DE69604933T2

DE69604933T2 - Elastische faser

Info

Publication number: DE69604933T2
Application number: DE69604933T
Authority: DE
Inventors: Cornelis Bastiaansen; Franciscus Gelissen
Original assignee: DSM NV
Current assignee: Koninklijke DSM NV
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 2000-06-15
Anticipated expiration: 2016-10-01
Also published as: KR19990064079A; EP0865519B1; TW340141B; BE1009641A3; EP0865519A1; DE69604933D1; JP2000503073A; ES2139385T3; AU7147496A; WO1997013894A1; ATE186083T1

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Faser aus einer Zusammensetzung, die ein thermoplastisches Polymer und einen chemisch vernetzten Kautschuk enthält.
Eine Faser dieser Art wird in JP-A-68/26348 geoffenbart, welches eine Faser beschreibt, die aus einem Gemisch aus Polyethylen und einem chemisch vernetzten Ethylen-propylen-1,4- hexadien-Kautschuk besteht.
Ein Nachteil dieser bekannten Faser ist die hohe dauerhafte Längenzunahme, welche bei Strecken der Faser eintritt. Die zuvor genannte Anmeldung gibt an, daß die Faser, nachdem sie auf 50% mehr als ihrer ursprünglichen Länge gestreckt wurde, sich um nicht mehr als 85% von diesem Strecken erholt. Daher hat sich die Länge der Faser dauerhaft um mindestens 7,5% ihrer ursprünglichen Länge erhöht. Dies schränkt die Verwendungsmöglichkeiten der bekannten Faser als ein Bestandteil, der einem Garn oder Stoff elastische Eigenschaften verleiht, bedeutend ein.
Die Erfindung liefert nun eine Faser mit einer dauerhaften Längenzunahme von höchstens 5%, nach dem die Faser 50% gestreckt worden ist. Tatsächlich ist eine Faser mit einer dauerhaften Längenzunahme von höchstens 3% und sogar höchstens 1%, nachdem die Faser 50% gestreckt worden ist, gefunden worden. Die dauerhafte Längenzunahme wird im Verhältnis zur Länge der Faser vor ihrem Strecken bestimmt.
Daher wird die elastische Faser der Erfindung durch eine außergewöhnlich hohe elastische Erholungsrate gekennzeichnet und hat außerdem auch eine hohe Längenzunahme beim Bruch.
Viele Verwendungen elastischer Fasern haben Längenzunahmen zur Folge, die wesentlich höher als 50% der ursprünglichen Länge sind. Sogar bei diesen wesentlich höheren Längenzunahmen ist gefunden worden, daß die Faser der Erfindung ausgezeichnete elastische Erholung aufweist. Sogar wenn sie um 100% der ursprünglichen Länge gestreckt wird, weist die Faser der Erfindung eine dauerhafte Längenzunahme von höchstens 15% und in vielen Fällen von höchstens 10% oder sogar 5% oder 2% der Faserlänge vor dem Strecken auf.
Die dauerhafte Längenzunahme nach Strecken, von nun an bezeichnet als "Zugverformungsrest", wird bei Raumtemperatur gemessen, in dem man eine Faser gegebener Länge in den Backen einer Zugprüfmaschine faßt und die Backen bei einer Geschwindigkeit von 200 mm/Min auseinander bewegt, bis die gewünschte Streckung erreicht ist. Sodann werden Markierungen mit einem Abstand von 50 mm auf der Faser angebracht, l&sub0;. Die Faser wird l&sub0; Sekunden lang in dem gestreckten Zustand gehalten, woraufhin die Zugkraft, die auf die Faser einwirkt, beseitigt und die Faser aus den Backen genommen wird. Nachdem die Faser sich bei Raumtemperatur eine Stunde lang entspannen darf, wird der Zugverformungsrest in % durch Teilen des Längenunterschieds zwischen den Markierungen 1 auf der Faser, die sich nach Strecken entspannen durfte, und dem ursprünglichen Abstand l&sub0; zwischen den Markierungen, durch diese ursprüngliche Länge l&sub0; und multiplizieren des Quotienten mit 100 bestimmt.
Geeignete thermoplastische Polymere in der Faser der Erfindung sind lineare oder verzweigte Polymere mit einer Verarbeitungstemperatur, insbesondere einer Schmelztemperatur, die unter der Temperatur liegt, bei der bemerkenswerter thermischer Abbau in dem Polymer stattfindet. Beispiele hierfür sind Polyolefine, insbesondere Polyethylen und Polypropylen, Polyamide, insbesondere Nylon-6, Nylon-6,6 und Nylon-4,6, Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat (PET) und Polybutylenterephthalat (PBT), Poly(meth)acrylate, Polycarbonate, Polyvinylpolymere und aromatische Vinylpolymere. Es wird bevorzugt, daß die Faser halbkristalline thermoplastische Polymere enthält, da gefunden wurde, daß solche Fasern einen niedrigeren Zugverformungsrest aufweisen. Beispiele hierfür sind Polyolefine, Polyamide, Polyester und Polyvinylpolymere. Den besten Zugverformungsrest weisen Fasern auf, in welchen halbkristalline Polymere mit einer Glasübergangstemperatur der amorphen Phase, die unter 80ºC und vorzugsweise unter 50ºC liegt, anwesend sind. Beispiele hierfür sind Polyolefine, Polyamide und Polyvinylpolymere; die letzteren sollten vorzugsweise mit einem Weichmacher vermischt sein. Mischungen verschiedener thermoplastischer Polymere können ebenfalls in den Fasern vorkommen. Das thermoplastische Polymer ist vorzugsweise ein Polyolefin.
Mit einem chemisch vernetzten Kautschuk ist ein Kautschuk gemeint, der durch chemische Umsetzungen in ein unlösliches und unschmelzbares Polymer umgeformt worden ist, in dem die Molekülketten verknüpft sind, um eine dreidimensionale Netzstruktur zu bilden. Beispiele der besagten Umsetzungen werden beschrieben in der Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, zweite Auflage, John Wiley and Sons, Band 4, Seite 350 ff und Seite 666 ff.
Geeignete Kautschuke für die Faser der Erfindung sind Acrylkautschuke, Butylkautschuke, halogenierte Kautschuke, zum Beispiel bromiertes und chloriertes Isobutylen-Isopren, (Styrol-)Butadien-Kautschuke, Butadien-Styrol-Vinylpyridin- Kautschuk, Nitrilkautschuke, Naturkautschuk, Urethankautschuke, Silikonkautschuke, Polysulfidkautschuke, Fluorcarbonkautschuke, Ethylen-Propylen-(Dien-)Kautschuke (allgemein als EP(D)M- Kautschuke bezeichnet), Polyisopren, Polyepichlorhydrin, chloriertes Polyethylen, Polychloropren, chlorsulfoniertes Polyethylen. Vorzugsweise enthält die Faser die preiswerten und allgemein verwendeten Acrylkautschuke, (Styrol-)Butadienkautschuke, Butylkautschuke, chloriertes Polyethylen, Polychloropren, chlorsulfoniertes Polyethylen, Polyepichlorhydrin, Ethylen-Propylen- /Dien-)Kautschuke, Nitrilkautschuke, Naturkautschuk, Polyisopren oder Silikonkautschuke. EP(D)M-Kautschuke sind hochgradig geeignet. Die Faser kann auch Gemische aus verschiedenen Kautschuken enthalten, von denen zumindest einer chemisch vernetzt ist.
Der Kautschuk in den Fasern kann durch irgendein bekanntes Verfahren vernetzt werden, wobei das am meisten geeignete Verfahren für den jeweiligen Kautschuk ausgewählt wird. Vernetzung wird üblicherweise unter dem Einfluß von Vernetzungsmitteln bewirkt, allgemein bekannte Beispiele dafür sind Schwefel, Peroxide, Metalloxide, Epoxyharze, Chinondioxime, Phenolharze, Alkylphenolformaldehydharze, Diurethane, Bismaleinimide und Amine. Halogenierter Butylkautschuk beispielsweise kann mit Zinkoxid vernetzt werden, aber auch durch Verwenden von Harzen, zum Beispiel (bromiertem) Phenolharz und Urethanharz. Diese Harze sind auch geeignete Vernetzungsmittel für beispielsweise EPDM- Kautschuk. Organische Peroxide und Schwefel sind ebenfalls bekannte und geeignete Vernetzungsmittel. Vernetzung kann gegebenenfalls in Anwesenheit von Beschleunigern und/oder Aktivatoren bewirkt werden. Als Zusammensetzung wird ein thermoplastisches Vulkanisat bevorzugt. Ein thermoplastisches Vulkanisat, als solches bekannt und gebräuchlich abgekürzt mit TPV, wird erhalten durch statische oder dynamische Vulkanisation oder Vernetzung des Kautschuk in Anwesenheit des thermoplastischen Polymers. Dynamische Vulkanisation bedeutet ein Verfahren, durch welches in einer Zusammensetzung, die einen unvernetzten Kautschuk und ein thermoplastisches Polymer enthält, der Kautschuk unter Scheren vernetzt wird. Solch eine dynamische Vulkanisation kann in den bekannten Mischvorrichtungen stattfinden, beispielsweise Walzenmühlen, Banbury-Mischern, kontinuierlich arbeitenden Mischern, Knetmaschinen und Mischextrudern, von denen Zwillingsschneckenextruder bevorzugt sind.
Eine Zusammenfassung der bekannten dynamischen Vulkanisationsverfahren wird in Paper No. 41 of the Meeting of the Rubber Division of the American Chemical Society, November 4, 1992, in Nashville, Tennessee, USA, angegeben.
Die Wahl des Vernetzungsmittels wird in erster Linie durch seine Fähigkeit den Kautschuk zu vernetzen bestimmt. Zusätzlich sollte das Vernetzungsmittel so gewählt werden, daß das Vernetzungsmittel keine unerwünschte Auswirkung auf das thermoplastische Polymer hat. Peroxide beispielsweise sind dafür bekannt, daß sie Vernetzung von Polyethylen verursachen. Daher sind Peroxide als Vernetzungsmittel für den Kautschuk weniger geeignet, wenn Polyethylen als thermoplastisches Polymer verwendet wird. In jedem Fall können, wo dies nicht nach dem Stand der Technik bekannt ist, Fachleute durch einfachen Versuch ermitteln, ob das in Betracht gezogene Vernetzungsmittel und das in Betracht gezogene thermoplastische Polymer miteinander kompatibel sind.
Der Kautschuk kann die üblichen Additive enthalten. Beispiele hierfür sind Härtungsmittel, Beschleuniger, Verzögerer, Aktivatoren, Füllstoffe, Streckmittel, Plastifizierungsmittel, andere Polymere, Farb-Modifikatoren, Anti-Degradationsmittel wie Antioxidantien, Antiozonantien, Kompatibilisatoren, thermische Stabilisatoren und UV-Stabilisatoren.
Bei Wählen und Bestimmen der Anzahl an Kautschukanteilen nach Gewicht in der Faser, wird der Kautschuk ausschließlich der darin anwesenden Additive als Basis verwendet.
Die Faser kann ferner Substanzen enthalten, die eine Auswirkung auf das Aussehen, die Verarbeitbarkeit und die Verwendungseigenschaften haben. Beispiele hierfür sind Mattierungsmittel, Farben, Pigmente und Licht-, UV- und Hitzestabilisatoren.
Die Fasern der Erfindung haben einen Titer von 1-1000 dtex, vorzugsweise zwischen 2 und 500 dtex, insbesondere zwischen 5 und 250 dtex. Die Längenzunahme bei Bruch stimmt praktisch mit der des Kautschuks selbst, wenn vernetzt, überein und beläuft sich auf mindestens 100%, und kann so hoch sein wie 400% oder sogar 600%.
Die Fasern sind insbesondere geeignet, textilen Materialien, Stoffen und Strickwaren elastische Eigenschaften zu verleihen. Beispiele hierfür sind Badeanzüge, Unterwäsche, Sportbekleidung, Freizeitbekleidung, Strümpfe, Strumpfhosen, Socken, elastische Bänder in Kleidungsstücken, Windeln und medizinische Verbände.
Die Fasern der Erfindung können so verwendet werden, wie sie sind, aber es ist für andere Fasern, insbesondere Polyamid und Baumwolle auch möglich, sie zu umhüllen oder um sie herum gewunden oder gesponnen zu werden, oder die Fasern können durch bekannte Verfahren mit anderen Fasern zusammen verarbeitet werden, um elastische Garne zu bilden.
"Faser" wie hier vorher und später verwendet sollte so verstanden werden, daß es ein Band oder Film und im allgemeinen jeden Gegenstand einschließt, der höchstens 1000 um, vorzugsweise höchstens 500 um, bevorzugter höchstens 250 um und insbesondere bevorzugt höchstens 100 oder sogar 50 um in mindestens eine Richtung mißt. Der Querschnitt der Faser kann rund, oval, oder vielgelappt, zum Beispiel dreigelappt sein. Beispiele für solche Formen können gefunden werden in Introductory Textile Science, Fünfte Auflage, von Marjory L. Joseph, veröffentlicht durch Kolt, Rinehart and Winston Inc., Seite 40.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer wie oben definierten elastischen Faser, umfassend das Schmelzspinnen eines Gemisches aus einem thermoplastischen Polymer und einem Kautschuk.
Ein Verfahren dieser Art ist ebenfalls von JP-A-68/26348 bekannt. In der besagten Anmeldung wird eine Faser durch Schmelzspinnen eines Gemisches aus einem unvernetzten EPDM- Kautschuk und Polyethylen hergestellt. Die erhaltene Faser wird einem Vernetzungsvorgang unterworfen.
Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist, daß die dadurch hergestellte Faser mäßige elastische Erholung aufweist. Dies offenbart sich in der Faser, die, wenn sie um 50% gestreckt wird, sich nur um 85% von der Längenzunahme erholt, so daß der Zugverformungsrest mindestens 7,5% beträgt. Dies schränkt die Anwendungsmöglichkeiten der nach dem bekannten Verfahren hergestellten Faser als Komponente, die einem Garn oder Stoff elasti sche Eigenschaften verleiht, bedeutend ein.
Das Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu liefern, daß diesen Nachteil nicht aufweist, oder daß diesen Nachteil zu einem bedeutend niedrigerem Grad aufweist.
Dieses Ziel wird durch die Erfindung dadurch erreicht, daß der Kautschuk vollständig oder fast vollständig in dem Moment vernetzt wird, in dem die Faser gebildet wird und dadurch, daß die gebildete Faser nach dem Abkühlen gezogen wird.
Überraschender Weise hat sich das Verfahren der Erfindung als fähig erwiesen, elastische Fasern herzustellen, die bedeutend bessere elastische Erholung aufweisen, als es mit dem bekannten Verfahren möglich ist. Es hat sich so als möglich erwiesen, Fasern mit einem Zugverformungsrest von höchstens 5% und sogar höchstens 3% und sogar 1% nach Strecken um 50% oder sogar 100% der ursprünglichen Länge herzustellen.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist es, daß es erlaubt, bedeutend höhere Produktionsraten zu erreichen, als das bekannte Verfahren. Dies wird einerseits erreicht durch die hohen Spinngeschwindigkeiten, die sich als möglich erwiesen haben und ist ebenfalls zum großen Teil Folge des Verfahrens der Erfindung, das von bereits vernetztem Kautschuk ausgeht und somit die Notwendigkeit des zeitraubenden Vernetzens der gesponnenen Faser überflüssig macht.
Ein anderer Vorteil des Verfahrens der Erfindung ist, daß der Kautschuk in der erhaltenen Faser homogen vernetzt ist, wo hingegen vom Grad der Vernetzung in der durch das bekannte Verfahren erhaltenen Faser erwartet werden kann, daß er im Querschnitt der Faser variieren. Dies ergibt sich aus dem Umstand, daß Vernetzung bewirkt wird, in dem ein Vernetzungsmittel veranlaßt wird von außen zu wirken, erst nachdem die Faser gebildet worden ist.
Die gute Spinnbarkeit bei einer hohen Spinngeschwindigkeit von einer Zusammensetzung, die vollständig oder fast vollständig vernetzten Kautschuk enthält ist an sich überraschend, weil die dynamische Viskosität solcher Zusammensetzungen bei der benötigten Spinntemperatur, welche 150-350ºC in Abhängigkeit vom angewendetem Polymer beträgt, zwischen 1000000 und 1000 Pa·s bei Scherraten von 0,1 beziehungsweise 200 /s liegt. Gemäß dem Lehrbuch Plasic Extrusion Technology, ed. Friedhelm Hensen, Hansen Publishers, München, Seite 566, liegen übliche Werte der Visko sität von spinnbaren Zusammensetzungen in Bereich von 80 bis 300 Pa·s, wenn eine annehmbare Spinngeschwindigkeit erreicht werden soll.
In Anbetracht der hohen Viskosität würde ein Fachmann erwarten, daß die höchste erreichbare Spinngeschwindigkeit 10 m/min ist. Jedoch wurden viel höhere Spinngeschwindigkeiten von 100 bis 200 m/min und höher als möglich befunden. Einschränkungen, falls überhaupt, werden nur durch die begrenzten Fähigkeiten der Spinnausrüstung, nicht durch die Spinnbarkeit des Gemisches auferlegt. Da dies so ist kann man vermuten, daß bedeutend höhere Spinngeschwindigkeiten bis zu 1000 oder sogar 2000 m/min im Bereich des Möglichen liegen.
Ein anderer Vorteil des Verfahrens der Erfindung ist die Möglichkeit, sehr dünne Fasern auf einfache Weise herzustellen. So können Fasern mit einem Titer von 2 und sogar 1 dtex hergestellt werden. Im allgemeinen und ebenfalls im Verfahren der Erfindung bringt die Herstellung von dickeren Fasern weniger Probleme, wie Fadenbruch mit sich, als das Spinnen dünner Fasern. Dickere Fasern von bis zu beispielsweise 25, 50, 100 oder sogar 250 dtex können einfach durch das Verwenden größerer Spinndüsenlöcher hergestellt werden. Noch dickere Fasern von bis zu 500, 1000 oder mehr dtex sind möglich, jedoch sollte man bei solchen Dicken tatsächlich von einem Faden oder Band sprechen. Sogar bei solchen Dicken, bietet die gute Spinnbarkeit der Ausgangszusammensetzung die vorher erwähnten Verfahrensvorteile, während sogar dann die vorteilhaften Materialeigenschaften in den hergestellten Produkten vorhanden sind.
In dem Verfahren der Erfindung wird eine Zusammensetzung, die ein thermoplastisches Polymer und einen Kautschuk umfaßt gesponnen, wobei der Kautschuk vollständig oder fast vollständig in dem Moment vernetzt wird, in dem die Faser gebildet wird. Die Zusammensetzung enthält üblicherweise 10-90 Gewichtsanteile an Kautschuk gegenüber 90-10 Gewichtsanteilen an thermoplastischem Polymer und vorzugsweise 30-75 Gewichtsanteile an Kautschuk gegenüber 70-25 Gewichtsanteilen an Polymer. Insbesondere enthält die Zusammensetzung vorzugsweise 60-70 Gewichtsanteile an Kautschuk gegenüber 40-30 Gewichtsanteilen an thermoplastischem Polymer. Beim Bestimmen des Kautschukgehalts, sollte der Kautschuk ausschließlich jedweder in ihm anwesender Additive betrachtet werden.
Geeignete und bevorzugte Kautschuke und thermoplastische Polymere sind jene, die vorhergehend als für die elastische Faser der Erfindung geeignet und bevorzugt beschrieben wurden. Die dort genannten üblichen und bekannten Additive können der zu spinnenden Zusammensetzung zugegeben werden.
Das Verfahren kann durch Verwenden jeder Zusammensetzung, die die geforderten Merkmale aufweist, durchgeführt werden. Von einem verfahrenstechnischen Standpunkt aus betrachtet ist es für die Zusammensetzung vorteilhaft, in einem einzigen kontinuierlichen Verfahrensvorgang hergestellt und gesponnen zu werden. Es wird für die Zusammensetzung, die den vernetzten Kautschuk und das thermoplastische Polymer umfaßt bevorzugt, aus einem Gemisch aus unvernetztem Kautschuk und dem thermoplastischen Polymer in Anwesenheit eines Vernetzungsmittels hergestellt zu werden. Es ist für den Kautschuk annehmbar, bereits etwas vernetzt zu sein, wenn er mit dem thermoplastischen Polymer gemischt wird. Es ist jedoch unbedingt erforderlich, daß an dem Punkt der Kautschuk zu dem Maße unvernetzt ist, daß er sich noch wie ein Thermoplast verhält und mit dem thermoplastischen Polymer in der Schmelze mischbar ist.
Geeignete Verfahren zum Herstellen der Zusammensetzung sind vorhergehend beschrieben worden. Vorzugsweise ist die Zusammensetzung ein TPV, hergestellt durch eine dynamische Vulkanisation, wie vorhergehend beschrieben. Im allgemeinen wird das Mischen und Kneten, daß hier angewendet wird fortgesetzt, bis der Kautschuk vollständig oder fast vollständig vernetzt ist. Damit ist gemeint, daß der Kautschuk weit genug vernetzt wird, um solche elastomeren Eigenschaften aufzuweisen, die im allgemeinen mit einem Kautschuk verbunden werden, der auf übliche Weise vulkanisiert wurde, also derartig und nicht dynamisch in der Anwesenheit eines thermoplastischen Polymers. Der Umfang bis zu dem Vernetzung fortgeschritten ist kann gekennzeichnet werden durch den Kautschukanteil, der aus der dynamisch vulkanisierten Zusammensetzung bei erhöhter Temperatur durch ein Lösungsmittel für den Kautschuk extrahierbar ist. Vorzugsweise beträgt dieser Anteil höchstens 40 Gew.-%, mehr bevorzugt höchstens 25 Gew.-% oder sogar höchstens 10 Gew.-%, aber insbesondere bevorzugt höchstens 5 Gew.-%, bezogen auf die Menge Kautschuk in dem Gemisch. Der Zugverformungsrest nimmt an, wie der extrahierbare Anteil abnimmt. Die Bestimmung des extrahierbaren Kautschukan teils ist ein Verfahren, das an und für sich nach Stand der Technik bekannt ist. Als Lösungsmittel wird ein Lösungsmittel verwendet, welches bekanntermaßen gut für den fraglichen Kautschuk geeignet ist. Im allgemeinen wird beispielsweise kochendes Xylol zum Bestimmen des extrahierbaren Anteils in EP(D)M verwendet.
Teil des Vernetzungsvorgangs kann auch während der Spinnstufe stattfinden. In dieser Spinnstufe wird die Zusammensetzung geschmolzen, homogenisiert und zum Spinnkopf befördert, wo die eigentliche Bildung der Faser stattfindet. In der Regel findet der besagte Vorgang bei einer erhöhten Temperatur und unter Ausübung von Scherspannungen statt, und somit unter Bedingungen, die der dynamischen Vulkanisation förderlich sind. Die gänzlich oder wie oben beschrieben möglicherweise nur teilweise vernetzte Zusammensetzung kann einem Spinnapparat zugeführt werden. Die Mischgerätschaft kann mit der Spinnvorrichtung ergänzt werden, welche sich in dem Fall beispielsweise aus einem Extruder zusammensetzt, in dem der Kautschuk und das thermoplastische Polymer gemischt werden, mit gleichzeitigem Vernetzen des Kautschuk. Die Zusammensetzung kann in dem Verfahren auf eine Temperatur erhitzt werden, die höher ist als der Schmelzpunkt des thermoplastischen Polymers, an dem es schmelzverarbeitungsfähig wird. Die Zusammensetzung kann in dieser Form einer Spinndüse zugeführt werden, die den Extruder abschließt, wobei die Spinndüse Spinnlöcher der gewünschten Form und Größe und in der gewünschten Anzahl aufweist. Die geschmolzene Zusammensetzung kann auch einer Spinnpumpe und von da aus einer Spinndüse zugeführt werden. In dem Fall findet die eigentliche Bildung der Faser in der Spinndüse statt. An der Stelle ist die Zusammensetzung in schmelzverarbeitungsfähiger Form anwesend und der Kautschuk ist vollständig oder fast vollständig vernetzt.
Falls gewünscht können die Herstellung und das Spinnen der Zusammensetzung zu getrennten Zeiten und Orten stattfinden. Die Zusammensetzung, die vollständig vernetzt sein kann oder nicht, kann gegebenenfalls nach Abkühlen in der Größe reduziert werden, und das erhaltenen Granulat oder die ursprünglichen Brocken können später und/oder woanders einer Spinnvorrichtung zugeführt werden, wo der Kautschuk falls nötig weiter vernetzt wird und die Zusammensetzung zusammen mit dem vernetzten Kautschuk geschmolzen und einer Spinndüse als Schmelze zugeführt wird.
Als Spinnvorrichtung kann jede bekannte Vorrichtung verwendet werden, die gegebenenfalls in der Lage ist, die Zusammensetzung mit oder ohne gleichzeitigem Vernetzen des Kautschuk herzustellen, aber die auf jeden Fall in der Lage ist, die Zusammensetzung zu schmelzen und die geschmolzene Zusammensetzung durch eine Spinndüse mit Löchern der gewünschten Form und Größe mit der gewünschten Geschwindigkeit zu treiben. Falls nötig sollte es ebenfalls möglich sein, die zur vollständigen oder teilweisen Vernetzung des Kautschuk benötigten Bedingungen in der Spinnvorrichtung zu schaffen.
Die Faser wird in der Luft oder in einem Raum gesponnen, in dem Inertgas oder -flüssigkeit anwesend ist. Abhängig von der verwendeten Zusammensetzung kann das Gas, die Luft oder Flüssigkeit bei Raumtemperatur oder bei einer erhöhten Temperatur gehalten werden, wobei letztere in jedem Fall unter dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Polymers liegt. Die Faser wird in dem Verfahren abkühlen, eine stabile Form erhalten und kann auf einen Spulenkörper gewickelt werden. Die Faser kann als Monofilamentgarn, aber auch als Multifilamentgarn gesponnen und auf einen Spulenkörper gewickelt werden. Die Faser kann während oder sofort nach dem Spinnen einem Verzugsvorgang unterworfen werden, wenn die Faser sich noch in gänzlich oder teilweise geschmolzenem Zustand befindet. Auf diese Weise können Fasern mit einem niedrigerem Titer erhalten werden.
Die Faser kann ferner Nachbehandlungen unterworfen werden, die für Fasern üblich sind, wie Ziehen, Hitzebehandlung, Schrumpfen, Kräuseln oder Färben. Andere Fasern oder Garne aus zum Beispiel Polyamid, Baumwolle und Polyester können um die Faser herum gesponnen werden, oder die Faser kann mit anderen Fasern oder Garnen zusammen versponnen oder verstrickt oder verwebt werden. Ziehen der Faser, nachdem sie vorzugsweise auf Raumtemperatur abgekühlt wurde, hat sich als den Zugverformungsrest beträchtlich verbessernd herausgestellt. Vorzugsweise wird die Faser auf mindestens das Zweifache ihrer ursprünglichen Länge gezogen und bevorzugterweise auf mindestens das Dreifache ihrer ursprünglichen Länge.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, ohne darauf beschränkt zu werden.
Die Fasern wurden mit einem Fourné Spintester mit einer Spinnpumpe von 1, 2 ccm oder mit einem Göttfert Viscotester 1500 mit einer Spinndüse mit einer Länge L von 10 mm, einem Durchmesser D von 0,5 mm (L/D = 20) gesponnen. Der Durchmesser des Zylinders war 12 mm und die Plungergeschwindigkeit war 1 mm/s.
Die mechanischen Eigenschaften wurden unter Verwendung einer Zwick 1435 Zugprüfmaschine bei einer Kopfplattengeschwindigkeit von 20 cm/min und mit den Spannköpfen 5 cm auseinander untersucht.

Beispiel I

Ein Gemisch aus 39,8 Gewichtsanteilen Nylon-6 (Akulon® K120), 59,4 Gewichtsanteilen g von einem Nitrilbutylkautschuk (Perbunan® N2807) und 0,2 Gewichtsanteilen Flectol® H/DS als Stabilisator wurde in einem ZSK53 Zwillingsschneckenextruder, der auf 240ºC eingestellt wurde, geschmolzen. Durch einen seitlichen Einspeiser wurden 0,6 Gewichtsanteile Perkadox® als Vernetzungsmittel dem Extruder zugegeben. Der Durchsatz des Extruders war 25 Kg/Std. Der Kautschuk an der Auslaßöffnung des Extruders war noch nicht vollständig vernetzt aufgrund der relativ kurzen Verweildauer des Gemisches im Extruder. Daher wurde das Extrudat sofort schnell abgekühlt, um weiteres Vernetzen außerhalb des Extruders zu verhindern. Die teilweise vulkanisierte Zusammensetzung wurde einem ZSK30 Zwillingsschneckenextruder zum weiteren Vernetzen zugeführt. Das so erhaltene fast vollständig vernetzte Extrudat wurde granuliert. Ein Garn mit den folgenden Eigenschaften wurde aus dem TPV-Granulat in dem Viscotester 1500 gesponnen:
Titer 1535 dtex
Zugfestigkeit 0,18 N/tex
Längenzunahme bei Bruch 230%
Zugverformungsrest nach 50% Längenzunahme 3%
Zugverformungsrest nach 100% Längenzunahme 11%

Beispiel II

Sarlink® 4175 natural, ein TPV bestehend aus Polypropylen als thermoplastischer Komponente und ölhaltigem EPDM, vernetzt mit Phenolharz als vernetzter Elasotmerkomponente, wurde unter Verwendung eines Viscotester 1500 bei 200ºC in eine Faser gesponnen.
Die Faser hatte die folgenden Eigenschaften:
Titer 1687 dtex
Zugfestigkeit 0,07 N/tex
Längenzunahme bei Bruch 550%
Zugverformungsrest nach 50% Längenzunahme 2%
Zugverformungsrest nach 100% Längenzunahme 10%
Ein Teil der Faser wurde auf das Fünffache seiner ursprünglichen Länge gezogen, 30 Sek. in gezogenem Zustand belassen und dann 1 Stunde lang entspannt. Die gezogene Faser hatte einen Titer von 945 dtex. Der Zugverformungsrest der gezogenen Faser nach 50% Längenzunahme war 1%, nach 100% Längenzunahme 2% und nach 200% Längenzunahme 3%.

Beispiel III

Sarlink® 2160 natural, ein TPV bestehend aus Polypropylen als thermoplastischer Komponente und ölhaltigem Isopropen- Isobutylen-Kautschuk, vernetzt mit Peroxid als vernetzter Elastomerkomponente (Sarlink® 2160 natural), wurde unter Verwendung eines Viscotester 1500 bei 200ºC in eine Faser gesponnen.
Die Faser hatte die folgenden Eigenschaften:
Titer 1593 dtex
Zugfestigkeit 0,055 N/tex
Längenzunahme bei Bruch 325%
Zugverformungsrest nach 50% Längenzunahme 4%
Zugverformungsrest nach 100% Längenzunahme 12%

Beispiel IV

Die folgenden Materialien wurden nacheinander einem Haake 50 ccm Banbury-Mischer zugegeben:
bei t = 0 11,6 g Polypropylen (Stamylan® 13E10), 24,7 g EPDM (Keltan® 578), 2,8 g Phenolharz (Schenectady® SP1045) und 0,12 g Irganox® 1076 als Stabilisator; bei t = 4 Min. 0,28 g SnCl&sub2; und 0,56 g ZnO.
Die Temperatur des Mischers war 180ºC und die Geschwindigkeit war 80 U/min Bei t = 8 Min. wurde die erhaltene Zusammensetzung entnommen und pelletiert.
Ein Teil der Zusammensetzung wurde unter Verwendung eines Viscotester 1500 in eine Faser gesponnen.
Die Faser hatte die folgenden Eigenschaften:
Titer 1698 dtex
Zugfestigkeit 0,074 N/tex
Längenzunahme bei Bruch 408%
Zugverformungsrest nach 50% Längenzunahme 3%
Zugverformungsrest nach 100% Längenzunahme 10%
Eine ähnliche Faser wurde auf das Fünffache ihrer ursprünglichen Länge gezogen. Die Eigenschaften der Faser wurden gemessen, nachdem die Faser sich 1 Stunde lang entspannen durfte. Die Ergebnisse waren wie folgt:
Titer 978 dtex
Zugverformungsrest nach 50% Längenzunahme 1%
Zugverformungsrest nach 100% Längenzunahme 2%

Beispiel V

Die folgenden Materialien wurden nacheinander einem Haake 50 ccm Banbury-Mischer zugegeben:
bei t = 0 11,9 g LDPE (Stamylan® 200TC00), 25,2 g EPDM (Keltan® 578) und 0,12 g Irganox® 1076 als Stabilisator; bei t = 4 Min. 0,12 g Phenolharz (Schenectady® SP1045). Die Temperatur des Mischers war 220ºC und die Geschwindigkeit war 80 U/min Bei t = 8 Min. wurde die erhaltene Zusammensetzung entnommen.
Ein Teil der Zusammensetzung wurde unter Verwendung eines Viscotester 1500 in eine Faser gesponnen.
Die Faser hatte die folgenden Eigenschaften:
Titer 1611 dtex
Zugfestigkeit 0,063 N/tex
Längenzunahme bei Bruch 311%
Zugverformungsrest nach 50% Längenzunahme 1%
Zugverformungsrest nach 100% Längenzunahme 5%

Beispiel VI

Das TPV aus Beispiel II wurde in eine monofile elastische Faser schmelzgesponnen, unter Verwendung eines Fourné Spintester unter den folgenden Bedingungen:
Schmelztemperatur 220ºC
Spinndüsenöffnung 1 · 0,5 mm
L/D-Verhältnis 2
Aufwickelgeschwindigkeit 150 mm/min
Die gesponnene Faser hatte die folgenden Eigenschaften:
Titer 1100 dtex
Zugfestigkeit 0,08 N/tex
Längenzunahme bei Bruch 360%
Zugverformungsrest nach 50% Längenzunahme 2%
Zugverformungsrest nach 100% Längenzunahme 8%
Ein Teil der Faser würde auf das Dreifache seiner ursprünglichen Länge gezogen, in dem Zustand 30 Sek. gehalten und dann 1 Stunde lang entspannt. Die gezogene Faser hatte einen Titer von 740 dtex. Der Zugverformungsrest der gezogenen Faser nach 50% Län genzunahme war 1%, nach 100% Längenzunahme 2% und nach 200% Längenzunahme 3%.

Claims

1. Elastische Faser aus einer Zusammensetzung, die ein thermoplastisches Polymer und einen chemisch vernetzen Kautschuk enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser eine dauerhafte Längenzunahme nach 50% Strecken von höchstens 5% aufweist.

2. Faser gemäß Anspruch 1 mit einer dauerhaften Längenzunahme nach 50% Strecken von höchstens 3%.

3. Faser gemäß Anspruch 1 mit einer dauerhaften Längenzunahme nach 50% Strecken von höchstens 1%.

4. Faser gemäß einem der Ansprüche 1-3, worin das thermoplastische Polymer ein Polyolefin ist.

5. Faser gemäß einem der Ansprüche 1-4, worin der Kautschuk ein EP(D)M-Kautschuk ist.

6. Faser gemäß einem der Ansprüche 1-5, worin die Zusammensetzung ein thermoplastisches Vulkanisat ist.

7. Faser, die im wesentlichen aus einem thermoplastischen Vulkanisat besteht.

8. Verfahren zum Herstellen einer elastischen Faser, umfassend das Schmelzspinnen einer Zusammensetzung, die ein thermoplastisches Polymer und einen Kautschuk umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kautschuk vollständig oder fast vollständig vernetzt wird in dem Moment, wo die Faser gebildet wird, und dadurch, daß die gebildete Faser nach Abkühlen gezogen wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der Kautschuk in der Zusammensetzung ein EP(D)M-Kautschuk ist.

10. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei das thermoplastische Polymer in der Zusammensetzung ein Polyolefin ist.

11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8-10, wobei die Zusammensetzung ein thermoplastisches Vulkanisat ist.

12. Faser und Verfahren, wie im wesentlichen durch die Beispiele beschrieben und veranschaulicht.