DE1435637A1

DE1435637A1 - Im wesentlichen orientierte Fasern aus synthetischen linearen Polyestern

Info

Publication number: DE1435637A1
Application number: DE19641435637
Authority: DE
Inventors: Haseley Edward Albert
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1963-07-10
Filing date: 1964-07-10
Publication date: 1969-01-02
Also published as: DE1435637C3; GB1060417A; US3184369A; DE1435637B2

Description

B. I. DU PONT DB MEMOtIRS AND COMPANY 10th and Market Streets, Wilmington, Dei. 19898, IT. St. A.

Im wesentlichen orientierte Fasern aus synthetischen linearen Polyestern

Die Erfindung betrifft neue Fäden und Fasern für die Textil-Industrie. Insbesondere bezieht eich die Erfindung auf neiue, aus der Sohmelae ersponnene synthetische Polyesterfäden mit verbesserten Reibungskennwerten.

Aus der Sohmelze ersponnene Fasern aus synthetischen organischen Polymerisaten, z.B. die in der USA-Patentschrift 2 465 319 beschriebenen Polyäthylenterephthaiatfasern, sind bekannte Handelserzeugnisse und werden wegen ihrer hervorragenden physikalischen und chemischen Beschaffenheit für viele AnwendungSEwecke bevorzugt» Einige Eigenschaften dieser aus der Schmelze ereponnenen Fasern sind jedoch für gewisse Zweoke

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ΝθΙΙΘ Unterlagen (Art 7 § I Abs. 2 Nr. 1 Satz 3

nachteilig* ύο hat besonders die außerordentliche OterfiaohenglattLeit vor.· aus d©r Schnielse ersponnenen Fasern zu einer unerwünscht hohen dynamischen Reibung zwischen diesen Fasern und den sich an ihnen reioenaen Oberflächen geführt» die unter anderem die Ursache für hohe Versugspannungen, hohe Spannung rui r.tr» ^Vi auf enden Päden* schlechte Verarbeitbarkeit in rorui von Siapelfaac-.-rn unä iiterEassi.jen Yersohlaiss der rsit-ή'-iir in I^vr^g!,;«^ befindlichen Garn in Berührung kommenden Mafj 1st.

Vor, der: z&ilr-iz oh<m ii:-thoden, die man bereite ausprobiert hat, um nie 0v3'vi.l^v--.-he τοπ aus der Svfcne'^^- ersponnenen synth-stidcber F^c-:.·.'^. -'C⁵UjT^vU'av-hen", sei an. erwähn υ - :.:-s Beha^clliiig der Fasern i.nd".: Gh^raifcoheii ΛΛaai stein, s_;L 7iö£ungß::J3itteli5_;. d^r Zufjdt*-; vc:< diiipergierten unloaJ iolien :"ki~ehan au dem Polyaeri- stit ν,; £e^v* V'-jrspinnoi: und der ^usct? τ-^r- lc·■-;liehen. Stoffen zu den· FoVr^<·'-.=■■'.■■.; vor Uco Verspinner, η:^Γ..·^!ι sn-soh..;.essenden; Aiolau-

wird τικ·'! ''.-coher" in äei? PaaeroberfläoL·? hrl/i^orl^lelaen. Auch iaeehanirr;^!:e ?.&1α&νΛ1ι\υ$$Ώ κύτη Aufprä_;^ : eixiea ifusters auf die .Pasarob^rC-äcre fiino verbucht worden. Jeaocii haben nur vfanig der bekar.jitea fietliodcn su einer nenii-iiswerton '?erni:ideruig der Hainvrg giiiUurt,- rtms gleioh^eitis; einige andere Blgsii-3Chaft&2i eier Fasern, :;_t.B. ihra gu.gfs.sfclg^.i,. -zu tigen,

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stellt orientierte pQlyosterfäden und -fasern

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,Öle infolge Ihrer rauhen Oberfläche verbesserkehnwefte aufweisen, aber sonst den Fäden und Patter Oberfläche gleichwertig sind. *

bat In der Zeitaahrift !"Journal of the Textile ia0tione^H Band 46, Seite 629-631 (September Erscheinung der Obarfläohenrtsebildung bei un-

iechen Polymerisaten beschrieben und ge-Veretreaken von Polyamidfäden in Gegenwart !■tet|dnerⁿ, vie Äthanol oder Aceton, aw einer Paser mit einem gewissen Grad von Oberflächen- * Wenn man das Verfahren von Moode aber auf iterephthalat anwendet, so bilden eich Fäden, die

einem "ausgedreohselten Bettpfosten" Mhneln, l«n weisen aufeinanderfolgende jähe Änderungen im Durohmesilr auf. bei denen die dickeren Abschnitte einen um mlndttsteop 30 fl grösseren Durohmesser haben als die dünneren. Dl· von tyoods beschriebene Erscheinung unterscheidet eich von der vorliegenden Erfindung nioht nur hinsiohtlloh der Qrösse der den alnselnen Fäden erteilten Ungleichmäselgkelten, sondern auch dadurch, dass das von Woods beschriebene Verfahren immer zu einer Faser mit geringerer Zugfestigkeit führt, was wahrscheinlich auf die Anwesenheit zahlreicher Hohlräume an

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den Verbindungsstellen zwischen den Faserabschnitten zurückzuführen ist. Im Gegensatz dazu sind die Fasern gemäss der Erfindung den bekannten, verstreckten Fasern mit glatter Ober-» fläche in ihrer Zugfestigkeit praktisch gleichwertig.

Gegenstand der Erfindung sind im wesentlichen orientierte* leicht verarbeitbare Polyesterfasern mit niedriger Oberflächenreibung* deren Oberfläche eine Reihe von in regellosen Abständen verteilten, diskontinuierlichen lfmfangsrippen von submikroskopischer Grosse aufweist, die längs der Faser mit einer Häufigkeit zwischen IO und 130 Rippen je mm auftreten, wobei Schwankungen im Durchmesser 5 % des Grunddurchmessers der Faser nicht überschreiten, d. h. dass sie ihrer Länge nach keine nennenswerte Anzahl von merklichen Höckern oder Knötchen aufweisen.

Ein wichtiges Merkmal der Fasern gemäss der Erfindung besteht darin, dass sie keine den Oberflächenrippen zugeordneten-inneren Hohlräume oder Blasen aufweisen. Das Vorhandensein solcher inneren Hohlräume wird bei einigen Höcker oder KnÖtchen aufweisenden bekannten Fäden für die geringe Zugfestigkeit dieser Fäden verantwortlich gemacht. Vorzugsweise sind die Fasern frei von inneren Hohlräumen, eingeätzten "Löchern" oder dispergierten unlöslichen Teilchen mit Ausnahme der üblichen * Mattierungsmittel. -ii-.^ ^Ai ::«;V£C

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Unter "diskontinuierlich" ist zu verstehen, dass die meisten Rippen keinen vollständigen, geschlossenen Kreis um den Umfang des Fadens herum beschreiben. Im allgemeinen besitzen die Rippen eine solche Länge, dass sie einen Sogen von mindestens 90° und gewöhnlich von mindestens 180° um den Umfang der Faser beschreiben. Einige Rippen scheinen einen Bogen von 270°

beschreiben; die submikroskopische Grosse erschwert es jedoch, eine einzelne Rippe zu identifizieren und vollständig ringe um den Umfang des Fadens herum zu verfolgen.

Der Ausdruck "Umfange"-rippen bedeutet, dass sich die längste Abmessung einer Rippe in Richtung des Umfanges einer Querschnitt sf lache erstreckt, die im rechten Winkel oder nahezu im rechten Winkel durch die Faserachse geht. Im allgemeinen liegt der Winkel zwischen der Faseraohse und einer Ebene, die eine gegebene Rippe enthält, zwischen 70 und 110°.

Durch den Ausdruck "Umfangsrippen" soll die Erfindung nioht etwa auf Fäden mit rundem Querschnitt beschränkt werden.

Der Ausdruck "submikroskopisch¹¹ bedeutet, dass die Höhe der Rippen über der Faseroberfläche kleiner ist als die theoretische Grenze des Auflösungsvermögens eines gewöhnlichen Mikroskopes, die im allgemeinen 0,25 μ beträgt« Die Rippen an der Oberfläche der Fäden und Fasern gemäss der Erfindung besitzen eine Höhe von nioht mehr als etwa 0,2 μ über der Paaeroberflä-

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ehe und meist eine. Höhe im Bereich von 0,07 Us 0,12 μ.

Die charakteristischen Rippen der Fasern gemäss der Erfindung lassen sich am besten mit dem Elektronenmikroskop identifizieren und untersuchen» Hierzu kann man sich des üblichen Abdruckverfahrens und der Sehrägbedämpfung bedienen. Diese Untersuchungen zeigen gewöhnlich, dass die Rippen glatt abgerundete, wellenförmige Ausbauchungen in der Faseroberfläche sind, die keine scharfen Ecken und Kanten oder jähe Richtungsänderungen aufweisen. Da es keine scharfe Trennungslinie zwischen einer Rippe und der benachbarten Faseroberfläche gibt, lässt sich die Breite der Rippen nur schwer genau messen. Es wurde jedoch geschätzt, dass ale überwiegende Mehrzahl der Rippen eine Breite im Bereich vom 3- bis lOfachen ihrer Höhe hat.

Es wurde überraschenderweise gefunden ₉ dass die Fasern gemäss der Erfindung im Vergleich zu den bekannten, aus der Schmelze ersponnenen fasern mit glatter Oberfläche eine wesentlich verminderte Reibung aufweisen. Z.B. wurde im Vergleich zu ähnlichem Garnen,-die nicht die oben beschriebenen, mit hoher Frequenz auftretenden submikroskopischen Querrippen, besitzen, eine Verminderung um 40 ^ oder mehr in dem hydrodynamischen !' Reibungskoeffizienten beobachtet. Diese Verminderung der Reibung ia^.nioht von einer nennenswerten Verminderung der Zugfestigkeit begleitet. ^-^~

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Fig. 1a, 1b und 1c der Zeichnung erläutern schematisoh drei Stufen der Herstellung der Fasern gemäss der Erfindung. Fig. 1a ist eine Seitenansicht eines Teiles eines unverstreckten Fadens in sehr starker Yergrösserung. Fig* 11} ist eine entsprechende Ansicht des Fadens nach der ersten Behandlungsstu£e aur Erzeugung einer Vielzahl von Umfarigsrissen in der Oberfläche'. Die meisten dieser Risse, z.B. die Hisse 10, 12 und 13» sind deutlich diskontinuierlich, indem sie nicht um den ganzen Faden herumlaufen; andere können sich jedoch vollständig um den Umfang des Fadens erstrecken, z.B. der Riss FIg* 1c let eine entsprechende Ansicht, nachdem ein Teil des Fadens auf einen viel kleineren Surohmesser vorstreckt worden ist. Der Riss 10 ist auf dem. unvollständig verstreckten Seil noch sichtbar. Auf dem vollständig verstreckten feil des Fadens treten jedoch an den den Rissen 11, 12 und 13 entsprechenden Stellen nunmehr Rippen 21, 22 baw. 23 auf.

Fig. 2 ist eine nach einer photographischen Aufnahme bei 1600faoher Vergröaeerung angefertigte Zeichnung eines typischen Fadens gemäss. der Erfindung. Die Aufnahme wurde mit dem Elektronenmikroskop nach der Abdruckmethode hergestellt, so dass ein "negativer" Oberflächenabdruck, nicht aber die in der Zeichnung dargestellte Oberfläche des Fadens, photographleoh auf genommen wurde.

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Sie Fasern genäse der Erfindung können nach einem Verfahren hergestellt werden, welches darin besteht, dass man einen synthetischen linearen Polyester aus der Schmelze zu unorientierten Fäden verspinnt, die Fäden in Berührung mit gewissen, die Rissbildung begünstigenden Mitteln altern lässt, bis sich eine zerbrechbare Haut gebildet hat, die Fäden dann in Berührung mit dem die Rissbildung begünstigenden Mittel "vorreckt", indem man sie bei niedriger Semperatur einer genügenden Spannung aussetzt, um sie auf das 1,01- bis 1,ifache ihrer ursprünglichen Länge zu verstrecken, worauf man die Fäden dem Einfluss des die Rissbildung begünstigenden Mittels entzieht und sie schliesslich in bekannter Weise endgültig verstreckt, so dass im wesentlichen orientierte Fasern mit guten Zugfestigkeitseigenschaften entstehen.

Die Alterung der Fasern in ersponnenem Zustande in Berührung mit gewissen, die Rissbildung begünstigenden Mitteln, bevor die Fäden der ersten Verstreckung unterworfen werden, ist eine wichtige Massnahme bei der Herstellung des Produktes gem'äss der Erfindung. Durch die Alterung wird in einer noch nicht vollständig aufgeklärten Weise der Charakter der Faseroberfläche so verändert, dass sich bei der "Vorreckung" bei niedrigem Reckverhältnis eine Vielzahl von feinen Querrissen in der Faseroberflache bildet. Die Anwesenheit dieser Risse führt bei der nachfolgenden Verstreckung zur Bildung von submikroskopi-

,5_V4

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sehen Rippen· Me Bauer der zur Erzielung zufriedenstellender Ergebnisse erforderlichen Alterung hängt von dem jeweiligen, die Rissbildung begünstigenden Mittel ab, mit dem die Fäden vor der 2-stufigen Yerstreclcung behandelt werden. Normalerweise genügt eine Alterung von 2 Tagen bis zu mehreren Wochen. Alterungszeiten von mehr als 3 Wochen werden wegen der LagerungeSchwierigkeiten in der Garnherstellungsanlage gewöhnlieh nicht bevorzugt. Alterungszeiten von weniger als 2 Sagen können bei geeigneter Auswahl des Rissbildners angewandt werden. Es wurde gefunden, dass gewisse flüssige Polyoxyäthylenverbindungen, wie "Carbowax" 1000 (Warenzeichen der Carbide and Carbon Chemicals Company), wenn sie auf die Fäden in der Spinnappretur aufgetragen werden» die Mindestalterungszeit auf etwa 2 Stunden herabsetzen. ; . . '

Die Verwendung von Rissbildnern mit "hohem Molekulargewicht" ist wesentlich, wenn man die neuen, hier beschriebenen Fäden ι erhalten will. Rissbildner von niedrigem Molekulargewicht, wie Aceton, Äthanol, Dimethylformamid oder Pyridin, führen zur " Ausbildung von unerwünscht grossen Schwankungen im Faserdurch-[ messer oder von "Knoten" oder zur Bildung von Hohlräumen in , den Fäden, 'so dass die Zugfestigfceitseigenschaften beeinträchtigt werden. Es wird angenommen» dass die Beschränkung der ! Rissbildner auf solche mit hohem Molekulargewicht erforderlich ist, damit die Rissbildung auf die Oberfläche der Fäden be-

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schränkt bleibt, da das Eindringen des Rissbildners ins Innere der Faser durch die CJrösse des Moleküls desselben verhindert wird.

Flüssige Rissbildner werden bevorzugt. Diese Mittel können reine Verbindungen oder Lösungen derselben sein. Eine vollständige Aufzählung von bei allen Arten von Polyestern anwendbaren Hissbildnern kann nicht gegeben werden; jedoch kann man naoh dem folgenden einfachen Test bestimmen, ob eine Flüssigkeit als Rissbildner wirkt oder nioht. Bei diesem Test wird eine frisch gesponnene, ungereckte Faser unter der Oberfläche der zu untersuchenden Flüssigkeit um einen geringen Betrag (etwa auf das 1,5fache) verstreckt. Unter frisch gesponnenen Fasern sind solche zu verstehen, die weniger als eine Woche alt sind* Biese Beschränkung bezieht sich aber nur auf diesen Test; das Verfahren gemäss der Erfindung selbst ist auf einen weiteren Bereich von gealterten Fasern anwendbar. Wenn die Flüssigkeit ein geeigneter Rissbildner ist, zeigen sich bei der mikroskopischen Untersuchung der Fäden Querrisse und bzw₀ oder die Ausbildung einer Vielzahl von Heckhälsen. Es ist charakteristisch für das Verstrecken unter Ausbildung einer Vielzahl von Reckhälsenj dass hierfür eine niedrigere Zugkraft (und zwar eine bis zu 90 i» niedrigere Zugkraft) erforderlich ist als beim Kaltverstrecken (unter Ausbildung eines einzigen. Reokhalses) bei der gleichen Temperatur und der gleichen Rsekgeschwindigkeit.

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Die für den Test gewählte Flüssigkeit soll in allgemeinen kein Lösungsmittel oder starkes Quellmittel für den Polyester sein. Wenn die flüssigkeit in nennenswertem Ausmasse als Lösungsmittel wirkt, bilden sich keine Oberflächenrisse. Bestimmte flüssige Riesbildner, die sonst geeignet sind, aber eine gewisse Lösungs- oder Quellwirkung auf den Polyester ausüben, können verwendet werden, sofern die Berührungezeit zwischen Flüssigkeit und Polyester so bemessen wird, dass sich Risse ausbilden, bevor au einem nennenswerten Ausmasse Quellung oder PIaatifisierung erfolgt.

Die folgenden Anhaltspunkte können für die Auswahl von Rissblldnern dienen, die sich ausgezeichnet zur Anwendung in wässriger Lösung bei Polyesterfasern eignent

1) Das Mittel soll ungesättigt sein oder andere Quellen von unpaarigen Elektronen enthalten.

2) Das Mittel soll in Wasser löslich oder dispergierbar genug sein, üb aus wässrigem Medium aufgebracht werden zu können.

3) Das Mittel soll bei der Riesbildungetemperatur flüssig ι sein*

4) Das Mittel soll sich nioht stark mit sich selbst assoziieren (wie es a.B. bei bifunktionellen Alkoholen oder Aminen der Fall ist), da hierdurch die Möglichkeit der Assoziie-

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rung mit dem Polyester, die notwendig ist, beeinträchtigt wird. ,

5) Das Mittel soll ein einigermassen hohes Molekulargewicht haben, z.B. über etwa 200.

- Die Beobachtung der obigen Anhaltspunkte hat zur- Verwendung ;von Hochsiedenden Estern, wie Stearinsäurebutylester und Myristinsäureisopropylester, von Polyäthern, wie den PoIy-(athylenoxyd)-glykolen mit Molekulargewichten von 400 und 600, Poly-(athylenoxyd)-glykol-400-monolaurat, von Mischpolymerisaten aus Äthylenoxyd und Propylenoxyd mit regelloser Verteilung der Monomereinheiten und von Kohlenwasserstoffen mit hohem Molekulargewicht, wie Eicosan, geführt.

Bei der Vorreckung werden die Fäden vorzugsweise auf das etwa 1,01- bis 1,1fache ihrer ungedeckten Länge verstreckt. Bei geringeren Verstreckungsgraden bilden sich nicht genügend Rippen in dem Endprodukt aus, um eine nennenswerte Verminderung der Reibung zu erzielen. Ein zu hohes Heckverhältnis andererseits führt zu einer bedeutenden Anzahl von Ungleichmässigkeiten im Titer, Knoten und grossen Höckern, die den Charakter der Fäden so weit ändern, dass sie nicht mehr als gleichwertig mit den aus der Schmelze ersponnenen Fäden mit glatter Oberfläche angesehen werden können. Die Vorreckung kann bei Raumtemperatur oder bei Temperaturen bis etwa 80° 0 durchgeführt

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werden. Oberhalb dieser Temperatur ändert sich die Art der Verstreckung derart} dass sich die erforderlichen anfänglichen Oberflächenriese nicht bilden. Temperaturen unterhalb der Raumtemperatur sind ebenfalls zufriedenstellend. Die Verwendung eine8 Verstreckungsatiftes bei der Vorreokung ist zwar nicht erforderlichj ein solcher Stift kann jedoch.gegebenen* falls angewandt werden und liefert in einigen Fällen bessere Ergebnisse. .

Nach der Vorreckung wird der faden weiter auf mindestens das 1,5fache seiner vorgereckten Länge unter solchen Bedingungen vorstreckt, dass er dem Einfluss dee Rissbildners entgegen wird, so dass sich, wie beim normalen Verstreckungsvejffahjren,

ein orientierter.Faden mit guten

Zugfeatigkeiteeigenech&ften

bildet. Bei dieser zweiten Verstreckung kann der Eiηflueβ

des

Rissbildners dadurch aufgehoben werden« dass die VerStreckung bei einer Temperatur durchgeführt wird, bei dec der Rissbild-rner nicht mehr aktiv ist, d.h. oberhalb 80° G, oder daduröfcV dass der Rissbildner von der Oberfläche des Fadens durch tetdampfen, Waschen oder Abwischen des Fadens entfernt wifd.i tte den Faden in dieser zweiten Verfahrens stufe auf das mindestens 1,5fache verstrecken zu können₉ muss die Orientierung'de« dens vor der Vorreckung hinreichend niedrig sein;, se ist der ungereckte Ausgangsfaden iiq weaeniliGhen; tiert, d.h. er hat eine Doppelbrechung von weniger alg 10,

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des mögliehen Maximums, da hierduroh eine wirksamere Qberflä- · chenmodifizierimg erreicht wird«

Der hydrodynamieohe Reibungskoeffizient wird bestimmt, indem man.den au untersuchenden Faden so über einen polierten, verchromten Dorn mit einem Durchmesser von 12,7 mm hängt, dass der Faden den Dorn über einen Bogen von etwa 180° berührt. An einem Ende des Fadens wird ein Gewicht von 0,3 g (Eingangsspannung) und am anderen Ende des Fadens ein Spannungsmesser (Auegangsspannung) befestigt. Der Dorn wird mit einer Geschwindigkeit von 1646 m/Min, umlaufen gelassen, und unmittelbar vor der Ablesung des Spannungsmessers wird die Berührungsfläche mit einem Tropfen Mineralöl Nr₀ 50 "überschwemmt". Der Koeffizient f wird; aus der Riemenreibungsgleiohung

• ^l2 «f

berechnet, in der f den hydrodynamischen Reibungskoeffizienten, Xj, die Eingangsspannung, T₂ ^die Auagangaspannung und α den Winkel des Berührungsbogens. bedeutet. Bei diesem Test gibt ein im Handel erhältliches Terephthalsäurepolyestergarn mit dam Oben beschriebenen Dorn Werte im Bereich von 0,6' bis 0,7.

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Polyethylenterephthalat wird aus der Bchmelze zu einem ungereckten, 34fädigen Garn mit einem öesamttiter von 210 den versponnen· Äaoh den Auftragen einer 15 #Lgen wässrigen Emulsion von Stearinsäurebutylester wird das ungereckte Garn auf •inen Garnkörper aufgespult und 3 Wochen gelagert. Das gealterte Gtarn wird dann In zwei Stufen verstreckt, indem es Über ein Zuführrad alt einer Umfangsgeschwindigkeit von 30,5 o/Min., dinn ua einen unbeheizten, feststehenden keramischen Verstrekkungsstift alt einem Durchmesser von 4,76 mm, hierauf um eine »it einer Geschwindigkeit von 33,5 m/Hin, umlaufende Verstrekkungswalse, dann ua einen auf 90° C erhitzten, feststehenden keirtuiiBOhen Yerstzreokungsstift mit einem Durchmesser von 31^75 ■» und sonllesslieh um eine zweite, mit einer Oberfläohengesohwlndigkelt von 100,6 m/Min, umlaufende Veratreckungswalse geführt und dann aufgespult wird.

so erhaltene Garn wird unter dem Mikroskop bei 200fächer Y#tgrÖ*eerune untersucht, wobei festgestellt wird, dass die Fluten ·ίηβ glatte Oberfläche ohne eine nennenswerte Anzahl von ti&okexn oder Knoten aufweisen. Es werden keine Hohlräume oder Slaeen beobachtet. Doppelbreohungsbestlmmungen zeigen eine gleioheäBBige Molekülorientierung Über die ganze Länge des Padene hinweg«

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Sas Garn wird mit dem Elektronenmikroskop nach dem üblichen Abdruckverfahren untersucht. Hierbei zeigt sich, dass die Fäden durch in regellosen Abständen verteilte Umfangsrippen gekennzeichnet sind, die mit einer mittleren Häufigkeit von etwa 60 Rippen je mm längs dee Badens auftreten. Die mittlere Höhe der Hippen über der Fadenüberfläoh® scheint etwa 0,09 μ zu be-• tragen. Der Fadendurchmesser beträgt etwa 14 μ= Die Messung des hydrodynamischen Reibungskoeffizienten des Garns ergibt einen Wert von etwa 0,43 (bestimmt mit einem polierten Dorn aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von. 12,7 mm, der mit einer Geschwindigkeit von 1646 m/Min« umläuft).· Dieser Wert etefet in scharfem Gegensatz au dem Wert von 0,74 für ein ähnliches Garn, das in der gleichen Meise verstreckt worden ist, ;jedoch unter Fortlassung der Verfahrenestufe des Vorreckens O

Das oben beschriebene Verfahren wird unter Verwendung von 15 #igen wäserigen Lösungen oder Emulsionen der folgenden Rissbildner anstelle des Stearinsäurebutylesters wiederholt, wobei die folgenden hydrodynamischen Reibungskoeffizienten gefunden werden:

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Risabildner £

Polyäthylenoxyd (Molekulargewicht 400) 0,48 Polyäthylenoxyd (Molekulargewicht 600) 0,47 Poly-(äthylenglykol)-monoiaurat 0,46

Kondensationsprodukt aus 1 Mol Oleyl-

alkohol und 9 Mol Ithylenoxyd 0,50

Mischpolymerisiertes Ithylenglykol/Propylenglykol (mit regelloser Verteilung der Monomereinheiten) 0,49 ).

Eicosan ■ 0,54

Myrietinsäureisopropylester . 0,55

Die niedrigen Werte für den Reibungskoeffizienten stimmen gut mit der verminderten Laufspannung und der verbesserten Verarbeitbarkeit dieser Garne überein*

Beispiel 2

Polyäthylenterephthalat wird aus der Schmelze zu einem ungereckten Garn mit 4,5 den je Faden versponnen. Beim Spinnen wird auf die Fäden ein Polyäthylenoxyd mit einem Molekulargewicht von 400 aus wässriger Lösung als Spinnappretur aufgetragen. Das unverstreckte Garn wird 2 Tage altern gelassen. Garnenden von 2$ Spulen werden zu einem Strang mit einem Gesamttiter von 50 000 den vereinigt und folgendermassen vorstreckt} Der Strang wird um ein mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 18,29 m/Min, umlaufendes Zuführwalzenaggregat, dann in S-för-

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miger Windung um ein Paar von feststehenden polierten Verstreckungsstiften aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 12,7. mm, hierauf durch ein zweites, mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 19,35 m/Min, umlaufendes Walzenaggregat, dann durch ein auf 90° C gehaltenes wässriges Bad und schliesslich um ein drittes, mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 61,87 m/Min, umlaufendes Aggregat von Veratreckungswalzen geführt* Der verstreckte Strang wird gekräuselt (8 Kräuselungen je 25,4 mm), 5 Hinuten bei 105° C im Ofen entspannt und dann zu Stapelfasern mit einer Länge von 38 mm zerschnitten. Sie Stapelfasern werden kardiert und nach dem Bautnwollspinnverfahren zu einem Garn versponnen.

Aus dem gleichen Garn wird nach dem gleichen Verfahren eine Kontrollprobe hergestellt, wobei jedoch der erste Verstrekkungsstift fortgelassen wird und das erste und das zweite Walzenaggregat mit der gleichen Geschwindigkeit umlaufen, so dass keine Vorreekung erfolgt«

Die beiden Proben zeigen die in der nachstehenden Tabelle angegebenen Zugfestigkeitseigenschaften und Eeibungswerte:

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D-375	Eigenschaft	Test probe	Kontroll probe
Material	Festigkeit, g/den Bruchdehnung» f>	3,8 8	3,7 11
Strang in ver- etreokten Instand	Festigkeit, g/den Bruohdehnung, Jt	3,6 21	3,4 20 .
Gtekräueelter, ent- •pannter Strang	Reibungskoeffizient	0,47	0,55
Oesohnittene Btaßelfasern	RelbungskoeffiBient	0,41	0,48
, lfeoh dea Kardieren	Lea~Produkt	2164	2062
Gesponnenes Garn		Veraugsspannung, ag/den 5,1	7,1
Faserstrang

Die Stapelfaeern der Teetprobe «eigen unter den optischen Mikroskop eine glatte Oberfläche, wie sie für aus der Sohmelee ereponnene ?aeern normal ist. Unter den Elektronennikroekop seigt eioh aber, dass die* fäden regellos verteilte Querrippen aufweisen, die der Länge der Fäden nach nit einer Häufigkeit von etwa 100 Rippen/mm auftreten. Die mittlere Höhe der Kippen ■oheint etwa 0,1Q μ au betragen. Die meisten Rippen scheinen WB »ehr als die Halfte dei U»fangeβ des Fadens herumzulaufen, den Faden |edooh nioht vollständig au uaeohlieeaen. Die Fäden weisen ke^ne nennenswerte Anaahl von Höokern oder Knoten auf·

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3,0 . H35637

Be .I₁B₁ ,Ρ.,Λ.,..?. ^ 5

Polyäthylenterephthalat mit einem Gehalt von O„3 # Sitandioxyd als Mattierungsmittel wird, aus der Schmelze zn einem 34-fädigen Garn mit einem G-esaattiter von 210 den versponnen» Beim Spinnen wird auf die Fäden eine wässrige Appretur aufgetragen, die Polyäthylenoxyd mit' einen* Molekulargewicht von .400 enthält. Die Fäden werden 30 Tage altern gelassen und dann folgendsrmassen in zwei Stufen verstreckt. In der ersten Stufe werden die Fäden bei Baumtemperatur mit einem Verstreckungsstift in &©r Eeckzone auf das 1jO5fache ihrer ursprünglichen Länge verstreekt. In der zweiten Stufe werden die Fäden um einen auf 95° 0 erhitaten Verstreckungsstift geführt und weiter auf das 3'» Of ache verstreckt. Die Fäden besitzen eine Festigkeit von 3.5 β g/den bei einer Bruchdehnung von 20 fi.

Die so erhaltenen Fäden zeigen unter c'eaj optischen Mikroskop die gleiche glatte Oberfläche wie aus &ex Schmelze erspoxnene Fasern.» Bb sind keine Höcker., Auswüchse oder Abschnitte von vergrößertem Durchmesser bemerkbar.

Bei der Untersuchung des Fadenprofils im Elektronenmikroskop zeigt siahj, dass die Fäden Oberfläche*:—^:fhö<3ker" besitzen,, die in einer Häufigkeit von etwa 50 Eippsr, ie mm längs der F&danlange austreten. Die alt tiere Höhe der !hocker über der Ft'.denoberfläche beträgt etwa 0_f07 μ. \hmn Cberflächenabdru-'O-ce her-

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gestellt und unter dem Elektronenmikroskop untersucht werden, erweisen sich die Höcker als Querrippen, die größtenteils um sehr alβ die Hälfte des Fadens herumlaufen.

Ein in ähnlicher Weise hergestelltes Kontrollgarn, bei dessen Herstellung jedoch die Vorreckung ausgelassen wird, besitzt sowohl unter den optischen Mikroskop als auch unter dem Elektronenmikroskop eine glatte Oberfläche.

Die Bestimmung des hydrodynamischen Reibungskoeffizienten ergibt für das die Rippen aufweisende Testgarn einen Wert τοη 0,55 und für das glatte Kontrollgarn einen Wert von 0,67*

Beispiel 4

Ein Mischpolyester aus Polyäthylenterephthalat, der 2 Mol-# ffatriua-J>-sulfoi8ophthalsäure enthält, wird ohne Sitandicjxyd aus der Schmelze zu einem 34-fädigen Garn versponnen, welches in ungerecktem Zustande einen Ge|iamttiter von 230 den besitzt. Ss werden Y-förmige Spinndüsenlöoher verwendet, und die Ab-

schreckbedingungen werden so eingestellt, dass das erhaltene Garn den in Fig. 2 der USA-Patentschrift 2 939 201 dargestellten dreiflügllgen Querschnitt besitzt. Beim Spinnen wird |PoIyäthylenoxyd nit einen Molekulargewicht, von 400 als wässrige

■■ · · ■ l· ■ ι

Appretur auf das Garn aufgetragenο Nach 3tägiger Alterung wird das Garn bei Raumtemperatur auf das 1,06faehe seine* ur-

i r ■· /I ;-'

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sprüngliohen Länge unter Verwendung eines ungeheizten keramischen Verstreckungsstiftes' gereckt _o Ansehliessend wird das öarn an einem in ein wässriges Bad von 90 O eintauchenden Verstreckungsstift auf das 2,ffache seiner Länge verstreakto

Dieses Garn zeigt eine festigkeit von 2,75 g/dsn und eina Bruchdehnung von 25 $· Diese Werte sind etwa die gleichen wie diejenigen eines Kontrollgarns, das in der gleichen Weiss, jfedoch unter Fortlassung der Vorreekung, hergestellt ist.

unter dem optischen Mikroskop zeigen die Fäden'ein glattes Profil ohne sichtbare Höcker oder nennenswerte Änderungen im Grarndurchfflesser. Die laden "besitzen jedoch eine Anzahl von regellos verteilten Quer-"linien";, die unter cl-sm optischen Mikroskop nicht aufgelöst werden und alt einer Häufigkeit von etwa 80 Bipöen je mn auftreten* .

öherfiäohenabdruQke von diesen Iäde& werden unter den EIs):- 'tronennikraskop untersucht. Ihre Oberfläche kennzeichnet nisb duroh eine Esihe von In regellosen .Abständen verteilten, clis» kpntinuisrliehen Umfangsrippen, die mit einer Häufigkeit ^?r ©twa 50 Rippen je mm längs der Faser auftreten. Die -ait Höhe der Rippen; über der Fäserobsrflache .scheint οtwa 0,i2 μ zu betragen« ·

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H35637

Ähnliche Ergebnisse erhält man, wenn man das modifizierte Polyethylenterephthalat in dem obigen Beispiel durch einen der folgenden Polyester ersetzt* Poly-(äthylenterephthalatisophthalat) (Molverhältnis 90 : 10), Poly-(äthylenterephthalat-hexahydroterephthalat) (Molverhältnisse 90 j 10 und 80 $ 20), Poly-^thylenterephthalat-5-(natriumsulfo)~isophthalat7 .·( Molverhältnis 96,5 « 3,5), Poly-(äthylen-2,6~ naphthalindioarboxylat), Poly-/lthylen-2,6-naphthalindicarboxylat-5-(natriumsulfo)-isophthalat7 (Molverhöltnis 9? J 3).

Baispiel 5

Ein Polyäthylenterephthalatgarn (140 Fäden zu je 4,5 den) wird aus der Schmelze gesponnen, und auf den laufenden Faden wird beim Spinnen eine 15" #ige Emulsion von 3tearinsäuretoutylester aufgetragen. Nach 10tägiger Lagerung werden 3 Teile dieses Garns folgendermassen verstreckts Probe A wird um ein Aggregat von mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 27,43 m/Min. unlaufenden Zuführwalzen, dann auf einem S-förmigen Weg um ein Paar von Verstreckungsstiften aus rostfreiem Stahl, und dann vat ein Aggregat von mit einer Umfangsgeschwind!gkeit von 29,26 a/Min, umlaufenden Walzen geführt, wobei das Garn auf das 1_t06fache seiner ursprünglichen Länge verstreckt wircl. Hierauf wird das Garn durch ein wässriges Bad von 95° 0 geleitet und dann mittels eines dritten _s mit einer Umfangsge-

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schwindigkeit ron 76,2 m/Ttln« umlaufenden W&lzenaggregates auf das 2,8faehe seiner Länge verstreckt. Hierauf wird das Garn β Minuten bei 140° G ohne Belastung entspannt« Die Probe B wird in ähnlich®!' Weise, jedoch ohne Terstreckungestift in der ersten Eeekaone_s hergestellt. Probe G wird in ähz&liehsr Weise wie die Proben A und- B hergestellt, jedoch ohne Verstreckungssttft in der ersten Stufe und bei einer Umlaufgeschwindigkeit äes sweiten Walzenaggregates von 27^43 πι/ϊ&η.. so dass in der ersten Stufe keine Verstreckung stattfindet. Die Eigenschaften dieser drei Garne ergeben aich aus der nachstehenden Sabelles

Probe	A	B	0
Festigkeit, g/fi@n	.4,91	4,92	4,85
Dehnungj ^	27,9	28,0	25,5
Anfangsnio dul, g/öen	94	97	90
Sehrumpfung bei 100° G	10_s9	11,5	11,T
f	0,45	0.46	0,69

Die Untersuchung der drei Garne unter dem Elektronenmikroskop seigt, dass die Konteollprobe C aus Fäden mit glatter Oberfläche besteht, während die fäden dsr Proben A und B zahlreiche Umfangerippen zeigen.

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JiS Ί435637

Beispiel 6

Bine Reihe von Textilgarnen wird aue verschiedenen Polyestern aus der Schmelze ersponnen, und die unverstrecktan Garne werden 3 Tage in Berührung mit Stearinsäurebutylester altern gelassen. Die gealterten, unverstreokten Garne werden dann bei einen Reckverhältnis von 1,1 unter Verwendung eines Veretrekkungsstiftes mit einen Durchmesser von 4»76 mm in der Reckzone vorgereckt. Die vorgereckten Garne werden dann weiter an einen heiesen Stift bis zu einer Gesamtverstreckung von etwa dem 3,0fachen verstreckt. Die Untersuchung der veretreckten Fäden unter dem Elektronenmikroskop zeigt die Anwesenheit von Umfangerippen, die mit einer Häufigkeit im Bereich von 35 bis 55 Rippen je mm auftreten.

Kontrollproben werden in ähnlicher Weise, jedoch .ohne Yor-

reckung, hergestellt. Diese Fäden zeigen unter dem Elektronen-'

mikroskop eine glatte Oberfläche. ·

I i - ;

Die Tes-f- und Kontrollgarne werden auf ihren hydrodynamischen

Reibungskoeffizienten untersucht. Die Ergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle. Die Werte für f in der Spalte mit der Überschrift "Überschwemmt" wurden nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Teetverfahren erhalten. Die Koeffizienten in der Spalte nit der Überschrift "Film" wurden in einem Mhnliohen Test wie demjenigen genäse Beispiel 1 ermittelt, jedoch ijit

'' ■■ ■

- 25 -i ■

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d@m Unterschied, dass der Öltropfen unmittelbar vor der Able« siastg der Spannungswerte τοη dem Dorn abgewischt wurde»

f £

Überschwemmt Film

Polyester Seat Kontrolle Test Kontrolle

Hisesiipolyestex' aus XthyXenglykol_f Terephthalsäure und Hestafeyärbterephthslsäur© (Molverhlltnis der Säuren 83 i 17) 0,62 0,70 0,46 0,65

py^ aus Itfeyleisglykol, Tereplithslegure und Sebacinsäure (Molver-Mltais der Säuren 90 5 10) 0,44 0_f67 0,28 0,67

Polyester aus Äthylen- ' ■ ' dly^el und Bi^en^oe-

säure 0,72 0,83 0,70 0,78

aus 2,6»Bis~

yp und

aus

pyy

gyj. Blbenzoesäure · und Isopröpylidendi= bengoesäwye (Holverbältnie d«r Säurtn 90 s 10) 0,60 0,70 0,36 0,60

Bis Werte der obigen Tabelle zeigen die verbesserten Reibungskeimwerte der-Fasern genäse der Erfindung.

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B-375

Obwohl die obigen Beispiele die Anwendung des Erfindungegedankens auf gewisse besondere Polyesterfäden erläutern, kann jede Faser in ein Produkt mit gerippter Oberfläche übergeführt werden, die sich kaltreoken lässt und eine Oberfläche besitzt, in der sich nach entsprechender Alterungsbehandlung durch Beoken des Fadens bis zu etwa 30 i» Risse erzeugen lassen. Bahec- können viele andere durch Schmelzspinnen gewonnene Polyesterfäden ebenfalls in Produkte gemäss der Erfindung übergeführt werden.

In Anbetracht ihrer Erhältliohkeit, leichten Yerarbeitbarkeit und ausgezeichneten Eigenschaften werden die Polyester und Mischpolyester* besonders diejenigen, die sich leicht aus der Schneise verspinnen lassen, als Ausgangsstoffe bevorzugt. Geeignete Polyester sind a.B. in den USA-Patantaofcriften 2 465 519, 5 018 272, 3 057 826, 3 057 827 uuÄ 2 901 466 beschrieben ·

Haoh einer bevorsugten Aueführungeform der Erfindung wird als faserbildender Polyester ein synthetischer linearer Polyester verwendet, der durch !Condensation von bifunktionellen esterbildenden Verbindungen entsteht, und bei dem etwa 75 1* der

wiederkehrenden Struktureinheiten in der Polyesterkette mindestens einen zweiwertigen carbocyclischen Ring mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen als integrierenden Bestandteil der PoIy-

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"Ϊ esäiii la solslaesa Tex*

I- '

a%©!3 ©d©i^s ®a ein anderes Gfealkogsaat©® gsbimdea ist land Icein K@SiI©nsts.ffat@a an xsehr als ein Ohalkogsmatöm gebunden ist.

ι Mc wieä«3?3e©hi?©sden linheiten k&rni&n also lth©r-, Sulfonyl-, Sulfid- ©ier Gastoaylreat© snthalten* Sulfonsäuresalze können eb©LifslIs als Substituenten in geS'ingeren Mengen bis etwa 5 ΜύΧ"^>₉ beisogen auf die An^anl ösr Estsrbindungen, in dem Polyester enthalten sein. Ebens© kann der Polyester auch andere geeignete Substituenten enthalten.

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Zu den verschiedenen geeigneten Dicarbonsäuren gehören Terephthalsäure, Bromterephthalsäure, 4,4'-SuIfinyldibenzoeeäure, 4,4'-Diphensäure, 4»4'-Benzophenondicarbonsäure, 1,2-Bis-(4-carboxyphenyl)-äthan, 1^-Bis-Cp-carboxyphenoxyJ-äthanbis-4-oarboxyphenoläther und verschiedene Napfcthalindicarbonsäuren, besonders die 1,4-, 1,5- und 2,7-Isoia@ren. Auch Isophthalsäure ist geeignet, besondere in Kombination mit einer 1,4-dihydroxysubstituierten aromatischen Verbindung. Auch Kohlensäure ist geeignet. '

Zu den verschiedenen geeigneten Dihydroxyverbindungen gehören die Glykole, wie Xthylenglykol und andere Glykole der Reihe HO(CH₂J_nOH, worin η einen Wert von 2 bis 10 hat, ois- oder trans-p-Hexahydroxylylenglykol, Diäthylenglykol, Chimitol, Neopentylenglykol, 1,4-Bis-(hydroxyäthyl)-benzol und 1,4-Bis-(hydroxyäthoxy)-benzol. Andere geeignete Verbindungen sind dihydroxyaromatische Verbindungen, wie 2,2~Bis-(4-hydroxy-3»5-dichlorphenyl)-propan, Hydrochinon und 2,5- oder 2,6-Dihydroxynaphthalin.

- 29 -8 Ö 9 9 O 1 / O 6 Ο Α

Claims

B U 55 627» 7

I» L du Wont de Nenours. aai Compaq .

a?, August 1968 »-375 CP 3¹* 668)

Patent a

■Ian isesentlichen ©rltatiert©, leicht verarbeitbare. -

mit

dadurch

a.®

©anzeiclsnst, da^s Ihr© Oberfläche ©ine Reih© von in Äisständen verteil£@n_s diskontinuierlichen ümfangs

nb!ßikp©gis©plsetiey^j Gi³SsSe aufweisfc^ die ISags in einei» Häufigkeit zx'Jisehen IO -and 1^0 Rippen mm ©ssftFetsiis und ässs die Sehwankungen im F 5-^ nieht übersteigen·

Fastws. ÄSefe ÄEspr-ii©h I₃ öadnreh gekennzeichnet* dass die" ein® s©I©h@ Liage teesitasen^ d©ss si© sieh In einem

vob mindestens 90° tun den

Bi^ einem .fleug evstreoken

Fasersa iiaeh Änspr-ueh I^ dadurch gek©nn3©iühnet₃ dass üle meisten Bippen in Winlceln zwischen 70 und 110° sua? Faser achse verlaufen und H@hen im Bereich iron 0*07 bis 0_Äl2 ψ.

Faeem nach Anepruoh 1, dadurch gekennzeichnet, dass ale frei ιφΛ Hohlräumen oder dlspergierten unlusllohen Teil- ohen tat Aufnahme der ttbliehen Mattierungsmittel «ind.

5. Fasernnach Anepruoh I₉ dadurch gekenn^elehnet» dass sie «us *imm linearen Xtnylenterephthalat-Polyester beetehen.

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