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Die Erfindung bezieht sich auf Hybridmonofilament.
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Monofile auf Basis thermoplastischer
Kunststoffe zeichnen sich durch glatte Oberflächen aus, je nach eingesetztem
Werkstoff weisen sie entsprechend hohe Abriebfestigkeit, Gleitfähigkeit,
Biegewechselfestigkeit, Festigkeit und Dehnung auf. Für manche
Einsatzgebiete ist es jedoch wünschenswert,
Monofile mit geringer Dehnung, d. h. einer Reißdehnung unter 5 % zu erhalten.
Strapazierfähige Monofile,
wie beispielsweise auf Basis von Polyamiden, weisen jedoch eine
hohe Reißdehnung
von durchschnittlich 14 bis 20 % auf. Zur Verringerung der Reißdehnung
werden anstelle von Monofilen geflochtene Schnüre aus Kunststofffilamenten
eingesetzt, die dann eine geringere Reißdehnung aufweisen, jedoch
den Nachteil der nicht mehr vollständig glatten Oberfläche haben.
Beispielsweise bei Einsatz von Monofilen oder Schnüren aus
Kunststoff für
Angelleinen ergibt sich bei Schnüren
der Nachteil, daß sich
Wasser in der profilierten Oberfläche festsetzt und damit das
Aufspulen erschwert. In diesem Punkt sind beispielsweise Monofile
den Schnüren überlegen.
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Es besteht ein Bedarf an Produkten,
die die äußerliche
Form und Eigenschaft eines Monofiles aufweisen, nämlich eine
glatte Oberfläche,
die darüber
hinaus eine sehr geringe Reißdehnung
aufweisen bei hoher Festigkeit und Tragkraft. Erfindungsgemäß wird ein
solches Quasi-Monofilament vorgeschlagen, das als Hybridmonofilament
ausgebildet ist, enthaltend einen Kern aus mindestens einem Multifilamentgarn
auf Basis synthetischer organischer Faserstoffe und mindestens einem
leitfähigen Filamentgarn
auf Basis thermoplastischer Kunststoffe, wobei das mindestens eine
Multifilamentgarn und das mindestens eine leitfähige Filamentgarn miteinander
verzwirnt sind, und einen haftfest mit dem Kern verbundenen Mantel
auf Basis thermoplastischer Kunststoffe. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung
des Kerns enthaltend Multifilamentgarn auf Basis synthetischer organischer
Faserstoffe wird eine hohe Reißfestigkeit,
eine hohe Tragfähigkeit
und eine sehr geringe Reißdehnung
erzielt. Dem Nachteil, nämlich
der geringen Querfestigkeit organischer Faserstoffe, wird durch
das leitfähige
Filamentgarn auf Basis eine thermoplastischen Kunststoffes entgegengewirkt
und diese erheblich verbessert. Dies wird erfindungsgemäß durch
die Verzwirnung des Multifilamentgarnes mit dem leitfähigen Filamentgarn
zu einem Kern erreicht. Die Geschmeidigkeit und Biegewechselfestigkeit
einschließlich
Abriebfestigkeit wird durch Ummantelung mit einem thermoplastischen Kunststoff
erreicht. Die Ummantelung ist hauchdünn, so daß die hohe Festigkeit und die
geringe Reißdehnung,
die durch das Multifilamentgarn des Kerns erreicht wird, nur unwesentlich
beeinträchtigt
wird. Gleichzeitig wird durch die Ummantelung die glatte runde Oberfläche erzielt,
zugleich auch eine gute Knotenfestigkeit und hohe Biegewechselfestigkeit.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des
erfindungsgemäßen Hybridmonofilamentes
sind den kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche entnehmbar.
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Erfindungsgemäße Hybridmonofilamente zeichnen
sich durch eine Reißdehnung
kleiner 5 %, bevorzugt unterhalb 4 % aus.
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Die Tragfestigkeiten des erfindungsgemäßen Hybridmonofilamentes
werden im wesentlichen durch den verzwirnten Kern bestimmt, der
erfindungsgemäß eine lineare
Tragkraft von mindestens 12 g/dtex, bevorzugt mindestens 15 g/dtex
aufweist.
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Für
das erfindungsgemäße Hybridmonofilament
wird für
das Multifilamentgarn ein synthetischer organischer Faserstoff hoher
Thermostabilität
mit einem hohen E-Modul von mindestens 300 cN/dtex eingesetzt, der
bevorzugt eine Reißfestigkeit
von mindestens 12 cN/dtex aufweist. Als Faserstoffe für das Multifilamentgarn
werden bevorzugt vollaromatische Polyamide (Aramide), vollaromatische
Copolyamide und geordnete Copolyamide, Heterocyclen enthalende aromatische
Polyamide und lineare aromatische Polyamidhydrazid-Polymere eingesetzt. Die
Multifilamentgarne werden in unterschiedlichen Größen eingesetzt,
je nach Anwendungszweck, beispielsweise für Angelschnüre mit 220 dtex, 450 dtex, 1.200
dtex und mehr, wobei die einzelnen Filamente des Multifilamentgarnes üblicherweise
einen Durchmesser im Bereich von 2 μm aufweisen. Entsprechend setzt
sich ein Multifilamentgarn aus einer Vielzahl feinster Filamente
zusammen. Multifilamentgarne aus Aramidfasern werden aus flüssigkristallinen Lösungen hochkristallin
gesponnen und zusätzlich verstreckt,
sie sind hochzugfest, weisen eine Reißdehnung von 1,5 bis 2,5 %
auf, eine Reißfestigkeit von
14 bis 20 cN/dtex und einen E-Modul bis zu 1.000 cN/dtex.
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Als leitfähige Filamentgarne werden solche mit
einem elektrischen Widerstand von 100 bis
1010 Ohm/cm eingesetzt. Bevorzugt sind leitfähige Filamentgarne
auf Basis von Nylon oder Polyester, welche ca. 5 % Carbon enthalten.
Für die
erfindungsgemäßen Hybridmonofilamente
werden bevorzugt leitfähige
Filamentgarne in sehr feiner Ausführung eingesetzt, bevorzugt
im Bereich von 18 bis 40 dtex. Die leitfähigen Filamentgarne weisen
hierbei bevorzugt zwischen 1 bis 10 Filamente auf. Bevorzugt wird
ein Nylon mit einem Schmelzpunkt im Bereich von etwa 215°C bzw. Polyester
mit einem Schmelzpunkt im Bereich von etwa 255°C für die leitfähigen Filamentgarne eingesetzt.
Das leitfähige
Filamentgarn verleiht dem Hybridmonofilament eine wesentlich verbesserte
Knotenfestigkeit und verbessert die Querreißfestigkeit.
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Darüber hinaus trägt es zur
Verbesserung der Haftung des Mantels am Kern bei.
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Wesentlich für das erfindungsgemäße Hybridmonofilament
ist, daß der
Kern überwiegend
aus Multifilamentgarn besteht und nur zu einem geringen Anteil,
vorzugsweise im Bereich zwischen 3 bis 12 Gew.-% leitfähiges Filamentgarn
enthält.
Das oder die Multifilamentgarne und das oder die leitfähigen Filamentgarne
werden erfindungsgemäß zu einem Kern
verzwirnt, wobei die Verzwirnung als S-Drehung oder Z-Drehung vorgenommen
werden kann. es hat sich herausgestellt, daß 30 bis 200 Zwirndrehungen/m
ein optimales Ergebnis bezüglich
der zu erzielenden mechanischen Eigenschaften vermitteln. Bei Zwirndrehungen über 200/m
neigt das Multifilamentgarn zum Brechen, insbesondere bei hochkristallinen Multifilamentgarnen.
Bei zu geringer Anzahl von Zwirndrehungen wird kein ausreichender
Verfestigungseffekt erreicht. Erfindungsgemäß lagert sich das leitfähige Filamentgarn
in die Oberfläche
des Multifilamentgarnes ein, so daß bereits der gezwirnte Kern
eine im Querschnitt betrachtet runde Form erhält.
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Die erforderliche Glätte, Geschmeidigkeit, Abriebfestigkeit,
Wasserfestigkeit und Seewasserfestigkeit erhält der gezwirnte Kern durch
den Mantel aus einem thermoplastischen Kunststoff, der hauchfein
den Kern umschließend
haftfest aufgebracht ist. Bevorzugt wird für den Mantel ein thermoplastischer Kunststoff,
der die Eigenschaften der Abriebfestigkeit, Glätte, UV-Beständigkeit,
Einfärbbarkeit
und Seewasserfestigkeit in ausreichender Qualität aufweist. Bevorzugt sind
beispielsweise thermoplastische Kunststoffe auf Basis Homo- und/oder
Copolyamiden oder Fluorpolymere oder Abmischungen dieser Kunststoffe,
gegebenenfalls auch mit weiteren kompatiblen thermoplastischen Kunststoffen.
Soweit noch keine ausreichende UV-Beständigkeit und UV-Schutz auch
für den
Kern gegeben ist, kann der UV-Schutz zusätzlich durch Einfärben des
Mantels und gegebenenfalls Zusatz von UV-Absorbern erhöht werden.
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Von den Fluorpolymeren kommen solche
mit guten Gleiteigenschaften, UV-Beständigkeit,
die dem Kern zusätzlich
Geschmeidigkeit verleihen bevorzugt in Frage, wie Polyvinylidenfluorid
(PVDF), Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer (E/TFE), Ethylen-Chlortrifluorethylen-Copolymer
(E/CTFE), Perfluoralkoxy (PFA), Polytetrafluorethylen (PTFE), gegebenenfalls
auch Polyfluorethylenpropylen (FEP) allein oder in Abmischungen
auch mit anderen thermoplastischen kompatiblen Kunststoffen. Je
nach thermoplastischem Kunststoff, aus dem der Mantel gefertigt
wird, kann dieser zusätzlich
mit Ruß und/oder Farbmitteln
zur Erhöhung
der UV-Stabilität
und des UV-Schutzes für
den Kern eingefärbt
sein bzw. aus sonstigen optischen Gründen.
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Das erfindungsgemäße Hybridmonofilament weist
neben geringer Reißdehnung,
hoher Tragkraft eine glatte wasserabweisende Oberfläche auf
und darüber
hinaus noch eine sehr gute Biegewechselfestigkeit.
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Zur Erhöhung der Haftung des thermoplastischen
Kunststoffes des Mantels an dem Kern – das Multifilamentgarn weist
keine gute Haftung auf – kann der
Kern bzw. das Multifilamentgarn beispielsweise durch eine Corona-Behandlung
vorbehandelt werden. Auch das Aufbringen des thermoplastischen Kunststoffes
für den
Mantel auf den Kern aus der Schmelze ist möglich. Der Mantel wird nur
hauchdünn
aufgetragen und weist eine durchschnittliche Dicke im Bereich von
10 bis 40 μm
auf. Der thermoplastische Kunststoff des Mantels dringt auch in
feine Spalten des Multifilamentgarnes bzw. des leitfähigen Filamentgarnes
ein und bildet eine kompakte glatte Oberflächenhaut.
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Das erfindungsgemäße Hybridmonofilament ist für die Verwendung
als Angelschnur besonders gut geeignet. Für diese Verwendung kann es
in einer bevorzugten Ausbildung mindestens ein auf Basis eines Aramides
ausgebildetes Multifilamentgarn und mindestens ein leitfähiges Filamentgarn
auf Basis Polyester oder Nylon enthalten, wobei diese zu einem Kern miteinander
verzwirnt sind mit einer Drehung von 80 bis 150 je Meter und einen
Mantel auf Basis von Nylon-Copolyamid aufweisen.
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Für
den Mantel kann als thermoplastischer Kunststoff beispielsweise
auch Nylon 6; Nylon 6,6; Nylon 6,10; Nylon 6,12; Nylon 10,10 oder
Copolymere von Nylon 6 und 6,6 oder Mischungen hiervon eingesetzt
werden.
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Das erfindungsgemäße Hybridmonofilament weist
eine Form rund wie ein Monofil auf, es erhält durch den Mantel eine hohe
Abriebfestigkeit und Glätte,
sowie Wasserfestigkeit und Seewasserfestigkeit, der Mantel kann
eingefärbt
werden und es erfolgt keine Wasseraufnahme oder Wassermitnahme. Die
Reißdehnungswerte
sind extrem niedrig, bis zu nur 2 % bei Geschmeidigkeit, Knotenfestigkeit
und hoher Biegewechselfestigkeit.
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Das erfindungsgemäße Hybridmonofilament eignet
sich hervorragend als Angelschnur, mit der weite Zielwürfe durchgeführt werden
können.
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Angelschnüre gemäß Stand der Technik, die auf
Basis von Nylon gefertigt werden, und zwar als Monofilamente, weisen
noch eine große
Reißdehnung
von 14 bis 20 % auf, im Gegensatz zu den erfindungsgemäßen Hybridmonofilamenten
mit einer Reißdehnung
unter 5 % und kleiner.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
der Zeichnung beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
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1 schematisch
ein Multifilamentgarn,
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2 schematisch
ein leitfähiges
Filamentgarn,
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3 schematisch
einen verzwirnten Kern aus einem Multifilamentgarn und einem leitfähigen Filamentgarn,
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4 schematisch
im Querschnitt einen verzwirnten Kern mit einem Multifilamentgarn
und zwei leitfähigen
Filamentgarnen,
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5 das
Hybridmonofilament mit einem Kern gemäß 3.
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In der 5 ist
schematisch ein erfindungsgemäßes Hybridmonofilament 100 dargestellt,
das im einfachsten Aufbau ein Multifilamentgarn 1, ein leitfähiges Filamentgarn 2 und
einen Mantel 3 umfaßt.
Als Multifilamentgarn 1 werden solche auf Basis hochtemperaturstabiler
organischer Fasern mit hohem E-Modul eingesetzt, die auch handelsüblich erworben
werden können,
beispielsweise unter dem Markennamen „Kevlar"® von Dupont – aus Poly-pphenylenterephtalamid.
In der 1 ist ein solches Multifilamentgarn 1 dargestellt,
die einzelnen Filamente 10 aus beispielsweise einem Aramid
sind sehr fein und weisen einen Durchmesser im Bereich von 1,8 bis
2,5 μm auf.
Das Multifilamentgarn 1 ist in verschiedenen Stärken erhältlich,
beispielsweise 220 dtex, 450 dtex. Darüber hinaus können entsprechende
Stärken
für das
erfindungsgemäße Hybridmonofilament
durch Zusammensetzen des Kerns aus mehreren Multifilamentgarnen
gleicher oder unterschiedlicher Stärken erzielt werden.
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Als weiteres Element des erfindungsgemäßen Hybridmonofilaments
wird ein leitfähiges
Filamentgarn 2, siehe 2,
eingesetzt, beispielsweise auf Polyesterbasis oder Nylonbasis, das
leitfähig ausgerüstet ist.
Das leitfähige
Filamentgarn enthält beispielsweise
Carbon in einer Menge von 5 %. Das leitfähige Filamentgarn 2 ist
aus wenigen Einzelfilamenten 21 zusammengesetzt, beispielsweise
drei Einzelfilamenten. Das leitfähige
Filamentgarn 2 wird erfindungsgemäß bevorzugt mit einer Stärke im Bereich
von 18 bis 40 dtex eingesetzt, jedoch sind auch andere Stärken in
Verbindung mit der Stärke
des Multifilamentgarnes möglich.
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Das mindestens eine Multifilamentgarn 1 und
das mindestens eine leitfähige
Filamentgarn 2 werden miteinander zu einem Kern 20 verzwirnt,
siehe 3.
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Durch diese Verzwirnung erhält das Multifilamentgarn 1,
das eine geringe Querreißfestigkeit
aufweist infolge der hohen Kristallinität der organischen Fasern mit
hohem E-Modul nach Art einer Bandage eine zusätzliche Festigkeit und auch
Knotenfestigkeit sowie Biegewechselfestigkeit. Bei Einsatz beispielsweise
eines Multifilamentgarnes 1 und zweier leitfähiger Filamentgarne 2.1 und 2.2,
siehe 2, werden letztere
symmetrisch am Außenumfang
des Multifilamentgarnes 1 angeordnet und durch die Verzwirnung wird
bereits eine Verformung der Art erreicht, daß auch der verzwirnte Kern 20 einen
runden Querschnitt erhält.
Das gilt auch für
einen verzwirnten Kern gemäß 3.
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Der verzwirnte Kern 20 wird
anschließend mit
einer Ummantelung 3, siehe 5,
versehen, die haftfest aufgebracht wird und aus einem thermoplastischen
Kunststoff, der sich insbesondere durch Geschmeidigkeit, Glätte, Abriebfestigkeit,
UV-Beständigkeit
bzw. UV-beständige
Ausrüstung
auszeichnet. Der thermoplastische Kunststoff des Mantels 3,
der auch eingefärbt
sein kann, dringt in die Spalten des Multifilamentgarnes ein, er
verbindet sich darüber
hinaus mit dem thermoplastischen Kunststoff des leitfähigen Filamentes,
wodurch eine gute Haftung des Mantels 3 an dem Kern 20 erzielt
wird. Die hohe Knotenfestigkeit und Biegewechselfestigkeit des Hybridmonofilamentes 100 gemäß 5 werden durch die thermoplastischen
Kunststoffe des leitfähigen
Filamentgarnes 2 und des Mantels 3 wesentlich
verbessert. Gleichzeitig bildet der Mantel 3 einen UV-Schutz für die synthetischen
organischen Fasern des Multifilamentgarnes 1 und schützt diese
auch vor weiteren äußeren Einflüssen.
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Die lineare Reißfestigkeit eines Hybridmonofilamentes
ist bis zu 100 % höher
als diejenige eines reinen Monofilamentes gleicher Stärke, das
aus Nylon 6 gefertigt ist. Die Reißdehnung des Hybridmonofilamentes
liegt unter 5 % bevorzugt im Bereich zwischen 2 bis 3 %, im Vergleich
zu der Reißdehnung
eines reinen Monofilamentes gleicher Stärke aus Nylon 6 von 12 bis
20 %.
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Ausführungsbeispiele:
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1. Ein Multifilamentgarn von 220
dtex aus einer Aramidfaser (Kevlar®),
das eine Reißdehnung von
1,5 bis 2 %, einen E-Modul von 900 bis 1.000 cN/dtex und eine Reißfestigkeit
von 14 bis 20 cN/dtex aufweist mit Filamenten von einem Durchmesser
von 2 μm
wird mit einem leitfähigen
Filamentgarn von 22 dtex, das drei Filamente enthält, auf
Basis von Nylon 6 enthaltend 5 % Carbon, das einen elektrischen
Widerstand von 106 bis 108 Ohm/cm
aufweist, eine Reißdehnung
von 53 % und Reißfestigkeit
von 2,9 cN/dtex aufweist, zu einem Kern gezwirnt, beispielsweise
in S-Drehung, mit 100 Zwirndrehungen/m. Der gezwirnte Kern wird
anschließend
mit Nyloncopolyamid bei einer Schmelzetemperatur von etwa 300°C hauchdünn beschichtet,
ca. im Mittel 20 μm
dick.
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Das erhaltene Hybridmonofilament
weist einen Durchmesser von 0,14 mm auf, hat eine Reißdehnung
von 2 bis 2,5 % und eine lineare Tragkraft von 4,1 kg. Es ist seewasserfest,
abriebfest, hat eine glatte Oberfläche, ist geschmeidig, hat eine
sehr gute Knotenfestigkeit und Biegewechselfestigkeit. Es eignet
sich beispielsweise hervorragend als Angelschnur.
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2. Aus einem Multifilamentgarn von
220 dtex und einem Multifilamentgarn von 450 dtex aus dem gleichen
Material wie bei Beispiel 1 beschrieben, sowie zwei leitfähigen Filamentgarnen,
wie bei Beispiel 1 beschrieben, wird ein gezwirnter Kern hergestellt, siehe 4, mit einer S-Drehung und
130 Zwirndrehungen/m. Anschließend
wird der gezwirnte Kern, wie bei Beispiel 1 beschrieben, mit einem
Nyloncopolyamid ummantelt. Der Mantel hat eine durchschnittliche
Dicke von 30 μm.
Man erhält
ein Hybridmonofilament mit einem Durchmesser von 0,29 mm, das eine
Reißdehnung
von 2 bis 2,5 % und eine lineare Tragkraft von 12,4 kg aufweist.
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Die mechanischen Festigkeitswerte
werden gemäß DIN 53834
für Monofile
ermittelt.
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Erfindungsgemäß können Hybridmonofilamente mit
wesentlich höheren
Stärken
bei Einsatz entsprechender Multifilamentgarne hergestellt werden,
wobei die leitfähigen
Filamentgarne als Bandage dienen, die einerseits der Stabilisierung
des Multifilamentgarnes dienen und andererseits sowohl die Haftung
zu dem Mantel erhöhen
als auch gleichzeitig zur Geschmeidigkeit beitragen.