BE1018457A3 - Werkwijze voor het verspinnen van polyether-blok-amides, en vezels volgens deze werkwijze bekomen, alsook producten met deze vezels vervaardigd. - Google Patents

Abstract

Werkwijze voor het verspinnen van polyether-blok-amides (PEBA'S) tot vezels, hoofdzakeleijk gebruik makend van minstens een extruder, een koelsysteem, een volglijn ter verstrekking, een relaxatie-eenheid en een opwikkelsysteem, daardoor gekenmerkt dat van polyether-blok-amides wordt uitgegaan waarvan de initiële hardheid gelegen is tussen shore A70 en 99, beter nog tussen A75 en 95, nog beter tussen A77 en 92, en dat de geproduceerde vezels de fysische en chemische eigenschappen bezitten om vervolgens via een twijn-, en/of brei, en/of -weef en/of vlecht- of gelijkaardige techniek tot textielproducten te kunnen worden verwerkt.

Description

Werkwijze voor het verspinnen van polyether-blok-amides, en vezels volgens deze werkwijze bekomen, alsook producten met deze vezels vervaardigd.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verspinnen van polyether-blok-amides (PEBA's) en op de vezels die volgens deze werkwijze worden bekomen.

De huidige uitvinding heeft ook betrekking op producten gemaakt met deze vezels, in het bijzonder, deze waarbij een structuur wordt gecreëerd waarin deze PEBA-vezels via een weef-, en/of brei-, en/of twijn- en/of vlechttechniek, of gelijkaardig, tot hoogwaardige textielproducten worden verwerkt.

Deze laatste vinden dan onder meer toepassing op gebied van kledij, medische applicaties en vochtregulatie via textielproducten.

Onder deze hoogwaardige textiel eindproducten wordt bijvoorbeeld, zonder aanspraak te maken op volledigheid, allerhande beschermkledij, werkkledij, sportkledij, vrije tijdskledij, lingerie en andere vormen van kledij verstaan, tevens ook meubelstoffen, alsook bekledingen van transportmiddelen en dergelijke, evenals medische verbanden, zowel voor wondheling, orthopedie en brandwondenbehandeling, ook steunkousen en aanverwante producten, en verder ook nog allerhande technische textieltoepassingen, enz.

In deze context dient eveneens de benaming PEBA in ruimste zin en in de breedste betekenis van het woord te worden verstaan.

De benaming PEBA slaat bijvoorbeeld niet alleen op de groep van polyether-blok-amides (PEBA) zoals deze momenteel commercieel aangeboden worden onder meer door de firma ARKEMA onder de handelsnaam PEBAX, maar slaat eveneens op deze aangeboden door de firma Evonik A.G. onder de naam van Vestamid, of door EMS-Chemie onder de naam van Grilamid, of door DSM onder de naam van Keilaflex, of ook op nog andere gelijkaardig materialen door verschillende andere leveranciers vervaardigd.

In wezen zijn de PEBA's weekmaker vrij hoog performante thermoplastische engineering elastomeren met vrij unieke eigenschapen en gemakkelijke verwerkingsmogelijkheden, het direct verspinnen tot hoogwaardige vezels daarbuiten gelaten.

Zij bestaan principieel uit lineaire ketens van hoofdzakelijk polyamide blokken die via een esterverbinding covalent verbonden zijn met flexibele polyether segmenten.

Zij kunnen principieel als copolymeren worden aanzien, bijvoorbeeld door polycondensatie bereid, vertrekkende enerzijds van een dicarbonzuur van een polyamide (zoals PA6, PAU, PA12, enz.) en, anderzijds, van een polyether (zoals PTMG, PEG, enz.) met twee eindstandige hydroxylgroepen.

Hun algemene structuur kan schematisch bijvoorbeeld als volgt worden weergegeven: waarin

A

een polyamideketen voorstelt die van een polyamide afgeleid is dat twee eindstandige carboxylgroepen bevatte en deze in een reactie verloren heeft;

B

een polyoxyalkyleenketen voorstelt die van een polyoxyalkyleenglycol is afgeleid dat twee eindstandige hydroxyl groepen bevatte maar deze eveneens in een reactie verloren heeft; n het aantal eenheden is waaruit de polymeerketen is opgebouwd; * een eindgroep voorstelt die bijvoorbeeld ofwel een hydroxylgroep is, ofwel een andere restgroep die bijvoorbeeld afkomstig is van verbindingen die de polymerisatie afbreken, bijvoorbeeld afkomstig van een dicarbonzuur dat in overmaat aan het reactiemengsel werd toegevoegd.

** een eindgroep voorstelt, die bijvoorbeeld een waterstof is, ofwel een andere restgroep bijvoorbeeld afkomstig van verbindingen die de polymerisatie afbreken, zoals bijvoorbeeld van een dicarbonzuur dat in overmaat aan het reactiemengsel werd toegevoegd.

De polymeerketen kan, naast deze vermelde segmenten, ook andere functionele groepen bevatten die dan meestal statistisch verdeeld zijn over de keten en die gewoonlijk gedurende de polycondensatiereactie, waarmee deze materialen in het algemeen gesynthetiseerd zijn, mee worden ingebouwd.

Gekend zijn in dit verband de specifieke samenstellingen en de productiemethodes van PEBA's, zoals onder andere beschreven in FR-PS 7 418 913; DE-OS 28 02 989; DE-OS 28 37 687; DE-OS 25 23 991; EP-A 095 893; DE-OS 27 12 987; DE-OS 27 16 004; US 4,208,493; US 4,230,838; US 4,252,920; JP 7018519; enz.

Verder kunnen de PEBA's gevuld zijn met klassieke hulpmiddelen en toeslagstoffen, alsook met antistatisch werkende agentia, en/of met nanopartikels, en/of met fumed silica bijvoorbeeld enz.

Ook kunnen zij in voorkomend geval nog biologisch actieve ingrediënten, zoals antimicrobiële of farmaceutisch werkzame stoffen, bevatten die gecontroleerd kunnen worden vrijgezet, zoals bijvoorbeeld beschreven in WO 002/28814 van Bayer Aktiengesellschaft, Leverkusen, Duitsland, voor medische toepassingen, zoals bijvoorbeeld in cathéters en dergelijke.

Meestal worden de PEBA's verwerkt door ze in gesmolten toestand in andere thermoplastische grondstoffen in te mengen en vervolgens dit mengsel volgens één of meerdere der klassieke verwerkingsmethodes van thermoplasten te spuitgieten, en/of te extruderen, of dergelijke, en dit tot het bekomen van eindproducten in de vorm van films, spuitgietstukken, en zo meer.

De publicaties op dit gebied zijn zeer uiteenlopend en uitgebreid. Zo beschrijft bijvoorbeeld EP 0.167.714 van de firma Ewald Dörken GmbH, Duitsland, een ademende film vervaardigd uit PEBA voor gebruik in isolerende dakbedekking, terwijl US 5.584.821 van de firma E-Z-EM Ine., USA, en WO 00/28814 van de firma Bayer AG, Duitsland, dan weer toepassingen openbaren in de medische sector (cathéters, en dergelijke.) US 4 361 680 van Ato Chemie,Frankrijk, beschrijft dan weer een toepassing als hot melt adhesive.

In het algemeen kan men stellen dat de PEBA's , omwille van hun uitzonderlijke en op de toepassing afstelbare eigenschappen, courant aanwending vinden op velerlei gebied.

Zo hebben wij bijvoorbeeld onder meer toepassingen als buitenzolen van schoeisel voor allerlei topsporten, waar nuttig gebruik wordt gemaakt van de voordelen van deze materialen op gebied van schokdemping, licht gewicht, energie teruggave en flexibiliteit, ook bij lage temperaturen.

Bij materiaal voor wintersportèn; zoals ski laarzen, komen vooral de voordelen van licht gewicht en resistentie tegen extreme omstandigheden naar voren, zoals lage temperaturen, UV-bestendigheid, en weerstand tegen vocht.

Medische toepassingen, zoals de cathéters bijvoorbeeld reeds hoger vermeld, maken gebruik van de eigenschappen van goede flexibiliteit, zowel bij hoge, als bij lage temperaturen, en ook de algemene zachtheid van dergelijke materialen.

In de electronica en electriciteit vinden de PEBA's ook toepassing als materiaal voor behuizing, kabel- en draadisolatie, of voor afzonderlijke componenten enz.

Ook vinden zij verder toepassing in ademende filmen, en in niet geweven stoffen.

Hydrofiele varianten worden eveneens gebruikt voor hun antistatische en stofafstotende eigenschappen.

Aangezien dikwijls geen additieven nodig zijn om deze eigenschappen te bekomen, kunnen de PEBA-materialen meestal gerecycleerd worden op het einde van hun nuttige levensduur.

Op gebied van het maken van vezels vertrekkende van PEBA's is de stand van de techniek echter heel wat beperkter.

Gekend is in dit verband ,volgens US 4.923.742 van de firma Kimberly-Clark Corporation, een niet geweven elastisch vlies, gefabriceerd volgens de zogenaamde "melt blowing" techniek, dat voor ongeveer de helft bestaat uit een PEBA en voor de ander helft uit individuele partikels geselecteerd uit de groep van geactiveerde koolstof en andere poedervormige absorberende materialen.

Deze worden dan in een afzonderlijke stap op het niet geweven netwerk aangebracht of er verder in verwerkt.

De hoofdtoepassing van een dergelijk net is te vinden op het gebied van absorberende luiers, hygiënisch damesverband en dergelijke.

Een nadeel van deze "melt blowing" techniek voor niet geweven materialen is dat op deze wijze geen vezels of filamenten kunnen worden gevormd die de gepaste mechanische en chemische eigenschappen bezitten om als vezel op een bobijn te kunnen worden opgewonden om vervolgens hetzij met een brei, weef, twijn of gelijkaardige techniek, tot hoogwaardige kwaliteitsweefsels te kunnen worden verwerkt.

Eveneens gekend is in deze context, bijvoorbeeld uit het verwerken van PEBA's in composietvezels ter vorming van elastische antistatische polyester vezels.

Hierbij worden de PEBA grondstoffen, zoals bijvoorbeeld beschreven in JP 5.515.833, JP 57-1176219, JP 55-122020, steeds in gesmolten toestand vermengd met andere thermoplastische materialen, bijvoorbeeld met polyamides of polyesters, om daarna, in voorkomend geval, en na incorporatie van de gepaste antistatica of na het geven van een oppervlaktebehandeling, onder de vorm van composiet vezels tot eindproduct te worden verwerkt.

Met vezels van een gelijkaardig antistatisch thermoplastisch polymerenmengsel bestaande uit PEBA, polyester, en/of polyamides kunnen ook gebreide of geweven producten worden gemaakt, zoals bijvoorbeeld beschreven in JP 81-99454 van de firma Toray Industries, Japan.

Gekend is ook, uit JP 70-18519 van de firma Teijin LtD, een elastische vezel gevormd uit een PEBA met zeer speciale samenstelling, die in een "melt spinning" proces kan worden gevormd, maar niet kan worden verstrekt, tenzij in een groot aantal (tot 20) achtereenvolgende stappen. Ook is het product blijkbaar zeer gevoelig aan de samenstelling en onzuiverheden gedurende de polymerisatie en tevens sterk onderhevig aan temperatuursinvloeden en verkleuringen gedurende het extruderen.

Er wordt geen melding gemaakt van de geschiktheid om een dergelijke vezel in een typische brei-, twijn-, weef- of vlechttechniek verder tot nuttige gebruiksgoederen te kunnen verwerken.

Samengevat kan men stellen dat, volgens de stand van de techniek, het verspinnen van PEBA's tot hoogwaardige vezels, die daarbij de gepaste fysische en chemische eigenschappen bezitten om tevens via een brei-, en/of twijn-, en/of weef-, en/of vlechttechniek of gelijkaardig tot nuttige hoogwaardige textielproducten te kunnen worden verwerkt, nog steeds niet in de praktijk kan worden uitgevoerd, noch onder de vorm van monofilament, noch onder de vorm van multifilament.

Dit kan zonder twijfel als een groot nadeel en een ernstige beperking van de nuttige toepassingen van dit soort hoogwaardige materialen worden beschouwd.

Het is derhalve het opzet van de uitvinding aan deze en andere nadelen een oplossing te bieden doordat zij voorziet in een methode voor het verspinnen van PEBA' s tot vezels, waarbij de eigenschappen van de vezels zodanig worden afgesteld dat ze volgens één van de hoge vermelde technieken tot nuttige textiel eindproducten kunnen worden verwerkt.

Dit opzet wordt bereikt door een werkwijze toe te passen voor het verspinnen van polyether-blok-amides (PEBA's) tot vezels, hoofdzakelijk gebruik makend van een extruder, een koelsysteem, een volglijn ter verstrekking, een relaxatie eenheid en een opwikkelsysteem, waarbij van polyether-blok-amides wordt uitgegaan waarvan de initiële hardheid gelegen is tussen shore A 70 en 99, beter nog tussen A 75 en 95, nog beter tussen A 77 en 92, en dat de geproduceerde vezels de fysische en chemische eigenschappen bezitten om vervolgens via een twijn- , en/of brei, en/of -weef en/of vlecht- of gelijkaardige techniek tot textielproducten te kunnen worden verwerkt.

In een andere uitvoeringsvorm wordt uitgegaan van polyether-blok-amides waarvan de initiële hardheid gelegen is tussen shore D 15 en 80, beter nog tussen D 20 en 75, nog beter tussen D 27 en 69.

Het voordeel hiervan is dat de opmerkelijke eigenschappen van de PEBA's, zowel op chemisch, als fysisch gebied, nu ook in andere toepassingen dan tot nog toe mogelijk waren nuttig kunnen worden aangewend.

Voorbeelden van dergelijke eindtoepassingen zijn, zonder beperkend karakter, hoogwaardige, lichtgewicht, en in voorkomend geval vocht regulerende kledij, evenals beschermkledij, werkkledij, sportkledij, vrije tijdskledij, lingerie en andere vormen van kledij, evenals meubelstoffen, bekleding van transportmiddelen, medische verbanden, zowel voor wondheling, orthopedie en brandwondenbehandeling, steunkousen en aanverwante producten, als andere technische textieltoepassingen.

Een groot voordeel hiervan is eveneens dat men, door het gebruik van deze PEBA-filamenten, dit in tegenstelling tot filamenten gemaakt uit meer klassieke materialen, betere eigenschappen van de textielstructuur verkrijgt, in het. bijzonder licht gewicht, uitstekende elasticiteit en schokabsorptie, een goede regulatie van de vochtbalans met bijhorend comfortgevoel, een goede vermengbaarheid met andere vezels, verbeterde algemene permeabiliteit van de textielstructuur, recycleerbaarheid van de materialen, enz.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende toepassingen beschreven van de werkwijze voor het spinnen van vezels volgens de uitvinding, en de vezels op deze manier bekomen, en die toelaten er textiel eindproducten van te maken via één van de hoger opgegeven technieken.

In een voorkeurdragende uitvoering gaat men, ter vorming van monofilament vezel volgens de uitvinding, bij wijze van voorbeeld als volgt te werk.

Men vertrekt van een type van PEBA als basispolymeer dat gekenmerkt is door een hardheid gelegen tussen shore A 70 en 99, beter nog tussen A 75 en 95, nog beter tussen A 77 tot 92.

In een andere voorkeurdragende uitvoering vertrekt men daarentegen van een type PEBA waarvan de hardheid gelegen is tussen shore D 15 en 80, beter nog tussen D 20 en 75, nog beter tussen D 27 tot 69.

In een praktische voorkeurdragende uitvoering wordt de productie van PEBA monofilamenten uitgevoerd op een productielijn in hoofdzaak bestaande uit minstens één extruder, verder uit een koeleenheid, een volglijn ter verstrekking van de filamenten, een opstelling voor gecontroleerde relaxatie, en een opwikkelsysteem.

De extruder zelf bezit een voedingssysteem om het polymeer in de extruder te brengen.

Of het polymeer al of niet gedroogd wordt hangt af van het feit of het polymeer al dan niet verpakt is in een vochtbestendige verpakking.

In een voorkeurdragende uitvoering wordt het basis polymeer enkele uren gedroogd in een droge luchtoven alvorens het te extruderen.

In een verdere voorkeurdragende uitvoering wordt het voedingssysteem verder uitgerust met een installatie om ingevoerd polymeer af te schermen met droge lucht, teneinde het materiaal te beschermen tegen de invloed van de luchtvochtigheid.

In een andere voorkeurdragende uitvoering gebeurt die afscherming met stikstof in plaats van met droge lucht.

De extruder zelf, bestaat principieel hoofdzakelijk uit een schacht met één of meerdere mengschroeven, uit variabele verwarmingszones, een spinpomp, een filterpakket en een spinplaat.

In een voorkeurdragende uitvoering wordt hierbij een enkelvoudige extruder gebruikt.

In een verdere voorkeurdragende uitvoering bestaat de extruder uit een co-roterende dubbelschroef extruder.

In nog een verdere voorkeurdragende uitvoering bestaat de extruder uit een anti-roterende dubbelschroef extruder.

Bij de extrusie van PEBA-monofilamenten varieert in een voorkeurdragende uitvoering de temperatuur in de extruder van 120°C tot 270°C, beter nog van 130°C tot 250°C, nog beter van 160°C tot 230°C.

In het algemeen gesproken wordt een extrusietemperatuur gebruikt die lager ligt dan bij de verwerking van klassieke polyamide co-polymeren of mengsels ervan.

De spinplaat kan opgebouwd zijn met een wisselend aantal spingaten, variërend van 1 tot 120.

Het aantal gebruikte spingaten is hierbij rechtstreeks afhankelijk met de dikte van de filamenten en de output van de machine.

Dit vooral, in samenwerking met de vrij lage extrusietemperatuur, teneinde verkleuring en degradatie van het materiaal in de extruder te vermijden en het daarmee samenhangend kwaliteitsverlies van de monof ilamenten te voorkomen.

De geometrische vorm van het geëxtrudeerde filament kan variëren van een rond filament tot meer ingewikkelde morfologische structuren, waarbij dan variërend van vorm andere eigenschappen optreden, zowel mechanisch (b.v. treksterkte en elasticiteit), als fysisch (vochthuishouding).

De vorm van het filament wordt hierbij hoofdzakelijk bepaald door de morfologie van de matrijsopeningen.

In een voorkeurdragende uitvoering bestaat het daaropvolgende koelsysteem uit een luchtgekoelde eenheid.

In een verdere voorkeurdragende uitvoering bestaat dit koelsysteem beter nog uit een watergekoeld systeem, in het bijzonder uit een koelwaterbad.

In het waterbad gaan de filamenten over een ingebouwd keerpunt, waarvan positie en vorm aangepast is aan de shore hardheid van het basismateriaal, teneinde in het verlengde van de volglijn, georiënteerd te worden.

De volglijn bestaat, in voorkomend geval, uit een spinfinish eenheid, verder uit een serie rollen, en ovens met een voorkeur voor een vier rollensystemen, en drie hete lucht circulatie ovens.

Bij het extruderen van PEBA-monofilamenten is het namelijk ook mogelijk een spin finish aan te brengen, maar bij voorkeur wordt gewerkt zonder spinfinish, teneinde de optimale eigenschappen van de PEBA te behouden in het filament.

In een voorkeurdragende uitvoering wordt de spinfinish eenheid, in geval deze toch wordt gebruikt, vooraan de lijn, net na de koeleenheid, aangebracht.

In een verdere voorkeurdragende uitvoering geschiedt de installatie van de spin finish eenheid na de verstrekking en relaxatie fase, net voor de wikkelaar.

In de volglijn worden de monofilamenten vervolgens verstrekt met een verstrekkingsverhouding van 1 tot 12 , beter nog van 1 tot 8, nog beter van 2 tot 6.

Klassiek wordt gewerkt met drie achtereenvolgens na mekaar opgestelde ovens, waarvan de temperaturen in de ovens kan worden ingesteld van omgevingstemperatuur (oven af) tot ongeveer 160°C.

In een voorkeurdragende uitvoering wordt volgens de uitvinding hierbij gewerkt met de eerste twee ovens op omgevingstemperatuur en de derde oven bij voorkeur ingesteld tussen de 60 en 110°C, teneinde boven de glas transitietemperatuur (tg) van de polyethersegmenten te komen, ter vermijding van kristallisatie en teneinde een betere oriëntering van het polymeer te bekomen.

Door deze werkwijze wordt volgens de uitvinding een optimalisatie bekomen van de filamenteigenschappen, waardoor een betere verwerking van de filamenten in het verdere productieproces mogelijk is.

In de laatste stap van het verstrekkingproces wordt in een verdere voorkeurdragende uitvoering een relaxatiefase ingebouwd van 0 tot 10%, beter nog van 0 tot 8%, nog beter van 0 tot 5%.

Wanneer men deze stappen volgens de uitvinding niet uitvoert, dan resulteert dit in spanningsopbouw op de bobijnen en slechte of helemaal geen afwikkelbaarheid van het filament.

Aan het einde van het productieproces worden de monofilamenten opgewikkeld op een bobijn of spoel.

De keuze hiervan is afhankelijk van de wens van de klant en het gewicht, lengte en dikte van de geproduceerde filamenten.

De geproduceerde monofilamenten kunnen hierbij in afmeting variëren van 15 den tot 3000 den, afhankelijk van de marktvraag en de gekozen matrijsopening.

In het geval een multifilament wordt geproduceerd, gaat men in een voorkeurdragende uitvoeringsvorm op ongeveer gelijkaardige wijze te werk, echter met de volgende belangrijke verschillen: de multifilament garens die volgens de uitvinding geproduceerd worden, bezitten een dpf van 1-30, beter nog van 2-20 , nog beter van 3 tot 6 dpf.

In tegenstelling tot de productie van monofilament vezels, zoals hiervoor beschreven, wordt bij multifilament vezels volgens de uitvinding, gewerkt met gekoelde verstrekrollen, behalve de laatste rollen voor de relaxatie die dan in temperatuur verhoogd worden, om, net als bij de monofilament vezels van PEBA, boven de glas transitietemperatuur (tg) van de polyetherblocksegmenten te gaan.

Een verdere bijzonderheid van de werkwijze volgens de uitvinding is tevens dat relatief lage extrusiesnelheden worden toegepast in vergelijking met multifilament extrusie van andere thermoplasten zoals PA, PET, PP,enz.

Tevens is het door de aard van het polymeer aangewezen geen te hoge verstrekkingen toe te passen.

Hierbij zouden een groot deel van de eigenschappen van de draad verloren gaan.

In een praktische voorkeurdragende uitvoeringsvorm gebeurt dit bijvoorbeeld op de volgende wijze en onder de volgende voorwaarden.

De productie van PEBA-multifilamenten wordt uitgevoerd op een multifilament extrusielijn opgebouwd volgens de regels van de kunst. .

Deze extrusielijn bestaat hoofdzakelijk uit de eigenlijke extruder, een koeleenheid, in voorkomend geval uit een spinfish eenheid, vervolgens uit een volglijn ter verstrekking en relaxatie van de filamenten, en tenslotte uit een opwikkelsysteem.

De extruder bezit een voedingssysteem om het polymeer in de extruder te brengen.

Het voedingssysteem kan al of niet uitgerust zijn met een installatie om ingevoerd polymeer af te schermen met droge lucht of stikstof, teneinde het materiaal te beschermen tegen de invloed van (lucht)vocht.

De extruder zelf, bestaat hierbij uit een schacht met mengschroef of schroeven, variabele verwarmingszones, een spinpomp, een filterpakket en een spinplaat.

De spinplaat kan opgebouwd zijn met een wisselend aantal spingaten. Het aantal gebruikte spingaten is rechtstreeks afhankelijk van de. dikte van de filamenten, het aantal te produceren filamenten en de output van de machine.

De extruder kan, zowel een enkelschroef, als een dubbelschroef zijn, zowel co-roterend als anti-roterend zijn.

Bij de extrusie van PEBA-multifilamenten varieert de temperatuur in de extruder van 130°C tot 260°C, preferentieel van 160°C tot 230°C.

Dit vooral teneinde, in samenwerking met het aantal gekozen spingaten in de spinplaat, verkleuring of degradatie van het materiaal in de extruder, en samenhangend daarmee kwaliteitsverlies van de multifilamenten, te vermijden.

De snelheden van de multifilament extrusie kunnen hierbij variëren van 500 tot 5000 m/min, afhankelijk van het type PEBA, de dikte van het filament, de eigenschappen van de extruder (debiet, spinpomp, filterpakket,enz.) en de beoogde output.

In een voorkeurdragende uitvoering worden bijvoorbeeld extrusiesnelheden aangehouden gelegen tussen 1000 tot 2000 m/min.

Dit is, in vergelijking met de extrusie van andere thermoplasten zoals PA, PET, PP enz. een relatief lage extrusiesnelheid.

Het koelsysteem kan bestaan uit een watergekoeld systeem of een luchtgekoeld systeem, maar bij de productie van multifilamenten wordt in een voorkeurdragende uitvoering gebruik gemaakt van een luchtgekoeld systeem, in het bijzonder van een zogenaamd "air quench systeem".

Dit bestaat namelijk uit een luchtschacht waarbij een bepaald debiet koellucht over de draden geblazen wordt teneinde de smelt af te koelen tot filamenten die verder verstrekt en opgewikkeld kunnen worden.

De snelheid van de afkoelende lucht kan hierbij variëren van 0,2 m/s tot 2 m/s, beter nog van 0,4 tot 1,5 m/s, nog beter van 0,5 m/s tot 1.2 m/s, en dit afhankelijk van de dikte van de te extruderen filamenten.

De volglijn bestaat verder principieel uit een spinfinish eenheid, en een serie rollen, waarbij deze laatste al dan niet verwarmbaar of te koelen zijn, afhankelijk van hun positie op de machine.

Bij het extruderen van PEBA-multifilamenten is het eveneens mogelijk om "spin finish" aan te brengen, maar bij voorkeur wordt gewerkt zonder spinfinish, teneinde de optimale eigenschappen van de PEBA te behouden in het filament.

Deze "spin finish" wordt, in voorkomend geval, aangebracht met een likrol systeem waarbij de likrol draait met een snelheid tussen 1-15 omwentelingen per minuut, in een voorkeurdragende uitvoering met een snelheid gelegen tussen 7 tot 12 omwentelingen per minuut

In de volglijn worden de multifilamenten dan verder verstrekt met een verstrekkingverhouding van 1 tot 12, beter nog van 1 tot 8, nog beter van 1 tot 6.

De temperaturen van de verscheidene rollen van de volglijn, namelijk de opvangrol, de tweede rol, zogenaamde duo's, eventueel andere rollen, een relaxatierol, en tenslotte een opvangrol, worden ingesteld van omgevingstemperatuur, of gekoeld van 0-20°C, tot 170°C.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt gewerkt met de opvangrol en de tweede rol op omgevingstemperatuur, en de duo's en/of derde serie rollen op een temperatuur gelegen tussen omgevingstemperatuur en 170°C, beter nog tussen 20°C en 60°C.

De temperatuur van de relaxatierol wordt hierbij in een voorkeurdragende uitvoering ingesteld tussen 60°C en 120°C, teneinde boven de glas transitietemperatuur (tg) van de polyethersegmenten te komen, en dit ter vermijding van kristallisatie en teneinde een betere oriëntering van het polymeer te bewerkstelligen.

In de laatste stap van het verstrekkingproces is het aangewezen een relaxatiefase in te bouwen van 0 tot 15%, beter nog van 0 tot 10%, nog beter van 0 tot 5%.

Door deze werkwijze bekomen we een optimalisatie van de multifilamenteigenschappen waardoor een betere verwerking van de filamenten in het verdere productieproces mogelijk is.

De verstrekking en snelheid wordt geregeld door instellingen van de individuele rollen.

In een voorkeurdragende uitvoering worden bijvoorbeeld bij extrusie van PEBA met shore A 85, ter vorming van multifilament, de volgende rolsnelheden aangehouden: voor de eerste rol (opvangrol) een snelheid tussen de 500 en 1200 m/min, beter nog tussen de 700 en 1100 m/min, voor de tweede rol een snelheid heeft tussen de 800 en 1800 m/min, beter nog 1000 en 1500m/min, voor de duo rollen een snelheid tussen de 1000 en 2700 m/min, beter nog tussen de 1100m/min en 2000 m/min en voor de relaxatierol een snelheid tussen de 950 en 2700 m/min, beter nog tussen de 1050 en 2000m/min.

De geproduceerde mutifilamenten kunnen variëren in afmeting van 15-den tot 3000-den, afhankelijk van de marktvraag en de gekozen matrijsopening.

De den/filament (dpf) varieert van 1 tot 30 dpf, beter nog van 3 tot 6 dpf.

De geometrische vorm van de individueel geëxtrudeerde filamenten kan variëren van een rond filament tot meer ingewikkelde morfologische structuren, waarbij dan variërend van vorm andere eigenschappen optreden, zowel mechanisch (b.v. treksterkte en elasticiteit), als fysisch (vochthuishouding). De vorm wordt bepaald door de morfologie van de matrijsopeningen.

Bij dergelijke multifilamenten kan men ook al dan niet een vertengeling op het geproduceerde garen uitvoeren.

Door het vertengelen krijgt men op regelmatige afstand 'knopen' in het garen die kunnen zorgen voor een verbeterde verwerking op brei-, weef- of vlechtmachines.

In een voorkeurdragende uitvoering wordt een vertengeling uitgevoerd van 10 tot 40 knopen/m, beter nog van 20 tot 30 knopen/m.

De vertengeldruk die hierbij wordt toegepast varieert van 2 r~> tot 12 bar, beter nog van 4 tot 8 bar.

Het multifilament dat volgens de uitvinding op deze wijze wordt geproduceerd kan, zowel een CF (continuous filament), BCF (bulk continuous filament), HOY (High oriented yarn), POY (partial oriented yarn), LOY (low oriented yarn), MOY (medium oriented yarn) als FDY (füll drawned yarn) zijn.

Aan het einde van het productieproces worden de filamenten opgewikkeld op een bobijn of spoel.

De keuze hiervan is afhankelijk van de wens van de klant en het gewicht, lengte en dikte van de geproduceerde filamenten.

In een verdere voorkeurdragende uitvoeringsvorm worden, zowel de geproduceerde mono-, als multifilamenten ingezet om uiteindelijk textielstructuren te creëren met extra toegevoegde waarde.

Hierbij wordt, afhankelijk van de specificaties van het eindproduct, naar wens een weefsel (weven) , breisel (breien) of een vlechtsel (vlechten, twijnen) gevormd.

Op deze wijze worden bijvoorbeeld textielweefsels gevormd, al dan niet in combinatie met andere vezels, die geschikt zijn voor toepassingen op gebied van bescherm- en sportkledij, medische toepassingen, zowel voor binnen, als buiten het lichaam, tevens voor vocht- en temperatuurregulatie via textielproducten enz.

Voorbeelden hiervan zijn bijvoorbeeld , zonder aanspraak op volledigheid, hoogwaardige, lichtgewicht, en in voorkomend geval vocht regulerende kledij, evenals beschermkledij, werkkledij, sportkledij, vrije tijdskledij, lingerie en andere vormen van kledij, evenals meubelstoffen, bekleding van transportmiddelen, medische verbanden, zowel voor wondheling, orthopedie en brandwondenbehandeling, steunkousen en aanverwante producten, en verschillende technische textieltoepassingen met zeer specifieke, zowel chemische, als fysische vereisten.

Een groot voordeel hiervan is eveneens dat men, door het gebruik van deze PEBA-filamenten, dit in tegenstelling tot filamenten gemaakt uit klassiekere materialen, betere eigenschappen van de textielstructuur verkrijgt, in het bijzonder licht gewicht, uitstekende elasticiteit en schokabsorptie, een goede regulatie van de vochtbalans met bijhorend comfortgevoel, een goede vermengbaarheid met andere vezels, verbeterde algemene permeabiliteit van de textielstructuur, recycleerbaarheid van de materialen, enz.

Volgens een verdere voorkeurdragende uitvoering worden de geproduceerde vezels verder gecombineerd met andere textielvezels, zoals PET, PA (nylon), PP, PBT, PLA, TPU, TPE en andere gekende textielvezels.

Volgens een verdere voorkeurdragende uitvoering worden de PEBA-grondstoffen verder gefunctionaliseerd door het incorporeren van additieven (b.v. plasticizers, nano-partikels, anti-oxidanten, UV stabilisatoren, incorporatie van actieve bestanddelen, zoals antimicrobiële, antiparasitaire, schimmelwerende, bacteriostatische of wondhelende agentia, antistatica, electrisch geleidende ingrediënten, stralingsabsorberende of weerkaatsende stoffen, enz.)

In een verdere voorkeurdragende uitvoering worden de textielproducten die met de filamenten volgens de uitvinding zijn gemaakt, verder behandeld teneinde het uitzicht of esthetisch aspect ervan te verbeteren, of bijkomende oppervlakte gebonden eigenschappen er aan toe te voegen.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven uitvoeringsvorm(en), doch een dergelijke werkwijze, en vezels op deze manier vervaardigd, en eindproducten die deze vezels bevatten, kunnen volgens verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (15)

1·- Werkwijze voor het verspinnen van polyether-blok-amides (PEBA's) tot vezels, hoofdzakelijk gebruik makend van minstens een extruder, een koelsysteem, een volglijn ter verstrekking, een relaxatie-eenheid en een opwikkel-systeem, daardoor gekenmerkt dat van polyether-blok-amides wordt uitgegaan waarvan de initiële hardheid gelegen is tussen shore A 70 en 99, beter nog tussen A 75 en 95, nog beter tussen A 77 en 92, en dat de geproduceerde vezels de fysische en chemische eigenschappen bezitten om vervolgens via een twijn-, en/of brei, en/of -weef en/of vlecht- of gelijkaardige techniek tot textielproducten te kunnen worden verwerkt.

2. -Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat van polyether-blok-amides wordt uitgegaan waarvan de initiële hardheid gelegen is tussen shore D 15 en 80, beter nog tussen D 20 en 75, nog beter tussen D 27 en 69.

3. -Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat, ofwel monofilament, ofwel multifilament vezels worden gevormd.

4. -Werkijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat, in geval van een monofilament vezel, de extrusietemperatuur wordt afgesteld tussen 120 °C en 270°C, beter nog tussen 130°C en 250°C, nog beter tussen 160°C en 230°C.

5. -Werkwijze volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat het geextrudeerde filament in een waterbad wordt gekoeld, waarbij dit laatste voorzien is van een keerpunt waarvan plaatsing en vorm door de hardheid van het filament wordt bepaald.

6. -Werkwijze volgens één van de conclusies 4 tot 5, daardoor gekenmerkt dat het geextrudeerde monofilament in de volglijn wordt verstrekt met een verstrekkingsverhouding van 1 tot 12, beter nog van 1 tot 8, nog beter van 2 tot 6.

7. -Werkwijze volgens één van de conclusies 4 tot 6, daardoor gekenmerkt dat het verstrekte monofilament tot een temperatuur wordt opgewarmd die boven de glastransitie temperatuur ligt van de samenstellende polyethersegmenten van het gebruikte PEBA.

8. -Werkwijze volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat deze temperatuur gelegen is tussen 60 en 110°C, en dat deze in een luchtcirculatieoven wordt bereikt.

9. -Werkwijze volgens één van de conclusies 4 tot 8, daardoor gekenmerkt dat, na het verstrekkingsproces, nog een relaxatie-operatie wordt uitgevoerd van 0 tot 10%, beter nog van 0 tot 8%, nog beter van 0 tot 5%.

10. -Werkwijze volgens één van de conclusies 4 tot 9, daardoor gekenmerkt dat monofilament vezels worden gevormd waarvan de afmetingen gelegen zijn tussen 15-den en 300-den.

11. -Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 3, daardoor gekenmerkt dat, ingeval van een multifilament, de extrusietemperatuur wordt afgesteld tussen 130°C en 260°C, beter nog tussen 160°C en 230°C.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, daardoor gekenmerkt dat een extrusiesnelheid wordt gebruikt gelegen tussen 500 m/min en 5000 m/min, beter nog tussen 1000 m/min en 2000 m/min.

13. -Werkijze volgens één van de conclusies 11 tot 12, daardoor gekenmerkt dat het geextrudeerde multifilament in een luchtgekoeld systeem, in het bijzonder in een zogenaamd "air quench" systeem, wordt gekoeld.

14. -Werkwijze volgens conclusies 13, daardoor gekenmerkt dat de luchtsnelheid van het koelsysteem gelegen is tussen 0,2 m/s tot 2 m/s, beter nog tussen 0,4 m/s tot l,5m/s, nog beter tussen 0,5 m/s tot 1,2 m/s.

15. -Werkwi j ze volgens één van de conclusies 11 tot 14, daardoor gekenmerkt dat op het geëxtrudeerde multifilament een "spin finish" wordt aangebracht, bij voorkeur door gebruik te maken van een likrolsysteem, en dat daarbij de likrol draait met een snelheid van 1 omwentelingen per minuut to 15 omwentelingen per minuut, beter nog met een snelheid van 7 omwentelingen per minuut tot 12 omwentelingen per minuut 16. -Werkwijze volgens één van de conclusies 11 tot 15, daardoor gekenmerkt dat in de volglijn verschillende rollen worden gebruikt, onder meer een opvangrol, een tweede rol, duo rollen, andere rollen, en tenslotte een relaxatierol. 17. -Werkwijze volgens conclusie 16, daardoor gekenmerkt dat de rollen op verschillende temperaturen worden gehouden gelegen tussen 0°C en 170°C, in het bijzonder de opvangrol en de tweede rol op omgevingstemperatuur, de duorollen en/of verdere rollen tussen omgevingstemperatuur en 170°C, beter nog tussen 20°C en 60°C. 18. -Werkwijze volgens één van de conclusies 11 tot 17, daardoor gekenmerkt dat de verstrekking van de multifilamenten gebeurt met een verstrekkingsverhouding van 1 tot 12, beter nog van 1 to 8, nog beter van 1 tot 6. 19. -Werkwi j ze volgens één van de conclusies 16 tot 17, daardoor gekenmerkt dat de temperatuur van de relaxatierol wordt ingesteld tot boven de glas transitietemperatuur van de polyethersegmenten van het PEBA dat wordt gebruikt, in het bijzonder tussen 60°C en 120°C. 20. -Werkwijze volgens conclusie 19 daardoor gekenmerkt dat een relaxatie wordt doorgevoerd van 0% to 15 %, beter nog van 0% tot 10%, nog beter van 0% tot 8%. 21. -Werkwijze volgens één van de conclusies 16 tot 20, daardoor gekenmerkt dat bij extrusie van een PEBA met hardheid shore A 85 ter vorming van een multifilament de volgende rolsnelheden worden aangehouden in de volglijn: voor de (eerste) opvangrol een snelheid tussen 500 m/min en 1200 m/min, beter nog tussen 1000 m/min en 1500 m/min; voor de tweede rol een snelheid tussen 800m/min en 1800 m/min, beter nog tussen 1000 m/min en 1500m/min; voor de duorollen een snelheid gelegen tussen 1000 m/min en 2700 m/min, beter nog tussen 1100 m/min en 2000 m/min; en voor de relaxatierol een snelheid gelegen tussen 950 m/min en 2700 m/min, beter nog tussen 1050 m/min en 2000 m/min. 22. -Werkwijze volgens één van de conclusies 11-22, daardoor gekenmerkt dat op de geextrudeerde multifilamenten een vertengeling wordt toegepast variërend van 10 to 40 knopen/m, beter nog van 20 tot 30 knopen /m, en dat daarbij een vertengeldruk wordt toegepast gelegen tussen 2 bar tot 12 bar, beter nog tussen 4 bar tot 8 bar. 23. -Werkwijze volgens één van de conclusies 11 tot 22, daardoor gekenmerkt dat multifilamenten worden geproduceerd waarvan de afmetingen gelegen zijn tussen 15 den en 3000 den. 24. -Werkwijze volgens conclusie 23, daardoor gekenmerkt dat de den/filament (dpf) gelegen is tussen 1 tot 30 dpf, beter nog tussen 3 tot 6 dpf. 25. -Werkwi j ze volgens één van de conclusies 11 tot 24, daardoor gekenmerkt dat een multifilament vezel wordt gevormd die valt onder één van de volgende klassificaties: CF (continuous filament); BCF (bulk continuous filament); HOY (high oriented yarn); POY (partial oriented yarn); LOY (low oriented yarn); MOY (medium oriented yarn); FDY (fully drawn yarn); of gelijkaardig . 26. -Vezel, daardoor gekenmerkt dat hij wordt geproduceerd met de methode volgens één van de conclusies 1 to 25. 27. -Textielweefsel, daardoor gekenmerkt dat het bekomen wordt door twijnen en/of breien en/of vlechten en/of weven en/of door een gelijkaardige techniek, van de vezel volgens conclusie 26. 28. -Textielweefsel volgens conclusie 27, daardoor gekenmerkt dat het wordt gevormd uit een combinatie van de vezels volgens conclusie 26 met andere textielvezels, in het bijzonder met PET; PA (Nylon); PP; PBT; PLA; TPU; TPE; en andere gekende textielvezels. 29. -Textielweefsel volgens één van de conclusies 27 tot 28, daardoor gekenmerkt dat het uitgesproken vochtregulerende en/of temperatuurregulerende eigenschappen bezit . 30. -Kledij, en/of bekledingsstof, en/of weefsel voor medische en aanverwante toepassingen, en/of technisch weefsel, daardoor gekenmerkt dat het vervaardigd is uit textielweefsel volgens één van de conclusies 27 tot 29.