DE1660560B2

DE1660560B2 - Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Polyesterfäden

Info

Publication number: DE1660560B2
Application number: DE1660560A
Authority: DE
Inventors: Edgar Paul Hubert Kingston N.C. Meibohm (V.St.A.)
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1964-10-28
Filing date: 1965-10-27
Publication date: 1974-01-24
Also published as: FR1451142A; GB1080603A; DE1660560A1; US3305897A

Description

Polyesterfäden mit der Befähigung zur spontanen und irreversiblen Längsausdehnung und Verfahren zu ihrer Herstellung sind in den USA.-Patentschriften 2 931068 und 2 952 879 beschrieben. Die Grunderfordernisse für die Herstellung solcher Fäden bestehen darin, daß man die Fäden orientiert, während ihre Kristallinität unter etwa 35% gehalten wird, as darauf durch Wärmeeinwirkung einen Schrumpf von etwa 20 bis 70% hervorruft und schließlich das Erhitzen vor Erreichen der maximalen Kristallinität unterbricht. Bei der Herstellung von spontan ausdehnbarem Faden- und Stapelgut im technischen Maßstab kann die Anfangsorientierung nach dem allgemeinen Verfahren der USA.-Patentschrift 2 918 346 bewirkt werden, bei dem man ein Fadenbündel, das von einem geeigneten Walzensystem getragen wird, in einem wäßrigen Bad bei einer verhältnismäßig geringen Temperatur vorerhitzi und dann in einem zweiten Bad bei einer höheren Temperatur, z. B. von etwa 70 bis 8O⁰C verstreckt. Anschließend an diese Orientierung wird das Fadenbündel durch eine weitere Erhitzungszone von über 65°C und vorzugsweise über 95°C geführt, während man es sich um 20 bis 70% seiner ursprünglichen Länge im verstreckten Zustand entspannen oder schrumpfen läßt.

Da Faden- und Stapelgut normalerweise im gekräuselten Zustand gehandelt werden, würde auf die Schrumpfung normalerweise eine Kräuselbehandlung folgen, in welcher das Fadenbündel irgendeiner Kräuselung unterworfen, z. B. durch eine Stauchkammer-Kräuselvorrichtung der Art gemäß USA.-Patentschrift 2 311 174 geführt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein auf diesem Wege hergestelltes Fadenbündel minderwertig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines hochwertigen, gekräuselten Polyester-Fadenbündels oder -Stapelgutes zu ermöglichen, das sich bei weiterem Erhitzen spontan und irreversibel ausdehnt.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Polyesterfäden durch Führen eines Kabels aus schrumpffähigen Polyesterfäden mit einer Doppelbrechung von mindestens 0,15 und einer Kristallinität von unter 35% durch eine Stauchkammer unter gleichzeitigem Erhitzen der Polyesterfäden in der Stauchkamrner mit einem heißen Strömungsmittel von 85 bis 250⁰C erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Polyesterfäden weniger als 2 Sekunden in der Stauchkammer erhitzt werden.

Das heiße Strömungsmittel in der Stauchkammer ist beispielsweise Wasserdampf oder Wasser, vorzugsweise wird das Fadenbündel mit Wasserdampf von etwa 100 bis 15O⁰C erhitzt. Wenn gewünscht, kann man das gekräuselte Fadenbündel abschließend durch einen Niedertemperatur-Trockenofen, z. B. von 60 bis 100⁰C, führen, um Restfeuchtigkeit zu entfernen, ohne eine wesentliche Beeinträchtigung der Befähigung zur spontanen Ausdehnung zu erhalten.

Eine zur Durchführung des Verfahrens verwendbare Stauchkammer-Kräüselvorrichtung ist schematisch in der Zeichnung erläutert.

Bei der Vorrichtung gemäß der Zeichnung wird das Fadenbündel 1 in Kontakt mit den Kräuselwalzen 2 und 3 in die Stauchkammer 4 eingeführt. Die Kräuselwalze 3 wird (auf nicht eingezeichnetem Wege) angetrieben, während die Kräuselwalze 2 leer läuft und von einer Andrückeinrichtung, die hier schematisch als Feder 5 dargestellt ist, mit dem Fadenbündel in Berührung gebracht wird. Die Annäherung der Kräuselwalze 2 an die Kräuselwalze 3 kann durch einen verstellbaren Anschläge begrenzt werden. Die Klappe 7 begrenzt den Austritt des gekräuselten Fadenbündels aus der Stauchkammer 4. Durch die Leitung 8 wird (von einer nicht eingezeichneten Quelle) das heiße Strömungsmittel über die Leitungen 9 und 10 in die Stauchkammer 4 eingeführt.

Eine Untersuchung des nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen Fadenbündels zeigt, daß es eine spontane und irreversible Ausdehnung von 1 bis 20% erhält, wenn man es 5 Minuten in Wasser von 100° C taucht. Das Fadenbündel zeigt eine ausgezeichnete Güte und ist von Verknotungen, Aufspaltungen und Bereichen ungleichmäßiger Dicke im wesentlichen frei. Für die höheren Grade der Spontan-Ausdehnbarkeit sollte man mit Wasserdampftemperaturen im unteren Teil des obengenannten Bereiches und mit kurzen Einwirkungszeiten in der Kräuselvorrichtung arbeiten. Bei Einwirkungszeiten von mehr als etwa 2 Sekunden werden die erwünschten Ergebnisse gemäß der Erfindung nicht erhalten. Vorzugsweise arbeitet man bei Einwirkungszeiten von unter 1 Sekunde.

Der Begriff Fadenbündel bedeutet in dem hier gebrauchten Sinne eine große Zahl endloser, im wesentlichen parallelliegender Kunstfäden, die ohne eigentliche Drehung in einer losen, strangartigen Form versammelt sind. Die Einzelfadenstärke liegt im allgemeinen im Bereich von 1 bis 10 den.

Unter der »spontanen und irreversiblen Ausdehnbarkeit« ist die Eigenschaft zu verstehen, daß Fäden oder Fasern einer bleibenden Längenzunahme unterliegen, ohne daß auf ihre Enden eine Spannung einwirkt, d. h., die Fasern oder Fäden gehen beim Abkühlen und Trocknen nicht wieder auf ihre ursprüngliche Länge, zurück. Der numerische Wert der Ausdehnbarkeit ist als Prozentsatz der Längenzunahme im abgekochten Zustand, bezogen auf die Anfangslänge, definiert. Der Betrag der spontanen und irreversiblen Ausdehnbarkeit der Fäden oder Fasern in dem Faden- oder Stapelgut gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine geringe Größe, wie etwa 1 %, haben, ist aber gewöhnlich größer. In einigen Fällen werden Fäden mit einer Ausdehnbarkeit von bis zu etwa 30% erhalten.

Der Prozentsatz der Kristallinität kann mittels Röntgenbeugungsbestimmungen ermittelt werden (wie in Spalte 3 der USA.-Patentschrift 2 952 879 beschrieben, in der auch die Auswirkung der Kristallinität auf

<f

die Erzeugung einer spontan ausdehnbaren Faser im keit von 1370 m/Min, durch eine 320-Loch-Spinndüse einzelnen erörtert ist). schmelzgesponnen. Die aus verschiedenen Spinndüsen Unter dem »synthetischen, linearen Polyester« ist ein erhaltenen Fadenbündel werden zu einem Bündel verlineares Polykondensat zu verstehen, das von wieder- einigt, das man in lockeren Windungen in einem kehrenden Struktureinheiten gebildet wird, die als 5 kreisförmigen Behälter ablegt (Arbeitsweise der USA.-integrierenden Teil der Polykondensatkette wieder- Patentschrift. 2 971 683). Das »Bündel« wird von kehrende Carbonyloxy-Gruppen Fäden mit einem Titer (unverstreckt) von etwa

(Q . 5,7 den einer Doppelbrechung von 0,005 bis 0,006 und

; \ einem Kristallinitätsgrad von etwaO",, gebildet.

J ίο Durch weiteres Vereinigen des Inhaltes mehrerer

' Behälter wird ein Fadenbündel mit einem Gesamttiter

aufweisen und eine relative Viskosität von mindestens (unverstreckt) von etwa 1 480 000 den gebildet, das etwa 8 haben, bestimmt an einer Lösung von 10,75 g man einer Streckvorrichtung der Bauart gemäß des Polykondensates in 100 ml eines Mischlösungs- USA.-Patentschrift 2 918 346 zuführt. Das Fadenmittelsaus 10 Gewichtsteilen Phenol und.7 Gewichts- 15 bündel wird in einem wäßrigen Bad bei 30^DC vorteilen Trichlorphenol. Vorzugsweise gehen mindestens erhitzt und dann in einer Sprüh-Streck-Zone, in der etwa 75% der wiederkehrenden Struktureinheiten des auf das Fadenbündel eine wäßrige Flüssigkeit von Polyesters auf ein Glykol mit 2 bis 12 Kohlenstoff- 72⁰C aufgesprüht wird, auf das 3,l3fache verstreckt, atomen und eine Dicarbonsäure aus der Gruppe Te- Das Fadenbündel läuft dann über einen Satz Streckrephthalsäure und Naphthalincarbonsäuren zurück, ao walzen, die auf etwa 4O⁰C gehalten werden und mit

Die Vorteile der gemäß der Erfindung hergestellten der Umlaufgeschwindigkeit gemäß Tabelle I arbeiten; Faser kommen im allgemeinen im größten Umfange die Fäden sind an diesem Punkt orientiert, haben aber bei Mischstapelgarnen zum Tragen, die auch schrumpf- noch einen geringen Kristallinitätsgrad.
fähige Fasern enthalten und die erst nach dem Weben Das verstreckte Fadenbündel wird direkt einer oder Wirken zur Ware durch Hitzeeinwirkung ge- 25 Stauchkammer - Kräuselvorrichtung zugeführt, die bauscht werden. In einigen F.ällen kann es jedoch durch Anschluß einer Wasserdampf-Leitung an die erwünscht sein, den Stapelgarnen vor dem Weben oder Kräuselkammer abgeändert ist, so daß in die Kammer Wirken einen gewissen Grad an Bauschigkeit zu er- neben dem Fadenbündel Sattdampf mit einem regelteilen. Zum Beispiel kann es erwünscht sein, die baren Druck eingeführt wird. Der V/asserdampfdruck Stapelgarne vor der Warenherstellung zu färben, um 30 ist für jede Probe jeweils (als Überdruck) in Tabelle I bestimmte Musterungen in der Ware zu erhalten. In aufgeführt. Die Ausgangsklappe der Stauchkammersolchen Fällen kann man im Hinblick auf die Leichtig- Kräuselvorrichtung wird bei einer Probe mit einem keit, mit der sich die spontan und irreversible ausdehn- Druck von 2,74 kg/cm² belastet, während bei drei bare Faser färben läßt, das Garn im Interesse einer anderen Proben die Druckbelastung im wesentlichen Minimalisierung des Bauschens bei milden Bedin- 35 gleich Null ist. Die Proben sind in der Tabelle 1 begungen färben, hierauf das Garn zur Ware ver- schrieben, wobei die Schrumpfung aus der Titerarbeiten und mit einer weiteren Hitzebehandiung eine änderung in der Kräuselvorrichtung errechnet wird,
weitere Bauschigkeit in der Ware hervorrufen. Von der Kräuselvorrichtung wird das Fadenbündel

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Er- im entspannten Zustand auf ein laufendes Förderband läuterung der Erfindung. Das Beispiel ist speziell auf 40 abgelegt und auf diesem durch einen Trockenofen geFasern aus Polyäthylenterephthalat abgestellt. Na- führt, der auf einer Temperatur von etwa 80"C geturgemäß kann man aber auch unter Einsatz von halten wird, und das getrocknete Fadenbündel darauf anderen Polyestern gute Ergebnisse erhalten. Das in lockeren Windungen in einem Pappkarton ab-Polyäthylenterephthalat wird nach der allgemeinen gelegt.

Arbeitsweise der USA.-Patentschrift 2 465 319 her- 45 Bestimmte physikalische Eigenschaften jeder Probe

gestellt, nach welcher man Dimethylterephthalat und sind in der Tabelle Il genannt. Der Wert der spontanen

Äthylenglykol zusammen in Gegenwart eines Kataly- Ausdehnung wird an einer Probe mit einem Gesamt-

sators erhitzt, bis die Methanolentwicklung aufhört, titer von etwa 2000 den und einer Länge von etwa

und darauf das Gemisch bei erhöhter Temperatur und 30 cm bestimmt, wobei man die Probenlänge vor und

vermindertem Druck unter Entwicklung von über- 50 nach 3 Minuten Einwirkung siedenden Wassers auf

schüssigem Glykol erhitzt, bis ein Polvkondensat des die keiner Spannung unterworfene Probe genau mißt,

gewünschten Molekulargewichtes vorliegt. Bei den Längenmessungen wird die Probe unter eine

. Spannung von 0,1 g/den gesetzt, wodurch die Fäden

P'^e geradegezogen werden, ohne einer Streckung zu

Polyäthylenterephthalat mit einer relativen Vis- 55 unterliegen. Der numerische Wert errechnet sich dann

kosität von 27 wird bei 290⁰C und einer Geschwindig- aus der Formel:

,,,,.„, Längenzunahme _inn

Spontan-Ausdehnbarkeit, /_o = — — ■■- · 100.

ursprüngliche Länge

In ähnlicher Weise, jedoch ohne Einführung von läuten, Verdrehungen, Verschlingungen und anderen

Wasserdampf in die Kräuselvorrichtung, wird eine Anzeichen eines Kabels geringer Güte im wesentlichen

Kontrollprobe hergestellt. Die Kontrollprobc unter- frei sind.

liegt, wenn man sie 3 Minuten siedendem Wasser aus- Jede der in siedendem Wasser sich spontan aussetzt, anstatt einer spontaren Ausdehnung einer 65 dehnenden Proben zeigt, wenn man in trockener Luft

Schrumpfung. auf eine Temperatur von 170⁰C erhitzt, eine weitere

Eine sorgfältige Untersuchung der Proben 1 c und spontane Ausdehnung,
ld zeigt, daß sie von Aufspaltungen, übereinander-

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Tabelle I
Bedingungen bei der Kräuscl-Entspann-Verbundbehandlung

	Stieck-	Kabel-	Wasscr-	Wasscr-	Klappen-	Schrumpf in der	Einwirkungszeit
Prohc	Bcschwindigkcit,	gcsamUitcr,	danipfdruck.	diiinpf- tcmpcraiur,	Druck,	Kräuselvorrich tung °/	in ucr Nrciusci vorrichtung,
	m/Min.	den	Alm.	"C	kg/cm²		Sekunde
la	296	660,000	1,36	126	0	28	0,74
Ib	296	675,000	1,70	130	0	30	0,74
Ic	296	788,000	2,71	142	0	40	0,74
Id	356	661,000	2,71	142	2,74	29	0,62

Tabelle Il
Fasereigenschaften

Probe	Kräuse!/cm	Tiler, den	Festigkeit, g/dcn	Spontan-Ausdchnbarkci
				7„
la	2,6	2.54	4,8	1
Ib	3,5	2.60	4,4	1
le	3,9	3,04	3,6	5
id	3,0	2,56	4.0	t

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Polyesterfäden durch Führen eines Kabels aus schrumpffähigen Polyesterfäden mit einer Doppelbrechung von mindestens 0,15 und einer Kristallinität von unter 35% durch eine Stauchkammer unter gleichzeitigem Erhitzen der Polyesterfäden in der Siauchkammer mit einem heißen Strömungs- ία mittel von 85 bis 250⁰C, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyesterfäden weniger als 2 Sekunden in der Stauchkaminer erhitzt werden.