach-Garn auf Basis von SSSY mit einer Verzwirnung im Uhrzeigersinn von 120 Drehungen/cm (angegeben als 6/Nm44;120Z) angewandt. Im Bsp. 19 wurden etwa 13,5 Massen-% Paraffin als Vorbehandlung zugegeben, kombiniert mit einem Streckverhältnis von 1,8. Dieses verschmolzene Produkt zeigte eine sehr gute Reißfestigkeit während des Abriebtests, eine etwa 15-fache Zunahme vs. Vergleichsbeispiel B. Die mit einer Polyurethan-Vorbehandlung hergestellten Proben (Bsp. 20–22; PUR-Gehalt etwa 16 Massen-%) zeigte sehr gute Zugfestigkeitseigenschaften und Knotenfestigkeit (Effizienz) und eine verbesserte Abriebfestigkeit.

Beispiele 23–24

Die Produkte basierten auf einem 18-fachen gezwirnten Garn (die Ausgangsstränge waren SSSY) mit etwa 12,5 Massen-% Paraffin und wurden unter ähnlichen Bedingungen wie zuvor hergestellt. Die für diese dickeren Produkte erhaltenen Resultate mit Titern von etwa 4100 bzw. 2500 dTex stimmen mit den anderen Resultaten überein.


Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung eines Monofilamentartigen Produkts aus einem Vorläufer, enthaltend mindestens einen Strang aus Polyolefinfasern, umfassend die Schritte a) des Aussetzens des Vorläufers an eine Temperatur innerhalb des Schmelzpunktbereichs des Polyolefins für eine Zeit, die ausreichend ist, um benachbarte Fasern zumindest teilweise zu verschmelzen, und b) des gleichzeitigen Streckens des Vorläufers in einem Streckverhältnis von mindestens 1,0, dadurch gekennzeichnet, dass der Strang ein Spinngarn aus Polyolefin-Stapelfasern ist. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Streckverhältnis 1,2 bis 25 ist. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1–2, wobei das Polyolefin ein Polyethylen mit einer extrem hohen molaren Masse ist. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1–3, wobei die Stapelfasern durch Streckbrechen eines Polyolefin-Multifilamentgarns erhalten wurden. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1–4, wobei der Vorläufer gefachte und gezwirnte Stränge enthält. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1–5, weiterhin umfassend einen dem Schritt a) vorausgehenden Schritt des Vorbehandelns vom Vorläufer, um die Verbindung der Fasern untereinander zu verbessern. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Vorbehandeln das Applizieren eines Öls bei dem Vorläufer umfasst. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Vorbehandeln das Applizieren einer Polyurethanzusammensetzung bei dem Vorläufer umfasst. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1–8, weiterhin umfassend einen Schritt zum Applizieren einer Beschichtungszusammensetzung bei dem Produkt nach den Schritten a) und b). Monofilament-artiges Produkt, umfassend einen zumindest teilweise verschmolzenen Spinngarn aus Polyolefin-Stapelfasern, erhältlich durch das Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1–9. Verwendung des Monofilament-artigen Produkts nach Anspruch 10 zur Herstellung verschiedener Halbfertig- und Endanwendungsprodukte, wie von Angelleinen oder schnittfesten Gegenständen.






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