DE1494719A1 - Kunstfaden bzw. -faser und Herstellung des- bzw. derselben - Google Patents

Description

Kunstfaden bzw., -faser und Herstellung des- bzw. derselben

Die Erfindung betrifft neue Fäden bzw. Fasern, die eine aussergewöhnlich starke Arbeitserholung und Zugerholung, ein elastisches Verhalten und, miteinander gepaart, ein hochelastisches Verhalten wie auch eine starke Arbeitserholung besitzen, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Bei vielen Verwendungszwecken steht das Verhalten einer Textilfaser in Beziehung zu ihrem Vermögen, aus einem deformierte^ Zustand, der sich durch Einwirkung einer Belastung ergeben hat, bei Wegfall der Belastung wieder in ihre anfängliche Gestalt auiftiokzu£ehren. · - .

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Ein Maes für das Vermögen einer Faser» sich von Deformationen asu erholen, wie sie gewöhnlich bei textlien Zwecken eintreten, stellt die Arbeitserholung von 5 £ Dehnung (hier auoh Bit dem Kurzzeichen WR-, wobei WR gleich "Work Recovery" 1st, bezeichnet) dar. Wie von Beste und Hoffman, Textile Research Journal, Vol. XX, Nr. 7» Juli 1950, S. 441 bis 453» gezeigt, hängt das Knittererholungsvermögen einer Ware von der Arbeiteerholung der Fasern bzw. Fäden ab, aus denen sie hergestellt ist. Während die meisten Fäden bzw« Fasern 'eine verhältnisnässig geringe Arbeitserholung (WRe kleiner als 50 %) ergeben, kennt man auch einige wenige mit höherer Arbeitserholung. Das WRs von verstreekten Polypivalolacton-Fäden, die gemäße USA -Patentschrift 2 658 055 und der britischen Patentschrift 766 347 hergestellt werden« beträgt bis zu etwa 74 %. Diese bisher bekannten Typen von Polypivalolacton-FXden,

(a) eine im wesentlichen unorlentierte Polypivalolacton-Paser in der ar-Kristallfora, bei welcher die Länge wie auch die Breite der ^-Kristallite eine relativ geringe Grössenordnung haben, und

(b) eine orientierte PolypivaloIactcn-Faser, die in einem wesentlichen Grade die B-Kristallstruktur besitzt und durch Orientieren der erstgenannten Faser erhalten wird, unterscheiden sich strukturmässig grundlegend von dem Produkt gemäss der vorliegenden Erfindung. Für Polyamid sind derart hohe WR₅-Werte wie 75 % beschrieben worden (Hoffman, Textile Research Journal, Vol. XVZZI,

Mr. 3, März 1948, S. 145), und das aus N,N'-Diphenyl-p-phenylen-:

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diaain ttnd j^drochinon-bie-chlorforraiat erhaltene Polyurethan ergibt eine *Fastr siit einem wr_ von etwa 75 %. Textilfaden bzw. -faeeiTa'iiüt; noch höheren WFU-Werten sind sehr erwünaoht, haben aber bieheralß nicht erzielbar gegolten. η -^

j Die Erfindung stellt nunmehr einen Faden bzw. eine Faser (wobei / die Öegriffe "Faden" bzw. "Faser" nachfolgend auch In gegeneinander austauschbaren Sinne gebraucht sind) nit WR₁.-Werten bis zu 9Ö % und darüber zur Verfügung.

: Eine Forin der neuen, eine aussergewShnlioh starke Arbeitserholung :_<r aufVeise^ef*' Polypivalolactonfaser zeichnet sich durch eine gut· Zugernotu^ (bei sehr etarker Dehnung aus. Bei einer Dehnung von 5O iß ergeben solche Fasern eine Zugerholung von mehr als 60 % (die Zul^rhblung Von 50 $> Dehnung, bestimtr.t in zweiten Zyklus, . nachdem die Faden 1 Min. auf 50 £ Dehnung gehalten worden sind, ' Wird hier auch äiä T^c₀/1/2 ^^TR "Tensile Recovery) bezeichnet). Die Fasern sind siptnit elastisch geartet. Die elastischen Fasern gemäss 'der Erfind,üng zeigen im ausgedehnten Zustand eine aussergewöhnliohe Retraktlonekraft oder Modul (bestimnt in zweiten Zyklus brei 50 $> Dehnung). Die Retraktionskraft der elastischen Faser gemass der Erfindung kann »ehr als das Zwanzigfache der- * jenigen von Gummi xmd etwa Zehnfache derjenigen der im Handel verfügbaren,Spandexfaser (Fasern aus segmentiertem Polyurethan-

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Die Erfindung macht auch eine Klasse von Fasern verfügbar, die sowohl elastische Eigenschaften als auch gute Erholungseigen* schäften selgen. Diese elastischen Pasern starker Erholung ergeben VTRe-Werte im Bereich von 80 bis mehr als 90 %% Die TfL-Werte liegen im Bereich von etwa 92 bis 98 % und die TR₅₀ Z₁/_g-Werte in Bereich von 60 bis mehr als 90 Ji.

Die Paser gemäae der Erfindung besteht im wesentlichen aus PoIyplvalolaoton und hat einen Orientierungswinkel kleiner als der

numerlsohe Wert gemüse dem Ausdruck ¹°(2^_i|m ^{+ 1})* wobei *i _irm mindestens 0,75 beträgt, ein ^Verhältnis von mindestens 1,70, eine ÖT-Kristallit-Orösae quer sur Paseraohse von mindestens 85 R und eine Radialweite von nicht mehr als 0,50 mit der Nassgabe, dass

(a) bei einem Orientierungswinkel grosser als ¹O(^_lnn + 1) die Ä-Kristallit-Qrösse mindestens 140 Ä und das C-VerhHltnls mindestens 2,15 beträgt,

(b) bei einer Radialweite grosser als O,4o die (C-KrIstallit-Orösse quer sur Paserachse mindestens 140 Ä und das ÄT-Verhältnls mindestens 2,15 betrügt,

(c) bei einer έ-Krlstallit-Gröese kleiner als 140 9 die Radial· weite nicht mehr als 0,40 und der Orlentierungswlnktl nicht »ehr als der numerische Wert gemäso dem Ausdruck + 1) beträgt, und

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(d) bei einem «-Verhältnis kleiner ale 2,15 der Orientierungswinkel unter dem numerlsohen Wert gemüse dem Ausdruck 1O(^_lrm+ 1) liegt und die Radialweite nioht sehr als 0,40 betragt.

Die Strukturelemente, welche die neue Paser gemKss der Erfindung mit ihrer eigenartigen physikalischen Struktur kennzeichnen, sind zusammenfassend (später auch im einseinen beschrieben) ι

(1) Das Molekulargewicht des Polypivalolaotons, für das die innere ViscosJLtKt ein Mass darstellt.

(2) Die Orientierung der Faser« ausgedruckt als Orientierungawinkel.

(3) Die relativen Anteile« in denen das Polymere In den beiden Kristallformen vorliegt, die als Bestandteile des Polypivalo-1actons gefunden worden sind: Die C-Kristallform, bei der sich im Qrosswinkel-Röntgenciagramm eine scharfe Sohiohtlinle bei 5.-97 fi Abstand ergibt, und die fl-Kri stallform, bei we loher eine diffuse Schichtlinie bei 4,74 R Abstand auftritt, wobei als Mass für die relativen Mengen das -^-Verhältnis dient.

i>\\ Die scheinbare Breite cer «-Kristallite oder durchschnittliche Breit«) geordneter Regicnen der ar-Kri stallform quer sur Faser, ausgedruckt als Ä-Kristallit-GrÖsse quer zur Faseraohse.

(5) Die Variation der scheinbaren Länge der Ct-Kristallbereiohe j in der Richtung parallel zur Faserachse, wofUr die Radla^- weita des Kleinwinkel-Runtgenmeridianpeaks ein Maas darstellt.

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Die Faser hat nach einer AusfUhrungsform eine starke Arbeltserholung und kann auch elastisoh geartet sein. Diese Faser hoher Arbeitserholung besteht im wesentlichen aus Polypivalolacton, hat einen Orientierungswinkel kleiner als der numerisohe Wert gemüse dem Ausdruck ^°(%_ίϊαι * O» worin \_lnn die innere Visoosltüt des die Faser bildenden Polymeren bedeutet und mindestens 0,75 beträgt, und zeichnet sich durch ein C-Verhältnis von mindestens 1,70, eine e-Kristalllt-Orösse quer zur Faseraohae von mindestens 85 R und eine Radialweite von nicht mehr als 0,40° aus.

Die Faser ist nach einer anderen, bevorzugten AusfUhrungsform elastisoh und kann auch eine starke Arbeitserholung aufweisen. Die Faser nach dieser AusfUhrungsform besteht im wesentlichen aus Polypivalolacton, hat einen Orientierungswinkel kleiner als der numerische Wert gemäss dem Ausdruck ¹⁰C²¹Ii_11n * ¹^* ^worin \ _lnn die innere Viscosität des die Faser bildenden Polymeren bedeutet und mindestens 0,75 beträgt, und zeichnet sich durch ein ^-Verhältnis von mindestens 2,15, eine dT-Krietallit-Orusse quer zur Faserachse von mindestens 140 8 und eine Radialweite von nicht mehr als 0,50° aus.

FUr viele Verwendungszwecke wird die Faser mit elastischen Eigen-

eohaften und starker Erholung bevorzugt. Diese Faser kennzeichnet

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slob durch einen Orientierungewinkel kleiner als der numerische Wert gemäss dem Ausdruok ¹0(^_inn + ¹K worin I_111n die Innere Vlsoositut des Polymeren bedeutet und mindestens 0,75 beträgt, •In ^Verhältnis von mlndsstens 2,13« eine Radialweite von nicht mehr als 0,4 und eins e-Krlstalllt-GrSsse quer sur Faserachse von mindestens 85 & hat. Eine spezialisierte Form der Faser gemäss der Erfindung 1st eine elastische Faser mit durchschnittlicher Arbeiteerholung. Diese Faser besteht im wesentlichen aus Polypivalolaoton, hat ei ien Orientierungswinkel grosser als Oer numerisch· Wert gsmäen dem Ausdruok von ¹0(^_lnn + 1)# *her unter dem numerlsohen Wert gemäst» tUr Ausdruok ¹O(²⁴Ii_0n ♦ 1)# ' worin \χ_τΛ ·*· innere Vlsoosität des dt Fsser bildenden Polymeren bedeutet und mindestens 0,75 beträgt, und selohnet sloh durch ein «-Verhältnis von mindestens 2,15, eine«HCristallit-OrBsSe quer sur Faseraohse von mindestens 140 8 und ein· Radialweite von nicht mehr als 0,50° aus.

Die Herstellung des Produktes gemäss der Erfindung erfolgt Im allgemeinen, indem man eine Paser, die Im wesentlichen aus PoIyplvalolaoton besteht, mit einer inneren Vlsoosität, ΛJ_11n von mindestens etwa 0,75 und einem Orientierungswinkel unter dem Wert gemäss dem Ausdruck 15 ^ _inn + 17 auf eine Temperatur von mindestens 150 ⁰C erhltst.

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Die erflndungsgemässe Faser starker Erholung kann unter Einbau von orientierten Fasern in ein Faeergebilde (Ware) erhalten werden, wobei man Fäden bzw. Fasern verwendet» die in wesentlichen aus Polyplvalolaoton nlt einer inneren Vlscosität, ^tjjm» ^von nindestens etwa 0,75 bestehen und einen Orientierungswinkel aufweisen, dessen numerischer Wert kleiner als 8*l_inn ♦ ¹5 ist, und das Faeergebilde auf eine Temperatur von mindestens I50 ⁰C erhitzt, bis die Fasern ein «-Verhältnis von mindestens 1,70, eine (S-KrI-stalllt-Orosse von mindestens 85 R und eine Radialweite von nicht mehr als 0,40° aufweisen.

Die elastische Paser genäss der Erfindung kann unter Einbau von orientierten Fasern In ein Fasergebilde (Ware) erhalten werden, wobei man FKden bzw. Fasern verwendet, lie in wesentlichen aus Polypivalolaoton nlt einer inneren Vlscosltät, %^_xai» von nlndestens etwa 0,75 bestehen und einen OrLen^lerungswinkel aufweisen, dessen numerischer Wert kleiner als 1f> \ _lQn ♦ 17 ist, und das Oebllde auf eine Temperatur von min Jessens 150⁰ C erhitzt, bis die Fasern ein (^-Verhältnis von minies'iens 2,15» eine 4T-KrI-etallit-Orösse von mindestens 14O K und eine Radialweite von nicht nehr als 0,50° aufweisen.

Die Faser genäss drr Erfindung mit starker Erholung 1st eine hoohkrietalline Po^yplvalolacton-Faser nlt einer inneren Viscc-

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sitKt, *Ι_ίηη» von mindestens etwa 0,75» wobei diese Faser eine starke Orientierung aufweist, die in einem Orientierungswinkel kleiner als der numerisohe Wert gemüse dem Ausdruck ¹^ (⁴I^n_n ⁺ Ό zum Ausdruck kommt, vorwiegend in der <r-Krlstallform vorliegt, bei der in dem Orosswinkel-Rönfcgendiagramtn eine scharfe Sohlohtlinie bei 5,97 R Abstand auftritt, ein IT-Verhältnis in Form des Quotienten der Fläche A einer Äquatorialen Intensitatskurve des Beugungsdlagramras zwischen den Winkeln 9 und 13,5° und der Fläche B der Intensitatskurve zwischen den Winkeln 16,* und 21,0° von mindestens 1,70 und eine är-Kristallit-Srusse quer zur Faserachse von mindestens 85 R hat und sich insbesondere durch ihren stark geordneten όΓ-Kristall-Charakter parallel zur Faserachse auszeichnet, der in einem Wert der Radialweite des Kleinwinkel-Röntgenmeridianpeake von nicht mehr als 0,40° zum Ausdruck kommt.

Diese Faser gsüiäss der Erfindung mit starker Erholung ergibt

-Werte im Bereich von minimal 80 % bis mehr als 90 £· Sie zeigt

auch eine hervorragende Zugerholung bei 5 £ Dehnung (Kurzzeichen mit Wer;en in Bereich von etwa 92 bis 98 %-

Be1 der Herstellung der Faser geraäse der Erfindung mit starker Erholung werden herkömmliche, schmalzgssponnene Fäden mit einem Orientierimgawifikel verwendet, dessen numerischer Wert kleiner als 8^_iml + 15 ist. Die benötigte Orientierung kann in allein

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der Spinnstufe ausgebildet werden, indem man die Fäden auf einer Förder- oder Aufwickelwalze bei einen hohen Spinnetreck-Faktor aufnimmt, d. h. bei einem genügenden Verhältnis der Spinngeschwindigkelt an der Aufwickelatelle zur Auatrittsgeaohwindigkeit dea Polymeratroms aus der Kapilarsplnnöffnung, um die Fäden in dem gewünschten Grade zu orientleren. Die Orientierung der gesponnenen Fäden lässt sich leicht erhöhen (der Orientierungswinkel verkleinern), indem man die Fäden unmittelbar nach dem Spinnen streskt. Die gesponnenen Fäden haben gewöhnlich« wie ein hohes «-Verhältnis zeigt, in einem hohen Grade Ä^-Kris tall-Charakter, und zwar häuf ig sogar darm., wenn si» durch Ereplnnen bei einem hohen Spinnstreck-Faktor wesentlich orientiert worden sind, wenngleich auch die Länge der «^-Kristallite und auch die tft-Kristallit-Grosse quer zur Faserachse gering 1st. Die verstreckten Fäden besitzen in typischer Weise, wie z. B. ein ^-Verhältnis von weniger als 1,70 zeigt, in einem wesentlichen Grade die 8-Kristallstruktur.

Die Bedingungen, bei denen die orientierte Polypivalolacton-Faser in die neue Faser gemäss der Erfindung mit starker Arbeitserholung UberfUhrbar sind, variieren etwas je nach dem Verfahren, nach dem die orientierte Faser erzeugt wurde. Im allgemeinen werden durch Erhitzen auf eine Temperatur von 170 bis 200 ⁰C optimale Ergebnisse erzielt. Man kann die Fäden spannungsfrei erhitzen, erhält aber durch Straffhaltung der Fäden die besten Ergebnisse. Die

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Nindeatdauer der Erhitzung liegt, inabesondere bei höheren Temperaturen, in der OrSssenordnung einer Sekunde oder darunter» was Jedoch schon in Hinblick auf die Schwierigkeit einer Schätzung der Zelt« welche die laser sum Erreichen der gewünschten Temperatur bei der Wärmezufuhr benötigt« und der Geschwindigkeit des

, Abkttnlens naoh Unterbrechung der Wärmebehandlung nicht im beschränkenden Sinne zu verstehen ist. Die Erhitzung wird zur Erzielung höchster Arbeitserholungs-Werte ausgedehnt und kann, wenn gewünscht, bis zu sichreren Stunden oder Tagen betragen. Wenn gewUnsoht, kann man die stufen der Fadenorientierung und -erhitzung vereinigen, wobei der Faaei* während des Orlentierens und unmittelbar an dieses anschllessend «ine entsprechende Zelt auf eine genügende Temperatur erhitzt wird, um die Struktur der neuen Faser gemäes der Erfindung mit hoher Arbeitserholung zu erhalten.

In einigen Fällen kann die neue Faser gsrnäss der Erfindung mit hoher Erholung erhalten werden, indem man den anfänglichen, orientierten Faden etwa eine Stunde auf eine Temperatur von 135 ⁰C erhitzt, wenngleich auch bei anderen Proben der orientierten Polypivalolacton-Faser eine Erhitzungsmindesttemperatur von 150 ⁰C erforderlich sein kann. Die Temperatur, die beim Zuführen der * Wärme in der Faser erreicht wird, soll naturgemäss unter dem Sehmeispunkt des Polymeren gehalten werden und vorzugsweise min-

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destens 10 ⁰C unter dem Schmelzpunkt bleiben. In Abwesenheit oöpolymerer Modifizierungsmittel betragt der Sohnelspunkt des Polypivalolaotone 238 ⁰C.

Wenn gewUneoht, kann die Erhitzung In zwei oder mehr Stufen durchgeführt werden. In der Tat wird bei Fäden, die in Vare su Überführen sind, vorzugsweise die Ausbildung des maximalen Orades der eine starke Erholung aufweisenden Struktur hinausgeschoben, bis die Fäden oder Pasern in Form der Ware vorliegen. In einem typischen Falle kann man die orientierte Polyplvalolaoton-Faser 1 Min. auf 150 ⁰C erhitzen« um sie In die Struktur starker Erholung zu überführen, danach zur Ware verarbeiten und einer weiteren, längeren wärmebehandlung bei 170 ⁰C oder höheren Temperatur unterwerfen, um ihren <r-Kri β tall-Charakter welter auszubilden und ihre Arbeltserholung su steigern. Wenn gewünscht, keim man auoh die anfing!lohe Wärmebehandlung weglassen und suerst dl· Vare herstellen und dann einer Erhitzung unterwerfen, um die Faser In die neue Struktur mit starker Erholung su überführen.

Aufgrund ihrer ausgesprochenen Befähigung, eich von Knitterung oder Zusammenpressung su erholen, zeigt die Faser genäse der Erfindung in gewebten Waren wie auoh Nonwoven-Waren ein ausgezelehnetes Verhalten. Sie eignet sich hervorragend für die Her-. Stellung von Tepplohen und als Füll- oder VeratKrlcungsmaterlal

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in Kissen» Schlafsäcken, Sitzpol β tern und anderen Artikeln.

Die neue, elastische Faser aus den orientierten Polypivalolaoton zeigt einen hochgradig dT-krlstalllnen Charakter und kennzeichnet sich besonders durch die erhebliche'Grössenordnung der Breite ihrer ^-Kristallite quer zur Faserachse, die in einen Minimalwert der ^-Kristallit-Grosse quer zur Faseraohse von mindestens 14O 8 zum Ausdruck kommt. Ein Teil der Fasern und Fäden aus den Gesamtbereich neuer Faserstrukturen mit elastischem Verhalten entsprechen den obengenannten Strukturerfordernissen der Fasern mit hohem WB., und diese Fasern und Fäden besitzen ein elastisches Verhalten wie auch eine aussergewuhnliohe Arbeltserholung· Die restlichen Fäden des Strukturbereiches, in den ein elastisohes Verhalten vorliegt, zeigen manchmal eine etwas geringere Arbeitaerholung, die aber im Vergleich mit den meisten bekannten Päden immer noch hoch ist.

Die oben beschriebenen, elastischen Fasern bzw. Fäden genäss der Erfindung ergeben TR₅₀/wg-Werte im Bereich von 60 bis mehr als 90 % und WRe-werte im Bereich von etwa 50 bis 80 % und werden erhalten, indem man eine orientierte Polypivalolaoton-Faser nlt einer inneren Vlscosltät von mindestens etwa 0,75 und einen

Orientierungewinkel, dessen numerischer Wert mindestens gleloh

! denjenigen des Ausdruckes 8^_lnn +15 und kleiner als derjenige

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des Ausdrucks 15*»|,_1ηη +17 1st, In der oben für die Herstellung der Faser mit starker Erholung beschriebenen Welse auf eine Temperatur von mindestens 130 ⁰C erhitzt» bis das «c-Verhältnls mindestens 2,15, die ar-Krlstalllt-Grösse quer zur Faseraohse mindestens 140 8 betragt und die Radialweite des Kleinwinkel-Röntgenmerldianpeaks au/ einen Wert von nicht über 0,30° verringert 1st. Vorzugswelse arbeitet man bei einer Temperatur im Bereich von 170 bis 200 ⁰C.

Die elastische Faser starker Erholung wird erhalten* indem man eine orientierte Polypivalolacton-Faser mit einer inneren Viscosltit,*l_innt von mindestens etwa 0,73 und einem Orientierungswinkel« der unter dem numerischen Wert des Ausdrucks 8 ^4lt^_rxa +15 liegt, auf eine Temperatur von mindestens 130 ⁰C erhitzt, bis Ihr «-Verhältnis mindestens 2,13 und äT-Krlstalllt-Orösse quer zur Faserachse mindestens 140 Ä beträgt und die Radialweite ihres Kleinwinkel-Röntgenmerldlanpeaks auf nicht mehr als 0,40° verringert 1st. Vorzugsweise arbeitet man bei einer Temperatur von 170 bis 200 ⁰C, und optimale Ergebnisse werden durch Erhitzen auf etwa 190 ⁰C erhalten, wobei man bei dieser Temperatur eine Einwirkungszelt von nur etwa einer Sekunde oder höchstens einigen Sekunden benötigt.

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da Erfindung let nachfolgend an Hand dar Zeichnungen nlhar er-IMutart. Zn dan Zalohnungan selgts

Flg. 1 In aohea*tleoher Daratellung dia Struktur einee Teile einer Polyplvalolaoton-Faaer alt starker Erholung ala Schnitt in einer Ebene, in weloher dia Paaerachse liegt« Flg. 2 eine typische Röntgen-Diffraktometerkurve ainaa Fadana geo&ae Fig. 1, welche die Art dar Baatimmung des g-Varhälinlasea und der ÄT-Kristallit-Orösse quer sur Faseraohae erläutert. Flg. 3 *ln* typiaoha Pbotooeter-Radlalintenaltittekurve elnee Kleinwlnkel-ROntgendiagranns einer Faser genftss Flg. 1, walohe die Art dar Beatmung dar Radlalwalta daa Kleinwinkel-Röntgen-■arldlanpaaka erllutert.

Flg. 4a dia autaaeellobe Zuordnung von swei wiederkehrenden Bin· hai tan daa- Polypi valolaoton-MolekOla in dar C-Krlatallfom und Flg. 4b dia auteaealiohe Zuordnung von «wel wiederkahrandan BInheitan daa Polyptlvalolaoton-Holektlle in dar l-Xriatallfora.

Flg. 1 seigt in aoheaatlaoher Daratellung dia Struktur eines Telia alnar Polypivalolaoton-Faaer adt starker Erholung in alnar dia Faaeraohse F enthaltenden Ebene. Dia Figur selgt In baiaplal· harter Darstellung Kriatallite dar C-Kriatallforai» 1» in ihrer Auafluohtung sur Paseraohee F lnnarhalb daa Orientiarungawinkala OH. Dia Kristallite dar •-Kriatallfora, 2, aind in ihrer Dia- . perslon In daa Pasenaaterial eingaselohnet. Hn Naaa für dl·

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Variation der Lange, y, der ££-Kristalllte oder geordneten Bare lohe der έ-Krlstallform parallel zur Fadenaohse steht mit der Radialweite dee Kleinwinkel-Runtgenaerldlanpeaks iur Verfügung. Die är-Krlstallit-Orösee, die in Pig. I nit 4 gekennzeichnet ist» gibt die Breite des «-Kristallite quer sur Paseraohse wieder. Die sur Faser-Kennzeichnung dienenden Strukturparameter sind in Flg. 1 eoheroatiech gezeigt; die quantitativen Werte der Parameter werden nach den verschiedenen, sp&ter la einzelnen beschriebenen Runtgenteohnlken bestimmt, und die Erfindung 1st nicht auf diese eohematische selohneriaohe Interpretation der Parameter besohrlnkt. *

Bei der Faser gemHes der Erfindung werden die kristallinen Bereiche des Polyplvalolaotons von swel Formen gebildet, der e-Krlstallfonn, für welche das aroaewinkel-RÖntgendiagramm eine scharfe Schichtlinie bei 5,97 R Abstand zeigt, und die ß-Kristallfrom, für welche eine diffuse Schichtlinie bsi 4,7* X Abstand auftritt. Das (Z-VerhÄltnis gibt ein Mass für die relativen Mengen der beiden Formen. Bei einem sweoknMseigen Bestim-BMngsverfahren wird mit Hilfe einer Reflexionstechnik alt einen RBntgendiffraktometer eine Xquatoriallntensltlltekurve des Runtgendiagreans aufgezeichnet (wobei nan ein Goniometer nit einen 17-om-Pokusslerkreis, Typ 42273/0 der Philips Electronic Instruments, verwendet). Man wickelt ungefähr 1,5 m Fadengut um einen

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gekerbten Probenhalter, auf dessen Boden Ober der rechteckigen Öffnung eine Blelfolie so auf gekittet 1st« dass der Röntgenstrahl nur von den Fadengut auf den Halteroberteil abgelenkt wird. Bei einer Bestimmung von Stapelfasern werden die Pasern auf die Fläche des Probenhaitere aufgegeben und mit Klebeband festgelegt. Unter Anwendung von CuK₂-Strahlung und O,5°-Divergier- und Zerstreuungsschlitzen wird eine Xquatoriallntensitlttskurve von 7 bis 22°, 20, bei einer Abtastgeschwindigkeit von 1°, 20» je Minute unter Anwendung einer Reglstrierblatt-Oeschwlndigkelt von 2/54 cm/Min, und einer Zeitkonstante von 1 aufgezeichnet, wobei 20 den Winkel zwischen dem ungebeugten Strahl und den gebeugten Strahl bedeutet. Die der Registriergerät-Skala entsprechende Vollablenkung wird so eingestellt, dass der Peak nit marl maler Intensität mindestens 70 £ der linearen Skala entspricht. Der sioh bei Ii,5°, 20, ergebende Beugungspeak beruht vollständig auf von der ^T-Kri stall-Struktur gebeugter Strahlung und stellt den Maximalpeak für Proben mit hohem <C-Oehalt dar. Der Beugungspeak bei ungefähr 17,8°, 20, beruht auf sowohl von der C- als auoh der 9-KrlB'call-Struktur gebeugter Strahlung und stellt den Maxiaalpeak bei Proben mit hohem ß-Oehalt dar. Zur Brreohnung des tfr-Verhältniseee wird auf der Diffraktoneterkurve eine Grundlinie gewonnen, indem man die Kurvenpunkte bei 9,0 und 21,0°, 20» «it

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einer Oeraden verbindet. Dann werdein von den Kurvenpunkten bjel 13,5 und 16,4°, 20, Senkrechte auf die Grundlinie gezogen, sine

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typisch· Diffraktometerkurve ait den FUhrungsllnlen für die Bereohnung dee dS-Verhältniesee ist in Hg. ft geseigt. Han misst nun ait einen Planimeter die Fläche A de· Beugungspeaks swlsohen 9,0 und 13,5°, 20, und in entsprechender Weise dl· Flltah· B des Beugungspeaks zwischen 16,4 und 21,0°, 20. Dme «-Verhältnis wird dann als Quotient A/B errechnet.

Das ^-Verhältnis kann kleine Werte, wie 0,2, haben, soll aber für die Zwecke der Erfindung bei einer Paser starker Arbeiteerholung mindestens 1,70 und elastischen Faser mindestens 2,15 betragen. Für das <sr-Verhältnis sind Werte bis su etwa 4,1 beobaohtet worden.

Die dC-Krlatallit-OrSese (scheinbare durchschnittliche Breit· geordneter Regionen der ID-Krlstallform) quer sur Paserachse oder, vereinfacht, die durchschnittliche Breite, wird an der glelohen Dlffraktometerkurve wie das ^Verhältnis unter Anwendung der allgemeinen Methode von Klug und Alexander, "X-ray Diffraction Procedures", John Wiley & Sons, Inc., New York, 195*» S. 491 bis 53β, ermittelt. Man fällt von dem Peak in der Nähe von 11,5°, 20, dl· Senkrechte auf die Grundlinie und ermittelt den Mittelpunkt C der Linie zwischen dem Peak und der Grundlinie. Dann wird durch den Peak ein·; durch C hindurchgehende, waagerechte Oerade gebogen und dl· Peakweite D beim halben Maximum als Läng· der Waagerechten

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SMisohen Ihren beiden 8ohnlttpunktcn alt der Kurv· ersdttelt, wobei* san auf 0,005 Zoll genau adeat und in Orad umrechnet (1 Zoll - 1 OWMl). Die «r-Krietallit-Oröaae wird dann naoh dor Olelehung

-Kriatalllt-Oreaae (R) -

erhalten« worin D die Volte bei halber Peak-Maxiiealhöhe in Orad, Q den Brafg'eohen Winkel (5.75°). H die Wellenllnge der Strahlung, la Falle von CuK^-Strahlung gleloh 1,5*18 ft, und I die Weite bei haibor Peak Hixlwalhono in Ored, wenn eine Elohung leeon einen ■etalllsohon Sllloiuawtandard erfolgt (Verbreiterung dureh du InatnMent) erfolgt, bedeutet. FUr die «-Kriatalllt-Oröoae aind niedrige Werte, «ie JO %, su beobachten, aber fOr die awoke dor Erfindung a611 dlo «G-Krietallit-Ortiaee bei Faaem atarlcer Arbeitaerholung mindeatena 85 Ä und bei elastischen Faaern eindettena 140 X betragen. FOr die a-Krietalllt-Oröaae sind Worto bis su etwa 300 t beobachtet worden.,

Bin Haas für den Orad dor Ordnung sdt «-Kriatalloharaktor parallel iur Faaoraohso (oder die oohoinbare Tarlation dor duroh-Bohnlttliohen Lunge geordneter Regionen dor C-Krlatallfom in Richtung der Aohoe) steht sdt der Radialveite de· Klclnwlnkel-ROntgenmeridianpoaka» hier auch kurs ale Radialweite betelohnet,

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sur Verfügung. Zur Bestimmung der Radialweite wird unter Verwendung einer Kamera der in Flg. 71-1 auf 8. 2J3 von "Newer Methode of Polymer Characterisation¹¹, Intereoienoe Publishers« Mew York, 1964, beschriebenen Art ein Kleinwlnkel-Röntfendiagraee einer Faserprobe von 1,012 na (40 nils) Dioke senkreoht sur Faser« achse unter Verwendung von CuK₄-Strahlung, die durch swei in Ab· stand von 15,2 on (6 Zoll) angeordnete 0,381 -en-iladellttaher (15 nils) lcollinatisiert wird, bei einen Abstand «wischen Probe und FiIn von 32 on gewonnen. Längs des Meridians wird sine Photoneter-Radlallntenaitätskurve der diskreten Beugungspunkte bei eines Verhältnis von 1 on Registrierpapier je Mllllaeter FiIn gewonnen. Sine typische Xntensltätskurve für syanetrlsohe Beugungepunkte ist in Fig. 3 erläutert. Man sieht swiaohen den Pesics sine vertikale Mittellinie Q; diese Linie lässt eioh bequem erhalten, Indes nan das Kurvenblatt so susamnenlegt, dass die Mitten der. fieugungspeaks ttbereinanderliegen, und dann in der Mitte «wischen diesen beiden Pesics faltet. Unter Jeden Pesic wird eine gerade Orundllnle gesogen, von einen Peak auf die Orundllnie eine Senkrechte gefällt und der Mittelpunkt K zwischen den Peak und der Qrundllnie emittelt, wobei nan ihn bei logarithnisoher Teilung der Xntcnsltätsekala (wie in Fig. 3) logarithmisch bestimmt. Man sieht nun durch den Peak eine durch K hindurchgehende Waagerechte und bestimmt die fiatfernung L (Einheit Millimeter) te wie oben der durch die Faltung erhaltenen Mittellinie und den nächstlie- '

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- 20 -

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genden Peakrand. Weiter wird die Entfernung N (Einheit Millimeter) zwischen der durch die Faltung erhaltenen Mittellinie zu dem abgewandten Peakrand gemessen. Man errechnet dl· entsprechenden Beugungswlnk·! O₁ und 0- und au· Ihrer Differenz die Radialwelt«t

tg O₁ - L/5200
tg Q₂ - M/3200
Radialweite - Og-O₁

Man wiederholt die Bestimmungen für den anderen Peak und erreohnet die Radialweite als Mittel. Bei asymmetrischen, diskreten Beugungspunkten wird die Entfernung M zwlsohen den beiden Peaks in Millimeter ermittelt, der Beugungswinkel 0, erreohnet und die Radialweite dann nach den folgenden Gleichungen erhalten)

tg O₅ - M/6400
Radialweite - 2 (O₂ - 0,)

Dann erfolgt eine zweite Berechnung unter Verwendung des für den anderen Peak ermittelten Wertes von O₂, worauf dl· Radialweit· als Mittelwert aufgezeichnet wird. Bei einigen Proben

I
Werte der Radialweite von bis zu 1 erhalten werden, abe,r

der Erfindung stellen 0*90° eine kritisch· obere Oreaae

T ·' -M

90

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Zt

Radialweit· für Faserstrukturen alt elaatisohea Yarhalten und 0,40° ein· kritisch· ober« Orense der Radialweit· für Faaar-Strukturen alt hoher Arbelteerholung dar. FUr dl· Radlalweite sind Werte ble herab auf etwa 0,15° beobaohtet worden.

Der Orientierungewinkel der Faser wird nach der allgeaeinen Methode von Krise und Tobolsky, Textile Researoh Journal· YoI· 21, S. 805 bis 822 (1991) bestlamt.

Dor Orientierungswlnkel soll, wie oben besohrieben, bei «lner elastlsohen Faser kleiner als ¹0(2^_lnn ♦ 1) sein» da dl· Faser sonst su spröde ist. Bei einer Faser mit starker Arbeiteerholung soll der Orientierungswinkel unter den Wert von ¹O(^ inn ♦ Ό liegen. Abnehaead· Orientierungewinkel «eigen eine verstärkte Orientierung der Polymensolekel in der Faser. Klein· Orientierungswinkel, wie von etwa 20° (Bestiseung wie oben) «eigen eine hoohgradlge Orientierung. FUr dl· Orientierungswink·! sind kleine Werte, «1· etwa 12°, beobaohtet worden.

Fig« 4a und 4b selgen nutmassllohe Zuordnungen von Binheiten Folvplvalolaotonsx>lefc01s in den <t- und i-Xrlatallfonssn« ohne dass dl· Brflndung auf dl··· baaohrankt ist. Zn Jeder Figur •tÜi HMl vollständige wiederkehrende Binheiten suaHgllob be-•tlavten bsnao^barten Oruppan geselgt. Dl· Identltätsperiod·

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(WiederbolunfMtreoke) von K₉Ih % «nteprloht weitgehend dMi fttr •um «mKMiiifn, planeren Zloksaok-Verleuf «rwarteten Vert (**9 X)· M 4am engino—tn wird» d*M in dar i-Krlatallfora de· FolyplTalolaotone die dl· JOlynerhauptkette bildenden b·! mir etriaftr ν·ηι·χτυηβ la imstntlloiMii la ·1η·Γ

ii«tMi· Dl· b«l d*r «-KrlfUtIlfore b«ob*oht«t·

ZdMktltltaptriod· OfUdeifcoiunostxvok·) von 5.97 f let fttr •In· «Insle·« «l«d«rlc«far«nd· Slnbtlt feu ρο·ι, ^UkaenA fttr dl·

τοη simI «l«d«rlMfarend«n Blnb«lt«n mat 41··· •tr*ok· «in· FAltung od«r ITi H—n>t der Fotywrltttt· in lretad-•intr nUhtnUmrmi ν·1··_# Tiellelobt in Art einer Splmllconflguratlon» notwendig ta Min

Di· inntr· TiMO«ittt (Xnfaerent TiMOtlty) i«t in am Uir Man· al· di· BMh der

In
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b*»tlMte Polnm^l««»Mhaft definiert, wobei di· itUttvi TU-

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erhalten Mrd_v inden nmn di· DurohflUMMlt «lner

TvrdQnnten L6eung de« Polymeren la ·1ηββ duroh dlejenlc· de· r«lnen LOeungaalttel·, Trlfluor*Mlcetnre« dividiert· Di· in den Beleplelen eenennten Vert· alnd b·! «tMr Konzentration (o) von 0,5 S roljeeren/100 al Utoant und «iner '.

* ■

909849/UBS, ,

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Temperatur von » ⁰C bestimmt. Wenn nan ein Polymer·* bei hoher Temperatur duroh Kapillaröffnungen zum Faden auspresst, 1st häufig eine Verringerung seiner inneren Vlsoosltät festsueteilen. Es hat sieh gezeigt, dass die innere Visoosität sowohl bei der elastischen Faser gemüse der Erfindung als auoh derjenigen Bd t hoher Arbeiteerholung mindestens 0,75» bestimmt an dea schon in Faserform befindlichen Polymeren, betragen muss. PUr die innere Viscoeitut eind Werte bis zu 2 und mehr beobachtet «orden.

Das TFL, die Zugerholung von 5 £ Dehnung, ist ein Mass für das an einer Spannunge-Dehnunge-Kurve bestimmte Ausnass, in den eine Faser oder ein Oarn nach Streckung wieder seine ursprüngliche Länge annimmt. Die Probe wird bei dieser Prüfung mit einer Oesohwindigkeit von 10 % ihrer Prüflänge/hlnute gestreokt, bis eine Dehnung von ungefKhr 5 % erreicht ist, dann 30 Sek. auf dieser Dehnung gehalten und hierauf sich mit einer gelenkten Geschwindigkeit von 10 #/Min., bezogen auf die ursprüngliche Prüflinge, wieder zusammenziehen gelassen. Man misst die Strecicung wlhrend der Dehnung und die Erholung während der Zusammenziehung längs der Dehnungsaohse. TRe bedeutet das Prozent verhältnis des Betrages der Fadenzusammenziehung zum Betrag der Fadendehnung.

WR-, die Arbeitserholung von 5 % Dehnung, ist ein Nass für die Freiheit von bleibender Umordnung der Polymermolekel naoh dem

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- 24 - _BAD ORIGINAL

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IS

Strecken der Faser oder des Garns und wird an der gleichen Spannungs-Dehnungs-Kurve wie TR₅ ermittelt. WR₅ 1st gleich dem Verhältnis der Fläohe unter der bei der gelenkten Entspannung erhaltenen Kurve zur Fläche unter der Streckkurve« ausgedruckt als Prozenteatz.

Bei der Gewinnung der Spannungs-Dehnungs-Kurve für die Bestimmung

von TRcQZ₁/2 ^{wlrd die Paden}P^robe a** einer Geschwindigkeit von 100 % ihrer Prüflänge/Min. gestreckt, bis eine Dehnung von ungefähr 50 % erreicht ist, hierauf 1 Min. auf dieser Dehnung gehalten und aioh hierauf mit einer Geschwindigkeit von 100 £/Min., bezogen auf die ursprungliche Prüflänge, zusammenziehen gelassen. Die Probe.wird dann neu so eingespannt, dass jeglicher Durchhang entfernt ist. Dann wird ein zweiter PrUfzyklus durchgeführt, bei dem ma?i die Fadenprobe mit 100 #/Min. ausdehnt, bis eine Dehnung von \37?_gefähr 50 % erreicht ist, die Probe 1 Min. auf dieser Dehran.-g gahalfcen und dann sich mit 100 £/Min. wieder zusammenziehen gelassen. Die Streckung während der Ausdehnung und die Erholung während das Wiaderzusammenziehens werden lUngs der Dehnungsaohse gemessen. Das ^TR5o/-j/2 ^wird dann als Prozent verhältnis des Betrage η der Padenzueammenziehung zum Betrage der Fadendehnung erreuhnet.

909849/U65 ^BAD

Uhter den Polypivalolaoton let ein linearer Polyester su verstehen, der in wesentlichen von wiederkehrenden Estereinheiten der Fomel

-CH₂-C-COO-

gebildet wird. Der Polyester 1st leioht durch Polykondensation von Hydroxypivalinsäure oder leren Estern genäse USA-Patentschrift 2 658 055 oder durch Polykondensation von Pivalolacton, den intramolekularen Ester der Hydroxypivalinsäure, gemüse der britischen Patentschrift 766 347 erhältlich.

Unter der im wesentlichen aus Polypivalolacton bestehenden Faser ist hier nicht nur eine Faser zu verstehen, deren alleiniger faserbildender Polymerbestandteil das Polypivalolacton ist, sondern auch eine Faser, die von verschiedenen Copolykondenaaten cder Polymernlschungen gebildet wird. So können Copolyuserbe3taadteiie in Mengen von bis zu etwa 10 Mol£ und in einigen Fällen hohen Mengen, wie 25 Mol$, vorliegen, so lange sie der Erreichung einer hohen Orientierung bei gut ausgebildeten <£-Kri stall Charakter nicht entgegenstehen. Bei den oberen Mengen der Copolymer komponente sind die oopolymeren Einheiten vorzugsweise in Aufeinanderfolgen gruppiert, bei denen sie mit langen Polypivalolacton-Aufein&nderfolgen unter

909849/1465

- BAD ORIGINAL

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Ausbildung eines segaeatierten oder Blookoopolyeetere abwechseln. Ale Copolyaerkomponenten sind die Lactone oder Hydrojcys&uren besonders geeignet, insbesondere die fl-Proplolactone, wie die in der französischen Patentschriften 1 231 163 beschriebenen, ζ. B. liegen la Rahmen der Erfindung Copolymere, die la wesentlichen aus den Einheiten

und bis su 25 MoIJi

-OH₈-C-COO

bestehen, wie sie bei der Copolymerisation von Pivalolaoton und Λ,Λ-Dläthylpropiolaoton erhalten werden. Auch Mischungen des Polypivalolactone mit bis zu etwa 10 0ew.£ oder mehr an Polyamiden' oder anderen Polymeren, welche die Eigenschaften des Polypivalolactons nicht wesentlich beeinflussen, sind für die Zwecke der Erfindung geeignet. Die Faser genäse der Erfindung kann naturgemtse auoh herkömmliche Zuaatzaittel, wie Farbstoffe, Pigment, Stabilisatoren usw. enthalten.

-27. 909849/U65

BAD

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i8

In den folgenden Beispielen, die der weiteren Erläuterung der Erfindung dienen, sind Teile, wenn nicht anders angegeben, Oewlohtstelle.

Beispiel 1 Elastlsohe Paser starker Arbeltserholung

Geschmolzenes Polyplvalolacton (innere Vlsoosität 2,6; enthaltend 0,1 Oew.Ji 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan) wird bei 260 °C aus einer Spinndüse ausgepresst, der ausgepresste Faden durch ein zylindrisches Wärmerohr von 7,6 cm Durchmesser und 15,2 em Länge mit einer OberflMchentemperatur von 3K)O ⁰C geführt, darauf unter Hindurohleiten durch Luft von Raumtemperatur abgeschreckt und nach Passieren einer mit 559 m/Min, arbeitenden Zuführwalze und Verstrecken auf das 2,5faohe über einer helesen Platte von 190 ⁰C bei einer KontaktlKnge von 0,91 m aufgewickelt. Der Faden hat einen Titer von 10,3 den; die innere Vlsoosität des ihn bildenden Polykondensates betrügt 2,2. Eine Probe des verstreckten Fadens wird straff auf eine Spule aufgewickelt, 16 Std. auf 175 ⁰C erhitzt und dann "abgekocht", indem man sie spannungsfrei ^O Min. In siedendes Wasser taucht, das 0,1 % Detergent enthält. Nach der Wärmebehandlung hat des Fadengut ein WR₅ von 92 % und ein ^50/2/2 ^von 9* #·

BAD OR/GINAL

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• Die röntgenographisehe Kennzeichnung des wärmebehandelten, βlastischen, eine hohe Arbeiteerholung aufweisenden Fadengutes ergibt ein «-Verhältnis von 3,27, ein· a-Krietallit-Oröee· von 219 R# eine Radialweite von 0,30° und «inen Orientierungewinkel von 21°. Das Fadengut hat eine Festigkeit von 2,5 g/den, eine Bruchdehnung von 76 %, einen Anfangsmodul von 28 g/den und ein TRe von 96 %.

Beispiel 2

Elastische Faser starker Arbeltserholung

Polypivalolaoton (innere Viscosität 1,54) wird bei 280 ⁰C aus einer Spinndüse sohnelzgesponnen, die 15 Auetritteöffnungen von Je 0,229 mn Durchmesser aufweist. Man führt die ausgepressten Fäden durch ein vertikal angeordnetes Wasser-Absohreckrohr, das von einer über ihm angeordneten, zylindrischen Wanne, die mit Wasser gefüllt gehalten wird, kontinuierlich mit auf 6 ⁰C gehaltenem Wasser gespeist wird, und dann durch eine konvergierende Führung, nimmt das erhaltene Fadenbündel mittels einer Walze bei 823 m/Min, auf, führt es dann zur Verstreokung auf das l,26fanhe einer mit IO36 m/Min, arbeitenden Streckwalze zu und wickelt es schllessllch mit 1031 m/Min, auf. Die innere Viscosität des das Fadengut bildenden Polykondensates beträgt 1,23. Eine straff auf der Spule aufgewickelte Probe des verstreckten Fadengutes wird 16 Std. bei 175 ⁰C erhitzt und dann

' bad

-89---- toMtj>/i4M

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30 Min. abgekocht. Nach der Wärmebehandlung hat das Fadengut ein WRc von 90 % und ein TO50/I/2 ^von ?^s %*

Die röntgenographische Kennzeichnung des warnebehandelten» elastischen, eine hohe Arbeltserholung aufweisenden Fadengutes ergibt ein α-Verhältnis von 2,26, eine Λ-Krietallit-Orösse von 163 Ä, eine Radialweite von 0,32° und einen Orientierungswinkel von 15°. Das Fadengut hat eine Festigkeit von 4,36 g/den, eine Bruchdehnung von 85 %, einen Anfangsmodul von 34 g/den und ein TR- von 94 %.

Beispiel 3 Erläuterung kritischer Strukturbesohränkungen

Polypivalolacton mit einer inneren Vlsoosität von 2,5 wird bei 265 ⁰C aus einer Spinndüse mit 15 Austrittsöffnungen von jeweils 0,178 mm Durchmesser ausgepresst. Nan schreckt die Fäden durch Hindurchfuhren durch Luft von Raumtemperatur ab, leitet sie dann durch eine konvergierende Führung und wickelt das so erhaltene Fadengut mit 183 m/Min, auf. Das Fadengut wird anschliessend durch Verstrecken an einem belesen Stab von 13Ο ⁰C auf das 3,72faohe orientiert und dann wieder aufgewickelt. Die innere Vieoosität des das Fadengut bildenden Polycondensates beträgt 1,44. Die rOntgenographlsch bestimmten Strukturparameter des verstreokten Fadengutes wie auch seine physikalischen Eigenschaften sind in der Tabelle I zusammengestellt.

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Bine Probe des vorstreckten Fadengutes wird straff auf eine Spule aufgewickelt, in ein Fadengut mit starker Arbeitserholung übergeführt, indem man 2 Min. auf 170 ⁰C erhitzt und das wärmebehandelte Fadengut dann 30 Min. abkocht. Eine zweite, straff auf eine Probe gewickelte Probe des-verstreckten Fadengutes wird in ein elastisches, eine starke Arbeltserholung aufweisendes Fadengut umgewandelt, indem man 16 Std. auf 170 ⁰C erhitzt und das Fadengut dann 30 Min. abkocht. Zum Vergleich wird ein· dritte Probe des verstreokten Fadengutes 30 Nin. abgekocht, ohne dass man vorher auf 170 ⁰C erhitzt. Die röntgenographlsch ermittelten Strukturparameter dieser Fadenmaterialien und ihre physikalischen Eigenschaften sind in der Tabelle I genannt.

BAD OBlGlNAU

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Tabelle I VEROLEICH VON FASERSTRUKTUREN UNP -EIGENSCHAFTEN

Luftabgeschrecktes, bei 183 m/Min, ersponnenes und bei 130 ^QC auf das 3,72fache stabverstrecktes Fadengut vor und nach verschiedenen Wärmebehandlungen

Verstreck- Faden Elasti- Kontroll-

ter Faden mit ho- scher Fa- probe

hem WRe den mit ho-

⁰ hem

Wärmebehandlung des verstreokten Fadens	-	68	2 Min. bei Λ 170 °C; 30 Min. Abkoohen	16 Std. Λ bei 170 °C; 30 Min. Ab kochen	30 Min. Abkochen
WR5. %	23	81	82	65
ra50/l/2' *	1,44	50	80	24
Faden	1,63	1,44	1,44	1,44
cc-Verhältnls	93	2,19	2,26	2,12
a-Kristallit- 0rosse, A	0,52°	123	171	116
Radialweite	24,5°	0,37°	0,31°	0,50°
Orientierungs winkel	3.5	21°	22°	23°
Festigkeit, g/den	90	4,0	3.1	3.3
Dehnung, %	27	81	96	102
Modul, g/den	90	26	26	21
TR5, %	94	95	90

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*
Wie die Tabelle zeigt« hat die verstreckte Faser eine verhSltnismässig geringgradlge Ordnung von Gt-Krlstalloharakter parallel zur Fadenachse, die In der Radialweite von 0,52° zum Ausdruck könnt, und ein WR~ von nur 68 %. Die Radialweite und Arbeltserholung bleiben beim Abkochen relativ unverändert. Wenn man den verstreckten Faden Jedoch 2 MIn. auf 170 ⁰C erhitzt und abkocht, fällt seine Radialweite auf 0,37° und steigt das WR₅ auf 8l £. Die tf-Kriatalllt-Orösse dieses Padengutes beträgt nur 123 8, ui\d das Fadengut ist mit seinem ^50/1/2" Wert νοη nur 5(i % nicht als elaetisoh anzusprechen. Bel linger ausgedehntem Erhitzen auf 170 ⁰C Jedoch steigt die cr-Kriatallit-Orösse auf 171 8 und der TR₅₀/_χ/g-Wert auf 80 %,

Beispiel 4 Zusätzliche Erläuterung kritischer 3trukturbesohrMnkungen

Polypivalolaoton (Innere Visoosität l,6lj enthaltend 0,1 % TlO₂) wird bei 275 ⁰C aus einer Spinndüse mit 15 Austrittsöffnungen von Jeweils 0,229 mm Durchmesser ausgepresst. Die ausgepressten Fäden werden unter Hindurohleiten durch ein Kaltwarfser-Abschreckrohr abgeschreckt und an einer konvergierenden Führung zu einem Bündel vereinigt, das man mittels einer mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 823 m/Min, arbeitenden Zuführwalze aufnimmt, bei einem Streckverhältnis von 1,3 einer Streckwalze zuführt und dann aufwlokelt. Die Innere ViscosltXt

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des das Fadengut bildenden Polykondensate» beträgt 1,35. Die runtgenographisch bestimmten Strukturparaneter des verstreckten Fadengutes wie auch seine physikalischen Eigenschaften sind In der Tabelle ZI zusammengestellt.

Eine straff auf eine Spule aufgewickelte Probe des vorstreckten Fadengutes wird durch 5 MIn. Erhitzen auf 175 ⁰C In ein· Faser mit starker Arbeltserholung Ubergeftlhrt. Aus einer zweiten, straff auf eine Spule aufgewlokelten Probe des vorstreckten Fadengutes wird durch 5 MIn. Erhitzen auf 200 ⁰C ein elastisches Fadengut mit starker Arbeltserholung gewonnen. Die Röntgen-Kennwerte wie auoh physikalischen Eigenschaften dieser Fadenmaterla Ilen, In vorliegenden Falle an Fadenproben bestimmt, die keiner Abkoohbehandlung unterlegen haben, sind In der Tabelle IZ zu-, samen nit den Werten einer Kontrollprobe, einer dritten Probe des verstreckten Fadengutes, die ohne vorheriges Erhitzen 30 MIn. abgekocht worden 1st, genannt.

.34. 9Q9849/U6S

JS

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Tabelle II VERGLEICH VON FADBNSTRUKTUREN UND -EIQENSCHAPTEN

Wasaerabgesobrecktes, bei 823 m/Min, eraponnenes und auf das l,3faohe verstreektes Fadengut vor und nach verschiedenen Wärmebehandlungen

	Veretreck- ter Faden	44	-	Faden mit ho- hem WR1-	Elasti scher Fa den mit ho hem WR5	Kontroll probe
Wärmebehandlung des vorstreckten Fadens	-	Brüche	16°	5 Min. bei Λ 175 0C	5 Min. bei _ 200 °C	30 Min. Abkochen
WR5, %		5.3	80	83	69
"So/l/2* *	1.35	39	25	77	16
Faden	0,19	71
"t inn	33	72	1,35	1,35	1,35
oc-Verhältnie	2,10	2,18	2,26
ot-Krietallit- Orusse, X	114	150	82
Radialweite	0,39°	0,37°	0,59°
Orientierunge winkel	16°	16°	21°
Festigkeit,	5.3	6,2	3.9
Dehnung, %	73	80	97
Modul, g/den	27	32	29
TR«. *	95	94	90

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Wie die Tabelle zeigt, hat der verstreokte Faden ein kleines α-Verhältnis und eine geringe α-Kris tall it-QrÖsse. Das RBntgendiagramn 1st für eine Messung der Radialweite su sohwaoh. Beim Abkochen nehmen das α-Verhältnis und die cc-Krlstalllt-Orusee zu, aber der Faden hat, wie die Radialweite τοη 0,59° zeigt, nur eine sohwaohgradige Ordnung von oi-Kristalloharakter parallel zur Fadenaohse. WR₅ betragt nur 69 $· Wenn man das ver- streokte Fadengut 5 MIn. auf 175 ⁰C erhitzt, sinkt die Radialweite auf 0,39° und steigt WR₅ auf 80 0. Die oC-Kristallit-Orösse betrügt Jedoch nur 114 X, und TR₅₀/^ nur 25 %. Venn das ▼erstreckte Fadengut Jedoch 5 MIn. auf 200 ⁰C erhitzt wird» steigt die a-Krlstalllt-Orösse auf 150 ft und ^TRco/i/2 ^auf 77 %·

Beispiel 5

Kritische Bedeutung des Orientlerunicswinkels

Polypivaloleoton mit einer Inneren VleoosltXt von 1,25 wird bei 260 ⁰C aus einer Spinndüse mit 15 Auetritteöffnungen von jeweils 0,127 mn Durchmesser versponnen. Man schreckt die ausgepressten FVden unter Hindurohleiten durch Luft von Raumtemperatur ab und wickelt das Fadengut mit 59* m/Min, auf. Das gesponnene Fadengut, dessen Innere VlscosltKt 1,10 betrügt, hat die folgenden Strukturkennwerte und physikalischen Eigenschaften:

~ 36 -

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H94719

S?

WR5, %	36
^50/1/2* *	23
α-Verhältnis	2,06
α-Krietallit-Orösse, 8	83
Radialweite	0,77°
Orientierungswinkel	33°
Festigkeit/Bruchdehnung/	1,1/295/24

Modul, (g/den bzw. % bzw. g/den)

Eine Probe des gesponnenen Fadengutes wird in ein elastisohes Material umgewandelt, indem man spannungsfrei 1 Min. auf 197 ⁰C erhitzt. Das behandelte Material hat die folgenden Strukturkennwerte und physikalischen Eigenschaftenι

WR₅, % 73

^50/1/2' * 81

α-Verhältnis 2,52

ct-Kristallit-Orösse, X 152

Radialweite 0,40° Orientierungswinkel 27° Festlgkeit/Bruohdehnung/ 1,1/268/19 Modul, (g/den bzw. % bzw.

g/den)

J< 9»

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So

Dieses Fadengut ist zwar elastisoh_f hat aber keine starke Arbeltserholung. Seine Radialweite liegt an der Grenze für FM-den mit starker Arbeitserholung^und sein Orientierungswinkel, wie die folgende Berechnung zeigt. Ober der Grenze for PBden mit starker Arbeiteerholungt

¹⁰⁽ⁱlinn ^{+ X)} * ¹⁰I¹'¹ + D - 21

Die kritische Natur des Orientierungswinkels für Flden alt starker Arbeltserholung wird weiter erkennbar» wenn aan den Orientierungswinkel des obigen Fadengutes von 27° alt desjenigen des elastischen Fadengutes von Beispiel 4 (mit eines VR. von 83 Jf) von l6° vergleicht. Das letztgenannte Fadengut, das la wesentlichen die gleiche oc-Kristallit-Orösse wie das obige Fadengut hat und la allgemeinen Ihnllohe a-Verhlltnls- und Radialweite-Werte aufweist, wird unter Einführung einer stärkeren Orientierung bei seiner Herstellung erhalten.

Eine andere Probe des gesponnenen Fadengutes wird In ein elastisches Material übergeführt, lndea nan spannungsfrei 35 Min. auf 197 ⁰C erhitzt« Nach der wärmebehandlung la entspannten Zustand hat das Fadengut die folgenden Eigenschaften1

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H94719

, % 76

a-Verhlltnie 2,65

a-Kristallit-Qröase, It l80

Radialweite 0,41° OrlenfclerwngiWflnlMl 31°

yeetigkeit/Öruohdefanung/ 1,0/248/21 Modul. (g/den bsw. 5( bsw· /d)

95

Dl*««e FiMl^QgUt zeigt nr«r ·1ηβ starke elaetieohe Erholung, Delgt «btr auch etwas sur SprOdickelt« Die Sprödigkeit wird oberhalb de« kritieohen Orenzwertes 10(2^_i!m + 1)» deepen Vert

In des TorliegexMlen Beispiel 32° betrlgt, recht auegeprlgt

2ua Yergleloh wird eine Probe des gesponnenen Fadengutes 1 Std. abgekoeht, ohne die VMmebehandlung bei 197 ⁰C durohsuftthren. Das abgekochte Fadengut hat die folgenden Strukturkennwerte und

WR₅. % 53

™50/1/2· * **

2.36

oc-Kriatallit-Oröeee, X 97

Radialweit· 0,62° Orientierungswinkel

BAD ORIGINAL, -39- 9098A9/U63

1/0 H94719

Feetigkeit/Bruohdehnung/ 0,6/241/21 Modul, (g/den blew. Ji bsw.

g/den)

Ji 78

SeItMt neon aohtetttndleeu Abkoohen betrflgt gutee nur 21 Ji.

Bilialil 6

Polypivalolaoton (Innere Vieooaltlt 2,6) wird bei 860 ⁰C au· einer 8plnad0ee alt 15 Au«trltte«fTmmeeii von Jewell· 0,178 mi Duronveeeer «usgepreset. Men fahrt die ntden alt der Splangeeoh*indl4icelt τοη 503 MUa* duroh ein KaltweMer-Abeonreokrotor and dureh eine konrerglereade POhrune, nimmt de« eo erhaltene PadenbOndel mit einer fBrderwalse auf, fOhrt ee bei eines Btreelnrerhaitnl« van, 1,25 einer Streekwelie su und wlkkelt ee aaf. Die Innere Vieooeltlt dee dae «edengut bUdenden Foljfcoodeneat· betrigt 1,36. Dae Fadeneut hat la Obrifen

1^CA/i/o*■* niedrig (β··,

...:.,™^1/8 BOhKtSt 20 j<)

ν oc-Verhtltale 0.60

9098A9/U65

ORIGINAL INüFfiCTED

U9A719

Radialweite 0,5*° Orientierungewinkel 20° Festigkeit/Öruehdehnung/ 4,7/55/35 Modul, (g/den bzw. % bsw.

g/den)

, % 78

Eine straff auf einer Spule aufgewlolcelte Probe des ^erstreckten Fadengutee wird in eine Faser starker Arbeltserholung Übergeführt, indem man 1 Min. in Luft von 170 ⁰C, Jedoch mit einer solchen Geschwindigkeit erhitzt, dass die Temperatur der Spulenoberflttche 150 ⁰C erst nach etwa 30 Sek. Erhitsungezeit Ubersohreitet. Nach der 1 Min. andauernden Vttrmebehandlung wird das Fadengut 30 Min. abgekocht. Blgenschaften dee warmebehandelten Fadengutesι

NR5, %	81
	19
ot-VerbJtltnis	1,72
ocrKrlstalllt-Orusse, %	92
Radialweite ί	0,40°
Orientierungswinkel j Feetigkeit/Bruohdehnune/ Modul, (g/den bsw. % bsw. g/den)	19° 3,9/68/30
TRe, Ji	95

809849/U6 *

Wenn nan zubb Vergleioh eine Probe des verstreokten Fadengut·· ohne Behandlung In Luft von 170 ⁰C 30 Min. abkooht, so hat das Produkt eine verhBltnisBlsslg sohwaohgradlg· Ordnung mit cc-Kriafcallcharakter parallel zur Fadenachse. Strukturkennwerte und physikalische Eigenschaftent

, % 72

, % 18

α-Verhttltnis 1,62

uC-Krietalllt-Oröeee, X 7*

Radialweite 0,52° Orientierungswinkel 21,5° Peetigkelt/Bruchdehnune/ 4,5/96/27 Modul, (g/den bsw. % bzw.

g/den)

TR₅, 3< 91

Venn man eine Probe des rers treckten Vadengutee 2 MIn. auf 125 ⁰C erhitzt, wird In «halioher Welse ein WR₅ von nur 71 % und elntverhUtnlsnlsslg sohwaohgradlge Ordnung alt «-Kristall· oherakter parallel sur Padenaohse erhalten.

Beispiel 7 Haatlsohe faser starteer ArbelUerholung

Bin· Prob· des veretreokten Fadengutes too Beispiel 6 wird sur Überführung Ib das elastisch*, eins stark· Arbeltserholung

»Q9849/U65

ORIGINAL INSPECTED

U9A719

Ptdwgut spannuncefr*! 16 8td. auf 170 ⁰C «rtiittt.

Das Pttdonfut hat iiMb dieser VtrMbehandlun* la entspannten Zu· stand die folgenden Blcensotmftens

87 81

2*28 U t 157

^y V Badlalvelte 0,36°

^ajMMs) ^^λ^^λ Λ ^^^ΐΛΛβΛ λ^^^^λΛ ^^a«^K% - ^ft^fe BC^^

Modul, (a/den bSH· jt bsw.
t/dsm)

97

«ndor· ftrob· dM Tir*trMkt«ii fltdtnpit— von Beispiel 6 «Ifd StMfT auf «im 4ρα1· MwioteXt and la «In

na sie (SI AU. in Urft von 170 ⁰C «rbitit und Hin· In eledtiiM· ilMsep bohMdoXt· Bl^pMSohttfton diM

BAD 9098A9/U66

U9A719

WR₅, %

ct-VerhBltnis
cc-Kristallit-Qröese, R Radialweite
Orientierungewinkel Festlgkelt/Bnaohdehnung/ Modul« (g/den bzw. % bzw. g/den

88 72

2.50 148

0.30° 16° 5,5/88/31

97

Beispiel 8

Oesohnolzenes Polypivalolaoton (innere Visoosittt 1,82) wird bei 285 ⁰C aus einer Spinndüse mit 15 AuetrittsBffnungen von Jeweils 0,229 on Durchmesser ausgepresst. Man führt die ausgepressten PKden durch ein vertikal angeordnetes Wasser-Absohreolcrohr, das aus einer über Ihm angeordneten, zylindrischen und gefüllt gehaltenen Wanne kontlnlerllch mit auf 13 ⁰C gehaltenen Wasser gespeist wird, und dann durch eine konvergierende Führung, niranst das so erhaltene Fadengut alt einer Walze bei 91* n/Mln. auf, führt es zur Verstreokung auf das l,lfaohe einer mit IOO6 m/Mln. arbeitenden Streckwalze zu und wickelt es sohliesslich auf. Die Innere VlsoositKt des das Fadengut bildenden Polykondensates betragt 1,5. Das Fadengut wird bei 64 m/Min, ge-

- 44 -

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HS . Q-731

facht (30 Bündel) und wBrmeflxiert, indem man es mit der gleichen Geschwindigkeit bei einer Berührungezeit von 1/2 Sek. Über eine auf 175 ⁰C erhitzte Walze fuhrt. Bs wird dann mit einer 5$lgen, wässrigen Lösung einer anionischen TextilprÄparation geklotzt» wobei die PrKparatlonsaufnahme des Fadengutes etwa 1 % betrügt, und darauf als Band von 23 gefachten Ί&ρΛ*\ρ In einer Stauchkanmer gekräuselt. Das gekräuselte Fadengut wird auf 7,6-cm-Stapel geschnitten, die man 1 Std. bei 35 ⁰C la einer O,l£igen Detergentlösung auswuscht, spült und lufttrocknet. Die so erhaltenen Stapelfasern bilden die Kontrollprobe A. Bin Teil der Xontrollprobe A wird spannungsfrei 10 NIn. auf 175 ⁰C erhitzt und die erhaltene Stapelfaser als Kontrollprobe B be» zeichnet. Ein zweiter Teil der Kontrollprobe A wird spannung*-» frei 16 Std. auf 175 ⁰C erhitzt und die erhaltene Stapelfaser als Prüfling bezeichnet. Die röntgenographischen Strukturparameter dieser Fasermaterlallen wie auch ihre physikalischen Eigenschaften sind in der folgenden Tabelle zusaamengestellt.

909849/1485

Tabelle III EIGENSCHAFTEN VON STAPELFASERN

H9A719

	Xontroll probe A	Kontroll probe B	Prüfling
WR5, * ^SO/lyte' ^	67 20	78 36	86 89
α-Verhältnis	2,12	2,23	2,39
ab-Xrlstallit-Qrösse, R	75	105	168
Radialweite	0,56°	0,45°	0,32°
Orientierungswinkel	23°	23°	19°
Festigkeit, g/den	4,0	4,0	4,1
Dehnung, %	80	91	84
Modul, g/den	22	23	25
TRe, %	83	85	94

Proben der Stapelfaser werden von Band In Pellets gefornt und der Standard-Prüfung nach Busse auf Druokerholung unterworfen, bei der die Bef Khlgung eines Pellets oder Pfropfens von Stapel· fasern sur Erholung von Druckkräften bestlmrt und In Prozent ausgedrückt wird. Die Prüfvorrichtung ist in Textile Research Journal, 2£, 84 (1953) beschrieben. Die Prüfung wird bei 65 % '

relativer Feuchte und 21 ⁰C durchgeführt. Man nlsBt von einen Faserband oder Vlies ein Stapelfaserbüsohel von 0*3 β Oewioht

ORIGINAL INSFECTED

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Q-731

.. und gibt es In einen Metallzylinder von 5,2 en QueraohnltteflMohe, verforat das Büschel duroh Zusamnenpressen alt einen lelohten Holzstab bei ungeflhr 0,014 kg/oa^s In ein lockeres Pellet und alsst dann die "AnfangshShe* dea lockeren Pellets bei dieser Belastung. Dann wird der Hblzstab duroh einen Stahlstab ersetzt,und auf das Pellet 1 MIn. eine Belastung von 703 kg/ora² einwirken gelassen. Man entnlsat nun das verpresste Feserpel-1st aus dea Zylinder und lasst es sich erholen. Die Erholung (Jf) wird aus dea Verhältnis der Höhe des erholten Pellets zu der Anfangsbifhe errechnet. Da der Stab vor der Bndaessung entfernt wird, kann bei der Erholung In dea einen oder anderen Falle die Anfangshöhe ttbersohrltten werden.

Zum Vergleioh wird eine Probe üblicher, halbaatter, noraalfester Polyftthylenterephthalat-Stapelfaser (Standard-Polytthylenatapelfaaer, Typ 54 der Anaelderln) spannungsfrei 4 Std.
auf 175 ⁰C erhitzt. Die erhaltene Stapelfaser, deren WR. 31 Jf betragt, wird dann ebenfalls der Busse-Prüfung auf Druckerhöhung woen. Die Ergebnisse dieser Versuche sind In der Tabelle 17 zuaaeaengeeteilt.

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U9A719

H8

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Tabelle IV
PRÜFUNG NACH BUSSE AUF DRUCKERHOLUNO

Stapelfaserprobe WR₁-, Jj Erholung, so- Erholung«

^ fort, Jt 15 «in., %

Polyethylenterephthalat 31 13 19

Polyplvalolaoton Kontrollprobe A Kontrollprobe B PrUflln*

Zur Nachprüfung des erhaltenen Wertes der Arbeiteerholung der Polyethylenterephthalat-Probe wird eine Probe Polyäthylenterephthalat-Padengut ersponnen und bei einer Geschwindigkeit von 2515 m/hin. durch ein auf 90 ⁰C gehaltenes, wKaerlgee Bad bei

67	27	53
78	38	65
86	78	102

einer Streckwalzentemperatur von 101 ⁰C nach der Arbeitsweise gentles USA-Patentschrift 3 091 805 auf das 2,46faohe verstreckt. Eine Probe des ^erstreckten Fadengutes, die in straff gehaltenen Zustand 30 Min. abgekocht wird, ergibt ein WR₅ von 35 %- Eine 30 Min. spannungsfrei abgekochte Probe ergibt ein WIU von 28 %. Eine andere Probe, die in straff gehaltenen Zustand 30 Hin.
auf 170 ⁰C erhitzt und dann spannungsfrei 30 NIn. abgekocht
wird, ergibt ein WR₅ von 33 %.

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HS

'Beispiel 9
Copolyester-Faser starker Arbelteerholung

Man unterwirft 30 Bl Benzol in einen alt Rührer und Kühler ausgestatteten 500-al-Drelhalskolben der RUekilusabehandlung alt 1,0 ml einer 0,1 η Lösung des Tetrabutylajononiunsalsea von Hejyldinethylesslgelfure (Gemisch von Ca ^-TrlalkyleMlgsMuren» als "VereatIo"-Saure der Shell Development Co. la Handel) In Benzol» gibt 1,98 g Λα-DlÄthylpropiolacton zu, setst die BOokflussbehandlung 20 Hin. fort» wobei ein stark gequollenes Polymeres ausfallt» versetzt mit weiteren 63 »1 Benzol, bringt auf flttokfluse, fügt dann 8,5 g Plvalolaeton hinzu, wobei ein· heftige, exotherae Polymerisation einsetzt, versetzt nach 20 Hin. alt weiteren 30 al Benzol» bringt sub ROokfluss, führt dann einen zweiten 1,92-g-Anteil <x,<t-DlIthylpropiolaoton ein, setst dl· RUckflussbehandlung 20 Hin. fort, versetzt nun Bit 65 al «el· terem Benzol» bringt das Oeaiseh wieder zua Sieden» gibt einen zweiten 8,5-g-Anteil Plvalolaoton hinzu, unterwirft das Oemisch 1 1/2 Std. einer Ruckfluaeschlueebehandlung und llset abkühlen. Das anfallende Copolykondeneat, Poly-(plvalolaoton/I a,a-diäthylpropiolacton)(85 bzw. 15 NoI^), wird dann sub Koagulieren mit 200 al Alkohol versetzt» durch nitrieren faMsimelt, wobei man das Copoylaere zdt weitere« Alkohol ijt» und In Vakuumofen bei 100 ⁰C getrocknet. Man erhalt das Copolymere In einer Ausbeute von 20,6 β ait einer Inneren Vlaeo-

- 49 -

$09849/1405

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sltät von 1,47· Aus einer einzelnen AustrlttsOffnung von 0,305 an Durchmesser .wird bei 250 °C ein Faden tue des Copolyaeren ausgepresst, den nan In Biswasser absohreekt und alt 1463 m/Min, aufwickelt. Eine 3 1/2 Std. auf 170 ⁰C erhitzte Probe des Fadens hat die folgenden Strukturkennwerte und physikalischen Eigenschaften}

83

. * 35

nls 2,03

c-Xrlstalllt-OrlSese, % ST! Radialerstreckung 0,30°

Orientierungswinkel l6°

% 94

Bei einer Messung einer Probe des glelohen, la straff gehaltenen Zustand nur 2 Std. auf 175 ⁰C erhitzten Fadens erhUt aan für Reissfestigtolt/Dehnung/Modul 5,2 g/den bzw. 76 % bzw. 26 g/den.

Beispiel 10

gLastlaohe Coy>lyester-yasern starker Arbeltaerholung Hn Oealsoh τοη 400 g PlTaIölaoton und 13,4 g GC<t-DlMthylproplolaoton wird zu einer unter ROokfluss stehenden LOsung von 4,1 g TriÄthylendlaeln und 0,41 g felnteUlge· TlO₂ la 1650 ml

. ..... . ORIGINAL ',KSPECTED

• < ■ " - 50 -

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Haxan hinzugeben. Ba tritt eine exotheme Reaktion ein, worauf ■an die Ruokflussbehandlung 2 Std. fortsetzt. Das anfallende Copolykondensat, Poly- (pivalolao ton/σ, oudiftthylproplolaoton) (97·5 bsw. 2,5 Nol£), wird abfiltriert und getrocknet. Eine Probe des Copolyaeren, dae In einer Ausbeute von 92 % und alt einer inneren Vieoosität von 1,5 anfallt, wird nach der allgemeinen Arbeitsweise von Beispiel 2 versponnen und vorstreckt. In der Fadenfom betrlgt die inner· Visoosität 0,9*· Bin· Probe des auf der Spul· straff aufgewickelten, verstreckten Fadengutes wird 16 Std. auf 170 ⁰C erhitzt und dann 30 Min. abgekooht. Nach der Wärmebehandlung hat das Fadengut die folgenden Strukturkennwerte iflftd physikalischen Blgensohaftent

Bk

a-VerhHtnia . 2,25

a-Krietallit-Orösee, % l40

Radialweite 0,39° Orientieruhgswinkel 15° Peetigkeit/Bruohdehnung/ 3,9/79/36 Modul, (g/den bsw. % bsw.

g/den)

TR₅, * 96

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Beispiel 11

Elastische Faser starker Arbeltserholung aus einer PoIyplvalolacton-Copolyamld-Schmelzmlschung

90 Qew.teile gepulvertes Polyplvalolacton «erden mit 10 Oew.teilen Copolyamld (erhalten aus 10,96 g Hexamethylendiamin« 9»04 g Adipinsäure« 10,22 g Sebacinsäure und l6,8O g Caprolactam unter langsamem Erhitzen auf 215 bis 245 ⁰C und eInständiger Sohlusspolykondensatlon bei 245 ⁰C und 1 mm Hg; Molekulargewicht« bestimmt durch Endgruppen-Titration, 2450) In Lösung in einem Losungsmittel aus 4 Teilen Äthanol und 3 Teilen Chloroform versetzt. Man entfernt das Lösungsmittel durch Erhitzen und stellt durch Formpressen einen Pfropfen aus der Schmelzmischung (Oew.-verhältnis 90 : 10) her. Die Mischung wird nun aus einer Press-Spinnvorrichtung bei 230 ⁰C und einer Spinngeschwindigkeit von 457 m/Min, zu einem Faden schmelzgesponnen, den man dann auf einer helesen Platte von 155 ⁰C auf das 1,64fache verstreckt. Die den Faden bildende Polymermiechung hat eine innere Viecosität von 1,4. Eine straff auf eine Spule aufgewickelte Probe des Fadens wird 2 Std. auf 170 ⁰C erhitzt und dann 30 NIn. abgekocht. Der wärmebehandelte Faden hat die folgenden Strukturkennwerte und physikalischen Eigenschaften:

- 52 - 909849/U65

H9A719

S3

WR5, %	82
TO50/l/2' *	74
α-Verhältnis	2,17
cvKristallit-Grösse, 8	144
Radialweite	0,28°
Orientierungswinkel	17°

Festigkeit/teruchdehnung' 3.8/76/52 Modul, (g/den bzw. % bzw.

g/den)

, % 94

Beispiel 12

Polypivalolacton mit einer inneren Viscosität von 1,5 wird bei 280 °C aus einer Spinndüse schmelzgesponnen, die 30 Auetritteöffnungen von jeweils 0,178 mm Durohmesser aufweist. Man leitet die ausgepressten Fäden durch ein vertikal angeordnetes Waeserabschrf ckrohr, das kontinuierlich mit auf 14 °C gehaltenen Wasser gespeist wird, führt die Fäden dann durch eine konvergierende Führung und nimmt das erhaltene Fadenbündel mit einer Walze bei 640 m/Min, auf, führt es dann zur Veretreokung auf das l,17fache einer mit 746 m/Hin, arbeitenden Streckwalze zu und wiokelt es schliesslich auf. Das verstreckte Fadengut hat einen Titer von 70 den; das die Fäden bildende Polymere hat eine Inner· Viscosität von 1,06.

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Aus dem Fadengut wird ein Taft in Leinwandbindung hergestellt« der im Fertigzustand 47,2 Kett- und 29,5 Sohussfäden/om (120 bzw. 75 Je Zoll) aufweist. Eine Probe des Gewebes (mit "erfindungsgemMss" bezeichnet) wird l6 Std. auf 170 ⁰C erhitzt, wahrend man eine zweite Probe (Kontrollprobe) 1 Std. in siedendem Wasser erhitzt. Aus Schuss und Kette der erflndungsgemlssen Probe entnommene FHden ergeben ein VRe von 85 ft, während In ähnlicher Welse aus Kette und Schuss der Kontrollprobe entnommene -Piden ein WRc von 75 % ergeben. Das erflndungsgemBsse Oewebe zeigt im Vergleich mit der Kontrollprobe bei Nase- wie auch Trockenbedingungen eine überlegene Knittererholung.

Beispiel 13

Poly pi val öl ac ton (Innere Viscosität 1,6) wird bei 280 ⁰C aus einer Spinndüse mit 25 Austrlttsttffnungen versponnen, deren jede von drei sich in Form eines Y aufschneidenden Schlitzen von 0,076 χ 0,305 mm gebildet wird. Die Fäden werden mittels queretrottender, mit 2,83 m^/Mln. zugeführter Luft von Rauntemperatur abgesohreckt, zum Bündel zusammengeführt, von einer FSrderwalze mit 732 m/Min. aufgenommen und dann kontinuierlich unter einem Streokstab, der in ein auf 90 ⁰C gehaltenes Wasserbad eingetaucht 1st, hinweg und über ein Führungspaar aus dem Bad heraus zu einem Streckwalzenpaar geführt, das auf 100 ⁰C gehalten wird und mit einer Umfangsgeschwindigkeit von

.54- 909849/U65

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Q-731

1646 m/Min, arbeitet. Dae die Fttden bildende Polymere bat eine Innere Viecoaität von

Das Fadengut bat eine Festigkeit von 2,7 g/den, eine Dehnung Ton 50 %, einen Anfangemodul von 40 g/den und ein WR₅ von 65 %. Nan stellt aus dem F^dengut einen Taft mit 40,9 Kett- und . 29» 9 SohueefMden/cm her, wischt die Rohware bei 35 ⁰C aus und trocknet bei Raumtemperatur. Eine Probe des Gewebes dient als Kontrollprobe, wXhrend eine zweite Probe ,erflndungsgemlss) In einem Ofen 1 Std. bei 173 ⁰C wlrmefixiert wird, wobei sie in der Schussrichtung um 5 % schrumpfen kann. Aus Kette und Schuss der Kontrollprobe genommene FMden ergeben ein durchsohnittllohes ML· von 67 %, Fäden aus Kette und Schuss der erfIndungsgemSseen Probe dagegen von 89 $·

Die Kontrollprobe wie auch die erfindungsgea lese Probe werden auf Knittererholung geprüft, wobei man die Probe so um eine syllndrIsche Form aus einer mit plaetttberzogenem Tuch bedeckten Spiralfeder wickelt, dass die Form senkrecht zur Zrllnderbasie susammendruokbar 1st. Der bewickelte Zylinder wird auf die halbe Ausgangshuhe zusammengedruckt und 4 Hin. in diesem Zustand gehalten. Nan entlastet nun den Druck, hingt die Oewebeprobe vertikal auf und photographlert sie in Abstanden wKhrend Ihrer Erholung von der bei der Prüfung eingeführten Knitterung. Die erflndungsgemlsse Probe zeigt eine wesentlich

- 55 -

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H94719

Si

geringere Einführung von Knittern bei der Prüfung als die Kontrollprobe, und Geschwindigkeit und Orad Ihrer Erholung von der Knlttorung sind derjenigen der Kontrollprobe deutlich tiberlegen. Das erflndungsgemfisse Gewebe erweist sich bei dieser Prüfung auch einem Gewebe ähnlichen Aufbaus aus PoIyKthylenterephthalat-Fadengut als deutlich überlegen.

Beispiel 14

Folyplvalolacton (Innere Viscoeität 1,91) wird bei 280 ⁰C aus einer Spinndüse mit 3 Auetritteöffnungen von Jewell· 0,178 mm Durchmesser versponnen. Die ausgepressten FMden werden abgeschreckt, Indem man sie durch Luft von Raumtemperatur einer 152 om unter der Spinndüse angeordneten Führung zuführt, und darauf mit 5^9 m/Mln. aufwiokelt. Das anfallende, 3fädlge Bündel hat eine innere Viseositat von 1,65; der durchschnittliche Titer der Einzelfäden beträgt 5,5 den. Das ersponnene Fadengut hat im übrigen die folgenden Strukturkennwerte und physikalischen Eigenschaften:

HR5, %	35
"^0/1/2' * cc-Verhältnls	23 2,36
cc-Kris tall it-Orösee, R	77
Radialweite	(für die Messung zu schwach)

- 56 -

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U94719

Orientierungswinkel 310 Festigkeit/Bruchdehnung/ 1,2/210/21 Modul, (g/den bzw. % bzw.

g/den)

TR₅. % 65

Eine Probe des ersponnenen Fadengutes wird in ein elastisches Material übergeführt, indem man sie in 50 Umschlingungen bei geringer Spannung um eine auf 18O ⁰C gehaltene Walze und eine Abstandswalze führt, wobei die Fadengesohwlndigkeit 96 m/Min, und die Berührungszelt mit der beheizten Walze 27 SeJc. beträgt. Nach der Wärmebehandlung hat das Fadengut die folgenden Strukturkennwerte und physikalischen Eigenschaften:

WR5, %	54
^50/1/2' *	93
«-Verhältnis	2,42
a-Krlstalllt-Orösse, £	228
Radialweite	0,31°
Orientierungswinkel	31°
Festigkeit/Bruchdehnung/	1,3/180/14

Modul, (g/den bzw. % bzw.
g/den)

TR₅, % 78

-57- 909849/U65

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Wie diese Eigenschaften zeigen, stellt das wärmebehandelte Padengut ein elastisches Material dar, ohne eine starke Arbeitserholung aufzuweisen. Das Fadengut zeigt, wie die folgenden Modulwerte im gedehnten Zustand (bestimmt im zweiten Zyklus nach der genannten Dehnung) zeigen, eine ungewöhnlich starke Retraktionskraft. Zum Vergleich wird die Retraktionskraft eines 40-den-Endlosgarns des Handels aus Spandex (^irLycra^B-Spandexgarn der Anmelderin) bestimmt:

Retraktionskraft (Modul), g/den bei einer Dehnung von

50 * 60jf 25-2 90 %

Polypivalolacton-Padengut 1,50 1,36 1,50 1,51 Spandex-Fadengut 0,14 0,135 0,16 0,195

Auf einer herkömmlichen Spinnmaschine «erden Stretchgarne mit umsponnenem Xern gemSss USA-Patentschrift 5 038 295 hergestellt, wobei das oben besohreibene Polypivalolacton-Padengut als Kerngarn eingesetzt wird. Unter Einführung des Kerngarns mit einem Verzug von 1,8 wird ein Vorgarn von 0,45 kg/768-m-Strang aus 70 % Acrylharz-Zweikomponenten-Stapelfaser ("Orion, Acrylic Type 24 Fiber" der Anmelderin) und 50 % Acrylharz-Stapelfaser ("Orion Acrylic Type 42 Fiber" der Anmelder in) zu einen 259-den-Oarn mit 717 S-Drehungen/m versponnen, wobei die Endaufwickelge8chwindigkeit 9,7 m/)!in. betragt. Beim Einsatz des gesponnenen

- 33 - 909849/1465

U94719

S3

Folyplvalolacton-Fadengutee ale Kerngarn,zeigt sieh, dass das gesponnene Garn während des Verziehens gestreckt und als Produkt ein unelastisches kernumsponnenes Garn erhalten wird. Das warnebehandelte Polyplvalolactongarn ergibt ein elastisches Garn mit umsponnenem Kern, das einen Kerngehalt von 5,5 % und einen Modul von 0,39 g/den bei 90 % Dehnung hat. Das so erhaltene, elastische, kernuasponnene Garn eignet sich zur Herstellung von dehnbaren Waren.

⁵⁹ " 9098A9/U65

Claims (9)

1. U94719

   Q-731 w 14. April 1965

   Patentansprüche

   Faden bzw. Faser, bestehend im wesentlichen aus Polypivalo-1acton nit einen Orientierungswinkel kleiner als der nunerlsohe Wert genäss den Ausdruck 10(2^_10n + I)* worin ^_111n* die innere Viseositat des Polymeren, mindestens 0,75 betrügt, ' einen a>Verhältnis von mindestens 1,70, einer Or-KristallIt-Orösse quer zur Faden- bzw. Faserachse von mindestens 85 %' und einer Radialweite von nicht mehr als 0,50 mit der Nassgäbe, dass

   a) bei einen Orlentlerungswlnkel grosser als 10(^_lnn + l) die

   A-Kristalllt-Grösse nindestens 140 Ä und das α-Verhältnis mindestens 2,15 beträgt,

   b) bei einer Radialweite von nehr als 0,4 die α-Kristall it-Qr9sse quer zur Faden- bzw. Faseraohse nindestens 140 % und das α-Verhältnis mindestens 2,15 beträgt,

   e) bei einer α-Kristallit-Orösse von weniger als 1*0 % die Radialweite nicht nehr als 0,40 beträgt und der Orlentlerungswlnkel den nunerlsohen Wert genäss den Ausdruck ¥ I) nicht überschreitet, und

   - 60 -

   909849/Ues

   44 U9A719

   d) bei einen α-Verhältnis kleiner als 2,15 der Orientierungswihkel unter dem numerischen Wert gemMss dem Ausdruck
   IO(JJg_111n + 1) liegt und die Radialweite 0,40 nicht Übereohreitet.
2. 2. Faser bzw. Faden mit starker Arbeiteerholung, bestehend im wesentlichen aus Polypivalolaoton, mit einem Orientierungswinkel kleiner als der numerische Wert gemüse dem Ausdruck 10(O_111n + 1), worin ^_10n* <*i· innere ViseositÄt-des Polymeren in der Faser-bzw. Padenform, mindestens 0,75 beträgt, einem et-Verhältnis von mindestens 1,70, einer oc-Kristallit-Orösse quer zur Faden- bzw. Faseraohse von mindestens 85 % und einer Radialweite von nioht mehr als 0,40°..
3. 3. Faden bzw. Faser nach Anspruoh 2, gekennzeichnet durch eine α-Krlstalllt-OrOsse quer zur Faden- bzw. Faseraohse von mindest ens l40 Ä und ein «.-Verhältnis von aindeatens 2,15· ί
4. 4. Faden bzw. Faser, bestehend im wtsen ti lohen aus Polypivali)-

   1acton, mit einem Orientierungsw rieche Wert gemMss dem Ausdruck

   die innere Visoosität des Polyeeiren in der Faser- bzw. Faäenform, mindestens 0,75 beträgt, m .t einem α-Verhältnis von

   mindestens 2,15, einer oc-Kristal

   kleiner als der nuee-

   ⁰⁽²¹ZrHm ⁺

   ifc-Oröase quer zur füdtn«

   j bzw. Faseraohse von mindestens l|O % und einer Radialweite

   \ ' , i von nioht mehr als 0,50°. '

   ■'· ^6l " 809849/Ueg
5. 5. Faden bzw. Faser nach Anspruch 1 mit elastischen Eigenschaften und starker Arbeitserholung, 'bestehend im wesentlichen aus Polypivalolacton, mit einem Orientierungswinkel grosser als der numerische Wert gemlss dem Ausdruck 10(·*?^^ + 1) und kleiner als ¹⁰C²^i_11n + 1)» worin ^/^_inn' ^{dle 1ηηβΓβ} Viscoaität des Polymeren in der Faden- bzw. Faserform, mindestens 0,75 beträgt, einem cc-Verh&ltnie von mindestens 2,15» einer ot-Kristallit-Qrösse quer zur Faden- bzw. Faseraohse von mindestens l40 8 und einer Radialweite τοη nicht mehr als" 0,50°.
6. 6. Faden bzw. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymere bis zu 25 MoIJt wiederkehrender Einheiten auf Grundlage von Oboc-Dläthylproplolaoton enthält.
7. 7. Faden bzw. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymere kleinere Mengen Polyamid Im Gemisch mit dem Polypivalolacton enthält.
8. 8. Verfahren zur Herstellung des Fadens bzw. der Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man e_/inen Faden bzw. eine Faser, der bzw. die Im wesentlichen aus Polypivalolacton besteht, mit einer inneren Viscosltät, ^ _itm , von mindestens etwa 0,75 und einem Orientierungewinkel, der unter

   ORIGINAL INSPECTED

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   de* Wert des Ausdrucks 15 ^η2_ίΩη + 17 liegt· auf eine Tem peratur ron Blndestene 150 ⁰C erhitzt.
9. 9. Verfahren naoh Anepruoh 8, dadurch gekennzeichnet· dass nan den Faden bsw. die Faser der Erhitzung unterwirft· nachdem er bsw. sie einest Fasergebllde (War·) einverleibt worden 1st.

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   Ergänzungsblatt zur OfTenlegungsschrift 1 494 719 Deutsche Kl.:// Uh, 3/60 Offenlegungstag: 4. Dezenter 1969

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