Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf als Füllmaterial geeignete, unverdelte P olyesterstapelfasern, die beispielsweise gleichzeitig hervorragende Bauschigkeit, gute Widerstandsfähigkeit gegen Verformung unter komprimierender Belastung, gute Verarbeitbarkeit und hervorragenden Griff aufweisen, auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Stapelfasern sowie auf deren Verwendung zur Herstellung von Füllmaterial.
Polyesterfasern sind aufgrund ihrer guten physikalischen Eigenschaften, insbesondere ihrer hervorragenden Erholungsfähigkeit nach Belastung, als Füllmaterial, beispielsweise für Steppdecken, Winterbekleidung und Kissen, geeignet. Es werden daher verschiedene Polyesterfasern für die Verwendung als Füllmaterial hergestellt. Derartige Polyesterfasern für Füllmaterial sind beispielsweise aus Polyestern unterschiedlichen Polymerisationsgrads zusammengesetzte Fasern mit schraubenförmiger Kräuselung, Hohlfasern mit nichtschraubenförmiger Kräuselung, die durch mechanische Kräuselung hohler Polyesterfasern hergestellt wurden, und andere, die im Handel erhältlich sind.
Aus derartigen konventionellen Polyesterfasern hergestellte Füllmaterialien zeigten jedoch nicht nur zu wenig Bauschigkeit und Widerstand gegen kompressive Verformung, sondern diese Eigenschaften nahmen bei längerem Gebrauch des Füllmaterials auch noch ab. Diese bekannten Fasern waren somit nicht voll befriedigend für die Verwendung als Füllmaterialien für Steppdecken, Winterbekleidung und dergleichen.
Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, Polyesterstapelfasern zu schaffen, welche die vorstehend beschriebenen Nachteile nicht aufweisen gut verarbeitbar sind, einen guten Griff zeigen und sich somit als Füllmaterial bzw. für die Herstellung von Füllmaterial eignen.
Diese Anforderungen werden durch die erfindungsgemässen, unveredelten Stapelfasern erfüllt, welche aus einem Polyester mit mindestens 85 Mol% Äthylenterephthalateinheiten bestehen, hohl sind, wobei der eingeschlossene Hohlraum 10-30% der Gesamtquerschnittsfläche der Faser ausmacht, wobei der scheinbare Titer jeder Faser 5,0-9,0 den beträgt und die Fasern eine primäre Kräuselung mit 7,0 bis 10,0 Kräuseln/25 mm und eine sekundäre Kräuselung mit 1,5-2,0 Kräuseln/25 mm aufweisen, und wobei die Kräuseldehnung der sekundären Kräuselung mindestens 30% und deren Kräuselerholung mindestens 70% betragen.
Im nachstehenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Faser in vergrössertem Massstab,
Fig. 2-A und 2-B Querschnitte in vergrössertem Massstab durch Ausführungsformen erfindungsgemässer Fasern,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zur Herstellung der erfindungsgemässen Fasern geeigneten Vorrichtung,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer modifizierten, zur Herstellung der erfindungsgemässen Fasern geeigneten Vorrichtung,
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine in den Vorrichtungen gemäss Fig. 3 und 4 verwendbare Stauchkräuselvorrichtung, aus welchem der Abstand W zwischen den Rakelklingen hervorgeht.
Wie in Fig. 1 dargestellt, weist die erfindungsgemässe Faser zwei Kräuselungsarten, nämlich primäre und sekundäre Kräuselung auf. Die primäre ist eine feine Kräuselung, die mechanisch auf bekannte Art erzeugt wird und in Fig. 1 mit a und a' bezeichnet ist. Die sekundäre Kräuselung ist grob und leicht streckbar und in Fig. 1 bei b und b' dargestellt.
Bei auf bekannte Art mechanisch gekräuselten Stapelfasern ist eine derartige sekundäre Kräuselung kaum feststellbar.
Die Anzahl Kräusel pro Längeneinheit, die prozentuale Kräuseldehnung und -elastizität der sekundären Kräuselung werden bei 20 C und 65 % rel. Feuchtigkeit folgendermassen ermittelt:
Die Länge in mm einer Einzelfaser unter einer Anfangsbelastung von 0,15 mg/den nach 2 min Belastungsdauer wird als li, die Länge in mm derselben Faser nach einer Belastung während 2 min mit 2,10 mg/den zur Streckung der sekundären Kräuselung wird als 12 und die Länge in mm derselben Faser nach Aufhebung der Belastung und erneuter Belastung mit 0,15 mg/den während 2 min wird als 13 bezeichnet.
Die vorstehend genannten Werte werden dann wie folgt errechnet: Anzahl Kräusel/25 mm Anzahl sekundäre Kräusel der sekundären Kräu- = Anzahl sekundär Kräusel x 25 selung I1 % Kräuseldehnung der ¯ 12-11 x 100 sekundären Kräuselung - 12 % Kräuselerholung der ¯ 12-13 x 100 sekundären Kräuselung 12-11
Die Kräuseleigenschaften der primären Kräuselung werden auf gleiche Art ermittelt wie vorstehend beschrieben, wobei jedoch anstelle von 0,15 mg/den für die Anfangsbelastung 2,10 mg/den, zur Streckung der primären Kräuselung eine Belastung von 50 mg/den anstelle von 2,10 mg/den und für die abschliessende Belastung wieder 2,10 mg/den eingesetzt werden.
Die Anzahl Kräusel, die Kräuseldehnung und -erholung der primären Kräuselung werden nach den vorstehend in bezug auf die sekundäre Kräuselung angeführten Formeln errechnet.
In der vorstehend beschriebenen Messmethode ist die Anfangsbelastung von 0,15 mg/den eine Belastung zur Konditionierung der Prüfmuster und genügt nicht, um die sekundäre oder primäre Kräuselung zu strecken. Die Belastung von 2,1 mg/den genügt nur zur Streckung der sekundären Kräuselung, reicht jedoch nicht aus, um die primäre Kräuselung wesentlich zu strecken. Anderseits wird durch die Belastung von 50 mg/den in praktisch allen Fällen sowohl die sekundäre wie auch die primäre Kräuselung vollständig gestreckt, wobei jedoch die Faser selbst nicht gedehnt wird.
Der prozentuale Flächenanteil des Hohlraums der Faser in bezug auf deren Gesamtquerschnittsfläche errechnet sich nach folgender Formel:
Querschnittsfläche des Hohlraums % Hohlraumfläche = x 100 Gesamtquerschnittsfläche der Fa- ser (inkl. Hohlraumfläche)
Anderseits ist der scheinbare Titer jeder einzelnen Faser ein Mass für die Abmessungen der Hohlfaser und wird nach der nachstehenden Formel errechnet:
scheinbarer Titer in den = Titer der Einzelfaser in den der Einzelfaser Länge des Piüfmusters - Hohlraumfläche/100)
In der erfindungsgemässen Faser beträgt die Kräuseldehnung der primären Kräuselung vorzugsweise 18-28 % und deren Kräuselerholung vorzugsweise 70-9O % und die Kräuseldehnung der sekundären Kräuselung vorzugsweise 30 bis 40% und deren Kräuselerholung vorzugsweise 7090 %.
Die Stapellänge der erfindungsgemässen Fasern für die Verwendung als Füllmaterial beträgt im bis zur Aufhebung der primären und sekundären Kräuselung gestreckten Zustand, jedoch ohne Dehnung der Faser selbst, was durch eine Belastung von 50 mg/den erreicht werden kann, vorzugsweise 30-160mm.
Die verschiedenen hervorragenden Eigenschaften der erfindungsgemässen Fasern entstehen durch synergistische Wirkung der Vereinigung der verschiedenen, vorstehend beschriebenen Eigenschaften. Als Füllmaterial geeignete Fasern, deren Bauschigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen komprimierende Verformung hoch und während langer Gebrauchsdauer beständig sind und die zudem einen angenehmen Griff aufweisen und sich gut verarbeiten lassen, können nicht erhalten werden, wenn nur eine der vorstehend beschriebenen Bedingungen nicht erfüllt ist. Wenn beispielsweise die Anzahl Kräusel pro 25 mm 10 übersteigt, wird keine genügende Bauschigkeit erreicht und wenn diese Anzahl kleiner ist als 7, leidet nicht nur die Beständigkeit der Fasern gegen komprimierende Verformung, sondern auch deren Widerstandsfähigkeit gegen die Beibehaltung dieser Eigenschaften bei längerer Gebrauchsdauer wird ungenügend.
Wenn anderseits die Eigenschaften der sekundären Kräuselung ausserhalb des definierten Bereichs liegen, leiden die Bauschigkeit und/oder die Widerstandsfähigkeit gegen komprimierende Verformung sowie die Beibehaltung dieser Eigenschaften bei längerer Gebrauchsdauer. Wenn anderseits die prozentuale Querschnittsfläche des Hohlraums der Faser weniger als
10% beträgt, wird die Bauschigkeit ungenügend, während bei Überschreitung einer Querschnittsfläche des Hohlraums von 30% der Hohlraum der Kräuselung während der Kräuselungsbehandlung zusammenfällt, wodurch die Herstellung von als Füllmaterial geeigneten Fasern verunmöglicht wird. Wenn der scheinbare Titer der Einzelfasern weniger als 5 den beträgt, zeigen die Fasern ungenügende Steifheit und bei Überschreitung von 9 den leidet nicht nur die Bauschigkeit, sondern auch der Griff der Fasern.
Polyesterfasern mit den vorstehend beschriebenen, verschiedenen Eigenschaften sind in hohem Ausmass kräuselbar und der nach der nachstehenden Formel errechnete Kräuselindex solcher Fasern übersteigt üblicherweise 50%: %Kräuselindex = L1-L2 X 100
L1 worin L1 die Länge der Einzelfaser nach Belastung mit 0,13 g/den während 30 s und L2 die Länge der Einzelfaser nach Aufhebung der Belastung während 1 min bedeuten.
Die Querschnittsform der erfindungsgemässen Polyesterfasern ist vorzugsweise, wie in Fig. 2-A und 2-B dargestellt, eine runde Umfangslinie mit rundem oder polygonalem Hohlraum.
Die erfindungsgemässe Faser besteht aus einem Polyester mit mindestens 85 Mol% Äthylenterephthalateinheiten und kann somit auch aus einem Copolymer bestehen. Die hier verwendete Bezeichnung Polyester umfasst Homowie auch Copolymere von Äthylenterephthalat, die bis zu 15 Mol% anderer esterbildender Verbindungen enthalten können. Derartige andere, esterbildende Verbindungen sind beispielsweise Diäthylenglykol; andere Polymethylenglykole mit 1-10 C-Atomen; Hexahydro-p-xylylenglykol; aromatische Dicarbonsäuren, wie Isophthal-, Dibenzoe- und Hexahydroterephthalsäure; aliphatische Säuren, wie Adipinsäure; Hydroxysäuren, wie Hydroxyessigsäure und dergleichen.
Die erfindungsgemässen Fasern können auch Stabilisatoren, Mattierungsmittel und andere Zusätze enthalten.
Bei direkter Verwendung oder nach Ausführung einer bekannten Vorbehandlung, wie beispielsweise Kardierung, zeigen die erfindungsgemässen Fasern zur Verwendung als Füllmaterial hervorragende Bauschigkeit, Beständigkeit gegen komprimierende Verformung und gegen die Abnahme dieser Eigenschaften während langer Gebrauchsdauer, wie auch angenehmen Griff und leichte Verarbeitbarkeit.
Die hier verwendete Bezeichnung Füllmaterial bezieht sich auf eine oder mehrere Schichten praktisch in gleicher Richtung parallel zueinander angeordneter Stapelfasern. Im vorliegenden Fall wurden die Eigenschaften von Fasern für diesen Verwendungszweck anhand deren Bauschigkeit im unbelasteten Zustand und unter komprimierender Belastung, Erholung der Bauschigkeit und Reissfestigkeit eines Kardenbands festgelegt, die nach den nachstehend angeführten Methoden ermittelt wurden.
Bauschigkeit im unbelasteten Zustand:
20 g der zu prüfenden Stapelfasern werden in einen zylindrischen Behälter von 10,4 cm Durchmesser eingefüllt und mit einer der lichten Weite des Behälters entsprechenden Scheibe bedeckt, welche mit einem Gewicht von 0,5 g/cm2 belastet wird. Nach 2 h wird das Volumen/g des Musters aus dessen Höhe im zylindrischen Behälter errechnet. Der erhaltene Wert wird für die Bauschigkeit der Faser in unbelastetem Zustand eingesetzt und beträgt bei den erfindungsgemässen Fasern beispielsweise mindestens 110 cm3/g, wogegen er bei konventionellen Produkten höchstens in der Grössenordnung von 100 cm3/g liegt.
Bauschigkeit im komprimierend belasteten Zustand:
In der vorstehend beschriebenen Prüfung wird die Scheibe auf dem Prüfmuster im zylindrischen Behälter anstelle von 9,5 g/cm2 mit einem Gewicht von 9,5 g/cm2 belastet und das Volumen/g des Musters aus dessen Höhe im zylindrischen Behälter nach 17 h unter Belastung gemessen. Der erhaltene Wert wird für die Bauschigkeit unter komprimierender Belastung eingesetzt und ist nicht nur ein Mass für die Widerstandskraft gegen komprimierende Verformung der Fasern, sondern wird auch ein Mass für die Beständigkeit der Fasern gegen Abnahme der Bauschigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen komprimierende Verformung während langer Gebrauchsdauer, da die Resultate einer praktischen Gebrauchsprüfung zeigen, dass die genannte Abnahme dann gering ist, wenn der errechnete Wert hoch ist.
Die erfindungsgemässen Fasern ergeben beispielsweise einen Wert der Bauschigkeit unter komprimierender Belastung von mindestens 30 g/cm3 und somit ist auch deren Beständigkeit gegen die Abnahme der Widerstandsfähigkeit gegen komprimierende Verformung bei langer Gebrauchsdauer gross. Bei konventionellen Produkten liegt der entsprechende Wert höchstens bei einer Grössenordnung von 25 g/cm3.
Erholung der Bauschigkeit:
Nach Ermittlung des Wertes für die Bauschigkeit unter komprimierender Belastung wird das Gewicht auf der Scheibe über den Fasern im zylindrischen Behälter unmittelbar durch ein solches von 0,5 g/cm2 ersetzt und nach 5 h die Höhe des Musters im zylindrischen Behälter gemessen und daraus das Volumen/g errechnet und der erhaltene Wert durch denjenigen dividiert, der bei der vorstehend beschriebenen Ermittlung der Bauschigkeit im unbelasteten Zustand erhalten wurde. Der schlussendlich erhaltene Wert, ausgedrückt in %, bezeichnet die prozentuale Bauscherholung und liegt bei erfindungsgemässen Fasern beispielsweise oberhalb 75 %.
Reissfestigkeit eines Kardenbands:
Ein Kardenband aus zu prüfenden Stapelfasern einer linearen Dichte von ungefähr 2 g/20 cm Länge wird einer Reissfestigkeitsprüfung mit einer Einspannlänge von 20 cm und einer Zuggeschwindigkeit von 20 cm/min unterzogen.
Dies ergibt die Reissfestigkeit des Kardenbands aufgrund des Schlupfs zwischen den einzelnen Stapelfasern und der erhaltene Wert wird durch das Gewicht des Prüfmusters dividiert, wobei die Reissfestigkeit des Kardenbands erhalten wird.
Wenn dieser Wert zu hoch liegt, sind die Fasern schlecht kardierbar, während bei zu niedrigen Werten der Nachteil auftritt, dass die Fasern sich während des Kardierens oder im Gebrauch trennen oder zerreissen. Von beiden Gesichtspunkten aus betrachtet, d. h. im Hinblick auf leichte Kardierbarkeit und Eignung der Fasern als Füllmaterial, das bei langer Gebrauchsdauer beständig sein muss, wird eine Reissfestigkeit des Kardenbands im Bereich von 150-250 g/g bevorzugt.
Die Werte der aus erfindungsgemässen Fasern hergestellten Kardenbänder liegen alle innerhalb dieses Bereichs.
Im weiteren zeigen die erfindungsgemässen Fasern neben einem angenehmen Griff eine befriedigende Steifheit, und praktische Gebrauchsprüfungen von unter Verwendung solcher Fasern hergestellter Steppdecken und mit gestepptem Futter versehener Kleidungsstücke ergaben befriedigende Resultate.
Die erfindungsgemässen Fasern werden hergestellt, indem ein Kabel aus unverstreckten hohlen Filamenten aus einem Polyester mit mindestens 85 Mol% Äthylenterephtalateinheiten verstreckt, danach auf 70-140 C erhitzt und unmittelbar anschliessend mit der Massgabe einer Stauchkräuselvorrichtung zugeführt wird, dass der scheinbare Titer D in den pro cm der Breite des Filamentkabels den nachstehenden beiden Bedingungen entspricht:
: 3,0 x 104 ' D ' 10 x 104 und
0,5 x 10 W2 D 6,3 x 104 W2 worin W den numerischen Wert in cm eines Zwischenraums zwischen Rakelklingen der Stauchkräuselvorrichtung bedeutet, und indem das stauchgekräuselte Filamentkabel in einem Zustand mindestens 100toiger Entspannung in Längsrichtung und komprimiert auf eine Dichte von 200-400 kg/m3 einer Hitzebehandlung unterzogen und danach auf Stapellänge zerschnitten wird.
Das beschriebene Verfahren wird im nachstehenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise erläutert.
In Fig. 3 wird ein unverstrecktes Filamentkabel 1 aus hohlen Polyesterfilamenten zwischen je einem Satz Zuführrollen 2 und Verstreckungsrollen 3 unter Erhitzung mittels Dampf, der aus der zwischen den beiden Rollensätzen 2 und 3 angeordneten Düse 4 austritt, heissverstreckt. Das verstreckte Kabel 5 verläuft über die Umlenkrolle 6 zu der schlitzförmigen Heizvorrichtung 8, die unmittelbar vor einer Stauchkräuselvorrichtung 7 angebracht ist. Nach Aufheizung mittels der Heizvorrichtung 8 wird das Kabel 5 mittels eines Quetschrollenpaars 9, 9' in die Stauchkammer 10 eingeführt.
Am Ausgangsende der Stauchkammer 10 ist eine mit einem Gewicht 11 belastete Klappe 12 angebracht, die auf das in der Stauchkammer befindliche Kabel 5 einen Rückstaudruck ausübt, wodurch dieses gekräuselt wird. Das aus der Stauchkammer 10 austretende, gekräuselte Filamentkabel 13 wird mittels Einfüllrohr 14 in entspanntem Zustand in die Hitzebehandlungsvorrichtung 15 eingefüllt, wie dies nachstehend ausführlicher beschrieben wird. In den Seitenwänden der Hitzebehandlungsvorrichtung 15 sind Bohrungen 16 geringen Durchmessers zur Einführung eines heissen Gases angebracht und die Hitzebehandlung des Filamentkabels 13 erfolgt durch Einführung von heissem Gas durch diese Bohrungen 16. Anschliessend wird das Filamentkabel 13 aus der Hitzebehandlungsvorrichtung abgezogen und einer (nicht gezeigten) Schneidvorrichtung zugeführt und auf Stapellänge zerschnitten.
In der modifizierten Ausführungsform einer zur Ausführung des beschriebenen Verfahrens geeigneten Vorrichtung gemäss Fig. 4 wird das Filamentkabel 5 aus hohlen Filamenten nach der Verstreckung durch das erhitzte Flüssigkeitsbad 17 geleitet und dadurch erhitzt und anschliessend mittels des Quetschrollenpaars 9, 9' in die Stauchkammer 10 eingeführt.
Das aus der Stauchkammer 10 austretende, gekräuselte Filamentkabel 13 wird mittels einer Führungsplatte 24 um 90O gedreht und danach mittels Einfüllrohr 14 in entspanntem Zustand in eine J-Box 18 eingefüllt. Am Ausgangsende der J-Box 18 befindet sich eine über einen pneumatischen Zylinder 19 gesteuerte Klappe 20, welche die Regulierung der Komprimierungsdichte des gekräuselten Filamentkabels 13 im Inneren der J-Box 18 ermöglicht. Das in die J-Box 18 eingefüllte, gekräuselte Filamentkabel 13 wird von dieser aus im Verpackungszustand auf ein endloses Netz-Trägerband 21 abgelegt und auf diesem für die Hitzebehandlung in eine Heissluft-Zirkulationsvorfichtung 22 eingeführt.
Nach Beendigung der Hitzebehandlung wird das gekräuselte Filamentkabel 13 aus dem Austrittsende der Hitzebehandlungsvorrichtung 22 abgezogen und einer (nicht gezeigten) Schneidvorrichtung zugeführt und auf Stapellänge zerschnitten.
Die Heissverstreckung des unverstreckten Filamentkabels im beschriebenen Verfahren kann über einen erhitzten Verstreckungsstift erfolgen oder das Filamentkabel kann mittels eines Dampfstrahls aufgeheizt oder hierfür durch ein heisses Flüssigkeitsbad geleitet werden. Besonders bevorzugt wird die Ausführungsform unter Einsatz eines Strahls heissen Dampfs, wobei ein Kabel von relativ hohem Titer gleichmässig erhitzt und dadurch auch gleichmässig verstreckt werden kann. Da ausserdem im Dampfstrahl eine momentane und nicht eine langwierige Aufheizung des Kabels erfolgt, ergibt sich der Vorteil, dass der Kristallisationsgrad des verstreckten Filamentkabels niedrig und dadurch das Kabel in der Stauchkräuselvorrichtung leichter kräuselbar wird.
Bei dieser Ausführungsform wird vorzugsweise in einem Verstreckungsverhältnis von 3,04,0, insbesondere 3,5-5,5, verstreckt und die Temperatur des Dampfstrahls beträgt vorzugsweise 100 bis 120" C.
Unmittelbar vor der Einführung des verstreckten Filamentkabels 5 in die Stauchkräuselvorrichtung 7 muss das Kabel auf 70-140" C erhitzt werden. Falls auf eine zu niedrige Temperatur vorgeheizt wird, nimmt die Anzahl Kräusel und die Kräuseldehnung der sekundären Kräuselung ab, wodurch die Bauschigkeit und Bauscherholung der erhaltenen Fasern leiden. Ausserdem nimmt auch die Reissfestigkeit eines Kardenbands aus solchen Fasern ab, was eine schlechtere Verarbeitbarkeit dieser Fasern bedeutet. Anderseits werden Anzahl Kräusel und Kräuseldehnung der sekundären Kräuselung bei zu hoher VorerhitzungstemXperatur zu hoch, wodurch die Reissfestigkeit eines Kardenbands aus solchen Fasern ansteigt, was bedeutet, dass die Fasern schlecht kardierbar sind und deren Verarbeitung zu Füllmaterial schwierig wird.
Zusätzlich tritt der Nachteil auf, dass die Anfälligkeit der Einzelfilamente zum Zerreissen während der Kräuselungsbehandlung ansteigt. Für das Nass-Vorerhitzen, beispielsweise mittels Heisswasser oder Dampf, werden Vorerhitzungstemperaturen im Bereich von 70-100 und für das Trockenvorerhitzen, beispielsweise mittels Heissluft oder einer schlitzförmigen Heizvorrichtung, werden Vorerhitzungstemperaturen im Bereich von 100-140 C bevorzugt. Bei Verwendung von heissen Flüssigkeiten für die Vorerhitzung können diesen Avivagemittel zugesetzt werden.
Ein primäres Merkmal von besonderer Wichtigkeit im beschriebenen Verfahren besteht in der Einführung des Filamentkabels in die Stauchkräuselvorrichtung und in der Kräuselung des Kabels unter Bedingungen, dass der Zwischenraum W in cm der Rakelklingen 23 und 23' der Stauchkräu selvorrichtung 7 gemäss Fig. 5 und der scheinbare Titer D in den/cm Breite des verstreckten, in die Stauchkräuselvorrichtung eingeführten Filamentkabels den Verhältnissen 0,5 x 104 W2 = D = 6,3 x 104 W2, vorzugsweise 3,1 x 104 W2 = D = 4,5 x 104 W2 und 3,7 x 104 = D (= 10 x 104, vorzugsweise 4,5 x 104 = D = 7 x 104 entspricht.
Die hier verwendete Ausdrucksweise scheinbarer Titer in den/cm Breite des in die Stauchkräuselvorrichtung eingeführten, verstreckten Filamentkabels entspricht einem Wert, der durch Errechnung des scheinbaren Gesamttiters des verstreckten Filamentkabels aus dessen Gesamttiter in den und Division des so erhaltenen scheinbaren Gesamttiters in den durch die Breite des in die Stauchkräuselvorrichtung eingeführten Filamentkabels in cm, erhalten wird.
EMI4.1
<tb> Scheinbarer <SEP> Gesamttiter <SEP> Gesamttiter <SEP> des <SEP> Filamentkabels <SEP> in <SEP> den
<tb> <SEP> =
<tb> des <SEP> Filamentkabels <SEP> in <SEP> den <SEP> % <SEP> Hohlraum <SEP> der <SEP> im <SEP> Kable <SEP> enthal <SEP> #tenen <SEP> Filamente#
<tb> <SEP> 100
<tb>
Der scheinbare Titer in den/cm Breite des Filamentkabels, der aus der vorstehenden Berechnung resultiert,
wird im nachstehenden als D (den/cm) bezeichnet. Die Breite des in die Stauchkräuselvorrichtung eingeführten Filamentkabels beträgt üblicherweise 15-150 cm, jedoch kann das beschriebene Verfahren auch mit Kabelbreiten unter oder über diesem Bereich ausgeführt werden.
Wenn das Verhältnis 0,5 x 104 W2 ¯ D ¯ 6,3 x 104 W2 des Abstands W in cm zwischen den Rakelklingen der Stauchkräuselvorrichtung und dem scheinbaren Titer D in den/cm Breite des verstreckten, in die Stauchkräuselvorrichtung eingeführten Filamentkabels nicht eingehalten wird, kann die erfindungsgemässe sekundäre Kräuselung mit 1,5-2 Kräuseln/25 mm und Kräuseldehnung oberhalb 30% nicht erreicht werden und somit werden nur Fasern mit minderwertiger Bauschigkeit und Beständigkeit gegen die Abnahme der Bauschigkeit bei langer Gebrauchsdauer und mit unbefriedigendem Griff und schlechter Verarbeitbarkeit erhalten. Höchst wünschenswerte Resultate werden speziell dann erhalten, wenn die Kräuselung unter einer Bedingung erzeugt wird, welche dem Verhältnis 3,1 x 104 W2 C D ¯ 4,5 x 104 W2 entspricht.
Wenn im weiteren der scheinbare Titer D in den/cm Breite des verstreckten, in die Stauch kräuselvorrichtung eingeführten Filamentkabels weniger als 3,7 x 104 beträgt, beginnt die Stauchkräuselvorrichtung ungleichmässig zu wirken und es ist nicht möglich, eine stabile Arbeitsweise zu erzielen. Anderseits verstopft das Kabel bei Überschreiten eines Werts von 10 x 104 die Stauchkammer, so dass deren weiterer Betrieb verunmöglicht wird. Am stabilsten arbeitet die Stauchkräuselvorrichtung, wenn der Wert D in den/cm im Bereich von 4,5 x 104 C D ¯ 7 x 104 liegt.
Zur Erzielung der erwünschten Anzahl Kräusel der primären und sekundären Kräuse1ung, soll der Staudruck in der Stauchkammer 10 der Stauchkräuselvorrichtung 7 vorzugsweise im Bereich von 2,0-4,3 kg/cm2 liegen. Die hier verwendete Bezeichnung Staudruck in der Stauchkammer bezieht sich auf den Druck, der mittels einer Druckmessvorrichtung gemessen wird, die auf der Längsachse im Inneren der Stauchkammer, in einem Abstand von 70 mm von der Quetschspalte des Quetschrollenpaars angebracht ist.
Das zweite wesentliche Merkmal des beschriebenen Verfahrens liegt in der Sicherstellung, dass die Hitzebehandlung des wie vorstehend beschrieben gekräuselten Filamentkabels unter Bedingungen erfolgt, bei welchen das Kabel in Längsrichtung um mindestens 100% entspannt ist und die komprimierte Packungsdichte des Garns 200-400 kg/m3 beträgt.
Der hier verwendete Ausdruck prozentuale Entspannung des Filamentkabels in Längsrichtung bezieht sich auf einen numerischen Wert, der wie folgt erhalten wird:
Auf dem Filamentkabel werden im Abstand voneinander zwei Markierungen angebracht und der Abstand zwischen diesen beiden Markierungen auf dem Garn vor der Hitzebehandlung mit A bezeichnet. Danach wird dieser Abstand gemessen, wenn das Filamentkabel sich in einem Zustand befindet, in welchem die primäre Kräuselung im wesentlichen unverändert, die sekundäre Kräuselung dagegen praktisch ausgestreckt ist, was durch Anwendung einer Belastung von 2,10 mg/den erreicht werden kann. Dieser Abstand wird mit B bezeichnet.
Die prozentuale Entspannung des in der Vorrichtung befindlichen Filamentkabels kann dann folgendermassen errechnet werden: (B-A) % Entspannung = ( ) x x 100
A
Wenn die prozentuale Entspannung des Filamentkabels in Längsrichtung im beschriebenen Verfahren weniger als 100 % beträgt, nimmt die Kräuseldehnung der sekundären Kräuselung ab und es wird geringere Bauschigkeit und Beständigkeit gegen die Abnahme der Bauschigkeit bei langer Gebrauchsdauer und ein schlechter Griff erzielt. Die Kräuseldehnung der sekundären Kräuselung nimmt auch ab, wenn die Packungsdichte des Filamentkabels während der Hitzebehandlung weniger als 200 kg/m3 beträgt. Anderseits ist es schwierig, die genannte Packungsdichte auf einen Wert oberhalb 400 kg/m3 zu erhöhen.
Die Hitzebehandlung, welche trocken oder nass ausgeführt werden kann, erfolgt vorzugsweise bei 100-180 C. Für die Hitzebehandlung kann das Filamentkabel entweder direkt in eine Hitzebehandlungsvorrichtung, wie in Fig. 3 dargestellt, eingepackt oder zuerst in einer komprimierenden Verpackungsvorrichtung, beispielsweise der in Fig. 4 dargestellten J-Box, verpackt und komprimiert und danach im komprimierten Zustand in eine Hitzebehandlungsvorrichtung überführt werden.
Das wie vorstehend beschrieben hitzebehandelte, gekräuselte Filamentkabel wird danach mittels einer konventionellen Schneidvorrichtung auf Stapellänge, vorzugsweise von 3-16 cm, geschnitten. Die so erhaltenen, erfindungsgemässen Stapelfasern können danach zur Ausrichtung in gleicher Richtung parallel zueinander, auf bekannte Art kardiert werden. Eine einfache Lage eines solcherart erhaltenen Flächengebildes, oder mehrere derartige, übereinandergelegte Lagen, können danach als Füllmaterial verwendet werden.
Bei Übereinanderschichten mehrerer solcher Lagen erfolgt dies vorzugsweise so, dass die einzelnen Fasern in den über einanderliegenden Lagen rechtwinklig zueinander verlaufen.
Solcherart hergestelltes Füllmaterial ist höchst nützlich zur Herstellung von Steppdecken, Winterbekleidung, Kissen, Schlafsäcken, Sitzpolstern und dergleichen.
Beispiele 1-7 und Vergleichsversuche 1-4
Polyäthylenterephthalat mit Viskositätszahl 0,62, bestimmt in o-Chlorphenol bei 35 C, wurde bei 280 C schmelzgesponnen und die erhaltenen Filamente mit 450 m/min zu einem unverstreckten Garn mit einem Titer der Einzelfilamente von 19 den aufgewickelt. Der Querschnitt der Einzelfilamente in diesem unverstreckten Garn war rund und hohl, wie in Fig. 2-A dargestellt mit einer Querschnittsfläche des Hohlraums von 20%. Dieses unverstreckte Multifilament wurde zu einem Filamentkabel mit einem Gesamttiter von 400 000 den zusammengefasst und in einer Vorrich- tung gemäss Fig. 3 im Verhältnis 4,5 verstreckt, wobei die Temperatur des Dampfstrahls 110 C betrug.
Der Titer der Einzelfilamente des verstreckten Filamentkabels betrug 4,2 den und die Querschnittsfläche des Hohlraums 20 %.
Das erhaltene, verstreckte Filamentkabel wurde danach unter Verwendung einer Vorrichtung gemäss Fig. 3 einer Kräuselungs- und Hitzebehandlung unter Bedingungen der Vorerhitzungstemperatur, prozentualen Entspannung und Packungsdichte des Kabels während der Hitzebehandlung gemäss nachstehender Tabelle 1 unterzogen.
Das erhaltene, gekräuselte und hitzebehandelte Filamentkabel wurde danach auf eine Stapellänge von 5,3 cm geschnitten. Im weiteren betrug die Breite des in die Stauch kräuselvorrichtung eingeführten Filamentkabels 1,8 cm, der scheinbare Titer D betrug ungefähr 61 700 den/cm und der Zwischenraum W zwischen den Rakelklingen der Stauchkammer betrug 1,3 cm. Die Hitzebehandlung wurde während 30 min mittels Heissluft von 120 C durchgeführt.
Die erhaltenen Stapelfasern zeigten einen Titer von 5,2 den und die Querschnittsfläche ihres Hohlraums betrug 20%, was somit einem scheinbaren Titer von den Einzelfasern von 6,5 den entsprach.
Es wurden Bestimmungen der Bauschigkeit in unbelastetem und in kompressiv belastetem Zustand, Bauscherholung und Reissfestigkeit eines Kardenbands der erhaltenen Stapelfasern ausgeführt, wie vorstehend beschrieben. Zusätzlich wurden die Beständigkeit gegen die Abnahme der Bauschigkeit bei Gebrauch wie auch der Griff und die Verarbeitbarkeit der Fasern beurteilt.
Die erhaltenen Resultate sind in der nachstehenden Tabelle 2 vergleichsweise mit auf gleiche Art ermittelten Mess- und Beurteilungsresultaten von handelsüblichen, als
Füllmaterial verkauften Polyesterfasern, angeführt.
Tabelle 1 Versuch Vorerhitzungs- Entspannung des Kabels Packungsdichte temperatur C in Längsrichtung % des Kabels kg/m3 Beispiel 1 85 300 300 Beispiel 2 85 300 300 Vergleich 1 65 300 300 Beispiel 3 75 300 300 Beispiel 4 135 300 300 Vergleich 2 145 300 300 Vergleich 3 85 90 300 Beispiel 5 85 120 300 Vergleich 4 85 300 180 Beispiel 6 85 300 220 Beispiel 7 85 300 380
Tabelle 2 Versuch primäre Kräuselung sekundäre Kräuselung Kräuseldehnung Kräuselerholung Bauschigkeit
Kräusel/25 mm Kräusel/25 mm der sekundären der sekundären unbelastet
Kräuselung % Kräuselung % cm8/g Beispiel 1 7,1 1,65 33,3 75,8 120 Beispiel 2 9,8 1,65 33,5 75,8 115 Vergleich 1 9,1 1,45 28,5 76,0 105 Beispiel3 9,4 1,65 33,5 75,9 118 Beispiel 4 9,0 1,90 35,4 79,0 121 Vergleich 2 9,1 2,05 37,4 82,4 118 Vergleich 3 9,0 1,65
29,0 76,0 108 Beispiel 5 9,0 1,65 30,5 76,0 113 Vergleich 4 9,0 1,65 29,5 76,0 108 Beispiel 6 9,0 1,65 31,0 76,0 114 Beispiel 7 9,0 1,65 35,2 76,0 121 handelsübliche Fasern A (rund und hohl, mechanisch gekräuselt) 95 handelsübliche Fasern B (Heterofaser) 114 Tabelle 2 (Fortsetzung) Versuch Bauschigkeit Bauscherholung Reissfestigkeit Beständigkeit gegen Griff Verarbeitbarkeit allgemeine belastet cm /g % Kardenband Abnahme der Bauschig- Beurteilung g/g keit bei Gebrauch
Beispiel 1 31 88 170 gut hervorragend gut gut
Beispiel 2 37 92 180 hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend Vergleich 1 27 87 140 schlecht schlecht ziemlich schlecht schlecht
Beispiel 3 36 90 180 hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend
Beispiel 4 40 94 230 hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend Vergleich 2 44 95 320 hervorragend schlecht schlecht schlecht Vergleich 3
29 90 170 schlecht ziemlich gut gut schlecht
Beispiel 5 32 92 170 gut gut gut gut Vergleich 4 28 89 170 schlecht ziemlich gut schlecht schlecht
Beispiel 6 31 90 170 gut gut gut gut
Beispiel 7 38 93 190 hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend handelsübliche Faser A 24 84 200 schlecht ziemlich ziemlich schlecht schlecht schlecht handelsübliche Faser B 22 83 90 schlecht ziemlich schlecht schlecht schlecht
Beispiele 8-15 und Vergleichsversuche 5-8
Polyäthylenterephthalat mit Viskositätszahl 0,58, bestimmt in o-Chlorphenol bei 35 C, wurde schmelzgesponnen und die erhaltenen Filamente mit 600 m/min zu einem unverstreckten Multifilament mit einem Titer der Einzelfilamente von 18 den aufgewickelt.
Die erhaltenen unverstreckten Filamente waren von rundem Querschnitt und zeigten einen dreieckigen Hohlraum, wie in Fig. 2-B dargestellt, dessen Querschnittsfläche 20 % betrug. Dieses unverstreckte Multifilament wurde zu Filamentkabeln verschiedener Gesamttiter gemäss der nachstehenden Tabelle 3 zusammengefasst und diese unter gleichen Bedingungen, wie in Beispiel 1 beschrieben, im Verhältnis 3,6 verstreckt.
Der Titer der verstreckten Einzelfilamente betrug 5,0 den und deren Querschnittsfläche des Hohlraums 20 %. Die verstreckten Kabel wurden danach in einer Vorrichtung gemäss Fig. 4 auf 90" C erhitzt, mit einem Staudruck von 3,2 kg/cm2 in der Stauchkammer gekräuselt und das gekräuselte Kabel danach in der J-Box in Längsrichtung um 300% entspannt und auf eine Packungsdichte von 300 kg/m3 verdichtet. Danach wurde das jeweilige Kabel in diesem Zustand in eine Hitzebehandlungsvorrichtung überführt und in dieser während 20 min bei 125 C hitzebehandelt. Danach wurde das gekräuselte, hitzebehandelte Kabel auf 5,3 cm Stapellänge geschnitten.
Die Querschnittsfläche des Hohlraums der erhaltenen Stapelfasern betrug 20% und deren Titer 6 den, was somit einem scheinbaren Titer der Einzelfaser von 7,5 den entsprach. Im weiteren betrug die Breite des in die Stauchkräu selvorrichtung eingeführten Filamentkabels 5 cm und der Abstand W zwischen den Rakelklingen der Stauchkammer wurde variiert, wie in der nachstehenden Tabelle 3 angegeben.
Von den erhaltenen Stapelfasern wurden die Kräuseleigenschaften, Bauschigkeit im unbelasteten und komprimierend belasteten Zustand, Bauscherholung und Reissfestigkeit eines Kardenbandes aus den Fasern ermittelt.
Die erhaltenen Messresultate sowie die geschätzten Werte in bezug auf Beständigkeit gegen Abnahme der Bauschigkeit, Griff und Verarbeitbarkeit, sind in der nachstehenden Tabelle 4 angeführt.
Tabelle 3 Versuch Scheinbarer Gesamttiter Abstand W zwischen Scheinbarer Gesamttiter tolerierbarer Bereich D des verstreckten Rakelklingen cm des verstreckten denlcm
Filamentkabels cm Filamentkabels D den denlcm Vergleich 5 175000 1,2 35000 37 000 - 90 720 Beispiel 8 190 000 1,2 38000 37 000 - 90 720 Beispiel 9 215000 1,2 43000 37 000 - 90 720 Beispiel 10 225000 1,2 45000 37 000 - 90 720 Beispiel 11 315000 1,2 63000 37 000 - 90 720 Beispiel 12 330 000 1,2 66000 37 000 - 90 720 Beispiel 13 445 000 1,2 89 000 37 000 - 90 720 Vergleich 6 460 000 1,2 92000
37 000 - 90 720 Beispiel 14 475 000 1,6 95 000 37 000 - 100 000 Vergleich 7 510 000 1,6 102000 37 000 - 100 000 Beispiel 15 250 000 0,9 50 000 37000 -51030 Vergleich 8 260 000 0,9 52000 37000-51030
Tabelle 4 Versuch primäre Kräuselung sekundäre Kräuselung Kräuseldehnung Kräuselerholung Bauschigkeit Kräusel/25 mm Kräusel/25 mm der sekundären der sekundären unbelastet cm3/g
Kräuselung % Kräuselung % Vergleich 5 Beispiel 8 9,3 1,52 30,5 75,8 110 Beispiel 9 9,4 1,65 32,5 75,2 114 Beispiel 10 9,2 1,70 33,5 76,0 118 Beispiel 11 9,2 1,68 33,2 75,8 116 Beispiel 12 9,0 1,65 32,8 76,2 115 Beispiel 13 9,1 1,62 32,2 75,9 114 Vergleich 6 8,9 1,48 29,8 75,5 107 Beispiel 14 9,0 1,67 30,5 75,7 111 <RTI
ID=7.30> Vergleich? - - Beispiel 15 8,8 1,51 32,6 76,0 112 Vergleich 8 8,6 1,46 28,8 75,7 105 Tabelle 4 (Fortsetzung) Versuch Bauschigkeit Bauscherholung Reissfestigkeit Beständigkeit gegen Griff Verarbeitbarkeit allgemeine belastet cm /g % Kardenband g/g Abnahme der Bauschig- Beurteilung keit bei Gebrauch Vergleich 5 - - - - - -
Beispiel 8 30 90 170 gut gut gut gut
Beispiel 9 34 92 170 hervorragend gut gut gut
Beispiel 10 37 92 190 hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend
Beispiel 11 36 91 190 hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend
Beispiel 12 34 91 180 hervorragend gut hervorragend gut
Beispiel 13 31 90 180 gut gut hervorragend gut Vergleich 6 28 90 140 schlecht ziemlich ziemlich schlecht schlecht schlecht
Beispiel 14 34 94 180 hervorragend gut hervorragend gut Vergleich 7 - - - - - -
Beispiel 15 31 91 170 gut gut gut
gut Vergleich 8 26 87 140 schlecht ziemlich ziemlich schlecht schlecht schlecht
Beim Vergleichsversuch 5 vibrierte die Stauchkräuselvorrichtung und konnte nicht betrieben werden. Anderseits wurde der Betrieb im Vergleichsversuch 7 verunmöglicht, da das Filamentkab el die Stauchkräuselkammer verstopfte.
Beispiele 16-18 und Vergleichsversuche 9-11
Polyäthylenterephthalat mit Viskositätszahl 0,58, bestimmt in o-Chlorphenol bei 35 C, wurde bei verschiedenen Spinntemperaturen und Abkühlungsbedingungen schmelzgesponnen und die erhaltenen Filamente wurden mit 500 m/min zu verschiedenen, unverstreckten Multifilamenten aus Einzelfilamenten unterschiedlicher prozentualer Quer schnittsfläche und unterschiedlichen Titers aufgewickelt.
Jedes dieser Garne wurde zu einem Filamentkabel zusammengefasst und im Verhältnis 4,2 verstreckt. Danach wurden die einzelnen Filamentkabel auf 90 C erhitzt und unmittelbar anschliessend in einer Stauchkräuselvorrichtung unter einem Staudruck von 2,6 kg/cm2 in der Stauchkräuselkammer gekräuselt. Die Breite des in die Stauchkräuselvorrichtung eingeführten Filamentkabels betrug 8,0 cm und D wurde auf einen konstanten Wert von ungefähr 45 000 den/cm eingestellt. Zur Bestimmung des scheinbaren Titers wurde die prozentuale Querschnittsfläche des Hohlraums der Einzelfilamente ermittelt und es zeigte sich praktisch kein Unterschied zu derjenigen der unverstreckten Filamente. Der Abstand W zwischen den Rakelklingen betrug 1,0 cm.
Nach Kräuselung wie vorstehend beschrieben wurde das Filamentkabel unter Entspannung um 250% und in einer Packungsdichte von 300 kg/m3 während 120 min bei 1250 C hitzebehandelt und danach auf 5,3 cm Stapellänge geschnitten.
Die Querschnittsform des Hohlraums der erhaltenen Fasern entsprach derjenigen in Fig. 2-B und die Fasern zeigten eine primäre Kräuselung mit 8,5 Kräuseln/25 mm und eine sekundäre Kräuselung mit 1,7 Kräuseln/25 mm, deren Kräuseldehnung 33% und Kräuselerholung 78% betrugen. Die prozentuale Querschnittsfläche des Hohlraums, der Titer und der scheinbare Titer der verschiedenen erhaltenen Fasern sowie deren Eigenschaften als Füllmaterial sind in der nachstehenden Tabelle 5 angeführt.
Tabelle 5 Versuch Querschnittsfläche Bauschigkeit Bauschigkeit Titer der Einzel- Scheinbarer Titer Beständigkeit Griff Verarbeibarkeit allgemeine des Hohlraums unbelastet belastet filamente der Einzel- gegen Abnahme Beurteilung % cm /g cm /g den filamente der Bauschigkeit den bei Gebrauch Vergleich 9 5,0 106 28 5,0 5,3 schlecht schlecht ziemlich schlecht schlecht
Beispiel 16 11,0 110 32 5,0 5,6 gut gut gut gut
Beispiel 17 18,0 116 33 5,0 6,1 hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend
Beispiel 18 25,0 123 36 5,0 6,8 hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend Vergleich 10 25,0 130 25 3,1 4,1 schlecht schlecht ziemlich schlecht schlecht Vergleich 11 18,0 100 42 8,2 10,0 schlecht schlecht schlecht schlecht
Beispiel 19
Ein 90:
:10 Copolymer aus Äthylenterephthalat/-isophthalat mit Viskositätszahl 0,60, bestimmt in o-Chlorphenol bei 35 C, wurde wie in Beispiel 1 beschrieben, zu Stapelfasern, jedoch einer Länge von 5,5 cm, verarbeitet.
Die Eigenschaften der erhaltenen Fasern sind in der nachstehenden Tabelle 6 angeführt.
Tabelle 6 primäre Kräuselung 8,5 KräuseV25 mm sekundäre Kräuselung 1,8 Kräusel/25 mm Kräuseldehnung der sekundären Kräuselung 33 % Kräuselerholung der sekundären Kräuselung 76 % Querschnittsfläche des Hohlraums 18,0 % scheinbarer Titer der Einzelfasern 5,8 den Bauschigkeit unbelastet 116 cm3/g Bauschigkeit kompnmierend belastet 31 cm3/g allgemeine Beurteilung gut
Beispiele 20-22
Polyäthylenterephthalat mit Viskositätszahl 0,60, bestimmt in o-Chlorphenol bei 35 C, wurde bei 285 C schmelzgesponnen und die erhaltenen Filamente mit 500 m/min aufgewickelt.
Das so erhaltene unverstreckte Multifilament, dessen hohle Einzelfilamente mit einer Form des Hohlraums gemäss Fig. 2-B und einer Querschnittsfläche des Hohlraums von 20% einen Titer von 19 den aufwiesen, wurde zu einem Filamentkabel mit einem Gesamttiter von 400 000 den zusammengefasst und danach, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit der Ausnahme zu Stapelfasern verarbeitet, dass die Hitzebehandlungstemperatur gemäss nachstehender Tabelle 7 variiert wurde und die Filamente auf eine Stapellänge von 5,5 cm geschnitten wurden.
Die Eigenschaften der erhaltenen Stapelfasern sind in der nachstehenden Tabelle 7 angeführt.
Tabelle 7
Beispiel
20 21 22 Hitzebehandlungstemperatur cc 105 140 175 Anzahl Kräusel/25 mm der primären Kräuselung 9,9 9,9 10,0 Anzahl Kräusel/25 mm der sekundären Kräuselung 1,65 1,67 1,66 Kräuseldehnung der sekundären Kräuselung % 33,2 33,4 33,5 Kräuselerholung der sekundären Kräuselung % 72 81 90 Bauschigkeit unbelastet cm3/g 112 116 118 Bauschigkeit komprimierend belastet cm3/g 31 36 38 Bauscherholung % 78 87 91 Reissfestigkeit eines Kardenbands g/g 150 181 190 Beständigkeit gegen Abnahme der Bauschigkeit bei Gebrauch ziemlich hervorragend hervorragend schlecht Griff gut hervorragend ziemlich schlecht Verarbeitbarkeit gut hervorragend hervorragend allgemeine Beurteilung gut hervorragend gut
The present invention relates to non-thickened polyester staple fibers which are suitable as filler material and which, for example, simultaneously have excellent bulk, good resistance to deformation under compressive stress, good processability and excellent grip, to a method for producing these staple fibers and to their use for the production of filler material .
Due to their good physical properties, in particular their excellent ability to recover after exercise, polyester fibers are suitable as filling material, for example for quilts, winter clothing and pillows. Various polyester fibers are therefore produced for use as a filler material. Such polyester fibers for filling material are, for example, helical crimped fibers composed of polyesters having different degrees of polymerization, hollow non-helical crimping fibers produced by mechanical crimping of hollow polyester fibers, and others which are commercially available.
However, filler materials made from such conventional polyester fibers not only showed insufficient bulk and resistance to compressive deformation, but these properties also decreased with prolonged use of the filler material. These known fibers have thus not been entirely satisfactory for use as filling materials for quilts, winter clothing and the like.
The object of the present invention is to create polyester staple fibers which do not have the disadvantages described above, are easy to process, have a good grip and are therefore suitable as filler material or for the production of filler material.
These requirements are met by the unfinished staple fibers according to the invention, which consist of a polyester with at least 85 mol% ethylene terephthalate units, are hollow, the enclosed cavity making up 10-30% of the total cross-sectional area of the fiber, the apparent denier of each fiber being 5.0- Is 9.0 denier and the fibers have a primary crimp of 7.0 to 10.0 crimp / 25 mm and a secondary crimp of 1.5-2.0 crimp / 25 mm, and the crimp elongation of the secondary crimp is at least 30 % and their curl recovery is at least 70%.
In the following the invention is explained with reference to the drawings, for example. In the drawings show:
1 shows an embodiment of a fiber according to the invention on an enlarged scale,
2-A and 2-B show cross-sections on an enlarged scale through embodiments of fibers according to the invention,
3 shows a schematic representation of a device suitable for producing the fibers according to the invention,
4 shows a schematic representation of a modified device suitable for producing the fibers according to the invention,
5 shows a cross-section through a compression crimping device which can be used in the devices according to FIGS. 3 and 4, from which the distance W between the doctor blades emerges.
As shown in FIG. 1, the fiber according to the invention has two types of crimp, namely primary and secondary crimp. The primary one is a fine crimp which is generated mechanically in a known manner and is indicated in Figure 1 by a and a '. The secondary crimp is coarse and easily stretchable and is shown in Figure 1 at b and b '.
In the case of staple fibers mechanically crimped in a known manner, such secondary crimping can hardly be detected.
The number of crimps per unit length, the percentage crimp elongation and elasticity of the secondary crimp are measured at 20 C and 65% rel. Moisture determined as follows:
The length in mm of a single fiber under an initial load of 0.15 mg / den after 2 minutes of exposure is given as li, the length in mm of the same fiber after exposure for 2 minutes with 2.10 mg / den to stretch the secondary crimp is as 12 and the length in mm of the same fiber after releasing the load and reloading with 0.15 mg / den for 2 min is designated as 13.
The above values are then calculated as follows: number of crimps / 25 mm number of secondary crimps of secondary crimps = number of secondary crimps x 25 crimp I1% crimp elongation of ¯ 12-11 x 100 secondary crimp - 12% crimp recovery of ¯ 12-13 x 100 secondary crimp 12-11
The crimp properties of the primary crimp are determined in the same way as described above, but instead of 0.15 mg / den for the initial load 2.10 mg / den, for stretching the primary crimp a load of 50 mg / den instead of 2, 10 mg / denier and again 2.10 mg / denier for the final exposure.
The number of crimps, crimp elongation and recovery of the primary crimp are calculated according to the formulas given above with respect to the secondary crimp.
In the measurement method described above, the initial load of 0.15 mg / denier is a load for conditioning the test specimens and is insufficient to stretch the secondary or primary crimp. The 2.1 mg / den load is only sufficient to stretch the secondary crimp, but not enough to substantially stretch the primary crimp. On the other hand, the load of 50 mg / den in practically all cases completely elongates both the secondary and the primary crimp, although the fiber itself is not stretched.
The percentage of the area of the fiber cavity in relation to its total cross-sectional area is calculated using the following formula:
Cross-sectional area of the void% void area = x 100 total cross-sectional area of the fiber (including void area)
On the other hand, the apparent titer of each individual fiber is a measure of the dimensions of the hollow fiber and is calculated using the following formula:
Apparent titer in den = titer of the single fiber in that of the single fiber length of the Piüfmuster - cavity area / 100)
In the fiber of the present invention, the crimp elongation of the primary crimp is preferably 18-28%, and its crimp recovery is preferably 70-90%, and the crimp elongation of the secondary crimp is preferably 30 to 40% and its crimp recovery is preferably 7090%.
The staple length of the fibers according to the invention for use as filler material is preferably 30-160 mm in the state stretched until the primary and secondary crimp is removed, but without stretching the fiber itself, which can be achieved by a load of 50 mg / den.
The various excellent properties of the fibers according to the invention result from the synergistic effect of the combination of the various properties described above. Fibers suitable as filler material whose bulkiness and resistance to compressive deformation are high and resistant over a long period of use and which also have a pleasant feel and are easy to process cannot be obtained if only one of the above-described conditions is not met. For example, if the number of crimps per 25 mm exceeds 10, sufficient bulk will not be obtained, and if this number is less than 7, not only will the resistance of the fibers to compressive deformation deteriorate, but also their resistance to maintaining these properties over a long period of use will be insufficient .
If, on the other hand, the properties of the secondary crimp are outside the defined range, the bulkiness and / or the resistance to compressive deformation as well as the retention of these properties during prolonged use suffer. On the other hand, if the percentage cross-sectional area of the void of the fiber is less than
Is 10%, the bulk becomes insufficient, while if the cross-sectional area of the void exceeds 30%, the void of the crimp collapses during the crimping treatment, thereby making it impossible to manufacture fibers useful as a filler. If the apparent titer of the individual fibers is less than 5 den, the fibers show insufficient stiffness, and if it exceeds 9 den, not only the bulk but also the feel of the fibers suffers.
Polyester fibers having the various properties described above are crimpable to a high degree, and the crimp index of such fibers calculated using the following formula usually exceeds 50%:% crimp index = L1-L2 X 100
L1 where L1 is the length of the individual fiber after loading with 0.13 g / den for 30 s and L2 is the length of the individual fiber after lifting the load for 1 min.
The cross-sectional shape of the polyester fibers according to the invention is preferably, as shown in FIGS. 2-A and 2-B, a round circumferential line with a round or polygonal cavity.
The fiber according to the invention consists of a polyester with at least 85 mol% of ethylene terephthalate units and can therefore also consist of a copolymer. The term polyester used here includes homo as well as copolymers of ethylene terephthalate, which can contain up to 15 mol% of other ester-forming compounds. Such other, ester-forming compounds are, for example, diethylene glycol; other polymethylene glycols with 1-10 carbon atoms; Hexahydro-p-xylylene glycol; aromatic dicarboxylic acids such as isophthalic, dibenzoic and hexahydroterephthalic acid; aliphatic acids such as adipic acid; Hydroxy acids such as hydroxyacetic acid and the like.
The fibers according to the invention can also contain stabilizers, matting agents and other additives.
When used directly or after carrying out a known pretreatment, such as carding, the fibers according to the invention for use as filler material show excellent bulk, resistance to compressive deformation and to the decrease in these properties over a long period of use, as well as a pleasant feel and easy processing.
The term filler material used here refers to one or more layers of staple fibers arranged parallel to one another in practically the same direction. In the present case, the properties of fibers for this purpose were determined on the basis of their bulkiness in the unloaded state and under compressive load, recovery of bulkiness and tear strength of a card sliver, which were determined by the methods listed below.
Bulky when unloaded:
20 g of the staple fibers to be tested are poured into a cylindrical container 10.4 cm in diameter and covered with a disk corresponding to the clear width of the container, which is loaded with a weight of 0.5 g / cm2. After 2 hours, the volume / g of the sample is calculated from its height in the cylindrical container. The value obtained is used for the bulkiness of the fiber in the unloaded state and is, for example, at least 110 cm3 / g for the fibers according to the invention, whereas it is at most in the order of magnitude of 100 cm3 / g for conventional products.
Bulky when compressed:
In the test described above, the disk on the test sample in the cylindrical container is loaded with a weight of 9.5 g / cm2 instead of 9.5 g / cm2 and the volume / g of the sample from its height in the cylindrical container after 17 hours Load measured. The value obtained is used for the bulkiness under compressive load and is not only a measure of the resistance to compressive deformation of the fibers, but also becomes a measure of the resistance of the fibers to a decrease in bulkiness and resistance to compressive deformation during a long period of use, since the results of a practical usage test show that the decrease mentioned is low when the calculated value is high.
The fibers according to the invention give, for example, a bulkiness value under compressive load of at least 30 g / cm3 and thus their resistance to the decrease in resistance to compressive deformation over a long period of use is also high. In the case of conventional products, the corresponding value is a maximum of 25 g / cm3.
Recovery of bulkiness:
After determining the value for the bulkiness under compressive load, the weight on the disk above the fibers in the cylindrical container is immediately replaced by a weight of 0.5 g / cm2 and after 5 hours the height of the sample in the cylindrical container is measured and the volume from it / g is calculated and the value obtained divided by that which was obtained in the above-described determination of bulkiness in the unloaded state. The value finally obtained, expressed in%, denotes the percentage of building recovery and is, for example, above 75% in the case of fibers according to the invention.
Tear strength of a card sliver:
A card sliver of staple fibers to be tested with a linear density of approximately 2 g / 20 cm in length is subjected to a tensile strength test with a clamping length of 20 cm and a tensile speed of 20 cm / min.
This gives the tensile strength of the card sliver due to the slippage between the individual staple fibers and the value obtained is divided by the weight of the test sample, the tensile strength of the card sliver being obtained.
If this value is too high, the fibers are poorly cardable, while if this value is too low, the disadvantage arises that the fibers separate or tear during carding or in use. From both points of view, i. H. With regard to easy cardability and suitability of the fibers as filler material, which must be resistant over a long period of use, a tensile strength of the card sliver in the range of 150-250 g / g is preferred.
The values of the card slivers made from fibers according to the invention are all within this range.
In addition, the fibers according to the invention show, in addition to a pleasant feel, a satisfactory stiffness, and practical tests in use of quilts made using such fibers and items of clothing provided with a quilted lining gave satisfactory results.
The fibers according to the invention are produced by drawing a tow of undrawn, hollow filaments made from a polyester with at least 85 mol% ethylene terephthalate units, then heating it to 70-140 C and immediately following it with the provision of a compression crimping device that the apparent denier D in the pro cm of the width of the filament cable corresponds to the following two conditions:
: 3.0 x 104 'D' 10 x 104 and
0.5 x 10 W2 D 6.3 x 104 W2 where W is the numerical value in cm of a space between doctor blades of the upsetting crimping device, and by the upset curled filament tow in a state of at least 100 ° relaxation in the longitudinal direction and compressed to a density of 200-400 kg / m3 is subjected to a heat treatment and then cut to the length of the pile.
The method described is explained below with reference to the drawings, for example.
In Fig. 3, an undrawn filament tow 1 made of hollow polyester filaments between each set of feed rollers 2 and stretching rollers 3 is hot-stretched with heating by means of steam which emerges from the nozzle 4 arranged between the two sets of rollers 2 and 3. The stretched cable 5 runs over the deflecting roller 6 to the slot-shaped heating device 8, which is attached directly in front of a compression crimping device 7. After heating by means of the heating device 8, the cable 5 is introduced into the stuffer box 10 by means of a pair of squeezing rollers 9, 9 ′.
At the exit end of the stuffer box 10, a flap 12 loaded with a weight 11 is attached which exerts a back pressure on the cable 5 located in the stuffer box, whereby it is curled. The crimped filament tow 13 emerging from the stuffer box 10 is filled into the heat treatment device 15 in a relaxed state by means of the filling tube 14, as will be described in more detail below. In the side walls of the heat treatment device 15 there are bores 16 of small diameter for the introduction of a hot gas, and the heat treatment of the filament cable 13 is carried out by introducing hot gas through these bores 16. The filament cable 13 is then pulled off the heat treatment device and a cutting device (not shown) fed and cut to stack length.
In the modified embodiment of a device according to FIG. 4 suitable for carrying out the described method, the filament tow 5 made of hollow filaments is passed through the heated liquid bath 17 after drawing and is thereby heated and then introduced into the stuffer box 10 by means of the pair of squeezing rollers 9, 9 '.
The crimped filament cable 13 emerging from the stuffer box 10 is rotated 90 ° by means of a guide plate 24 and then poured into a J-box 18 in a relaxed state by means of a filler pipe 14. At the exit end of the J-box 18 there is a flap 20 controlled by a pneumatic cylinder 19, which enables the compression density of the crimped filament cable 13 inside the J-box 18 to be regulated. The crimped filament cable 13 filled into the J-box 18 is deposited therefrom in the packaging state on an endless mesh carrier belt 21 and introduced on this into a hot air circulation device 22 for the heat treatment.
After the completion of the heat treatment, the crimped filament tow 13 is pulled out of the exit end of the heat treatment device 22 and fed to a cutting device (not shown) and cut to the length of the pile.
The hot stretching of the undrawn filament tow in the process described can take place via a heated stretching pin or the filament tow can be heated by means of a steam jet or, for this purpose, passed through a hot liquid bath. The embodiment using a jet of hot steam is particularly preferred, with a cable of relatively high titre being able to be heated evenly and thereby also to be stretched evenly. Since, in addition, the cable is heated instantaneously and not in a lengthy manner in the steam jet, there is the advantage that the degree of crystallization of the drawn filament cable is low and the cable can thus be crimped more easily in the upsetting crimping device.
In this embodiment, the drawing ratio is preferably 3.04.0, in particular 3.5-5.5, and the temperature of the steam jet is preferably 100 to 120 ° C.
Immediately prior to the introduction of the drawn filament tow 5 into the upsetting crimping device 7, the tow must be heated to 70-140 "C. If the temperature is too low, the number of crimps and the crimp elongation of the secondary crimps decrease, which leads to bulkiness and relaxation of the building In addition, the tensile strength of a card sliver made from such fibers also decreases, which means poorer processability of these fibers. On the other hand, the number of crimps and the crimp elongation of the secondary crimp become too high if the preheating temperature is too high, whereby the tensile strength of a card sliver made from such fibers increases which means that the fibers are poorly cardable and difficult to process into filler material.
In addition, there is a disadvantage that the susceptibility of the single filaments to breakage increases during the crimping treatment. For wet preheating, for example using hot water or steam, preheating temperatures in the range of 70-100 ° C. are preferred, and for dry preheating, for example using hot air or a slot-shaped heating device, preheating temperatures in the range of 100-140 ° C. are preferred. When using hot liquids for preheating, these softeners can be added.
A primary feature of particular importance in the method described consists in the introduction of the filament tow into the upsetting crimping device and in the crimping of the cable under conditions that the space W in cm of the doctor blades 23 and 23 'of the upsetting crimping device 7 according to FIG. 5 and the apparent Titer D in the / cm width of the stretched filament tow introduced into the upsetting crimper in the proportions 0.5 x 10 4 W2 = D = 6.3 x 10 4 W2, preferably 3.1 x 10 4 W2 = D = 4.5 x 10 4 W2 and 3.7 x 104 = D (= 10 x 104, preferably 4.5 x 104 = D = 7 x 104 corresponds.
The expression used here apparent denier in the / cm width of the drawn filament tow introduced into the upsetting crimping device corresponds to a value which is obtained by calculating the apparent total titre of the drawn filament tow from its total titre into the and dividing the apparent total titre thus obtained into the by the width of the filament tow inserted into the upsetting crimper in cm.
EMI4.1
<tb> Apparent <SEP> total titer <SEP> total titer <SEP> of the <SEP> filament cable <SEP> in <SEP> den
<tb> <SEP> =
<tb> of the <SEP> filament cable <SEP> in <SEP> the <SEP>% <SEP> cavity <SEP> of the <SEP> in the <SEP> cable <SEP> contain <SEP> #then <SEP> filaments #
<tb> <SEP> 100
<tb>
The apparent titer in the / cm width of the filament tow resulting from the above calculation,
is hereinafter referred to as D (den / cm). The width of the filament cable introduced into the upset crimping device is usually 15-150 cm, but the method described can also be carried out with cable widths below or above this range.
If the ratio 0.5 x 104 W2 ¯ D ¯ 6.3 x 104 W2 of the distance W in cm between the doctor blades of the upsetting crimper and the apparent denier D in the / cm width of the stretched filament cable introduced into the upsetting crimper is not adhered to, The secondary crimp according to the invention with 1.5-2 crimps / 25 mm and crimp elongation above 30% cannot be achieved and thus only fibers with inferior bulkiness and resistance to the decrease in bulkiness with a long service life and with an unsatisfactory handle and poor processability are obtained. Highly desirable results are obtained especially when the crimp is generated under a condition corresponding to the ratio 3.1 x 10 4 W2 C D ¯ 4.5 x 10 4 W2.
Further, when the apparent denier D in / cm width of the drawn filament tow inserted into the upsetting device is less than 3.7 x 10 4, the upsetting device starts to operate unevenly and it is not possible to achieve stable operation. On the other hand, when a value of 10 x 104 is exceeded, the cable clogs the stuffer box, making it impossible to continue operating. The upsetting crimper works most stable when the value D in den / cm is in the range of 4.5 x 10 4 C D ¯ 7 x 10 4.
To achieve the desired number of crimps in the primary and secondary crimps, the back pressure in the stuffer box 10 of the stuffer box crimper 7 should preferably be in the range of 2.0-4.3 kg / cm 2. The term back pressure in the stuffer box used here refers to the pressure that is measured by means of a pressure measuring device that is mounted on the longitudinal axis inside the stuffer box at a distance of 70 mm from the nip of the pair of squeezing rollers.
The second essential feature of the method described is to ensure that the heat treatment of the filament tow crimped as described above takes place under conditions in which the cable is relaxed by at least 100% in the longitudinal direction and the compressed packing density of the yarn is 200-400 kg / m3 .
As used herein, the percentage relaxation of the filament tow in the longitudinal direction refers to a numerical value obtained as follows:
Two markings are placed on the filament cable at a distance from one another and the distance between these two markings on the yarn before the heat treatment is denoted by A. Thereafter, this distance is measured when the filament tow is in a state in which the primary crimp is substantially unchanged while the secondary crimp is practically extended, which can be achieved by applying a load of 2.10 mg / denier. This distance is denoted by B.
The percentage relaxation of the filament cable located in the device can then be calculated as follows: (B-A)% relaxation = () x x 100
A.
When the percentage relaxation of the filament tow in the longitudinal direction in the described method is less than 100%, the crimp elongation of the secondary crimp decreases and there is less bulk and resistance to the decrease in bulk with long service life and poor grip. The crimp elongation of the secondary crimp also decreases if the packing density of the filament tow is less than 200 kg / m3 during the heat treatment. On the other hand, it is difficult to increase the packing density mentioned to a value above 400 kg / m3.
The heat treatment, which can be carried out dry or wet, is preferably carried out at 100-180 C. For the heat treatment, the filament tow can either be packed directly in a heat treatment device, as shown in Fig. 3, or first in a compressing packaging device, for example the one shown in Fig 4, packed and compressed and then transferred in the compressed state to a heat treatment device.
The crimped filament tow heat-treated as described above is then cut to a staple length, preferably of 3-16 cm, by means of a conventional cutting device. The staple fibers according to the invention thus obtained can then be carded in a known manner for alignment in the same direction parallel to one another. A simple layer of a flat structure obtained in this way, or a plurality of such layers placed one on top of the other, can then be used as filler material.
When several such layers are stacked on top of one another, this is preferably done in such a way that the individual fibers in the layers on top of one another run at right angles to one another.
Filling material made in this way is most useful in making quilts, winter clothing, pillows, sleeping bags, seat pads, and the like.
Examples 1-7 and Comparative Experiments 1-4
Polyethylene terephthalate with a viscosity number 0.62, determined in o-chlorophenol at 35 ° C., was melt-spun at 280 ° C. and the filaments obtained were wound up at 450 m / min to form an undrawn yarn with a single filament titer of 19 denier. The cross-section of the single filaments in this undrawn yarn was round and hollow as shown in Fig. 2-A with a cross-sectional area of the void of 20%. This undrawn multifilament was combined to form a filament tow with a total titer of 400,000 deniers and drawn in a device according to FIG. 3 in the ratio 4.5, the temperature of the steam jet being 110.degree.
The titer of the individual filaments of the drawn filament tow was 4.2 denier and the cross-sectional area of the cavity was 20%.
The drawn filament tow obtained was then subjected to a crimping and heat treatment using a device according to FIG. 3 under conditions of the preheating temperature, percentage relaxation and packing density of the cable during the heat treatment according to Table 1 below.
The resulting crimped and heat-treated filament tow was then cut to a staple length of 5.3 cm. Furthermore, the width of the filament tow introduced into the stuffer box was 1.8 cm, the apparent denier D was approximately 61,700 den / cm and the gap W between the doctor blades of the stuffer box was 1.3 cm. The heat treatment was carried out for 30 minutes using hot air at 120.degree.
The staple fibers obtained had a denier of 5.2 denier and the cross-sectional area of their void was 20%, which thus corresponded to an apparent denier of the individual fibers of 6.5 denier.
The bulkiness in the unloaded and in the compressively loaded state, building recovery and tensile strength of a card sliver of the staple fibers obtained were determined as described above. In addition, the resistance to the decrease in bulk with use, as well as the feel and the workability of the fibers were evaluated.
The results obtained are in Table 2 below for comparison with measurement and assessment results determined in the same way for commercially available, as
Filler material sold polyester fibers.
Table 1 Test preheating relaxation of the cable Packing density temperature C in the longitudinal direction% of the cable kg / m3 Example 1 85 300 300 Example 2 85 300 300 Comparison 1 65 300 300 Example 3 75 300 300 Example 4 135 300 300 Comparison 2 145 300 300 Comparison 3 85 90 300 Example 5 85 120 300 Comparison 4 85 300 180 Example 6 85 300 220 Example 7 85 300 380
Table 2 Test primary crimp, secondary crimp, crimp elongation, crimp recovery, bulk
Crimp / 25 mm crimp / 25 mm of the secondary of the secondary unloaded
Crimp% Crimp% cm8 / g Example 1 7.1 1.65 33.3 75.8 120 Example 2 9.8 1.65 33.5 75.8 115 Comparison 1 9.1 1.45 28.5 76, 0 105 example 3 9.4 1.65 33.5 75.9 118 example 4 9.0 1.90 35.4 79.0 121 comparison 2 9.1 2.05 37.4 82.4 118 comparison 3 9, 0 1.65
29.0 76.0 108 Example 5 9.0 1.65 30.5 76.0 113 Comparison 4 9.0 1.65 29.5 76.0 108 Example 6 9.0 1.65 31.0 76, 0 114 Example 7 9.0 1.65 35.2 76.0 121 Commercially available fibers A (round and hollow, mechanically crimped) 95 Commercially available fibers B (hetero fibers) 114 Table 2 (continued) Experiment Bulkiness Building recovery Tear strength Resistance to handle Processability General loaded cm / g% card sliver decrease in bulkiness in use
Example 1 31 88 170 good excellent good good
Example 2 37 92 180 excellent excellent excellent excellent Comparison 1 27 87 140 bad bad fairly bad bad
Example 3 36 90 180 excellent excellent excellent excellent
Example 4 40 94 230 excellent excellent excellent excellent comparison 2 44 95 320 excellent bad bad bad comparison 3
29 90 170 bad pretty good good bad
Example 5 32 92 170 good good good good Comparison 4 28 89 170 bad fairly good bad bad
Example 6 31 90 170 good good good good
Example 7 38 93 190 excellent excellent excellent excellent commercial fiber A 24 84 200 bad fairly fairly bad bad bad commercial fiber B 22 83 90 bad fairly bad bad bad
Examples 8-15 and Comparative Experiments 5-8
Polyethylene terephthalate with a viscosity number 0.58, determined in o-chlorophenol at 35 ° C., was melt-spun and the filaments obtained were wound up at 600 m / min to form an undrawn multifilament with a single filament titer of 18 denier.
The obtained undrawn filaments were round in cross section and exhibited a triangular void as shown in Fig. 2-B, the cross-sectional area of which was 20%. This undrawn multifilament was combined to form filament tows of various total titers in accordance with Table 3 below and these were drawn under the same conditions as described in Example 1 in a ratio of 3.6.
The titer of the drawn individual filaments was 5.0 denier and their cross-sectional area of the cavity was 20%. The stretched cables were then heated to 90 ° C. in a device according to FIG. 4, crimped in the stuffer box with a dynamic pressure of 3.2 kg / cm2 and the crimped cable was then relaxed by 300% in the longitudinal direction in the J-box and opened The respective cable was then transferred in this state to a heat treatment device and heat-treated in this for 20 minutes at 125 ° C. The crimped, heat-treated cable was then cut to a length of 5.3 cm.
The cross-sectional area of the cavity of the staple fibers obtained was 20% and their denier was 6 denier, which thus corresponded to an apparent denier of the individual fibers of 7.5 denier. Furthermore, the width of the filament cable introduced into the Stauchkräu selvorrichtung was 5 cm and the distance W between the doctor blades of the stuffer box was varied, as shown in Table 3 below.
The crimp properties, bulkiness in the unloaded and compressively loaded state, bulk recovery and tear strength of a card sliver from the fibers were determined from the staple fibers obtained.
The measurement results obtained, as well as the estimated values relating to resistance to decrease in bulk, feel and workability, are shown in Table 4 below.
Table 3 Experiment Apparent total titre Distance W between Apparent total titre tolerable range D of the stretched doctor blades cm of the stretched den 1 cm
Filament cable cm Filament cable D den denlcm Comparison 5 175,000 1.2 35,000 37,000 - 90 720 Example 8 190,000 1.2 38,000 37,000 - 90 720 Example 9 215,000 1.2 43,000 37,000 - 90 720 Example 10 225,000 1.2 45,000 37 000 - 90 720 Example 11 315000 1.2 63000 37 000 - 90 720 Example 12 330 000 1.2 66000 37 000 - 90 720 Example 13 445 000 1.2 89 000 37 000 - 90 720 Comparison 6 460 000 1, 2 92000
37,000 - 90 720 Example 14 475,000 1.6 95,000 37,000 - 100,000 Comparison 7 510,000 1.6 102,000 37,000 - 100,000 Example 15 250,000 0.9 50,000 37,000 -51030 Comparison 8 260,000 0, 9 52000 37000-51030
Table 4 Trial: primary crimp, secondary crimp, crimp elongation, crimp recovery, bulkiness, crimp / 25mm crimp / 25mm of secondary of secondary unloaded cm3 / g
Crimp% Crimp% Comparison 5 Example 8 9.3 1.52 30.5 75.8 110 Example 9 9.4 1.65 32.5 75.2 114 Example 10 9.2 1.70 33.5 76.0 118 Example 11 9.2 1.68 33.2 75.8 116 Example 12 9.0 1.65 32.8 76.2 115 Example 13 9.1 1.62 32.2 75.9 114 Comparison 6 8, 9 1.48 29.8 75.5 107 Example 14 9.0 1.67 30.5 75.7 111 <RTI
ID = 7.30> comparison? - - Example 15 8.8 1.51 32.6 76.0 112 Comparison 8 8.6 1.46 28.8 75.7 105 Table 4 (continued) Experiment Bulky Building recovery Tear strength Resistance to grip Processability General load cm / g % Card sliver g / g decrease in bulkiness during use comparison 5 - - - - - -
Example 8 30 90 170 good good good good
Example 9 34 92 170 excellent good good good
Example 10 37 92 190 excellent excellent excellent excellent
Example 11 36 91 190 excellent excellent excellent excellent
Example 12 34 91 180 excellent good excellent good
Example 13 31 90 180 good good excellent good Comparison 6 28 90 140 bad fairly fairly bad bad bad
Example 14 34 94 180 excellent good excellent good Comparison 7 - - - - - -
Example 15 31 91 170 good good good
good comparison 8 26 87 140 bad fairly fairly bad bad bad
In Comparative Experiment 5, the upsetting crimper vibrated and could not be operated. On the other hand, operation in Comparative Experiment 7 was made impossible because the filament cable clogged the compression crimping chamber.
Examples 16-18 and Comparative Experiments 9-11
Polyethylene terephthalate with viscosity number 0.58, determined in o-chlorophenol at 35 C, was melt-spun at various spinning temperatures and cooling conditions and the filaments obtained were wound up at 500 m / min to form various undrawn multifilaments made from individual filaments of different percentage cross-sectional area and different titers.
Each of these yarns was combined to form a filament tow and drawn at a ratio of 4.2. The individual filament tows were then heated to 90 ° C. and immediately afterwards crimped in a compression crimping device under a dynamic pressure of 2.6 kg / cm 2 in the compression crimping chamber. The width of the filament tow fed into the upsetting crimper was 8.0 cm, and D was set to a constant value of about 45,000 den / cm. To determine the apparent titer, the percentage cross-sectional area of the cavity of the individual filaments was determined and there was practically no difference to that of the undrawn filaments. The distance W between the doctor blades was 1.0 cm.
After crimping as described above, the filament tow was heat-treated with relaxation by 250% and in a packing density of 300 kg / m 3 for 120 minutes at 1250 ° C. and then cut to a staple length of 5.3 cm.
The cross-sectional shape of the void of the obtained fibers was the same as that in Fig. 2-B, and the fibers showed a primary crimp of 8.5 crimps / 25 mm and a secondary crimp of 1.7 crimps / 25 mm, their crimp elongation 33% and crimp recovery 78 % cheat. The percentage cross-sectional area of the void, the denier and the apparent denier of the various fibers obtained, as well as their properties as filler material, are shown in Table 5 below.
Table 5 test cross-sectional area bulkiness bulkiness titer of the single Apparent titer resistance handle processability general of the cavity unloaded loaded filaments of the individual against decrease assessment% cm / g cm / g the filaments of the bulkiness the in use comparison 9 5.0 106 28 5, 0 5.3 bad bad pretty bad bad
Example 16 11.0 110 32 5.0 5.6 good good good good
Example 17 18.0 116 33 5.0 6.1 excellent excellent excellent excellent
Example 18 25.0 123 36 5.0 6.8 excellent excellent excellent excellent comparison 10 25.0 130 25 3.1 4.1 bad bad fairly bad bad comparison 11 18.0 100 42 8.2 10.0 bad bad bad bad
Example 19
A 90:
: 10 Copolymer of ethylene terephthalate / isophthalate with a viscosity number 0.60, determined in o-chlorophenol at 35 C, was processed as described in Example 1 to give staple fibers, but with a length of 5.5 cm.
The properties of the fibers obtained are shown in Table 6 below.
Table 6 primary crimp 8.5 crimpV25 mm secondary crimp 1.8 crimp / 25 mm crimp elongation of secondary crimp 33% crimp recovery of secondary crimp 76% cross-sectional area of void 18.0% apparent denier of single fibers 5.8 den bulkiness unloaded 116 cm3 / Compressing bulkiness loads 31 cm3 / g general assessment well
Examples 20-22
Polyethylene terephthalate with a viscosity number 0.60, determined in o-chlorophenol at 35 ° C., was melt-spun at 285 ° C. and the filaments obtained were wound up at 500 m / min.
The undrawn multifilament obtained in this way, the hollow individual filaments of which with a shape of the cavity according to FIG. 2-B and a cross-sectional area of the cavity of 20% had a denier of 19 denier, was combined into a filament tow with a total denier of 400,000 denier and then as described in Example 1, with the exception that the heat treatment temperature was varied according to Table 7 below and the filaments were cut to a staple length of 5.5 cm.
The properties of the staple fibers obtained are shown in Table 7 below.
Table 7
example
20 21 22 Heat treatment temperature cc 105 140 175 Number of crimps / 25 mm of the primary crimp 9.9 9.9 10.0 Number of crimps / 25 mm of the secondary crimp 1.65 1.67 1.66 Crimp elongation of the secondary crimp% 33.2 33.4 33.5 Crimp recovery of the secondary crimp% 72 81 90 Bulky unloaded cm3 / g 112 116 118 Bulky compressive loaded cm3 / g 31 36 38 Bulk recovery% 78 87 91 Tear strength of a card sliver g / g 150 181 190 Resistance to a decrease in bulk when used fairly excellent excellent poor handle good excellent fairly poor processability good excellent excellent general assessment good excellent good