DE1291852B

DE1291852B - Verfahren zur Herstellung von Fasern, Faeden oder Filmen aus kristallisierbaren Polyestern

Info

Publication number: DE1291852B
Application number: DEP20407A
Authority: DE
Inventors: Kitson Robert Edward; Waltz Joseph Elmer; Reese Cecil Everett
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1957-03-27
Filing date: 1958-03-27
Publication date: 1969-04-03
Also published as: FR1205260A; US2952879A; US2931068A; BE566145A; CH378460A; GB841230A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Neuartige Garne, die beim Erhitzen eine bleibende

von Fasern, Fäden oder Filmen aus kristallisierbaren Voluminosität erlangen, können hergestellt werden, Polyestern, vorzugsweise durch Schmelzspinnen unter indem man spontan ausdehnbare Fäden mit Fäden, gleichzeitiger oder anschließender Orientierung der die eine Restschrumpfung aufweisen, oder mit Fäden Fäden oder Filme unter Bedingungen, die in dem Poly- 5 vereinigt, die eine unterschiedliche spontane Ausester einen kristallinen Anteil von weniger als 35% dehnbarkeit besitzen. Derartige, in den voluminösen ergeben, worauf die so erhaltenen Filme, Fäden oder Zustand überführbare Garne eignen sich besonders daraus hergestellten Fasern unter Bedingungen erhitzt zur Herstellung baumwollähnlicher Mischgarne,
werden, die eine Schrumpfung derselben um mindestens Nach einem bekannten Verfahren werden ge-

20% erlauben. io kräuselte Fäden durch Naßspinnen von Kunststoffen

Die bisher bekannten Fasern, Fäden oder Füme hergestellt, wobei die ersponnenen Fäden durch Wärmeaus kristallisierbaren Polyestern schrumpfen unter der behandlung in den hochelastischen Zustand überEinwirkung höherer Temperaturen, d. h., sie erleiden geführt und dann um mehr als 50% verstreckt, eine spontane und irreversible Verkürzung in Längs- gezwirnt und in Wickelform gebracht werden, worauf richtung. 15 der Wickel sogleich ohne Spannung zu einem Strang

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Fasern, abgespult wird, der ¹J₂ bis 1 Stunde ohne äußere Fäden oder Filme zur Verfügung zu stellen, die sich Spannung ausgehängt wird. Hierbei erfolgt aber keine durch mäßige Wärmebehandlung irreversibel ver- spontane und irreversible Längsdehnung der Fäden, längern lassen, ohne daß eine Zugspannung auf sie aus- Bekannt ist ferner die Kräuselung von Fäden, um

geübt wird, und die beim Abkühlen und Trocknen nicht 20 sie als Ersatz für Wolle verwenden zu können. Hierbei mehr zu ihrer ursprünglichen Länge zurückkehren. dient eine Nacherhitzung dem Formfestmachen der

Dies wird bei dem eingangs beschriebenen Ver- Kräuselung. Eine spontane und irreversible Dehnung fahren dadurch erreicht, daß man eine Schrumpfung der Fäden findet auch hierbei nicht statt,
unter Bedingungen durchführt, unter denen nicht der Weiterhin ist die Herstellung von spontan kräuselmaximale kristalline Anteil erzeugt wird, der durch 25 baren Polyäthylenterephthalatfäden durch Schmelz-Behandelnin Wasser von 90° C erzielbar ist. spinnen, anschließendes Kühlen und Abziehen vom

Die spontane Längsdehnung der Erzeugnisse erfolgt Spinnkopf mit bestimmter Geschwindigkeit bekannt, dann, indem anschließend durch Wärmeeinwirkung Die Kräuselung wird durch anschließendes Erhitzen eine weitere Kristallisation der Fasern, Fäden oder der Fäden in entspanntem Zustande herbeigeführt, Filme herbeigeführt wird. 30 z. B. durch 5 Minuten langes Abkochen. Hierbei

Die erfindungsgemäß hergestellten, spontan ver- erfolgt eine Schrumpfung der Fäden. Zu einer sponlängerbaren Erzeugnisse sind bei Raumtemperatur tanen Verlängerung sind die Fäden nach dieser Bebeständig, und daher braucht die Wärmeeinwirkung, handlung nicht mehr fähig, da sie zu hoch erhitzt die zu ihrer Längsdehnung führt, nicht innerhalb einer worden sind.

begrenzten Zeit nach ihrer Herstellung durchgeführt 35 Das Heißstrecken von Garnen aus Polyacrylsäurezu werden, In der Praxis wird die Wärmebehandlung nitril mit nachfolgender Schrumpfung unter geringer zwecks spontaner Längsdehnung sogar vorzugsweise Spannung oder in spannungsfreiem Zustand ist erst nach der Verarbeitung der Fäden oder Fasern ebenfalls bereits beschrieben worden. Die Verzu Garnen oder Geweben vorgenommen. Streckung erfolgt hierbei mittels beheizter Walzen.

Die erfindungsgemäß hergestellten Fäden eignen 40 Unter den angegebenen Bedingungen würde man die sich besonders für die Herstellung voluminöser, woll- Verwendung von Polyestern, wie Polyäthylentereähnlicher Textilstoffe aus Mischgarnen. Bisher wurden phthalat, an Stelle des Polyacrylsäurenitrils keine zu diesem Zweck Mischgarne verwendet, die aus Fäden Orientierung der Fäden und mithin auch keine von unterschiedlichem Schrumpfungsvermögen be- spontane Längsdehnbarkeit erzielen, da diese ohne standen, und die Voluminosität des aus den Garnen 45 Orientierung der Fäden nicht zustande kommt,
hergestellten Textilstoffs beruhte auf der unterschied- Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung von

liehen Schrumpfung der Fadenkomponenten bei der elastischen Polyäthylenterephthalatfäden bekannt, bei nachfolgenden Schrumpfbehandlung. Durch diese dem die nassen Fäden, die keine oder nur eine geringe Schrumpfung verkleinerten sich die Textilstoffe in Orientierung aufweisen, bei Temperaturen unter ihrer Fläche, was sich auf die Leistungsfähigkeit des 50 50° C ausgereckt und dann bei Temperaturen zwischen Webstuhls ungünstig auswirkte; denn mit einem Web- 90 und 200°C, und zwar insbesondere bei 160°C, stuhl, der in der Zeiteinheit eine bestimmte Fläche entspannt werden. Bei diesen hohen Temperaturen an Gewebe erzeugen kann, wird in diesem Falle letztlich bildet sich in den Fäden aber ein höherer kristalliner infolge der nachfolgenden Schrumpf behandlung nur Anteil aus, als er bei 9O⁰C erzielt wird, und infolgeeine kleinere Gewebefläche erzeugt, als sie der eigent- 55 dessen sind die Enderzeugnisse dieses bekannten liehen Kapazität des Webstuhls entspricht. Dieser Verfahrens nicht spontan und irreversibel verlängerbar. Nachteil wird durch die erfindungsgemäß hergestellten Schließlich ist es bekannt, daß Polyäthylentere-

Fäden vermieden, da die durch die nachträgliche phthalatfäden gewöhnlich einen kristallinen Anteil Wärmebehandlung des Textilstoffs erzielte Voluminosi- von 55 bis 75% erreichen, und daß die Höhe dieses tat in diesem Falle auf einer spontanen Dehnung der 60 Anteils einen Einfluß auf die Fasereigenschaften hat, dehnbaren Fadenkomponente beruht und daher ohne indem stärker kristalline Polykondensationsprodukte Flächenschrumpfung erreicht wird. bessere Fasern liefern, so daß der Fachmann es hier-

Eine weitere, technisch fortschrittliche Anwendungs- nach in der Hand hat, durch Temperatursteuerung art der erfindungsgemäß hergestellten Fäden ist ihre den kristallinen Anteil in dem Polyester zu beeinflussen. Verwendung für Nähgarn, wodurch das Zusammen- 65 Dieses Wissen konnte den Fachmann jedoch nicht ziehen der Nähte nach dem Vernähen von Kleidungs- zu der Erkenntnis führen, daß es gelingen könnte, stücken infolge der spontanen Dehnbarkeit der Fäden durch Wärmeschrumpfung um mindestens 20 % vermieden wird. bis zu einem solchen Grade, daß dabei nicht der durch

Behandeln in Wasser von 90° C erzielbare maximale kristalline Anteil erreicht wird, Fäden zu erhalten, die zu einer spontanen und irreversiblen Längsdehnung befähigt sind.

Vorzugsweise bestehen die erfindungsgemäß herzustellenden Erzeugnisse aus linearen Terephthalsäurepolyestern, wie Polyäthylenterephthalat, PoIy-(trans-p-hexahydroxylylenterephthalat) oder Mischpolyestern derselben, die bis zu 15 Molprozent Einheiten höherer Glykole als des Äthylenglykols und/oder bis zu 15 Molprozent Einheiten anderer Dicarbonsäuren oder esterbildender Derivate derselben, wie Adipinsäure, Sebacinsäuredimethylester, IsophthalsäureoderNatrium-S^-dicarbomethoxybenzolsulfonat, enthalten.

Die spontan verlängerbaren Erzeugnisse werden hergestellt, indem man den kristallisierbaren Polyester in Abwesenheit oder in Gegenwart von Lösungsmitteln unter gleichzeitiger oder anschließender Orientierung, z. B. durch Strecken, unter solchen Bedingungen verformt, daß der kristalline Anteil nach dem Verformen unter 35 %> vorzugsweise unter 10 %, Hegt. Die besten Ergebnisse werden gewöhnlich erzielt, wenn das verformte Ausgangsgut amorph ist.

Die anfängliche Orientierung wird an Hand der Doppelbrechung bestimmt.

Zur Erzielung eines spontan verlängerbaren Produktes ist eine Doppelbrechung von mindestens 0,02 erforderlich, und vorzugsweise beträgt die Doppelbrechung mindestens 0,04. Zum Beispiel kann ein Erzeugnis aus einem linearen Polyester verwendet werden, das beim Strangpressen durch Aufspulen mit einer Geschwindigkeit von 2740 m/Min, oder mehr auf eine Doppelbrechung von 0,04 orientiert worden ist. Bei den Polyestererzeugnissen, die nach dem Strangpressen mit Geschwindigkeiten unter etwa 2740 m/Min, aufgespult und anschließend durch Strecken orientiert werden, wird eine Doppelbrechung von mindestens etwa 0,15 bevorzugt.

Bei der nachstehend beschriebenen Schrumpfbehandlung findet Kristallisation statt, deren Geschwindigkeit und Ausmaß von der Behandlungstemperatur und dem Behandlungsmittel abhängen. Der »maximalkristalline Anteil« bezieht sich daher immer auf den Maximalwert, der bei einer gegebenen Temperatur in einem gegebenen Behandlungsmittel erzielbar ist. Wenn z. B. ein linearer Terephthalsäurepolyester von anfänglich niedrigem kristallinem Anteil in einem bestimmten Behandlungsmittel auf 100° C erhitzt wird, bildet sich nach einer gewissen Zeit der bei dieser Temperatur in diesem Behandlungsmittel maximal erzielbare kristalline Anteil aus. Erhitzt man den Polyester dann in dem gleichen Behandlungsmittel auf eine höhere Temperatur, so erfolgt eine weitere Kristallisation. Bei 200° C kann der lineare Terephthalsäurepolyester einen maximalen kristallinen Anteil von etwa 75 % erreichen.

Der bei einer gegebenen Temperatur in einem gegebenen Behandlungsmittel maximal erzielbare kristalline Anteil kann leicht ermittelt werden, indem man das betreffende Erzeugnis verschieden lange der Einwirkung dieser Bedingungen aussetzt, bis ein konstanter oder maximaler kristalliner Anteil erzielt wird. Der kristalline Anteil steigt z. B. im Falle von Linearpolyestern bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes rasch auf einen Maximalwert an, um dann in einer Zeitspanne von gewöhnlich weniger als 1 Sekunde wieder abzufallen.

Die Schrumpfbehandlung erfolgt durch Erhitzen. Sie kann bei Temperaturen von etwa 65 bis unterhalb 90°C (Niedertemperaturschrumpfung) oder über 90°C (Hochtemperaturschrumpfung) vorgenommen werden. Der Schrumpfungsgrad beträgt 20 bis etwa 70 %> vorzugsweise etwa 35 bis 40%· Die Schrumpfungsbehandlung kann in einer inerten Flüssigkeit durchgeführt werden. Darunter ist eine Flüssigkeit zu verstehen, in der sich der Polyester nicht löst, die mit dem Polyester chemisch nicht reagiert, und in der der bei etwa 90° C, vorzugsweise 88° C, erzielte kristalline Anteil nicht höher ist der kristalline Anteil, den der hydrophobe Polyester in Wasser von 90 bzw. 88⁰C annimmt. Solche Flüssigkeiten sind z.B. Woodsches Metall, organische Flüssigkeiten, wie Siliconöl, und vorzugsweise Wasser. In Wasser wird die Schrumpfung von Terephthalsäurepolyestern vorzugsweise bei 70 bis 75⁰C durchgeführt.

Die Dauer und die Temperatur der Schrumpfbehandlung müssen so aufeinander abgestimmt werden, daß man den gewünschten Grad an spontaner Ausdehnbarkeit des Produktes erzielt. Diese Werte variieren je nach der Art, dem anfänglichen Orientierungsgrad und dem kristallinen Anteil des Polyesters sowie dem Behandlungsmittel, in dem die Schrumpfung durchgeführt wird. Gewöhnlich beträgt die erforderliche Dauer der Schrumpfbehandlung in der inerten Flüssigkeit einige Minuten bis etwa 60 Minuten. Wenn die Schrumpfbehandlung in spannungsfreiem Zustand durchgeführt wird, soll man das Erzeugnis vorzugsweise um mindestens etwa 85°/₀ seines ihm unter den gegebenen Bedingungen innewohnenden Schrumpfungsvermögens schrumpfen lassen, bevor es aus der Flüssigkeit entnommen wird.

Die Hochtemperaturschrumpfung kann auch in einem gasförmigen Behandlungsmittel, wie Wasserdampf, Luft oder Stickstoff, durchgeführt werden. Eine wichtige Bedingung ist es dabei, daß das Gut so schnell aus der Heizzone abgeführt und abgekühlt wird, daß es nicht den maximal erzielbaren kristallinen Anteil erreicht, sondern der kristalline Anteil unter demjenigen Wert, vorzugsweise unter 0,9 desjenigen Wertes bleibt, der sich bei längerer Behandlung in Wasser von 90° C ausbildet. Die Dauer der Schrumpfbehandlung hängt besonders bei der Hochtemperaturschrumpfung außer von den oben angegebenenFaktoren auch stark von der Behandlungstemperatur ab. Je höher die Temperatur ist, desto kürzer muß die Behandlungszeit sein, um die gleiche Wirkung zu erzielen; denn der kristalline Anteil in dem Polyester steigt bei höheren Temperaturen viel schneller als bei niedrigeren Temperaturen. So bildet sich z. B. der maximal erzielbare kristalline Anteil in orientiertem Terephthalsäurepolyester in Wasser von 100° C in weniger als einer Minute, in Luft von 150° C dagegen schon in weniger als 5 Sekunden aus.

In Tabelle I ist für eine Reihe von typischen Temperaturen der Heizzone unter Verwendung von Luft als Heizmittel die Größenordnung der längsten Einwirkungszeit angegeben, die bei Durchführung der Hochtemperaturschrumpfung eines Erzeugnisses aus einem linearen Terephthalsäurepolyester beachtet werden muß. Die Grenze der längsten Einwirkungsdauer schwankt in einem gewissen Umfang in Abhängigkeit von den obengenannten Faktoren; die in der Tabelle angegebenen maximalen Einwirkungszeiten veranschaulichen Zeiträume, in denen eher ein allmählicher als ein abrupter Übergang des spontan

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ausdehnbares Produktes in ein Produkt erfolgt, das keine spontane Ausdehnbarkeit mehr: aufweist. Eitfwirkungszeiten, die die Höchstwerte gemäß¹ Tabelle- Ϊ wesentlich überschreiten, z; B. mehr als" das etwa, Doppelte derselben betrage», führen gewöhnlieh niGht zu brauchbaren Produkten.

Tabelle I

Temperatur der Zone	Maximale Eiawirkungszeit
°C	. Sekunden
90	40
100	15
125	1,5
150	0,75
175	0,5·
205	0,4
230	0,3-
280	0,2
400	0,06

unter den gleichen Bedingungen, wenn der in dem' Produkt unter diesen Bedingungen maximal erzielbare kristalline· Anteil schon bei der ersten Behandlung erreicht worden ist. Wenn man jedoch die spontane 5 und irreversible Längsdefmung eines Produktes- erfindungsgemäß bei einer bestimmten Temperatur erfolgen läßt, läßt sich· bed' dem gleichen Produkt eine weitere spontane und irreversible Ausdehnung' herbeifühieri, indem man es auf eine höhere Temperatur, to bis zu etwa 200° C, erhitzt, Di©Fähigkeit des- Produktes zu dieser zweiten· spontanen Längenzunahme ist wichtig,- da es häufig erwünscht ist, das Produkt zunächst einer Beh'äödlung ^bU einer Zwischen^ temperatur zu unterwerfen, bevor die Eigenschaff 15- der spontanen Ausdehnbarkeit voll ausgenutzt wird. Zum Beispiel kann es- bei der Herstellung spontan ausdehnbarer Nähgarne erwünscht sein, die Garne bei üblichen- Temperaturen von etwa 100° C zu färben, bevor man sie zum Nähen Verwendet,
atf In' den folgenden· Beispielen wird die Grenzviskositätszahl des Polyesters (Intrinsic-Viseosität) als Maß für des Polykondensationsgrad verwendet und iö einem aus 58,S Gewichtsteilen Phenol und 41,2 Ge-

Es besteht zwar keine obere Temperattrfgrenze',. wichtsteilen Trichloiphenol bestehenden Lösungsaber die maximale Einwirkungszeit wird sehr' kurz- 25 mittel bestimmt,
wenn der Erweichungspunkt des Polyesters über, . .

schritten wird. Man kann das Verfahren bei höhen Beispiel 1

Temperaturen, wie etwa 4OQ⁰C oder mehr, unter der Man verspinnt Polyäthylenterefjhthäläi von einer Voraussetzung in zufriedenstellender Weise durch- Grenzviskositätszähl von 0,57 bei 295⁰C durch eine führen,, daß mit entsprechend hoher Geschwindigkeit 30 27-Loch-Spinndüse (Löchdürchmesser 0,229 mm) und arbeitende Fördervorrichtungen für das Behandlüngs- spult das Fadengüt mit einer Geschwindigkeit von gut zur Verfügung stehen. 1097 m/Min, auf. Das Fadengut besitzt in dem er-

Die maximale Einwirkungszeit ist bei der Hoch- spoßnenen Zustand einen Titer von 135 den, eine temperaturschrumpfung bei einer gegebenen Tem- Doppelbrechung von 0,0094 und einen kristallinen peratur in Wasser und zu einem gewissen Grade auch 35 Anteil von 0% (amorph). Die beim Strecken und Erin Wasserdampf kurzer als in Luft. Das Gut kaün hitzen dieses Fadengutes erhaltenen Ergebnisse sind durch eine Kammer oder ein Bad geführt werden, in in Tabelle II angegeben. Bei der Behandlung A wird welchen sich das heiße Behandlungsmedium befindet. das Fadengut vofi einer Spule durch ein Wasserbad Man kann das Gut aber auch im Gleichstrom mit von 25° C und über einen Schwamm geführt, der auf einem Strahl des heißen Behandlungsmediums durch 40 dem Fadengut einen dünnen gleichmäßigen Wassereine Düse führen. In diesem Fall wird die maximale film hinterläßt; es läuft weiter um eine Förderwalze, EinwirkungszeitgegenüberdeninTabelle Iangegebenen einen erhitzten Streckstab von 4,1 cm Durchmesser Werten etwa um das Vierfache verkürzt. Das Behänd' und dann um eine Streckwalze herum und wird lungsgut kann auch durch eine Zone geführt werden, schließlich auf einer Garnpackung aufgespult. Bei in der es auf andere Weise, z. B. düfch Ultrarot- 4S den für die Behandlung A in Tabelle II angegebenen strahlung, entsprechend erhitzt wird. In jedem Falle Versuchen beträgt die Temperatur des Streckstabes wird das Gut nach dem Erhitzen rasch gekühlt. 100⁰C und die Fadengeschwindigkeit an der Streck-Die spontane und irreversible Ausdehnung der walze 498 m/Min.; das Verstreckungsverhältnis ist durch Schrumpfung vorbehandelten Erzeugnisse kann in der Tabelle II angegeben. Bei der Behandlung B durch Einbringen in Wasser von 90⁰C oder unter 50 läuft das Fadengut von einer Förderwalze durch ein Umständen sogar noch niedrigerer Temperatur hervor- Wasserbad direkt zur Streckwalze und wird danach gerufen werden. Man kann auch mit trockener Wärme auf einer Packung aufgespult. Bei den für die Bearbeiten, was insbesondere für höhere Temperaturen handlung B in Tabelle II angegebenen Versuchen gilt. In jedem gegebenen Behandlungsmittel ist der beträgt bei Versuch? und 8 die Badtemperatur 20⁰C Betrag der spontanen Ausdehnung, der bei einer 55 und die Fadengeschwindigkeit an der Streckwalze höheren Temperatur zu beobachten ist, größer als 366 m/Min. Die Doppelbrechung ist für eine Anzahl bei Behandlung des gleichen Produktes bei einer der verstreckten Fadenproben in der Tabelle angegeben, niedrigeren Temperatur. Der hohe Grad der spontanen Es zeigt sich, daß die verstreckten Proben einen Ausdehnbarkeit, der nach dem erfindungsgemäßen kristallinen Anteil von 0% besitzen, ausgenommen Verfahren bei höheren Temperaturen erhältlich ist, 60 bei den Versuchen 7 und 8, in welchen das Fadengut beruht darauf, daß die Produkte schon bei recht einen kristallinen Anteil von 5 °/₀ besitzt. In jedem Fall niedrigen Temperaturen von 90° C oder weniger in wird das versteckte Fadengut in einer ersten Wärme-Wasser eine spontane Ausdehnbarkeit zu zeigen behandlung 5 Minuten in ein flüssiges Bad der anbeginnen. gegebenen Temperatur getaucht, wobei man den anWenn die spontane Ausdehnung bei dem erfindungs- 65 gegebenen Schrumpfungsgrad erhält. Die Badflüssiggemäß vorbehandelten Erzeugnis unter gegebenen keit ist Wasser, ausgenommen bei Versuch 5, bei dem Bedingungen hervorgerufen worden ist, zeigt dieses mit Siliconöl gearbeitet wird. Für einige Versuche Produkt dann keine weitere spontane Ausdehnbarkeit sind auch die Doppelbrechung und der kristalline

Anteil des wärmebehandelten Fadengutes angegeben. Die Tabelle gibt die spontane Ausdehnbarkeit der Produkte, die durch 5 Minuten langes Eintauchen in Wasser von 90° C erhalten wird, und für einige Versuche auch die spontane Ausdehnbarkeit bei 100° C (Tauchzeit 5 Minuten) an; in jedem Falle wurde die prozentuale Längsausdehnung auf Basis der nach der

ersten Wärmebehandlung gemessenen Länge des Fadengutes errechnet.

Die Produkte sind biegsam und zäh. So besitzt z. B. das in Versuch 3 der Tabelle II erhaltene Fadengut nach spontaner Längsausdehnung von 5,7 °/o beim Eintauchen in Wasser von 9O⁰C eine Reißfestigkeit von 1,8 g/den.

Tabelle II

Streckbehandlung

Verstreckungsverhältnis

Eigenschaften des verstreckten
Fadengutes

Doppelbrechung

Schrumpfung, %

Temperatur des Bades, °C

Eigenschaften des Fadengutes nach der ersten Wärmebehandlung

Doppelbrechung

Kristalliner Anteil, %

Spontane Ausdehnbarkeit, %

in Wasser von 90° C

in Wasser von 100° C

1	²	3	Versuch 4 I 5	A 2,310	6-	7
A 2,103	A 2,310	A 2,532	A 2,688	0,1880 42,7 70	A 2,310	B 2,800
0,1852 40,8 70	0,1880 39,5 70	0,1877 34,8 70	0,1950 25,0 70	—	0,1880 53,0 88	0,1902 38,2 70
0,1076 27	0,1150 25	-	-	6,3 9,4	Z	0,1020 31
3,1 4,0	5,4 7,8	5,7	0,7	1,9 3,4	9,3 11,5

0,1902 57,3

1,5 1,9

Beispiel 2

Ein Teil eines gemäß Beispiel 1, jedoch bei einem Verstreckungsverhältnis von 3,395 ersponnenen und verstreckten Fadengutes ergibt eine Doppelbrechung von 0,2259 und einen kristallinen Anteil von 8°/o· Das verstreckte Fadengut wird von einer Förderwalze durch eine Hohlnadel, die in eine Düse mit einem Halsdurchmesser von 1,575 mm und einen sich unter 7° erweiternden Auslaß mündet, geführt und aufgewickelt. Der Eingangsseite der Düse wird Luft von 250°C unter einem Druck von 0,35 atü zugeführt, so daß ein Strahl heißer Luft die Düse gleichsinnig mit dem Fadenlauf durchströmt. Die Spitze der Hohlnadel, aus der das Fadengut austritt, befindet sich im Hals der Düse, und die wirksame Strecke, auf der das Fadengut erhitzt wird, beträgt 34,3 mm. Das Fadengut wird mit einer Geschwindigkeit von 735 m/ Min. in die Düse eingeführt und mit einer Geschwindigkeit von 411 m/Min, aufgespult, was einer Schrumpfung von 44 % und einerEinwirkungszeit von 0,005 Sekunden (bezogen auf die Geschwindigkeit des Fadenabzugs von der Düse) entspricht. Das wärmebehandelte Fadengut besitzt eine Doppelbrechung von 0,1425 und eine Kristallinität von 38%· Proben des Fadengutes ergeben in Wasser von 90 bzw. 100°C nach 5 Minuten eine spontane und irreversible Ausdehnung von 2,3 bzw. 4,0%.

In einem anderen Versuch wird ein Teil des gemäß Beispiel 1 ersponnenen Fadengutes von einer Förderwalze um einen auf 98° C gehaltenen 4,1-cm-Stab herum zu einer Streckwalze geführt und anschließend aufgespult, wobei man mit einem Verstreckungsverhältnis von 3,353 und einer Fadengeschwindigkeit an der Streckwalze von 552 m/Min, arbeitet. Bei dieser Behandlung kommt das Fadengut nicht mit Wasser in Berührung. Das verstreckte Fadengut besitzt eine Doppelbrechung von 0,2270 und einen kristallinen Anteil von 33 %. Es wird durch die oben beschriebene Hohlnadel und Düse einer Spule zugeführt. Die Luft

an der Eingangsseite der Düse wird auf einer Temperatur von 265⁰C und einem Druck von 0,35 atü gehalten. Das Fadengut wird mit einer Geschwindigkeit von 556 m/Min, in die Düse eingeführt und mit einer Geschwindigkeit von 411 m/Min, aufgespult,

was einer Schrumpfung von 26% und einer Einwirkungszeit von 0,005 Sekunden (bezogen auf die Geschwindigkeit des Fadenabzugs von der Düse) entspricht. Das wärmebehandelte Fadengut besitzt eine Doppelbrechung von 0,1533 und einen kristallinen

Anteil von 47 %· Proben des Fadengutes ergeben eine

spontane und irreversible Ausdehnung von 1,7 bzw.

2,5% bei Einwirkung von Wasser von 90 bzw. 100⁰C

während einer Dauer von 5 Minuten.

In einem weiteren Versuch wird ein Teil des gemäß

Beispiel 1 ersponnenen Fadengutes von einer Spule durch ein Wasserbad von 25° C und über einen Schwamm geführt, der auf dem Fadengut einen dünnen gleichmäßigen Wasserfilm erzeugt; es läuft dann um eine Förderwalze, einen Streckstab von 4,1 cm Durch-

messer, der auf 100⁰C gehalten wird, und eine Streckwalze herum, von hier direkt durch die oben beschriebene Hohlnadel und Düse, und wird schließlich auf einer Garnpackung aufgespult. Das Verstreckungsverhältnis beträgt 2,817, die Fadengeschwindigkeit

an der Streckwalze 274 m/Min, und die Geschwindigkeit, mit der das Fadengut aus der Düse austritt, 137 m/Min. Die Luft wird an der Eingangsseite der Düse auf 175° C und 2,1 atü gehalten. Die Schrumpf ung des Fadengutes in der Düse errechnet sich zu 50%

und die Einwirkungszeit der Luft von 175⁰C zu 0,016 Sekunden. Das unter diesen Bedingungen erhaltene Fadengut besitzt einen kristallinen Anteil von 27% und eine Doppelbrechung von 0,0476.

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Proben des Fadengutes ergeben in Wasser von 90 bzw. Streckwalze 366 m/Min, und die Streckstabtemperatur 100° C (Einwirkungszeit 5 Minuten) eine spontane 9O⁰C beträgt. Das erhaltene Fadengut ist orientiert, und irreversible Ausdehnung von 13,5 bzw. 15,3 %· aber noch im wesentlichen amorph. Es wird dann

5 Minuten in Wasser von 7O⁰C getaucht, wobei es

Beispiel3 ^{5 um} 62,3 % schrumpft. Das Fadengut ergibt hierauf

eine spontane und irreversible Ausdehnung von

Ein Streifen eines nicht orientierten, im wesentlichen 12,8 % in Wasser von 9O⁰C (bei 5 Minuten dauernder amorphen Polyäthylenterephthalatfilms von 1,3 cm Einwirkung). Breite und 0,025 mm Dicke wird in Wasser von 25°C

von Hand bei einem Verstreckungsverhältnis von io Beispiel 5

3,0 in Längsrichtung gereckt. Man läßt den verstreckten

Film trocknen und taucht ihn dann 5 Minuten in Zu 97 Teilen (0,5 Mol) Terephthalsäuredimethyl-

Siliconöl von 87°C, wobei er in Längsrichtung um esterund 151 Teilen(1,05Mol) trans-p-Hexahydroxyly-27% schrumpft. Der wärmebehandelte Film zeigt eine lenglykol setzt man 0,02 Teile Tetraisopropyltitanat spontane und irreversible Längsausdehnung in Wasser 15 zu und erhitzt das Gemisch unter Entwicklung von von 90° C von 1,05% (bei einer Einwirkung von Methanol, bis sich kein weiteres Methanol entwickelt. 5 Minuten). Das Gemisch wird dann in ein Rohr eingebracht und

Ein anderes Stück des verstreckten Films wird bei einem Druck von 0,4 mm Hg 3 Stunden auf 280° C 0,1 Sekunde in Wasser von 100°C getaucht, wobei er erhitzt, wobei sich das Glykol entwickelt. Das entum 32,5% in der Längsrichtung schrumpft. Der ao stehende Poly-trans-p-hexahydroxylylen-terephthalat Film zeigt darauf eine spontane und irreversible besitzt eine Grenzviskositätszahl von 0,65. Es wird Ausdehnung von 4,0% in Wasser von 90° C. Wenn bei 291° C durch eine 5-Loch-Spinndüse (Lochdurchman jedoch ein Stück des verstreckten Films 5 Minuten messer 0,178 mm) versponnen und das Fadengut mit mit WasservonlOO°CinKontaktläßt,zeigterkeinerlei einer Geschwindigkeit von 51 m/Min, aufgespult. Das Längenveränderung, wenn man ihn anschließend 25 Fadengut besitzt in dem ersponnenen Zustand einen 5 Minuten der Einwirkung von Wasser von 9O⁰C Titer von 130 den und ist im wesentlichen amorph und aussetzt. verhältnismäßig unorientiert. Es wird dann bei einem

Beisoiel 4 Verstreckungsverhältnis von 2,4 von Hand über einer

Heizplatte verstreckt, die auf 90°C gehalten wird. Das

_ Man verspinnt einen Mischpolyester aus 94 Teilen 30 entstehende Fadengut ist orientiert, aber noch im Äthylenterephthalat und 6 Teilen Äthylenisophthalat wesentlichen amorph. Es wird dann 5 Sekunden in von einer Grenzviskositätszahl von 0,57 bei 295°C Wasser von 100⁰C getaucht, wobei es um 48,5% durch eine 11-Loch-Spinndüse (Lochdurchmesser schrumpft. Proben des wärmebehandelten Fadengutes 0,229 mm) und spult das Fadengut mit einer Ge- ergeben hierauf eine spontane und irreversible Längsschwindigkeit von 1103 m/Min, auf. Das Fadengut 35 ausdehnung von 7,1, 11,0 bzw. 17,8 %> wenn man sie besitzt in dem ersponnenen Zustand einen Titer von 7 Minuten in Wasser von 90° C, 5 Minuten in Wasser 52 den und ist praktisch amorph und verhältnismäßig von 100⁰C bzw. 15 Minuten in Luft von 19O⁰C beunorientiert. Das ersponnene Fadengut wird dann der handelt. Eine weitere Probe des ersponnenen Faden-Behandlung A gemäß Beispiel 1 unterworfen, wobei gutes wird von Hand bei einem Verstreckungsverhältdas Verstreckungsverhältnis 2,7, die Fadengeschwindig- 40 nis von 2,3 über einer auf 90⁰C gehaltenen Heizplatte keit an der Streckwalze 366 m/Min, und die Streck- verstreckt und darauf 5 Sekunden in Wasser von Stabtemperatur 9O⁰C beträgt. Das verstreckte Faden- 100⁰C getaucht, wobei es um Al,2°I₀ schrumpft, gut ist orientiert, aber noch im wesentlichen amorph. Proben des wärmebehandelten Fadengutes ergeben Es wird dann 5 Minuten in Wasser von 70⁰C getaucht, hierauf eine spontane und irreversible Längsausdehwobei es um 59,1 % schrumpft. Das Fadengut zeigt 45 nung von 1,6, 7,5 bzw. 12,4 %> wenn sie 7 Minuten hierauf eine spontane und irreversible Ausdehnung der Einwirkung von Wasser von 90⁰C, 5 Minuten der von 12,3% in Wasser von 9O⁰C (bei 5 Minuten Einwirkung von Wasser von 100⁰C bzw. 15 Minuten dauernder Einwirkung). Entsprechende Ergebnisse der Einwirkung von Luft von 190°C unterworfen werden erhalten, wenn man den Versuch unter Ver- werden.

Wendung eines Mischpolyesters^aus 90 Teilen Äthylen· 50 In einem anderen Versuch werden nach der obigen terephthalat und 10 Teilen Äthylenisophthalat als MethodelSlTeiletrans-p-Hexahydroxylylenglykolmit Ausgangsgut wiederholt. _t 95 Teilen Terephthalsäuredimethylester und 2,97 Tei-

Ein Mischpolyester aus 96,5 Teilen Äthylentere- len Natrium-3,5-dicarbomethoxybenzolsulfonat in phthalat und 3,5 Teilen 5-(NatriumsuIfo)-isophthalat Gegenwart von 0,02 Teilen Tetraisopropyltitanat zu mit einer Grenzviskositätszahl von 0,46 wird her- 55 einem Mischpolyester mit einer Grenzviskositätszahl gestellt, indem man 2,1 Mol Äthylenglykol mit einem von 0,51 umgesetzt. Der Mischpolyester wird in der Gemisch aus 0,965 Mol Terephthalsäuredimethyl- oben beschriebenen Weise zu einem Fadenbündel mit ester und 0,035 Mol Natrium-3,5-dicarbomethoxy- fünf Einzelfäden von einem Titer von 220 den verbenzolsulfonat kondensiert. Der Mischpolyester wird spönnen. Das ersponnene Fadengut wird von Hand bei 295 ⁰C durch eine 34-Loch-Spinndüse (Loch- 60 bei einem Verstreckungsverhältnis von 2,0 über einer durchmesser 0,229 mm) versponnen und das Fadengut auf 88⁰C gehaltenen Heizplatte verstreckt und dann mit einer Geschwindigkeit von 1103 m/Min, auf- 5 Sekunden in Wasser von 100⁰C getaucht, wobei es gespult. Das erhaltene Fadengut besitzt in dem er- um 40,3 % schrumpft. Proben des wärmebehandelten sponnenen Zustand einen Titer von 220 den und ist Fadengutes zeigen hierauf eine spontane und irreverim wesentlichen amorph und verhältnismäßig un- 65 sible Längsausdehnung von 2,3, 4,7 bzw. 6,4 %, wenn orientiert. Es wird dann durch die Behandlung A sie 7 Minuten der Einwirkung von Wasser von 90° C, gemäß Beispiel 1 verstreckt, wobei das Verstreckungs- 5 Minuten der Einwirkung von Wasser von 100⁰C verhältnis 2,7, die Fadengeschwindigkeit an der bzw. 15 Minuten der Einwirkung von Luft von 17O⁰C

unterworfen werden. Eine andere Probe des ersponnenen Fadengutes schrumpft um 43,2%, wenn sie bei einem Verstreckungsverhältnis von 1,97 von Hand über einer auf 93 ⁰C gehaltenen Heizplatte verstreckt und dann 5 Sekunden in Wasser von 100° C getaucht wird. Proben des so wärmebehandelten Fadengutes ergeben anschließend eine spontane und irreversible Längsausdehnung von 5,0, 9,4 bzw. 10,8 %, wenn sie der Einwirkung von Wasser von 90°C (7 Minuten), von Wasser von 100° C (5 Minuten) bzw. der Einwirkung von Luft von 190° C (15 Minuten) ausgesetzt werden.

Beispiel 6

Ein Fadengut aus Polyäthylenterephthalat wird wie im Beispiel 1 ersponnen und verstreckt, wobei man jedoch mit verschiedenen Verstreckungsverhältnissen arbeitet. Die Verstreckungsverhältnisse und die Doppelbrechung des erhaltenen Fadengutes sind in Tabelle III angegeben; der kristalline Anteil des ver- ao streckten Fadengutes beträgt 0°/o, ausgenommen bei den Versuchen 3 und 3 C (3%). Das verstreckte Fadengut wird dann von einer Förderwalze durch

einen Ofen zu einer Spule geführt. In dem ersten Versuch wird ein Luftofen von 45,7 cm Länge verwendet, der auf 133⁰C gehalten wird und dessen Fadeneinlaß und -auslaß einen Durchmesser von 1,6 mm haben. In den Versuchen 2,3,4 und 5 wird ein Dampfofen von 30,5 cm Länge mit einem Fadeneinlaß und -auslaß von 1,3 cm Durchmesser verwendet, in welchen Wasserdampf von 100° C längs des Bodens mit ausreichender Geschwindigkeit eingeleitet wird, um den Ofen mit Dampf gefüllt zu halten. Die Fadengeschwindigkeit am Ofenauslaß beträgt in den Versuchen 1, 2, 3, 4 und 5 je 137 m/Min., und in den Versuchen 1C, 2 C, 3 C, 4 C und 5 C wird das Fadengut 300 Sekunden im Ofen gehalten. Die Schrumpfung des Fadengutes beim Durchgang durch den Ofen und die gemessene oder aus Ofenlänge und Garnaustrittsgeschwindigkeit errechnete Einwirkungszeit des Behandlungsmittels sind in der Tabelle III angegeben. Die Tabelle III gibt ferner die Doppelbrechung und den kristallinen Anteil des wärmebehandelten Fadengutes wie auch die spontane und irreversible Ausdehnung des Fadengutes an, wenn es erneut den Ofenbedingungen unterworfen wird.

Tabelle III

IC

Versuch

³ 1 ^3C I

4C

Verstreckungsverhältnis

Doppelbrechung des Fadengutes

Schrumpfung, %

Einwirkungszeit, Sekunden

Eigenschaften des Fadengutes nach der ersten Wärmebehandlung

Doppelbrechung

Kristalliner Anteil, %

SpontaneAusdehnbarkeit, %

2,937 0,2025

50 0,20

20 40

14 0

(Luft,133°C,

5 Minuten)

43 300

2,937 0,2025

60,5 0,13

0,0280 23 17

3,113
0,2060

41
0,13

0,1385
27
9

35
300

47
0

2,937
0,2025

57
0,13

0,0627
25
16

50 300

45 0

(Dampf, 100° C, 5 Minuten)

2,937 0,2025

40 0,13

0,0896 28 5

36 300

Die mit C gekennzeichneten Versuche sind Kontrollversuche, bei denen das Fadengut bedeutend längere Zeit den Ofenbedingungen unterworfen wurde. Der kristalline Anteil dieser wärmebehandelten Kontrollproben ist ebenso angegeben. Wie die Tabelle zeigt, ergeben diese Proben keinerlei Längenveränderung, wenn sie erneut den gleichen Ofenbedingungen unterworfen werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Fasern, Fäden oder Filmen aus kristallisierbaren Polyestern, vorzugsweise durch Schmelzspinnen unter gleichzeitiger oder anschließender Orientierung der Fäden oder Filme unter Bedingungen, die in dem Polyester einen kristallinen Anteil von weniger als 35% ergeben, worauf die so erhaltenen Filme, Fäden oder daraus hergestellten Fasern unter Bedingungen erhitzt werden, die eine Schrumpfung derselben um mindestens 20% erlauben, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schrumpfung unter Bedingungen durchführt, unter denen nicht der maximale kristalline Anteil erzeugt wird, der durch Behandeln in Wasser von 90° C erzielbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend durch Wärmeeinwirkung eine weitere Kristallisation der Fasern, Fäden oder Filme herbeigeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern oder Fäden nach der Verarbeitung zu Garn oder Gewebe der Wärmeeinwirkung unterworfen werden.