DE69820156T2

DE69820156T2 - Verbessertes Monofilament

Info

Publication number: DE69820156T2
Application number: DE1998620156
Authority: DE
Inventors: Bernard C. Dailey; Daniel J. Scharf; Klaus Keck-Antoine
Original assignee: Teijin Monofilament Germany GmbH
Current assignee: Teijin Monofilament Germany GmbH
Priority date: 1997-06-17
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2018-06-17
Also published as: EP0885924B1; JPH1161565A; EP0885924A2; DE69820156D1; EP0885924A3; US5985961A

Description

Diese Erfindung betrifft witterungsbeständige elastomere Polyestermonofilamente, die für Textilerzeugnisse für Außenanwendungen und Tragtextilkonstruktionen für Sitzflächen, d. h. Autositze, Betten, Sofas, Stühle und dergleichen, geeignet sind.
Der steigende Bedarf an leichtgewichtigen Möbeln hat zur Entwicklung von „A-Oberflächen"-Textilerzeugnissen, d. h. von Textilerzeugnissen, die sowohl ein bedeckendes als auch ein elastomeres Stützgewebe bilden, geführt, wodurch die Benutzung von voluminösen Polstermaterialien, wie z. B. Polyurethanschaum, beseitigt ist. Die Forderung nach Verbesserungen der Bewahrung der Festigkeit von A-Oberflächen-Textilerzeugnissen hat die Grundlage für die vorliegende Erfindung gebildet.
A-Oberflächen-Textilerzeugnisse, die bei Möbeln benutzt werden, in die elastomere Monofilamente eingebunden sind, verdanken ihre Grundfestigkeits- und Dehnerholungseigenschaften im wesentlichen den strukturellen elastomeren Monofilamenten, die Denier-Werte in dem Bereich von 300 bis 3.000 aufweisen. Siehe z. B. die US-Patente 4,545,257, 4,842,257, 5,013,089, 5,533,789 und 5,596,888.
Es sind bisher Stabilisatorsysteme bereitgestellt worden, um die Alterungseigenschaften von elastomeren Copolyestern zu verbessern. Die US-Patente Nr. 3,651,014, 3,763,109 und 3,766,146, erteilt am 21. März 1972, am 2. bzw. 16. Okt. 1973, alle an Witsiepe, offenbaren bestimmte Copolyetherester-Elastomere, die allein oder in Kombination miteinander als eines der Konstruktionsmaterialien in gewebtem Stützmaterial für Möbel benutzt werden können.
Das britische Patent Nr. 1,458,341, veröffentlicht am 15. Dez. 1976, an Brown et al., offenbart ein Ausrichtungs- und Thermofixierungsverfahren zum Behandeln von Copolyetherester-Elastomeren, das in zweckmäßiger und nützlicher Weise benutzt wird, um die Elastomere zu behandeln, die von Witsiepe in dem obenerwähnten US-Patent Nr. 3,766,146 offenbart sind. Das Thermofixierungsverfahren von Brown kann benutzt werden, um Filamente aus Witsiepes Copolyetherester-Elastomeren zu behandeln, die anschließend in dem gewebten Stützmaterial für Möbel benutzt werden können.
Zu den Monofilamenten hierin gehören Heterofilamente, wie z. B. Mantel-Kern-Monofilamente. Das US-Patent Nr. 4,136,715, erteilt am 30. Jan. 1979 an McCormack et al., offenbart Verbundmonofilamente verschiedener Copolyetherester-Elastomere, die Schmelzpunkte besitzen, welche sich um mindestens 20ºC voneinander unterscheiden. Derartige Verbundmonofilamente können in dem gewebten Stützmaterial für Möbel der vorliegenden Erfindung benutzt werden und sind zweckmäßigerweise als ein „Mantel/Kern"-Monofilament gebildet, das einen Kern aufweist, der einen höheren Schmelzpunkt besitzt als der Mantel. Wenn zu der Endbenutzung eine Langzeitexposition gegenüber den Umweltelementen gehört, ist jedoch eine weitere Verbesserung der Bewahrung der physikalischen Eigenschaften des Monofilaments erforderlich.
Verschiedene Stabilisierungsmittel für Copolyetherester-Polymere sind bekannt. In dem US-Patent Nr. 4,136,090 z. B. sind thermoplastische Copolyetherester-Elastomere gegen wärme- und lichtbedingte Alterung stabilisiert, indem in das Copolyetherester-Polymer eine wirksame Konzentration an einem phenolischen Antioxidationsmittel und ein Copolyester einbezogen sind, der eine gehinderte Amingruppierung enthält, welche die Struktur besitzt:
wobei A für Ethylen und/oder Propylen steht, X für einen zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen steht und (n + m) gleich 5 bis 40 ist und wobei (I) mit Estereinheiten in dem Copolyetherester verbunden ist. Obwohl das Molekulargewicht der gebundenen gehinderten Amingruppierung diese nichtwandernd macht, wäre es vorteilhaft, für eine höhere molare Konzentration der gehinderten Amingruppierung in einer geringeren Zugabe in Gewichtsprozent eines Copolyesters zu sorgen, um bessere physikalische Eigenschaften für ein Monofilament zu bewahren, das gehindertes Amin als Stabilisierungsmaterial enthält.
Die japanische Patentschrift Nr. 75/91652 offenbart die Benutzung einer Anzahl gehinderter Photostabilisatoren vom Piperidintyp in Kombination mit phenolischen Antioxidationsmitteln in Copolyetherestern. Es ist jedoch früher beobachtet worden, gemäß dem US-Patent Nr. 4,185,003, daß, wenn der Lehre dieser japanischen Patentschrift Folge geleistet wird, die Photostabilisierung verbessert ist, das Wärmealterungsverhalten jedoch verschlechtert ist (siehe Spalte 1, Zeile 30 bis 45 des US-Patents Nr. 4,185,003). Die Verbesserung, die in US 4,185,003 gelehrt wird, besteht in der Kombination des Copolyesters mit phenolischem Antioxidationsmittel und gehindertem Amin mit der Struktur
wobei R₁ für Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht und R₂ und R₃ Alkylrest-Kohlenwasserstoffe darstellen. Die Benutzung eines gehinderten Amins wie (II) wird wahrscheinlich einen breit schwankenden Grad an Leistungsfähigkeit in einem Monofilament aufweisen, das eine Thermofixierungsbehandlung bei 300ºC durchläuft, die das Monofilament gewöhnlich verkrümmt.
In dem US-Patent Nr. 4,340,718 werden Polyestermaterialien, insbesondere Copolyester, dadurch weniger witterungsempfindlich gemacht, daß in das Polyesterharz ein Dimethyl- und Diethylester von p-Methoxybenzylidenmalonsäure, der monofunktionelle, endständige, esterbildende Gruppen besitzt, oder ein bifunktionelles Comonomer eingebunden wird.
Die US-Patente Nr. 4,355,155 und 4,405,749 offenbaren jeweils segmentierte thermoplastische Copolyester-Elastomere, die gegen Wärme stabilisiert werden können. In dem US-Patent Nr. 4,355,155 z. B. können zu solchen Stabilisatoren Phenole und ihre Derivate, Amine und ihre Derivate, Verbindungen, die sowohl Hydroxyl- als auch Amingruppen enthalten, Hydroxyazine, Oxime, polymere phenolische Ester und Salze von mehrwertigen Metallen, in denen das Metall sich in seinem niedrigeren Zustand befindet (siehe Spalte 3, Zeile 46 bis 52) gehören, während in dem US-Patent Nr. 4,405,749 ein besonderes Antioxidationsmittel auf der Basis von Triazin (d. h. 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyhydrozimtsäuretriester mit 1,3,5-Tris-(2-hydroxyethyl)-s-triazin-2,4,6-(1H,3H,5H)trion) als überlegene Wärmestabilität aufweisend offenbart ist.
Für jede der Zusammensetzungen der obigen, früher erteilten US-Patente wird zudem angegeben, daß eine zusätzliche Stabilisierung gegen ultraviolettes Licht erhalten werden kann, indem die Copolyetherester mit verschiedenen UV-Absorbentien, wie z. B. substituierten Benzophenonen oder Benzotriazolen vermischt werden (siehe Spalte 4, Zeile 1 bis 3 des US-Patents Nr. 4,355,155 und Spalte 4, Zeile 10 bis 13 des US-Patents Nr. 4,405,749).
Das US-Patent Nr. 4,524,165 offenbart eine Kombination bestimmter Copolyesterether mit mindestens einem gehinderten phenolischen Antioxidationsmittel, mindestens einer Ultraviolettlicht-Stabilisatorverbindung, die mit dem speziellen Copolyesterether kompatibel ist, und mindestens einem gehinderten Amin mit der Formel
wobei m und n für ganze Zahlen von 1 bis 20 stehen, R₁ bis R₄ jeweils unabhängig voneinander aus Wasserstoff, substituiertem oder unsubstituiertem Alkyl, Aryl, Alkylen, Cycloalkylen, Hydroxyalkylen und Estern von Hydroxyalkylen und Alkylencarbonsäuren und Estern, Amiden und Metallsalzen der Alkylencarbonsäure ausgewählt sind. Zu den empfohlenen Ultraviolettlicht-Stabilisatoren gehören monomere Benzotriazole und monomere Benzophenone. Die besonderen Copolyetheretter, die überlegene Bewitterungsfähigkeiten aufweisen, sind von 1,4-Cyclohexandicarbonsäure und 1,4-Cyclohexandimethanol abgeleitet, ein Polyalkylenetherglycol, im Vergleich zu Polyestern auf Basis von Terephthalat. Bei Bewitterungsvergleichen von stabilisierten Copolyesterethern der Erfindung mit den Terephthalsäuretypen, welche dieselben Stabilisatorkombinationen enthalten, verhielten sich die Terephthalattypen bedeutend schlechter (schnelles Altern) als die Polyesterether, die von 1,4-Cyclohexandicarbonsäure und 1,4-Cyclohexandimethanol abgeleitet sind. Es wäre wünschenswert, Polyester auf Basis von Terephthalat bereitzustellen, die im gealterten Zustand eine verbesserte Bewahrung der physikalischen Eigenschaften aufweisen, da diese Typen von Polyestern reichlicher vorhanden und wirtschaftlicher sind.
Mischungen aus Polybutylenterephthalat und einem segmentierten thermoplastischen Copolyester-Elastomer werden in bekannter Weise durch die Zugabe verschiedener Stabilisatoren gegen Wärme oder ultraviolettes Licht stabilisiert. In dem US-Patent Nr. 3,907,926 z. B. können Antioxidationsmittel und Amidstabilisatoren in die PBT/Polyester-Elastomermischungen eingebunden werden (siehe Spalte 6, Zeile 55, überleitend zu Spalte 7, Zeile 25), während in dem US-Patent Nr. 4,469,851 angedeutet wird, daß die Phenolderivate (einschließlich 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyhydrozimtsäuretriester mit 1,3,5-Tris-(2-hydroxyethyl)-s-triazin-2,4,6-(1H,3H,5H)trion) in die PBT/Polyester-Elastomermischungen für UV-Licht-Stabilisierungsaufgaben eingebunden werden können.
Zwei Erwägungen sind notwendig, um die Ursachen für ein Versagen von Copolyestern auf Basis von Phthalat als strukturelle Monofilament/Multifilament-Verbundtextilanordnungen für Sitzflächenkomponenten, die Wärme und Licht ausgesetzt sind, zu verstehen: erstens, die Wärmestabilisierungsfähigkeit während der Behandlung der Faser und die UV-Beständigkeit bei Langzeit-UV-Exposition und zweitens, die Beständigkeit gegen die Thermofixierungsbehandlungen oberhalb der HDT des Monofilaments, die benutzt werden, um für ein Binden von Multifilamentgarnen an die strukturellen Ketten- und/oder Schuß-Monofilamentfasern zu sorgen. Bei Untersuchungen der Alterung sind hinsichtlich der Bewahrung der Festigkeits- und Dehnungseigenschaften für thermofixierte elastomere Monofilamente auf Basis von Phthalat ernste Folgen durch das witterungsbedingte Altern nachgewiesen worden. Außerdem können die Temperaturen, die erforderlich sind, um ein angemessenes Thermofi xierungsbinden mit Multifilamentgarnen zu erreichen, die Umkehrung des Polymers sowie die Umverteilung und/oder Deaktivierung des Stabilisatorsystems hervorrufen, was zu schädlichen Auswirkungen führt. Die Umverteilung und/oder Deaktivierung haben bedeutende Auswirkungen auf die Langzeitbewahrung der Zugfestigkeit und Dehnung nach dem Äquivalent an Langzeitexpositionen gegenüber UV-Bestrahlung. Genau angegeben, weisen auf herkömmliche Weise stabilisierte Monofilamente auf Basis von Terephthalat, die thermofixiert worden sind, bei den Zugfestigkeits- und Dehnungseigenschaften nach Exposition gegenüber einer Bestrahlung von bis zu 451 Kilojoule pro Quadratmeter im Standardtest SAE J-1885 bis zu 50% Verlust auf. Es wäre von industrieller Bedeutung, elastomere Strukturfasern für A-Oberflächen-Textilerzeugnisse als Stützmaterial in Möbeln bereitzustellen, die nach dem Thermofixieren und Exposition von 481 kJ nach SAE J-1885 ein größeres Verhältnis, d. h. mindestens etwa 85% oder mehr, der Zugfestigkeit und Dehnung im nicht gealterten Zustand bewahren können.
Es wäre von kommerzieller Bedeutung, Copolyester-Monofilamente von großer Lebensdauer auf Basis von Phthalat zu erhalten, die bei Alterung eine verbesserte Bewahrung der physikalischen Eigenschaften für Sitzflächentextilerzeugnisse aufweisen, die daraus hergestellt sind, die thermofixiert worden sind und langfristig der UV-Bestrahlung ausgesetzt werden. Außerdem wäre es von industrieller Bedeutung, ein stabilisiertes elastomeres Copolyetherester-Monofilament bereitzustellen, das eine hohe Festigkeit und Bewahrung der Festigkeit im gealterten Zustand, geringe Verformung (Bewahrung der Gestalt und Größe), Säure- und Chlorbeständigkeit und Witterungsbeständigkeit selbst nach der Thermofixierungsbehandlung des Textilerzeugnisses aufweist.
Erfindungsgemäß sind elastomere Monofilamente offen bart, die nach der Exposition gegenüber Prüfbedingungen, die durch SAE J-1885 beschrieben sind, eine verbesserte Langzeitbewahrung der Festigkeit und Dehnung aufweisen. Mengenmäßig, angegeben in Gewichtsprozenten des Gewichts des Monofilaments, umfassen die Monofilamente:

(1) mindestens ein elastomeres Copolyesterpolymer und ein Stabilisierungssystem, das umfaßt:
(2) mindestens 1% Ruß,
(3) mindestens 0,5% bis 1,5% eines Antioxidationsmittels,
(4) mindestens 0,5% bis zu 1% einer oligomeren gehinderten Piperidinyl-(HALS)-Verbindung, die einen pK_a von weniger als 7 oder in Verbindung mit einem Säurefänger einen pK_a von 7 bis 12 besitzt, und
(5) mindestens 0,25% bis 1,3% eines UV-Stabilisators, der keine gehinderte Piperidinyl-(HALS)-Verbindung ist.

Die auf Phthalat basierten Polyester, die benutzt werden, um die stabilisierten Monofilamente bereitzustellen, sind lineare und cyclische Polyalkylenterephthalate, insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylenterephthalat (PPT), Polybutylenterephthalat (PBT), Ethylen-1,4-cyclohexylen-dimethylenterephthalat (PETG) und statistische oder Block-Copolymere dieser, die einen oder mehrere der obigen Bestandteile enthalten. Von diesen sind Copolymere, die harte Segmente von Polybutylenterephthalat-(PBT)-Copolymeren und weiche Segmente von Polytetramethylenetherglycolterephthalat enthalten, besonders bevorzugt.
Die bevorzugten, auf Phthalat basierten Copolyester sind in den Vereinigten Staaten im Handel von der DuPont De Nemours, Inc. und der Hoechst Celanese Corpo ration unter der Handelsmarke Hytrel^® bzw. Riteflex^® erhältlich und werden durch Polymerisieren (a) einer oder mehrerer aromatischer Dicarbonsäuren oder ihrer Äquivalente (und Ester oder esterbildenden Derivate, wie z. B. Säurechloride, -anhydride usw.), (b) eines oder mehrerer linearer langkettiger Glycole und (c) eines oder mehrerer Diole von niedrigem Molekulargewicht hergestellt.
Die bevorzugten Copolyester sind Copolymere von Polybutylenterephthalat und Polytetramethylenglycol, ein Block-Copolymer von Polybutylenterephthalat/Polybutylenisophthalat und Polyethylenglycol/Polypropylenglycol, ein Block-Copolymer von Polybutylenterephthalat/Polyhexenterephthalat und Polytetramethylenglycol und ein Block-Copolymer von Polyurethan und Polytetramethylenglycol.
Der bevorzugte elastomere Copolyester ist ein Copolyetherester, der im wesentlichen aus vielfältigen oder wiederkehrenden intralinearen, lang- und kurzkettigen Einheiten besteht, die durch Esterverknüpfungen vom Kopf zum Schwanz verbunden sind, wobei die langkettigen Estereinheiten durch die folgende Struktur dargestellt sind:
wobei der langkettige Ester in (1) durch ein zweiwertiges umgesetztes Polyalkylenoxidglycol (G), das ein Molekulargewicht zwischen 400 und 6.000 aufweist, dargestellt ist, und der kurzkettige Ester in (2) durch ein umgesetztes Diol (D) dargestellt ist, das ein Molekulargewicht von weniger als etwa 250 aufweist, und R für eine umgesetzte Dicarbonsäure steht, die ein Molekulargewicht von weniger als etwa 300 aufweist, mit der Maßgabe, daß die kurzkettigen Estereinheiten etwa 10 bis 95 Gew.-% des Copolyetheresters binlden und die langkettigen Estereinheiten folglich etwa 5 bis 90 Gew.-% des Copolyetheresters bilden.
Der Ausdruck „langkettige Estereinheiten", wie angewandt auf Einheiten in einer Polymerkette, bezieht sich auf das Reaktionsprodukt eines langkettigen Glycols mit einer Dicarbonsäure. Derartige „langkettige Estereinheiten", die in den Copolyetherestern dieser Erfindung eine Wiederholungseinheit sind, entsprechen der obigen Formel (1).
Typische langkettige Glycole sind Poly(ethylenoxid)glycol, Poly(1,2- und 1,3-propylenoxid)glycol, Poly(tetramethylenoxid)glycol, statistische oder Block-Copolymere von Ethylenoxid und 1,2-Propylenoxid und statistische oder Block-Copolymere von Tetrahydrofuran mit geringfügigen Mengen eines zweiten Monomers, wie z. B. 3-Methyltetrahydrofuran (benutzt in solchen Verhältnissen, daß das Molverhältnis von Kohlenstoff zu Sauerstoff in dem Glycol etwa 4,3 nicht übersteigt).
Der Ausdruck "kurzkettige Estereinheiten", wie angewandt auf Einheiten in einer Polymerkette, bezieht sich auf Verbindungen von niedrigem Molekulargewicht oder auf Polymerketteneinheiten, die Molekulargewichte von weniger als etwa 550 aufweisen. Sie werden durch Umsetzen eines Diols von niedrigem Molekulargewicht (kleiner als etwa 250) mit einer Dicarbonsäure hergestellt, um Estereinheiten zu bilden, die durch die obige Formel (2) dargestellt sind.
Zu den Diolen von niedrigem Molekulargewicht, die zu kurzkettigen Estereinheiten reagieren, gehören aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Dihydroxyverbindungen. Bevorzugt sind Diole mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Ethylen-, Propylen-, Tetramethylen-, Pentamethylen-, 2,2-Dimethyltrimethylen-, Hexamethylen- und Decamethylenglycol, Dihydroxycyclohexan, Cyclohexandimethanol, Resorcin, Hydrochinon, 1,5-Dihydroxynaphthalin usw. Besonders bevorzugt sind aliphatische Diole, die 2 bis 8 Kohlenstoffatome enthalten. Zu den Bisphenolen, die benutzt werden können, gehören Bis(p-hydroxy)diphenyl, Bis(p-hydroxyphenyl)methan und Bis(p-hydroxyphenyl)propan. Äquivalente esterbildende Derivate von Diolen sind ebenfalls nützlich (z. B. kann anstelle von Ethylenglycol Ethylenoxid oder Ethylencarbonat benutzt werden).
Dicarbonsäuren, die mit den vorstehenden langkettigen Glycolen und den Diolen von niedrigem Molekulargewicht umgesetzt werden, um die Copolyester dieser Erfindung herzustellen, sind aromatische Dicarbonsäuren von einem niedrigen Molekulargewicht, d. h., die ein Molekulargewicht von weniger als etwa 300 aufweisen. Der Ausdruck „Dicarbonsäuren", wie hier benutzt, schließt Äquivalente von Dicarbonsäuren ein, die zwei funktionelle Carboxylgruppen aufweisen, die sich bei der Reaktion mit Glycolen und Diolen beim Bilden von Copolyesterpolymeren im wesentlichen wie Dicarbonsäuren verhalten. Zu diesen Äquivalenten gehören Ester und esterbildende Derivate, wie z. B. Säurehalogenide und -anhydride. Die Anforderung an das Molekulargewicht betrifft die Säure und nicht ihren äquivalenten Ester oder ihr esterbildendes Derivat. Somit gehört ein Ester einer Dicarbonsäure, der ein Molekulargewicht von höher als 300 aufweist, oder ein Säureäquivalent einer Dicarbonsäure, das ein Molekulargewicht von höher als 300 aufweist, dazu, vorausgesetzt, daß die Säure ein Molekulargewicht von weniger als etwa 300 aufweist. Die Dicarbonsäuren können beliebige Substituentengruppen oder Kombinationen enthalten, die nicht wesentlich bei der Copolyesterpolymerbildung und der Benutzung des Polymers dieser Erfindung stören.
Typische aliphatische und cycloaliphatische Säuren, die für diese Erfindung benutzt werden können, sind Seba cinsäure, 1,3-Cyclohexandicarbonsäure, 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, Adipinsäure, Glutarsäure, Bernsteinsäure, Kohlensäure, Oxalsäure, Azelainsäure, Diethylmalonsäure, Allylmalonsäure, 4-Cyclohexan-1,2-dicarbonsäure, 2-Ethylsuberinsäure, 2,2,3,3-Tetramethylbernsteinsäure, Cyclopentandicarbonsäure, Decahydro-1,5-naphthalindicarbonsäure, 4,4'-Bicyclohexyldicarbonsäure, Decahydro-2,6-naphthalindicarbonsäure, 4,4'-Methylen-bis(cyclohexancarbonsäure), 3,4-Furandicarbonsäure und 1,1-Cyclobutandicarbonsäure.
Von den Dicarbonsäuren sind jene mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen, insbesondere die Phenylendicarbonsäuren, d. h. Phthal-, Terephthal- und Isophthalsäuren und ihre Dimethylderivate bevorzugt.
Zu anderen typischen aromatischen Dicarbonsäuren, die benutzt werden können, gehören Bibenzoesäure, substituierte Dicarboxylverbindungen mit zwei Benzolkernen, wie z. B. Bis(p-carboxyphenyl)methan, p-Oxy(p-carboxyphenyl)benzoesäure, Ethylen-bis(p-oxybenzoesäure), 1,5-Naphthalindicarbonsäure, 2,6-Naphthalindicarbonsäure, 2,7-Naphthalindicarbonsäure, Phenanthrendicarbonsäure, Anthracendicarbonsäure, 4,4'-Sulfonyldibenzoesäure und C₁- bis C₁₂-Alkyl- und Ringsubstitutionsderivate dieser, wie z. B. Halogen-, Alkoxy- und Arylderivate. Hydroxysäuren, wie z. B. p(J-Hydroxyethoxy)benzoesäure können ebenfalls benutzt werden, vorausgesetzt, daß auch eine aromatische Dicarbonsäure anwesend ist.
Es wird bevorzugt, daß mindestens etwa 50% der kurzen Segmente identisch sind und daß die identischen Segmente ein Homopolymer in dem faserbildenden Molekulargewichtsbereich (Molekulargewicht > 5.000) bilden, das einen Schmelzpunkt von mindestens 150ºC und vorzugsweise höher als 200ºC aufweist. Polymere, die diese Anforderungen erfüllen, weisen einen nützlichen Grad an Eigenschaften, wie z. B. Zugfestigkeit und Reißfestig keit, auf. Die Schmelzpunkte der Polymere werden zweckmäßigerweise durch Kalorimetrie mit Differentialabtastung bestimmt.
Zu den Diolen von niedrigem Molekulargewicht, die zu kurzkettigen Estereinheiten der Copolyester reagieren, gehören acyclische, alicyclische und aromatische Dihydroxyverbindungen. Bevorzugt werden Diole mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Ethylen-, Propylen-, Isobutylen-, Tetramethylen-, Pentamethylen-, 2,2-Dimethyltrimethylen-, Hexamethylen- und Decamethylenglycol, Dihydroxycyclohexan, Cyclohexandimethanol, Resorcin, Hydrochinon, 1,5-Dihydroxynaphthalin usw.
Die langkettigen Glycole besitzen ein Molekulargewicht von etwa 600 bis 6.000, einen Schmelzpunkt von weniger als etwa 55ºC, und zu ihnen gehören die Poly(alkylenoxid)glycole, wie z. B. Polyethylenglycol, Poly(1,2- und 1,3-propylenoxid)glycol, Poly(tetramethylenoxid)glycol, Poly(pentamethylenoxid)glycol.
In der am stärksten bevorzugten Ausführungsform ist ein elastomeres Monofilament mit einer konzentrischen Kern-und-Mantel-Konfiguration versehen. Zwei verschiedene elastomere Copolyester sind eingesetzt. In dem am stärksten bevorzugten elastomeren Copolyester bestehen in dem Kern die harten Segmente aus Polybutylenterephthalat (PBT), und die weichen Segmente bestehen aus Poly(tetramethylenetherglycolterephthalat). Als Shore-Härte ausgedrückt, besitzt das Copolymer für den Kern am stärksten bevorzugt eine Shore-D-Härte von 55 bis 80, und das am stärksten bevorzugte Polymer für den Mantel besitzt eine Shore-D-Härte von 35 bis 55.
Als Molprozentgehalt von harten und weichen Segmenten für das bevorzugte Copolyesterpolymer ausgedrückt, enthält der Kern 85 bis 98 Molprozent harte Segmente, die PBT umfassen, und 2 bis 15% weiche Segmente, die Polytetramethylenetherglycol umfassen. Ein Copolymer, das 70 Mol-% bis 85 Mol-% harte Segmente enthält, die sich von PBT ableiten, und 15 Mol-% bis 30 Mol-% weiche Segmente von Polytetramethylenetherglycol enthält, ist der in dem Mantel am stärksten bevorzugt enthaltene Copolyester. Im Handel erhältliche Polyester dieses Typs werden von der Hoechst Celanese Corporation, Charlotte, NC unter der Handelsmarke RITEFLEX vertrieben. Ein bevorzugter beispielhafter Kern enthält RITEFLEX 672 (PBT-1) mit einer Shore-D-Härte von 72, und der bevorzugte Mantel enthält RITEFLEX 640 (PBT-2) mit einer Shore-D-Härte von 40.
Die Antioxidationsmittel, die hier benutzt werden, sind vom Typ des gehinderten Phenols, die im Handel unter der Handelsmarke IRGANOX von Ciba Geigy erhältlich sind. Sekundäre thermische Stabilisatoren, die hier benutzt werden, sind wesentlich und sorgen für ein sekundäres Abfangen von Radikalen und/oder Sauerstoff, was während der Schmelzeverarbeitungsschritte erforderlich ist. Diese sind ausgewählt aus phosphorhaltigen Verbindungen, wie z. B. Phosphitestern, Phosphoniten, und Thioestern, wie z. B. DSTDP, Distearylthiodipropionat. Der bevorzugte sekundäre Stabilisator ist SANDOSTAB P-EPQ von der CLARIANT CORP., USA. Die Mengen sind zu 0,4 bis 1% des Monofilamentgewichts spezifiziert.
Das Monofilament dieser Erfindung enthält in dem Stabilisatorsystem einen Stabilisator, der ein oligomeres gehindertes Amin ist und einen pK_a von weniger als 7 aufweist, oder einen Stabilisator, der ein oligomeres gehindertes Amin ist und einen pK_a von 7 oder größer aufweist, der in dem Monofilament mit einem Säurefänger kombiniert ist. Die Stabilisatoren, die oligomere gehinderte Amine sind, welche in dieser Erfindung benutzt werden, weisen eine kennzeichnende Acidität (pK_a) auf. Aufgrund der schlechten Wasserlöslichkeit gehinderter Amine werden die pK-Werte durch potentio metrische Titration in einer Lösemittel/Wasser-Mischung bestimmt, eine Meßtechnik, die in dem Fachgebiet bekannt ist. Ein beispielhaftes Verfahren zum Bestimmen von pK_a-Werten schließt das Lösen des oligomeren gehinderten Amins in einem starken Lösemittel, wie z. B. Isopropanol oder Tetrafluorisopropanol, und Zugeben von 0,1 N HCl und anschließendes Titrieren mit 0,1 N NaOH ein. Verdünnte HCl wird zugegeben, um ein Hydrochlorid zu erzeugen, und folglich erhöht dies die Wasserlöslichkeit des Oligomers. Die pK_a-Werte sind von Hydrochloriden in Isopropanol/Wasser (1 : 1). Die Berechnung basiert auf dem Modell einer schwachen einbasigen Säure: pKa = pH × log[A]/[HA],worin [A] für die Konzentration der deprotonierten Form (dissoziierten Form), [HA] für die Konzentration der protonierten Form (undissoziierten Form) steht. Die Messungen des pK_a können mit einer herkömmlichen Potentiometervorrichtung, wie sie z. B. von Beckman Instruments, USA erhältlich ist, vorgenommen werden.
Beispiele für ein oligomeres gehindertes Amin, das einen pK_a von weniger als 7 besitzt oder das mit einem Säurefänger kombiniert ist, schließen ein: oligomerisiertes 2,2,4,4-Tetramethyl-20-(oxiranylmethyl)-7-oxa-3,20-diazadispiro[5.1.11.2]heneicosan-21-on, oligomerisiertes 1,2,2,4,4-Pentamethyl-20-(oxiranylmethyl)-7-oxa-3,20-diazadispiro-[5.1.11.2]heneicosan-2l-on, oligomerisiertes 1-Acetyl-2,2,4,4-tetramethyl-20-(oxiranylmethyl)-7-oxa-3,20-diazadispiro[5.1.11.2]heneicosan-21-on, Poly-N,N'-bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)-1,8-diazadecylen, die Additionsverbindung von 2,2,6,6-Tetramethyl-4-allyloxypiperidin mit Polymethylhydridosiloxan (Molekularmasse bis zu 4.000), die Additionsverbindung von 1,2,2,6,6-Pentamethyl-4-allyloxypiperidin und Polymethylhydridosiloxan (Molekularmasse bis zu 4.000), ein Copolymer von Styrol mit J-Methylstyrol und Maleinsäureanhydrid, umgesetzt mit 4-Amino-1,2,2,6,6-pentamethylpiperdin und Octadecylamin, ein Polycarbonat mit 2,2'-Bis[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]ethanol als Diolkomponente, ein Polycarbonat mit 2,2'-Bis[(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)iminoethanol als Diol-Komponente, ein Copolymer von Maleinsäureanhydrid und einem J-Olefin mit bis zu 30 Kohlenstoffatomen, umgesetzt mit 4-Amino-2,2,6,6-tetramethylpiperidin, ein Copolymer von Maleinsäureanhydrid und einem J-Olefin mit bis zu 30 Kohlenstoffatomen, umgesetzt mit 1-Acetyl-4-amino-2,2,6,6-tetramethylpiperidin, ein Copolymer von Maleinsäureanhydrid und einem J-Olefin mit bis zu 30 Kohlenstoffatomen, umgesetzt mit 4-Amino-1,2,2,6,6-pentamethylpiperidin, und Polyalkyl-1-oxa-diazaspirodecanen
wobei n für eine ganze Zahl von 2 bis 50 steht, Y für eine Gruppe mit der Formel II oder III steht,
die Indizes 3 und 4 die Ringpositionen in dem Diazaspirodecan-System angeben und eine Bindung des Stickstoffs mit einer CH₂-Gruppe der Propylen-2-oxy-Gruppe verknüpft ist, R¹ für ein Wasserstoffatom, ein Sauerstoffatom, eine NO-Gruppe, eine Alkylgruppe, eine C₁- bis C₂₂-Acylgruppe oder eine Benzylgruppe steht, R² und R³ entweder für identische oder verschiedene Wasserstoffatome oder C₁- bis C₅-Alkylgruppen stehen, wobei R⁴ für eine Methylgruppe steht, oder R² für ein Wasserstoffatom oder eine C₁- bis C₅-Alkylgruppe steht und R³ und R⁴ zusammen mit den Kohlenstoffatomen, die sie verknüpfen, eine C₅- oder C₈-Cycloalkylgruppe oder eine Gruppe mit der Formel
bilden, R⁵ und R⁶ identisch oder verschieden sind und ein Wasserstoffatom, eine C₁- bis C₃₀-Alkylgruppe, eine unsubstituierte oder mit Chlor oder C₁- bis C₄-Alkyl substituierte Phenyl- oder Naphthylgruppe oder eine unsubstituierte oder mit C₁- bis C₄-Alkyl substituierte C₅- bis C₁₈-Cycloalkylgruppe oder eine Gruppe mit der Formel
darstellen, und R⁷ für ein Wasserstoffatom oder eine C₁- bis C₂₂-Acylgruppe steht, und als eine endständige Einheit das Sauerstoffatom der Acylgruppe mit der endständigen CH₂-Gruppe verknüpft ist und einen Oxiranring bildet. Die obigen oligomeren gehinderten Amine, die einen pK_a von weniger als 7 aufweisen, sind ohne einen Säurefänger benutzbar. Das bevorzugte oligomere gehinderte Amin besitzt die Formel
wobei n in einem Bereich von 2 bis 50 liegt und R für eine funktionelle Gruppe steht, die mit Amid-Stickstoff reagieren kann, z. B. Epichlorhydrin, wie offenbart in dem US-Patent Nr. 5,169,925, das durch Bezugnahme hierin eingebunden ist.
Ein anderes geeignetes gehindertes Amin, das ohne einen Säurefänger benutzbar ist und das einen pK_a von weniger als 7 besitzt, besitzt die Formel
wobei R für Alkyl, wie Methyl, steht und n von 2 bis 200 beträgt. Geeignete Ausführungsformen von (4) sind in dem US-Patent Nr. 4,233,412 offenbart, das durch Bezugnahme hierin eingebunden ist und im Handel von Ciba Geigy als Tinuvin^® 622 erhältlich ist. Tinuvin^® 123 ist ein oligomeres gehindertes Amin, das einen pK_a von weniger als 7 besitzt und ebenfalls in geeigneter Weise ohne einen Säurefänger benutzbar ist. Uvisil^® 299, ein oligomeres gehindertes Amin, das von der Great Lakes Chemical, Inc. erhältlich ist, ist ein weiteres geeignetes gehindertes Amin, das ohne einen Säurefänger benutzbar ist und einen pK_a von weniger als 7 aufweist. Das am stärksten bevorzugte gehinderte Amin ist von der Hoechst Celanese/Clariant Corp., USA als Hostavin N-30 erhältlich.
Weitere geeignete oligomere gehinderte Amine sind in EP 0 690 094 als „Amin M", „Amin P", „Amin Q" und „Amin R" offenbart.
Das Molekulargewicht oder das gewichtsmittlere Molekulargewicht des oligomeren gehinderten Amins beträgt 300 bis 10.000, vorzugsweise 1.000 bis 7.500. Die benötigte Menge an oligomerem gehindertem Amin beträgt 0,5 bis 2%, vorzugsweise 0,5 bis 0,8%.
Wenn das oligomere gehinderte Amin einen pK_a von 7 oder höher besitzt, ist ein Säurefänger erforderlich. Zu geeigneten Säurefängern gehören Erdalkalimetallsalze von Fettsäuren, wie Calciumstearat, und Metalloxide oder -hydroxide von kleiner Teilchengröße, die zur Benutzung in Fasern geeignet sind, wie z. B. Oxide von Zink, Aluminium, Calcium oder Magnesium oder Hydroxide eines dieser Metalle. Zu speziellen beispielhaften Oxiden und Hydroxiden gehören Zinkoxid, Zinkhydroxid, Aluminiumhydroxid und Magnesiumoxid. Die Menge an Säurefänger liegt in einem Bereich von 0,1 Gew.-% bis etwa 3 Gew.-%. Wenn mehr als 3 Gew.-% benutzt werden, sind die physikalischen Eigenschaften des Monofilaments beeinträchtigt.
Geeigneter Ruß ist im Handel von der Cabot Chemical, Inc. unter der Bezeichnung 880 Black Pearls^® erhältlich. Die Menge an Ruß, die in einer Vormischung enthalten ist, die in das Monofilament einbezogen wird, beträgt 20 oder mehr Gew.-%, vorzugsweise etwa 25 Gew.-% Die Endkonzentration an Ruß in dem Monofilament beträgt 0,75% bis 2%. Die Mindestmenge ist insofern entscheidend, als unter dieser Menge die Bewahrung der physikalischen Eigenschaften nach der Alterungsexposition nicht akzeptabel ist.
Das gegenwärtige Monofilament enthält auch mindestens einen UV-Stabilisator, der kein oligomerisiertes gehindertes Amin ist, wie z. B. 2-(2'-Hydroxphenyl)benzotriazole, z. B. 2-(2'-Hydroxy-5'- methylphenyl)benzotriazol, 2-(3',5'-Di-tert-butyl-2'-hydroxyphenyl)benzotriazol, 2-(5'-tert-Butyl-2'-hydroxyphenyl)benzotriazol, 2-[2'-Hydroxy-5'-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenyl]benzotriazol, 2-(3'-5'-Di-tert-butyl-2'-hydroxyphenyl)-5-chlorbenzotriazol, 2-(3'-tert-Butyl-2'-hydroxy-5'-methylphenyl)-5-chlorbenzotriazol, 2-(3'-sek-Butyl-5'-tert-butyl-2'-hydroxyphenyl)benzotriazol, 2-(2'-Hydroxy-4'-octoxyphenyl)benzotriazol, 2-(3',5'-Di-tert-amyl-2'-hydroxypheny)benzotriazol, 2-(3',5'-Bis(J,J-dimethylbenzyl)-2'-hydroxyphenyl)benzotriazol, die Mischung aus 2-(3'-tert-Butyl-2'-hydroxy-5'-(2-octyloxycarbonylethyl)phenyl)-5-chlorbenzotriazol, 2-(3'-tert-Butyl-5'-[2-(2-ethyl-hexyloxy)carbonylethyl]-2'-hydroxyphenyl)-5-chlorbenzotriazol, 2-(3'-tert-Butyl-2'-hydroxy-5'-(2-methoxycarbonylethyl)phenyl)-5-chlorbenzotriazol, 2-(3'-tert-Butyl-2'-hydroxy-5'-(2-methoxycarbonylethyl)phenyl)benzotriazol, 2-(3'-tert-Butyl-2'-hydroxy(2-octyloxy-carbonylethyl)phenyl)benzotriazol, 2-(3'-tert-Butyl-5'-[2-(2-ethylhexyloxy)carbonylethyl]-2'hydroxyphenyl)benzotriazol, 2-(3'-Dodecyl-2'-hydroxy-5'-methylphenyl)benzotriazol und 2-(3'-tert-Butyl-2'-hydroxy-5'-(2-isooctyl-oxycarbonylethyl)phenylbenzotriazol, 2,2'-Methylenbis[4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-6-benzotriazol-2-ylphenol]; das Umesterungsprodukt von 2-[3'-tert-Butyl-5'(2-methoxycarbonylethyl)-2'-hydroxyphenyl]benzotriazol mit Polyethylenglycol 300; [R-CH₂CH₂-COO(CH₂)₃]₂, wobei R = 3'-tert-Butyl-4'-hydroxy-5'-2H-benzotriazol-2-ylphenyl; [R-CH₂CH₂-COO(CH₂CH₂O)_n/2]₂, wobei n = 1 bis 5 und R = 3'-tert-Butyl-4'-hydroxy-5'-2H-benzotriazol-2-ylphenyl.
Der am stärksten bevorzugte UV-Stabilisator ist ein polymeres benzotriazolfunktionelles Polymer, das die allgemeine Formel (PHS-BZT)
besitzt, wobei n, m und o jeweils in einem Bereich von 1 bis 1.000 liegen, und R =
und X = H oder
Ausführungsformen von PHS-BZT sind in der US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 08/659,295 offenbart, die durch Bezugnahme hierin eingebunden ist.
Zu weiteren geeigneten UV-Stabilisatoren gehören 2-(2-Hydroxyphenyl)-1,3,5-triazine, z. B. 2,4,6-Tris(2-hydroxy-4-octyloxyphenyl)-1,3,5-triazin, 2-(2-Hydroxy-4-octyloxy-phenyl)-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin, 2-(2,4-Dihydroxyphenyl)-4,6-bis-(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin, 2-(2,4-Dihydroxyphenyl)-4,6-bis-(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin, 2,4-Bis(2-hydroxy-4-propyloxyphenyl)-6-(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin, 2-(2-Hydroxy-4-octyloxyphenyl)-4,6-bis(4-methylphenyl)-1,3,5-triazin, 2-(2-Hydroxy-4-dodecyloxyphenyl)-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin, 2-[2-Hydroxy-4-(2-hydroxy-3-butyloxypropyloxy)phenyl]-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin und 2-Hydroxy-4-(2-hydroxy-3-octyloxypropyloxy)-phenyl]-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin.
Der am stärksten bevorzugte Lichtstabilisator ist ein polymeres benzotriazolfunktionelles Polymer.
Poly(hydroxystyrolbenzotriazol) (PHS-BZT) kann ausgehend von der Homopolymerisation von Hydroxyphenylmethylcarbinol (HMPC-BZT) (z. B. 4-HMPC-BZT) oder durch Copolymerisation von HMPC-BZT mit ortho-, meta- oder para-Hydroxyphenylmethylcarbinol (2,3,4-HMPC), entweder in der Schmelze oder in Lösung (z. B. in Methanol oder Essigsäure) synthetisiert werden. Als Katalysator wird eine Mineralsäure benutzt.
Das Zwischenprodukt Hydroxyphenylmethylcarbinol-benzotriazol (HMPC-BZT) kann durch Azokupplung von 4-Hydroxyacetophenon mit dem Diazoniumchloridsalz von Orthonitroanilin, gefolgt von reduzierender Cyclisierung mit einem Reduktionsmittel, wie z. B. Thioharnstoffdioxid, hergestellt werden, um 4-Hydroxyacetophenon (4-HAP-BZT) zu erhalten. Das 4-HAP-BZT wird mit einem beliebigen geeigneten Reduktionsmittel (z. B. NaBH₄ in NaOH) weiter reduziert, um den sekundären Alkohol 4-Hydroxyphenylmethylcarbinolbenzotriazol (4-HPMC-BZT) zu erhalten.
Eine beispielhafte Pfropf-Copolymer-Ausführungsform von PHS-BZT wird aus einem Polyhydroxystyrol der Novolak-Klasse (PHS-N) hergestellt, das zuerst durch Zusammengeben von 4-Hydroxyphenylmethylcarbinol (1 g) und 25 ml Eisessig, dann Zugeben von 3 Tropfen konzentrierter Schwefelsäure hergestellt wird. Nach zwei Tagen wird die Lösung tropfenweise zu Wasser gegeben, um eine Niederschlagsaufschlämmung von PHS-N-Polymer zu bilden. Die Aufschlämmung wird 1 Stunde lang gerührt, das Polymer wird abfiltriert und mit Wasser gewaschen und getrocknet.
PHS-N (0,48 g, MG 5.600) und HPMC-BZT (91,9%, 0,14 g) werden in 25 ml Eisessig gelöst. Im Anschluß an die Zugabe von 3 Tropfen konzentrierter Schwefelsäure wird die Lösung bei Raumtemperatur 3 Tage lang gerührt. Die Lösung wird tropfenweise zu 300 ml Wasser gegeben, um das Polymer auszufällen. Das Polymer wird dann abfiltriert und über Nacht in einem warmen (< 59ºC) Ofen mit einer Stickstoffspülung getrocknet; es wird ein schmutzig-weißes Pulver erhalten. Es wird angenommen, daß die Reaktion an der Carbinolhydroxylgruppe erfolgt, während die Phenolgruppe nicht reagiert. Dieses Ergebnis wird durch UV-VIS-Absorptionsspektren bestätigt, wobei λ_max, beobachtet bei 354 nm nach Blau verschoben wird, wenn die Wasserstoffbrückenbindung zwischen der ortho-Hydroxyl- und der Benzotriazolgruppe gelöst wird. Keine Verschiebung von λ_max wird beobachtet, wenn HPMC-BZT mit PHS-BZT verglichen wird. Das durch GPC erhaltene MG beträgt typischerweise etwa 6.077 bei einer Polydispersität von etwa 1,6.
Eine Copolymer-Ausführungsform von PHS-BZT (co-HMPC-BZT) wird wie folgt hergestellt: In ein Gefäß werden 2-Hydroxyphenylmethylcarbinol (90%, 5,35 g), 4-Hydroxyphenylmethylcarbinolbenzotriazol (91,9%, 1,03 g) und 25 ml Eisessig gegeben; anschließend werden 3 Tropfen konzentrierte Schwefelsäure zugegeben. Nach zwei Tagen wird die Lösung tropfenweise zu Wasser gegeben, um das Polymer auszufällen. Nachdem die Aufschlämmung 1 Stunde lang gerührt wurde, wird das Polymer abfiltriert, mit Wasser und anschließend mit Toluol gewaschen und getrocknet. Basierend auf UV-VIS-Absorptionsspektren wird das HMPC-BZT durch Reaktion am Carbinol in das Polymer eingebunden.
Ein weiteres beispielhaftes PHS-BZT-Copolymer (HPMC-BZT + 4-HPMC) wird wie folgt hergestellt: In einem Gefäß werden 5,41 g HPMC-BZT (99,8%) und 20,21 g 4-HPMC (97,7%) mit 350 ml Eisessig zusammengegeben. Die Aufschlämmung wird gerührt, bis das meiste des Ausgangsmaterials gelöst ist. Konzentrierte Schwefelsäure (2 Tropfen) wird zugegeben, und die Lösung wird dann bei Raumtemperatur zwei Tage lang gerührt. Die Lösung wird unter Rühren tropfenweise zu 120 ml Wasser gegeben. Das Polymer wird nach 1 Stunde Rühren abfiltriert, mit 3 Portionen (200 ml) Wasser, gefolgt von 2 Portionen (250 ml) Toluol gewaschen. Nach dem Trocknen über Nacht in einem Vakuumofen werden etwa 26,30 g schmutzig-weißes Pulver erhalten. Die Ergebnisse der WU-VIS-Absorptionsspektren sind identisch mit denjenigen, die für das Pfropf- und das 2-HPMC-Copolymer beobachtet werden. Es wird keine Blauverschiebung von λ_max beobachtet. Die GPC-Analyse ergibt ein Molekulargewicht (MG) von 3.619 bei einer Polydispersität von 1,52. Die Struktur wurde durch NMR bestätigt.
EIN OBERFLÄCHEN-STRETCHGEWEBE
Das Monofilament der vorliegenden Erfindung wird durch herkömmliche Fabrikationsmittel, die in dem Fachgebiet bekannt sind, vorteilhaft in Stütztextilerzeugnissen für Sitz- und Liegeflächen, wie z. B. Sitzen von Pkw, Bussen, Zügen, Flugzeugen (im folgenden zusammen als 'Tragtextilerzeugnisse' bezeichnet) eingebunden.
Das bevorzugte Stützmaterial in Möbeln ist eine Kettenwirkware, die durch Wirken von ausgerichteten Monofilamenten einer oder mehr als einer Denier-Klasse, allein oder mit einem oder mehr als einem Typ Multifilamentgarn (Garn 1), hergestellt wird. Wenn Monofilamente zusammen mit Multifilamentgarn(en) gewebt oder gewirkt werden, liegen die Monofilamente vorzugsweise in einer Richtung und das Garn in der Richtung im rechten Winkel zu dem Monofilament; anschließend erfolgt Thermofixieren, oder es wird auf eine andere Weise verursacht, daß sich eine ausreichende Zahl von Multifilamentgarn-Faseroberflächen an die Monofilamente haftet. Vorzugsweise wird ein schwarzes Homofilament, das mit gefärbten Multifilamentgarnen umwickelt ist, wobei das Homofilament einen Denier-Wert in dem Bereich von 250 bis 500 besitzt, in der Füllrichtung (Schußrichtung) liegen und ein nicht umwickeltes Heterofilament, das (1) bis (5) umfaßt, die oben spezifiziert sind und einen Denier-Wert in dem Bereich von 900 bis 3.000 besitzen, wird in der Kettrichtung liegen. Standardweb- und -wirktechniken können benutzt werden, um die Stütz textilerzeugnisse für Möbel unter Verwendung der Monofilamente der vorliegenden Erfindung herzustellen. Speziell wird zu der Sitzflächenstruktur vorzugsweise ein Sitzflächenrahmen, ein Sitzflächenstützgewebe, ein hinterer Rahmen und ein hinteres Stützgewebe gehören. In der bevorzugten Ausführungsform sind das Sitzflächenstützgewebe und das hintere Stützgewebe unter Spannung über dem Sitzflächenrahmen bzw. dem hinteren Rahmen angeordnet, ohne daß zusätzliche Polster oder andere Stützstrukturen notwendig sind, obwohl erwogen wird, daß, falls gewünscht, solche Stützstrukturen verwendet werden könnten.
Mit Multifilament umwickeltes elastomeres Monofilamentgarn ist von World Elastic erhältlich, von der angenommen wird, daß deren Geschäftsadresse 231 Pounds Avenue SW, Concord, N.C. 28025 lautet, indem ein geeignetes Monofilament dieser Erfindung geliefert wird.
Die Erfindung stellt auch eine Sitzflächenstruktur bereit, die umfaßt: einen Sitzflächenrahmen; ein Sitzflächenstützgewebe, das quer über den Sitzflächenrahmen gespannt angeordnet ist; ein hinteres Stützgewebe, das quer über den hinteren Rahmen gespannt angeordnet ist, wobei mindestens eines, das Sitzflächenstützgewebe oder das hintere Stützgewebe, ein Kettenwirk-Schußeintrag-Textilerzeugnis, das ein elastomeres Monofilamentgarn in der Kette aufweist und eine Funktionsseite bildet, ein elastomeres umwickeltes Filamentgarn in dem Schuß, das eine ästhetische Oberfläche bildet, und ein Wirkfilamentgarn umfaßt, das die Kette und den Schuß verknüpft.
Bei dem Verfahren zum Spinnen eines Heterofilaments, z. B. zum Spinnen eines 30/70-Mantel/Kern-Typs, sind die Extruderbedingungen beim Kern bei Benutzung eines Copolyesters mit einer Shore-D-Härte von 72 wie folgt:

Zone 1 289ºC

Zone 2 285ºC

Zone 3 279ºC

Flanschtemp. 279ºC

Schmelztemp. 272ºC

Spinnkopftemp. 291ºC

Spinnpumpenrad-Geschwindigkeit 17,3 U/min
Die Extruderbedingungen zum Spinnen eines Mantel-Copolyesters mit einer Shore-D-Härte von 40 sind:

Zone 1 265ºC

Zone 2 270ºC

Zone 3 270ºC

Zone 4 269ºC

Flanschtemp. 225ºC

Schmelztemp. 254ºC

Spinnpumpenrad-Geschwindigkeit 7,4 U/min
Der Abschrecktank ist auf 68ºC eingestellt und enthält eine kleine Menge an herkömmlichem Schmiermittel. Der 1. Verstrecktank ist auf 90ºC eingestellt;
der 2. Verstrecktank ist auf 90ºC eingestellt; die Durchlauftrocknertemperatur beträgt 120ºC, und die Thermofixierofentemperatur ist auf 148ºC eingestellt.
Die Ausziehwalzengeschwindigkeiten betragen:

1. Walzenstand 16,5 m/min
2. Walzenstand 72,5 m/min
3. Walzenstand 67 m/min
4. Walzenstand 65 m/min Gegenwalze 5 U/min

Appretur kann überall während der Ziehstadien aufgebracht werden. Vorzugsweise wird eine nichtabsorbierende Appretur, wie z. B. eine Appretur auf Basis von Rizinusöl, zu 0,25 bis 0,35 Gew.-%, basiert auf dem Gewicht des Heterofilaments, benutzt. Die Wickelspannung beträgt 25 bis 50 g und hängt direkt von dem Denier-Wert des Monofilaments ab. Das am stärksten bevorzugte 2.250-Denier-Heterofilament weist die folgenden Sollwerte auf:

Instron (Meßlänge) 254 mm

Bruchfestigkeit 4 kg ± 0,5

dtex 2.500 ± 60 g

Schrumpfung, 100ºC, 10 min 5 ± 1,5%

Dehnung 90 ± 15%

Festigkeit > 2 g/d
Vergleichsbeispiele
Eine schwarze Vormischung wurde durch Zusammengeben der folgenden Bestandteile auf einer Volumen%-Basis in einem Compounder hergestellt, gefolgt von Extrusion und Zerhacken zu Pellets unter Benutzung eines Doppelschneckenextruders:

PBT-1-Copolymer 75%

Ruß 25%

Eine zweite Vormischung wurde unter Benutzung der folgenden Gew.-% der Bestandteile hergestellt:

Vormischung C-1	Gew.-%
PBT-1-Copolymer	78,0%
IRGANOX 3125	5,0% Antioxidationsmittel
SANDOSTAB P-EPQ	5,0% Co-Stabilisator
HOSTAVIN N-30	8,0% oligomeres gehindertes Amin
CYASORB 5411	4,0% Benzotriazol-UV-Stabilisator

BEISPIEL C1
Ein Ladung von 5 Vol.-% von Vormischung C1 wurde als eine einheitliche Mischung getrennt in PBT-1 und PBT-2 eingebunden. Das Schmelzemischen wurde in einem herkömmlichen Aufbereitungsextruder durchgeführt, und die pelletisierten Mischungen von PBT-1 und PBT-2 wurden gebildet. Die pelletisierten Mischungen wurden in einem McCosh-Trockner während eines Zeitraums und bei einer Temperatur konditioniert, die ausreichend waren, um die Feuchtigkeit zu entfernen, und in einen Comet-Mischer gefüllt, der Harz und Vormischung(en) volumetrisch mischte. Die Mischung wurde in den Einfüllhals der Spinnanlage gegeben, die eine Verdränger-Spinnpumpe für jeden Polymerschmelzestrom und einen Eigendrehungsantrieb umfaßt, der so ausgelegt ist, daß die Polymerschmelzströme zu einem konzentrischen Mantel-Kern-Monofilament zusammenströmen. Die Monofilamente wurden unter den obigen Bedingungen in der Form von im wesentlichen runden Monofilamenten mit einem Denier-Wert von 2.250 gesponnen.
BEISPIEL C2
Ein Ladung von 10 Vol.-% von Vormischung C1 wurde unter Benutzung derselben Techniken wie in dem vorhergehenden Beispiel als eine einheitliche Mischung eingebunden. Die pelletisierten Mischungen wurden wie in dem vorhergehenden Beispiel konditioniert und in der Form eines 70/30-Kern/Mantel-Monofilaments von 2.250 Denier gesponnen.
BEISPIEL 3
Eine Ladung von 10 Vol.-% von Vormischung C1 und eine Ladung von 4 Vol.-% der schwarzen Vormischung wurden gemäß denselben Techniken wie oben als eine einheitliche Mischung getrennt in PBT-1 und PBT-2 eingebunden. Die pelletisierten Mischungen wurden wie oben zu einem konzentrischen Mantel-Kern-Monofilament in der Form eines 70/30-Kern/Mantel-Monofilaments von 2.250 Denier gesponnen.
BEISPIEL 4
Eine Vormischung 2 wurde unter Benutzung der folgenden Gew.-% der Bestandteile hergestellt:

Vormischung 2 Gew.-%

PBT-1-Copolymer 77

IRGANOX 1330 5,0

SANDOSTAB P-EPQ 5,0

HOSTAVIN N-30 5,0

PHS-BZT 8,0
Ein Ladung von 10 Gew.-% von Vormischung 2 und eine Ladung von 4 Vol.-% der schwarzen Vormischung wurden in derselben Weise wie in den obigen Beispielen in einem Aufbereitungsextruder getrennt in Kern-PBT-1- und Mantel-PBT-2-Polymere eingebunden. Überraschenderweise wies dieses Monofilament nach dem thermischen Altern bei 105ºC während 13 Tagen keinen Verlust an Festigkeit oder Dehnung und nach 488 Kilojoule UV-Strahlung einen Verlust an Zugfestigkeit von nur 1,7% auf.
In der folgenden Tabelle sind die bewahrte Festigkeit der Beispiel-Monofilamente im Anschluß an akkumulierte Exposition unter Benutzung des Prüfverfahrens, das durch SAE J-1885 beschrieben ist, zusammengefaßt:
Prozentuale bewahrte Zugfestigkeit

Claims

Polyestermonofilament, das im folgenden in Gewichtsprozenten des Gewichts des Monofilaments umfaßt: (1) mindestens ein elastomeres Copolyesterpolymer und ein Stabilisierungssystem, das im wesentlichen besteht aus (2) mindestens 0,75%, vorzugsweise mindestens 1% Ruß, (3) mindestens einem Antioxidationsmittel und einem sekundären Wärmestabilisator, (4) einer oligomeren gehinderten Piperidinyl-(HALS)-Verbindung mit einem pK_a-Wert von kleiner als 12 und (5) einem UV-Stabilisator, der keine gehinderte Piperidinyl-(HALS)-Verbindung ist, wobei, wenn die Verbindung unter (4) einen pK_a-Wert von 7 oder größer besitzt, das Monofilament ferner einen Säurefänger enthält.
Monofilament nach Anspruch 1, wobei (5) ein polymeres benzotriazolfunktionelles Polymer mit der Formel
ist, wobei n, m und o jeweils in einem Bereich von 1 bis 1.000 liegen, und R =
und X = H oder
Monofilament, das einen elastomeren Copolyester, Ruß, ein Antioxidationsmittel, einen sekundären Wärmestabilisator, ein polymeres gehindertes aminfunktionelles Polymer und einen polymeren Benzotriazolpolymerstabilisator umfaßt, wobei das Monofilament nach einer Bestrahlung von 481 Kilojoule gemäß SAE J-1885 mindestens 90 Prozent der Zugfestigkeit im nicht gealterten Zustand bewahrt.
Polyestermonofilament, das im folgenden in Gewichtsprozenten des Gewichts des Monofilaments umfaßt: (1) mindestens ein elastomeres Copolyesterpolymer und ein Stabilisierungssystem, das im wesentlichen besteht aus (2) mindestens 0,75%, vorzugsweise mindestens 1% Ruß, (3) mindestens einem Antioxidationsmittel und einem sekundären Wärmestabilisator, (4) einer oligomeren gehinderten Piperidinyl-(HALS)-Verbindung mit einem pK_a-Wert von kleiner als 7 und (5) einem UV-Stabilisator, der keine HALS-Verbindung ist.
Monofilament nach mindestens einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei der elastomere Copolyester wiederkehrende Einheiten umfaßt, die durch die folgenden langkettigen und kurzkettigen Ester dargestellt sind, die durch Esterverknüpfungen vom Kopf zum Schwanz verbunden sind
wobei der langkettige Ester durch ein zweiwertiges umgesetztes Polyalkylenoxidglycol (G) mit einem Molekulargewicht zwischen 400 und 6.000 dargestellt ist und der kurzkettige Ester durch ein umgesetztes Diol (D) mit einem Molekulargewicht von weniger als 250 dargestellt ist und R für eine umgesetzte Dicarbonsäure mit einem Molekulargewicht von kleiner als etwa 300 steht, mit der Maßgabe, daß die kurzkettigen Estereinheiten etwa 10 bis 95 Gew.-% des Copolyetheresters bilden und die langkettigen Estereinheiten etwa 5 bis 90 Gew.-% des Copolyetheresters bilden, wobei die Gruppen (G) von Poly(ethylenoxid)glycol, Poly(1,2- und 1,3-propylenoxid)glycol, Poly(tetramethylenoxid)glycol, statistischen oder Block-Copolymeren von Ethylenoxid und 1,2-Propylenoxid und statistischen oder Block-Copolymeren von Tetrahydrofuran mit geringfügigen Mengen eines zweiten Monomers abgeleitet sind, die Gruppen (D) von aliphatischen und aromatischen Dihydroxyverbindungen abgeleitet sind und wobei die Gruppen (R) unabhängig voneinander von aromatischen Dicar bonsäuren abgeleitet sind.
Monofilament nach Anspruch 5, wobei das elastomere Copolyester harte Segmente, die Polybutylenterephthalat (PBT) umfassen, und weiche Segmente enthält, die Polytetramethylenetherglycol (PTMG) umfassen.
Monofilament nach Anspruch 1, wobei (4)
umfaßt, wobei n für eine ganze Zahl von 2 bis 50 steht, Y für eine Gruppe mit der Formel II oder III steht,
die Indizes 3 und 4 die Ringpositionen in dem Diazaspirodecan-System angeben und eine Bindung des Stickstoffs mit einer CH₂-Gruppe der Propylen-2-oxy-Gruppe verknüpft ist, R¹ für ein Wasserstoffatom, ein Sauerstoffatom, eine NO-Gruppe, eine Alkylgruppe, eine C₁- bis C₂₂-Acyl-Gruppe oder eine Benzylgruppe steht, R² und R³ entweder für identische oder verschiedene Wasserstoffatome oder C₁- bis C₅-Alkylgruppen stehen, wobei R⁴ für eine Methylgruppe steht, oder R² für ein Wasserstoffatom oder eine C₁- bis C₅-Alkylgruppe steht und R³ und R⁴ zusammen mit den Kohlenstoffatomen, die sie verknüpfen, eine C₅- oder C₈-Cycloalkylgruppe oder eine Gruppe mit der Formel
bilden, R⁵ und R⁶ identisch oder verschieden sind und ein Wasserstoffatom, eine C₁- bis C₃₀-Alkylgruppe, eine unsubstituierte oder mit Chlor oder C₁- bis C₄-Alkyl substituierte Phenyl- oder Naphthylgruppe oder eine unsubstituierte oder mit C₁- bis C₄-Alkyl substituierte C₅- bis C₁₈-Cycloalkylgruppe oder eine Gruppe mit der Formel
darstellen, und R⁷ für ein Wasserstoffatom oder eine C₁- bis C₂₂-Acylgruppe steht und als eine endständige Einheit das Sauerstoffatom der Acylgruppe mit der endständigen CH₂-Gruppe verknüpft ist und einen Oxiranring bildet.
Monofilament nach den Ansprüchen 1 und 2, das ferner einen Kern und einen Mantel umfaßt, wobei der Kern einen elastomeren Copolyester umfaßt, der 85 bis 98 Mol-% harte Segmente, die Polybutylenterephthalat (PBT) umfassen, und 2 bis 15 Mol-% weiche Segmente, die Polytetramethylenetherglycol (PTMG) umfassen, und der Mantel einen Copolyester umfaßt, der 70 bis 85 Mol-% PBT und 15 bis 30 Mol-% weiche Segmente, die PTMG umfassen, besitzt.