DE1435464A1

DE1435464A1 - Verfahren zur Herstellung von Textilmaterialien

Info

Publication number: DE1435464A1
Application number: DE19641435464
Authority: DE
Inventors: Macleod Roderick Bruce; Paul Paliyenko
Original assignee: Fiber Industries Inc
Current assignee: Fiber Industries Inc
Priority date: 1963-07-05
Filing date: 1964-07-03
Publication date: 1968-11-21
Also published as: NL6407671A; BE650075A; CH419440A; US3389207A; GB1061626A

Description

PatenfanwiHe

Dr.-Ing. von Kreisler Dr.-Ing. Scriönwald

Γ ,-!ng.Th.Meyer Dr. Fues Dr. E₃₅^ Dipl.-Phys. GraVi 1 4 3 5 4 R 4

Köln, Delchmannhau» I T vJ U T U T

Köln, den 24. Juni 1964 Pu/Ax/hs

Fiber Industries, Inc., Charlotte 1, North Carolina (V.St.A.)

Ye-rfahren zur Hergtellung von gextilmaterialien

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Textilmaterialien, insbesondere von Fäden, Garnen und dergleichen mit regellos verteilten dicken und dünnen Abschnitten.

Textilgarne mit plötzlichen Änderungen des Titers über die Länge eignen sich zur Herstellung von Stoffen von gemustertem Aussehen. Nach einer Methode zur Herstellung dieses Garntyps, die bei Fäden oder Garnen aus Celluloseacetat, Polyäthylenterephthalat und anderen thermoplastischen Materialien angewendet wird, werden die Fäden oder Garne so um eine erhitzte, angetriebene Rolle oder Galette geführt, daß Abschnitte des Materials in Abständen erhitzt werden, worauf eine gleichmäßige Zugspannung auf das Material angewandt wird. Bei diesem Verfahren werden zwar einwandfrei dicke und dünne Fäden oder Garne erhalten,jedoch sind zur Herstellung des gewünschten Produktes teuere und komplizierte Spezialmaschinen erforderlich. Beispielsweise ist eine Spezialgalette erforderlich, deren Oberfläche mit in Längsrichtung verlaufenden Kanälen versehen ist, so daß intermittierende Abschnitte des Garnes erhitzt werden. Gleichzeitig ist ein kompliziertes Verfahren zur Zuführung des Garnes zur erhitzten Galette, z.B. ein hin- und hergehender Stab, erforderlich.

Gemäß der Erfindung werden Fäden und Garne aus Polymethylenterephthalat mit regellos verteilten dicken und dünnen Abschnitten hergestellt, in dem ungereckte Fäden oder Garne aus^:Polymethylen -

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terephthalat bei einer Temperatur im Bereich von 15° C bis zur Einfriertemperatur des Materials bei Streckgeschwindigkeiten im Bereich von 23 bis 490 m/Min, auf das 2,8-UIsOj6-fache "der ursprünglichen Länge gereckt werden. Es wurde die überraschende Feststellung gemacht, daß unter den vorstehend genannten Bedingungen Fäden und Garne mit regelbs verteilten dicken und dünnen Teilen unmittelbar ohne jede weitere Verarbeitung erhalten werden können. Ferner zeigen Stoffe, die diese Fäden oder Garne ent halten, erwünschte variierende optische Effekte nach einer einzigen Färbeoperation. Die auf diese Weise hergestellten Stoffe mit einem gefälligen, regellosen Oberflächenmuster können zur Herstellung von Kleiderstoffen, Tuchen, Polsterstoffen und anderen Stoffen verwendet werden.

Das Recken kann mit beliebigen Apparaturen und nach beliebigen Verfahren an ungereckten Fäden oder Garnen aus · Polymethyl ent er eph*· ι thalat, die nach der Herstellung durch Schmelzspinnen der Abkühlung und Erstarrung überlassen wurden, vorgenommen werden. Bei ■=· spielsweise können die Fäden oder Garne über zwei Galetten ge führt werden, von denen die zweite eine höhere Umfangsgeschwin digkeit hat als die erste, wobei diese Umfangsgeschwindigkeit so bemessen ist, daß die Fäden bzw. Garne auf das 2,8-bis-5,6»fache, vorzugsweise auf das 3iO-."bis-3#5-i*aohe ihrer ursprünglichen Länge gereckt werden. Es hat sich gezeigt, daß ein unerwünschtes Pro - dükt mit außergewöhnlich schlechten physikalischen Eigenschaften erhalten wird, wenn die ungereckten Fäden bzw. Garne aus Poly methylenterephthalat auf weniger als das 2,8-fache ihrer ursprünglichen Länge unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen gereckt werden. Werden dagegen die ungereckten Fäden, bzw. Garne unter den gleichen Bedingungen auf mehr als das 3> 6-fache ihrer Ursprung liehen Länge gereckt, wird eine gleichmäßige Faser ohne die ge-

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wünschten regellos verteilten dicken und dünnen Teile erhalten.

Wie bereits erwähnt, ist es beim Verfahren gemäß der Erfindung wesentlich, die Temperatur der Fäden oder Garne

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während des ■f&eckens bei der Einfriertemperatur des ungereckten Materials oder darunter zu halten. Der Ausdruck "Einfriertemperatur" ist in"Pibres from Synthetic Polymers" von R. Hill in Elsevier Publishing Company, New York, 1953, Seite 322, erläutert^ Für nicht kristalline, ungereckte Glycolterephthalatpolymere beträgt die Einfriertemperatur 69⁰C und für das kristalline, ungereckte Polymere 81 C.

Die Doppelbrechung der beim Verfahren verwendeten ungereckten Materialien kann zwischen 0,0005 und 0,011 liegen und beträgt vorzugsweise 0,007 bis 0,009. Die Doppelbrechung eines Polymergebildes mit einer Längsachse hängt in erster Linie von der Orientierung der Polymermoleküle längs der Längsachse ab und ist ein zweckmäßiges Maß für diese Orientierung. Die Doppelbrechung, auch spezifischer Doppelbrechungsindex genannt, kann nach der Verzögerungsmethode gemessen werden, die in dem vorstehend genannten Buch von Hill auf den Seiten 266 bis 268 beschrieben ist. Hierbei wird ein Polarisationsmikroskop mit drehbarem Tisch, einem Kappenanalysator (" cap analyser") und Quarzblättchen verwendet. Die Doppelbrechung wird berechnet durch dividieren der gemessenen Verzögerung ηίϊτ? dfrC gemessenen Dicke des Gebildes, ausgedrückt in den gleichen Einheiten wie die Verzögerung.

Wenn bei Verwendung eines üblichen ungereckten Garns mit einer Doppelbrechung im Bereich von 0,007 bis 0,009 die TempeStur des Garns 70° überschreitet, kann die gemäß der Erfindung gewünschte

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** (englischer Fachausdruck: second order transition temperature^

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Ausbildung mit dicken und dünnen Abschnitten verloren gehen. Die beim Recken angewendete Mindesttemperatür hängt von wirtschaftlichen Erwägungen ab und liegt im allgemeinen nicht unter 15°C und zweckmäßig nicht »iehfc unter Raum temperatur. Bevorzugt wird eine Temperatur im Bereich von 30 bis 65 °C. Wenn das Recken bei den genannten Umgebungs-

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temperaturen durchgeführt^ kann dem zu reckenden Material vor dem Recken Wärme zugeführt werden oder die Reckapparatur, z.B. die Galetten können beheltzt werden. Nach einer ' anderen Methode zur Erwärmung des Materials wird das ungereckte Material über eine nicht beheitzte Metallplatte geführt, wobei die durch innige Berührung des Materials mit der Metallplatte verursachte Reibung genügend Wärme erzeugt. Der bevorzugte Temperaturbereich von j50 bis 69⁰C gestattet die höchstmögliche Reckgeschwindigkeit und kann daher mit wirtschaftlichen Vorteilen bei der Produktion gegenüber den niedrigeren Temperaturen verbunden sein. Wenn natürlich das beim Verfahren ver wendete ungereckte Material kristallin ist, können höhere Temperaturen, z.B. über 69° C bis zu 8I⁰G im P. lie von Ä'thylenglykolterephthalatpolymeren angewendet werden. Jedoch darf auf keinen Fall die Einfriertemperatur des ungerechten Materials überschritten werden, um das gewünschte Produkt gemäß der Er findung zu erhalten. Je nach der Temperatur des zu reckenden Materials kann mit Streckgeschwindigkeiten im Bereich von 25 bis 4So m/Min, gearbeitet werden. Bei den bevorzugten Streckgeschwindigkeiten von 3350 bis 450 m/Min, muß sorgfälltig darauf geachtet werden, daß im Falle von Äthylenglykolterephthalatpolymeren kein übermäßiger Temperaturanstieg, z.B. auf mehr als 69⁰C, durch Reibung des Garns mit der Apparatur stattfindet. Der Ausdruck "Streckgesclwindigkeit" bezeichnet die Geschwindigkeit, mit der das Endprodukt von dem Punkt abgenommen wird, an dem die Streck-

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spannung angewandt wird, d.h. von der Streckgalette.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist auf die Behandlung von endlosen Einzelfäden oder eine Gruppe von endlosen Fäden oder Garnen anwendbar. Bei Behandlung eines Garns sollte der Titer zweckmäßig nicht über 10.000 denier ersichtlich liegen. Am vorteilhaftesten sind Garne von weniger als 4.000 denier, vorzugsweise von weniger als 1000 denier. Der Parbentiter kann zwischen 0,5 denier (der weniger und 50 denier oder mehr liegen. Nach der Streckbehandlung kann das erhaltene Produkt stabilisiert werden, in dem es einer Wärmebehandlung bei Tempeaturen im Bereich von 100 bis 280 ⁰C, vorzugsweise im Bereich von 200 bis 220⁰C für eine genügende Zeit unterworfen wird, um ein entspanntes oder gelockertes Garn zu erhalten. Diese Wärmebehandlung oder Entspannung hat den Zweck, die Schrumpfung des Garns auf weniger als 10 ^,vor zugsweise auf weniger als 5$ seiner ursprünglichen Länge zu beschränken. Die Dauer der Wärmebehandlung ist der angewendeten Temperatur proportional,d.h. bei niedrigeren Temperaturen kann die¹ Wärmebehandlung länger sein, aber bei höheren Temperaturen wird eine kürzere Behandlungsdauer angewandt. Beispielsweise kann das Material bis zu 15 Minuten und länger bei 100⁰C ge halten werden, ohne daß nennenswerte schädigende Einwirkungen ' auftreten. Bei Temperaturen von 280°C darf jedoch die Behandlungsdauer 0,01 Sekunden nicht überschreiten. Die Wärmebehandlung kann beispielsweise mit Hilfe von Wasserdampf, Infrarotwärme, Dielek - trische-Wärme oder durch Durchleiten des Garns durch inerte Medien vorgenommen werden. >

Das faserbildende Polymere kann durch übliche Polykondensation eines Alkylenglykols, das zwei bis zehn Kohlenstoffatome enthält, mit Terephthalsäure oder einem esterbildenden Derivat von Tereph-

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thalsäure und anschließende Polymerisation des erhaltenen Produktes hergestellt werden. Zur Herstellung der unge reckten Fäden oder Garne für das Verfahren gemäß der Er findung werden insbesondere Pofcräthylenglykolterephthalate mit einer Grenzviskosität zwischen 0,2 und 1,0 dl/g, vorzugsweise von 0,4 bis 0,8 dl/g, gemessen als Lösung in o-Chlorphenol, verwendet.

Beispiel 1;

1 Äthylenglykoltjaerephthalatpolymeres mit einer Grenzvis» kosität im Bereich von 0,50 bis 0,70 dl/g ( gemessen in ο-ChIorphenol) wird durch Schmelzspinnen zu einem 36»fädigen Garn von 270 denier mit einer Doppelbrechung von 0,0082 verarbeitet Dieses Garn wird bei Raumtemperatur .(21⁰C) in reibender Berührung über einer Metallplatte und dann um geeignete Galetten geführt, wobei das Garn auf das 5,5-fache seiner ursprünglichen Länge gestreckt wird. Die Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Galette, d.h. die Streckgeschwindigkeit beträgt 460 m/Min. Die Temperatur des Garnes steigt während des Streckens nicht über 65⁰C Das erhaltene Garn wird auf eine Spule ge wickelt und hat folgende Eigenschaftens

Mittlerer Titer/Fädenzahl	78/36
Drehung, durchschnittliche Dr©hungszahl/M	Ö
Schrumpfung bei 100 C, %	21
Titerschwankung (Uster) $	18
ZugfestigleLt, Gramm/denier
Dehnung, % ' ·	98
Glanz	halb-matt
Abstand der Verdickungen (Noppen)	r-agellos

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Zahl der Verdickungen (Noppen) pro 100 m 142

Länge der Verdickungen 1,5 bis

typischer maximaler Titer 270

gebrochene Fäden keine

geringelte Fäden keine

Das erhaltene Garn wird zu einem Stoff gewebt, der den Effekt eines "glatten Shantung" oder "glatten Douppioni" aufweist. Bei einer einzigen Färbeoperation nehmen die gefertigten Teile des Garns einen tieferen Farbton an, als die dünnen Teile, wodurch ein gefälliges, regelloses Oberflächenmuster auf dem Stoff erhalten wird.

Beispiel 2

1 Äthylenglykolterephthalatpolymeres mit einer Grenzviskosität im Bereich von 0,50 bis 0,70 dl/g (gemessen in o-Chlorphenol) wird durch Schmelzspinnen zu einem 60-fädigen Garn vom Titer 270 mit einer Doppelbrechung von 8,2 mal 10"~·^νβΒ-arbeitet. Das Garn wird um geeignete GaIetten geführt, die bei 65°C gehalten werden, wobei die Umfangsgeschwindigkeit so gemessen ist, daß das Garn auf 3»0-fache seiner ursprünglichen Länge gestreokt wird. Die Umfangsgeschwindigk.eit der zweiten Galette btträgt 460m/Min. Dies entspricht der Streckgeschwindigkeit. Die Temperatur des Garns steigt während des Streckens nicht über 69⁰C Das erhaltene Garn wird durch eine bei 21O°C gehaltene Heißluftkammer geführt, wobei die Verweilzeit 0,1 Sek. beträgt,und dann auf eine Spule gewickelt. Das Garn und der erhaltene Stoff haben ähnliche physikalische Eigenschaften wie die gemäß Beispiel 1 erhaltenen Produkte, jedoch hat das Garn eine

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wesentlich geringere Schrumpfung als das gemäß Beispiel 1 erhaltene Garn.

Wie wichtig die Einhaltung der Streckbedingungen innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen ist, ergibt sich daraus, daß mit dem in Beispiel 2 verwendeten Garn eine gleichmäßige Paser mit geringer Menge dicker Teile in gleichmäßiger Verteilung erhalten wird, wenn das Garn über Galetten, die bei 70⁰C gehalten werden, auf das 5,5-fache seiner ursprünglichen Länge gereckt und die Garntemperatur dabei immer 70⁰C oder darüber gehalten wird. Aus diesem Garn hergestellte Stoffe haben nicht das gefällige Ober flächenmuster, das bei Stoffen vorhanden ist·, die aus dem gemäß Beispiel 2 hergestellten Garn hergestellt werden, und zeigen die sogenannte fleckige Färbung. Wenn das Garn nur auf das 2,7-fache seiner ursprünglichen Länge gereckt wird, werden ebenfalls unerwünscht lange verdickte Garnteile mit kurzen, gleichmäßig verteilten dünnen Stellen erhalten. Die physikalischen Eingenschaften dieses Garnes sind für die Herstellung von Stoffen außergewöhnlich^chlecht.

Beispiel 3

1 Ä'thylenglykolterephthalatpolymeres mit einer Grenzviskosität im Bereich von O,4o bis O,8o dl/g ( gemessen in o-Chlorphenol) wird durch Schmelzspinnen zu einem 60-fädigem Garn vom Titer 270 einer Doppelbrechung von 8,2 χ lo"^ verarbeitet. Während das Garn um Galetten geführt wird, die bei 65⁰C gehalten werden, und dabei auf das 3,5-fache seiner ursprünglichen Länge gestreckt wird, wird eine 1,3#-ige Emulsion aufgebracht, die ein Gemisch

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von Mineralöl, Äthylstearat und eines emulgierenden oberflächenaktiven Mittels enthält. Die Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Galette (Streckgeschwindigkeit) beträgt 365^Min., und die Temperatur des Garns ist während des Streckens nicht höher als 69⁰C. Das Garn und der daraus hergestellte Stoff haben ähnliche Eigenschaften wie die in Beispiel 1 beschriebenen Produkte,

Beispiel 4

1 Äthylenglykolterephthalatpolymeres mit einer Grenzviskosität im Bereich von 0,40 bis 0,80 dl/g ( gemessen in o-Chlorphenol) wird durch Schmelzspinnen zu einem j56-fädigem Garn vom Titer 250 mit einer Doppelbrechung von 8,2 χ lo"*^ verarbeitet. Eine 1,3 #-ige Emulsion, die ein Gemisch aus Mineralöl, Äthylstearat und einem emulgierenden oberflächenaktivan Mittel enthält, wird auf das Garn aufgetragen, während dieses um Galetten geführt wird, die bei 65⁰C gehalten werden, und dabei auf das 3*0-fache seiner ursprünglichen Länge gestreckt wird. Die Umfangsgeschwindigkeit de^zweiten Galette» (Streckgeschwindigkeit) beträgt 5J5,2m/Min. und die Temperatur des Garnes ist während des Streckens nicht höher als 69 C. Das Garn und der daraus hergestellte Stoff haben ähnliche physikalische Eigenschaften wie die in Beispiel 1 beschriebenen Produkte.

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Claims

Patentansprüche

1») Verfahren zur Herstellung von Fäden und Garnen aus PoIymethylenterephthalat mit reglos verteilten dicken und dünnen Abschnitten, dadurch gekennzeichnet, daß ungereckte Polymethylenterephthalatpolymer-Jäden oder -G-arne mit einer Doppelbrechung von 0,0005 bis 0,011 bis auf das 2,8-bis 3,6—fache ihrer ursprünglichen Länge bei Temperaturen im Bereich von 15°0 bis zur Einfriertemperatur, (^second order transition temperatur^) des ungestreckten Materials mit Streckgeschwindigkeiten von 23 - 4-90 m/min, gestreckt werden.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß laden oder Garne aus Äthylenglykolterephthalat verwendet werden,»

3») Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Jaden oder Garne auf das 3,0- bis 3,5-fache ihrer ursprünglichen Länge gestreckt werden«,

4·) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Jaden oder Ga
gestreckt werden·

daß Jaden oder Garne bei. Temperaturen zwischen 30 und 65 C

5·) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Jaden oder Garne bei Geschwindigkeiten von 330 - 450 m/Min, gestreckt werden.

6») Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Jaden' oder Garne anschließend in der Hitze bei Temperaturen zwischen 100 - 280⁰C, vorzugsweise 200 - 220⁰G, während einer solchen Zeit behandelt werden, die ausreicht, um ein entspanntes Garn zu erhalten«

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