DD301552A7 - Verfahren zur herstellung von fasern aus polyaethylenterephthalat mit geringem restschrumpf und hoher festigkeit - Google Patents

Abstract

Das Verfahren wird bei der Herstellung von Polyesterfasern zu deren Nachbehandlung eingesetzt. Konventionell ersponnene Synthesefäden aus Polyäthylenterephthalat werden durch ein kombiniertes Streck-, Fixier- und Relaxationsverfahren nachbehandelt, so daß Fasern mit hoher Festigkeit und geringem Restschrumpf erhalten werden, die bei der Anwendung einer definierten Finishpräparation ohne Schwierigkeiten auf Hochleistungsmaschinen zu formstabilen Erzeugnissen verarbeitbar sind.{Synthesefaserstoff, org.; Polyester; Polyäthylenterephthalat; Nachbehandlung, chemisch; Verstrecken; Fixieren; Relaxieren; Faden; Schrumpfen; Präparieren; Präparation; Textilhilfsmittel; Avivage; avivieren; Tenside; Ausrüsten; Gleitmittel}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von nach dem konventionellen Schmelzspinnverfahren ersponnenen Synthesefasern aus Polyethylenterephthalat mit geringem Restschrumpf, insbesondere geringem Thermosch.'umpf und hoher Festigkeit.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist allgemein bekannt, hochfeste und dehnungsarme l-asern durch einen mehrstufigen Reckprozeß, bei dem das vororientierte Spinnmaterial bis an die Grenze ausgereckt wird, herzustellen. Dabei ist es unerheblich, ob das Spinnmaterial konventionell oder nach dem Schnellspinnverfahren ersponnen worden ist.

Die so hergestellten Fasern oder Seiden haben aber den Nachteil, daß sie noch einen sehr hohen Restschrumpf (Thormoschrumof bei200°C S 10%) aufweisen.

Für die meisten textlien Verarbeitungstechnologien und Einsatzgebiete sind diese Werte auch ausreichend.

In zunehmendem Maße besteht aber die Anforderung der weiterverarbeitenden Industi ie nach Fasern aus Polyäthylenterephthalai mit geringem Thermoschrumpf (< 2% bei 170°C, < 3% bei 200⁰C) zur Herstellung von Erzeugnissen, die bei ihrer Weiterverarbeitung oder ihrem Einsatzgebiet erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind, dabei aber außerordentlich formstabil bleiben müssen. Beispiele für solche Einsatzgebiete von Fasern mit hoher Festigkeit und geringem Restschrumpf sind Nähfäden und industrielle Gewebe.

Die Herstellung schrumpfarmer Polyesterfasern und -seiden ist schon seit längerem bekannt.

Die einfachste Methode, um zu solchen Fasern zu geiangen, ist es, das verstreckte Material bei oder oberhalb der Temperatur, der es spater ausgesetzt ist, frei schrumpfen zu lassen.

In der DE-OS 2134500 geschieht das durch Kontakt mit heißer Luft, in der DE-OS 1435396 wird dafür der Einsatz einer heißen üntspannungsplatte beschrieben.

Mit diesen Verfahren werden zwar sehr gute Thermoschrumpfwerte erreicht, infolge des freien Schrumpfens über längere Zeit ist aber ein starker Anstieg der Faserfeinheit, verbunden mit einem deutlichen Abfall der Festigkeit und einer Erhöhung des Oberflächenoligomersngehaltes zu verzeichnen, wodurch ein textiler Einsatz der Fasern nahezu unmöglich wird.

In der DE-OS 1 934644 wird ein Wärmebehandlungsverfahren beschrieben, bei dem mindestens eine Zwischenwärmebehandlungsstufe vor einer Relaxationsstufe eingeschaltet ist. Mit diesem Verfahren können ebenfalls sehr guteThermoschrumpfworte bei vertretbarer Faserfestigkeit erhalten werden. Bedingt durch die hohe thermische Belastung tritt aber eine Verschlechterung der Kräuselungsbereitschaft i.'in, so daß den Fasern nicht mehr das für die Verarbeitung auf Hochleistungsmaschinen erforderliche Kräuselungsbild aufgeprägt werden kann.

In der DE-PS 2318887 und im DD-AP 94055 sind Verfahren zur Herstellung hochfester, schrumpfarmer Polyesterfäden nach dem Schnellspinnverfahren beschrieben. Mit 80 bis 160⁰C werden sehr hohe Temperaturen zur Durchführung des Reckprozesses angewendet. In einer Wärmebehandlungsstufe erfolgt dann bei Temperaturen nahe oder oberhalb des Schmelzpunktes des Polyesters die Vorbereitung auf den Relaxationsprozeß, der in einer gesonderten Stufe auf einer Galette oder einem Galettenpaar, ohne Zufuhr von Energio und unter Einhaltung definierter Spannungen, ausgelöst wird.

In der DE-PS 2318887 wird eiri Verfahren beschrieben, nach dem zusätzlich ein beheiztes Abzugsorgan erforderlich ist, welches die Fäden aus der Verstreckzone abziehen und als Vorstufe zur Relaxation erwärmen muß.

Diese Bedingungen lassen sich wegen der hohen Temperaturen und Geschwindigkeiten bzw. der sehr geringen Spannungen nicht auf konventionell erspennene Synthesefäden mit hohen Kabelstärken übertragen, da es hierbei zu Anschmelzungen, Kapillarbrüchen und Wickelbildungen und damit zu hohen Produktivitätsverlusten kommt.

Auf die Verarbeitungseigenschaften der Fasern hat neben der Kräuselung die Präparation einen großen Einfluß. Es ist bekannt, Phosphorsäureesterverbindungen als thermostabile Faserpräparationen zu verwenden.

Die Reaktionsprodukte von Phosphorpentoxidmitoxäthylierten Fettsäuren (DE-OS 2658862) bzw. Phosphorpentoxid mit oxäthylierten Fettalkoholen (DE-AS 2134854, GB-PS 1042904) verleihen den Fasern ein günstiges dynamisches Faser/Metallsowie statisches Faser/Faser-Reibungsverhalten und damit gute Verarboitungseigenschaften. Infolge der oxäthylierten Anteile bewirken sie jedoch bei der thermischen Behandlung der Fas orn (z. B. Fixieren, Färben) ein unerwünschtes verstärktes Auswandern von Oligomeren an die Faseroberfläche.

Die Reaktionsprodukte von Phosphorpentoxid mit Fettalkoholen dagegen zeigen diese Eigenschaft zwar nicht, erfahrungsgemäß lassen sich jedoch mit diesen, die Faser dynamisch plättenden Produkten allein ausgerüstete, in bekannter Weise konventionell hergestellte Polyesterfasern nicht zufriedenstellend verarbeiten (Kleber, R.; Meüiand Textilberichte, 10,1980, S.831 ff).

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, konventionell ersponnene Synthesefäden aus Polyethylenterephthalat durch ein kombiniertes Steck-, Fixier- und Relaxationsverfahren so nachzubehandeln, daß Fasern mit einer für das jeweilige Einsatzgebiet geforderten Kräuselung, hoher Festigkeit und geringem Restschrumpf erhalten werden, die bei Anwendung einer definierten Finishpräparation ohne Schwierigkeiten auf Hochloiotungsmaschinenen zu formstebilen Erzeugnissen verarbeitet werden können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nach dem konventionellen Schmelzspinnverfahren ersponnene und gefachte Synthesefäden aus Polyäthylenenterphthalat so nachzubilden, daß die geforderten Faserwerte, hohe Festigkeit, geringer Restschrumpf und typengerechte Kräuselung, sowie gute Verarbeitungseigenschaften durch eine technologisch spezifische Fahrweise der Verstreckung in Zusammenwirkung mit der Verstrecktemperatur und Verstreckspannung sowie einer hydrothermischen und präparativen Behandlung erhalten werden.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht, indem ein Elementarfadenkabel mit einer Gesamtstärke von 30 bis 120 ktex zunächst in zwei Stufen vei streckt wird. In der ersten Stufe erfolgt die Verstreckung auf beheizten Galetten bis zum natürlichen Verstreckverhältnis beieinerTemperaturTg -5⁰C bis Tg +5⁰C(Tg = Glasumwandlungstemperatur 2.Ordnung). In derzwoiten Stufe wird die Faser im Wasserbad bei einer Temperatur von 10 bis 25⁰C oberhalb Tg um 5bis20%nachverstreckt und auf einen Feuchtegehalt von 10 bis 20% abgequetscht. Die Fadenschar wird ohne weitere thermische Zwischenbehandlungsstufe auf einem Walzenfixieraggregat im Einlaufgalettensystem bei einer Temperatur von 20 bis 6O⁰C unterhalb des Schmelzpunktes von Polyäthylenenterephthalat unter hydrothermischen Bedingungen bei einer Spannung von 2 bis lOp/tex um 6 bis 10% und im Auslaufgalettensystem bei gleicher Temperatur, aber bei Abwesenheit von Feuchtigkeit, um weitere 4 bis 8% relaxiert.

Für die Fasereigenschaften ist dabei entscheidend, daß das Relaxationsverhältnis der Fadenschar zwischen Auslaufgalettensystem und Einlaufgalettensystem kleiner oder gleich 1, vorzugsweise 0,7 bis 0,8 beträgt.

Die Fasern werden nach dem Fixier-/Relaxationsprozeß mit einem Alkylphosphorsäureosterprodukt als Finishpräparat'on ausgerüstet, die vorzugsweise aus einem Kondensationsprodukt von Phosphorpentoxid und C,2-C,₄-Alkoholen besteht, wobei das Verhältnis Monoester:Diester 60:40 bis 40:60 beträgt und die tertiäre Gruppe als Kaliumsalz vorliegt.

Vorzugsweise wird dieses Produkt als wäßrige Emulsion auf die Faser aufgebracht, die Präparationsauflage beträgt mindestens 0,03%.

Nach der Finishausrüstung wird die Fadenschar gekräuselt, getrocknet und geschnitten.

Der Wert der Entkräuselung beträgt mindestens 18%, und div. Trocknertemperatur liegt nicht über 100⁰C.

Ausführungsboisplöl

Polyäthylvsnterophthalatschmelze mit einer Temperatur von 295⁰C wird in einer Spinnlinin durch 18 Düsen mit je 1300 Bohrungen und einer Fördermenge von 630g/min je Düse gedrückt, mit 1200 m/min abgezogen, bofeuetuat und in einer Kanne abgelegt. Die Elementarfadenfeinheit der fertigen Fasern beträgt 0,13tex. 10 Kannen werden zu einem Elementarfadenkabe! von 30ktex gefacht, das in der ersten Stufe auf einem Verstreckwerk mit 7 beheizten Galetten bßi 68°C auf das 3,50fache verstreckt wird. In der zweiten Stufe wird di.3 Kabel im W 'Sserbad bei 85⁰C um weitere 13% nachver treckt und durch ein Quctschwalzenpaarauf einen Feuchtegehalt von 16% abgequetscht.

Mit einer Auslaufgeschwindigkeit aus dem Quetschwalzenpaar von 100m/min gelangt das Kabel ohne weitere thermische Behandlung in ein 3-Walzen-Werk, dessen Walzen eine Oberflächentemperatur von 220X aufweisen. Im Einlaufgalettensystem läßt man die Faden unter hydrothermischen Bedingungen bei einer Spannung von 3p/tex um 8% und im Auslaufgalettensystem unter gleichen rein thermischen Bedingungen bei Abwesenheit von Feuchtigkeit um 6% relaxieren.

Das Relaxationsverhältnis der F.ir' ischar zwischen Auslauf- und Einlaufgalettensystem beträgt 0,75.

Das derart behandelte Elementarfadenkabel wird durch ein Präparationsbad geführt, das aus einer 1%igen wäßrigen Emulsion eines Kondensationsproduktes von Phosphorpentoxid mit Ci₂- C₁₄-Alkoholen besteht, wobei das Verhältnis Monoester :Diester 60:40 beträgt und die tortiäro Gruppe als Kaliumsalz vorliegt.

Das Elementarfadenkabel wird anschließend gekräuselt, bei 8O⁰C innerhalb von 10 min getrocknet und auf eine Stapellänge von 38mm geschnitten.

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Die errindungsgemäß hergestellten Fasern sind durch folgende Eigenschaften charakterisiert:

Elementarfadeneinheit: 0,131 tex

feinheitsbezogene Reißkraft: 584mN/tex

Reißdehnung: 21%

Heißluftschrumpf (170⁰C, 10min): 1,1 %

Heißluftschrumpf (200⁰C, 10min): 2,1%

Kochschrumpf: 0%

Präparationsauflage: 0,09%

Entkräuselung: 26,4%

Sie lassen sich problemlos auf Karde, Strecke, Flyer und Ringspinnmaschine zu Garnen verarbeiten, aus denen hochwertige, formstabile Nähfäden hergestellt werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von Fasern aus Polyethylenterephthalat mit geringem Restschrumpf und hoher Festigkeit durch Nachbehandlung konventionell ersponnener und gefachter Fäden, dadurch gekennzeichnet, daß man das Elementarfadenkabel in der ersten Stufe bei einer Temperatur Tg -5⁰C bis Tg +5⁰C bis zum natürlichen Verstreckverhältnis reckt, in der zweiten Stufe bei einer Temperatur von 10 bis 25⁰C oberhalb Tg im Wasserbad um 5 bis 20% nachverstreckt, auf einen Feuchtegehalt von 10 bis 20% abquetscht und ohne weitere thermische Zwischenbehandlungsstufe einem Walzenfixieraggregat zuführt, auf dem das Kabel bei einer Temperatur von 20 bis 60⁰C unterhalb des Schmelzpunktes von Polyethylenterephthalat im Einlaufgalettensystem unter hydrothermischen Bedingungen bei einer Spannung von 2 bis 10p/tex um 6 bis 10% und im Auslauf galettensystem bei gleicher Temperatur, aber bei Abwesenheit von Feuchtigkeit um weitere 4 bis 8% relaxiert, anschließend mit einer wäßrigen Emulsion eines Alkylphosphorsäureesterproauktes finishpräpariert und in bekannter Weise kräuselt, trocknet und schneidet.

2. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Relaxationsverhältnis der Fadenschar zwischen Auslauf- und Einlaufgalettensystem ^ 1, vorzugsweise 0,7 bis 0,8 beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkylphosphorsäureester ein Kondensationsprodukt von Phosphorsäurepentoxid mitC_ir-C₁₄-Alkoholen ist, wobei das Monoester-Diester-Verhältnis 60:40 bis 40:60 beträgt und die tertiäre Gruppe als Kaliumsalz vorliegt.