DE19944029C2

DE19944029C2 - Garne aus Polymermischungsfasern oder -filamenten auf der Basis von Polyethylen-, Polybutylen- und Polytrimethylenterephthalat sowie deren Verwendung

Info

Publication number: DE19944029C2
Application number: DE19944029A
Authority: DE
Inventors: Claudia Fritz; Peter Hirt; Wilhelm Oppermann; Winfried Schuler; Karl-Heinrich Wiese
Original assignee: Deutsche Institute fuer Textil und Faserforschung Stuttgart
Current assignee: Deutsche Institute fuer Textil und Faserforschung Stuttgart
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2019-09-15
Also published as: DE19944029A1; WO2000015886A1; EP1115926A1; AU6082999A

Description

Die Erfindung betrifft Garne aus Polymermischungsfasern oder -filamenten, umfassend die Mischungskomponenten 1) Polyethylenterephthalat (PET) oder Polybutylen terephthalat (PBT) und 2) Polytrimethylenterephthalat (PTT) im Mischungsverhältnis 1) : 2) von etwa 5 : 95 bis 95 : 5, insbesondere von etwa 10 : 90 bis 90 : 10, sowie deren Verwendung als ungefärbte oder gefärbte Garne für textile Flächengebilde, insbesondere Teppiche, Gestricke, Gewebe, Vliese oder Filze.

Die Synthesen des PET und PBT sind seit langem bekannt und werden großtechnisch nach dem DMT- und dem bevorzugten TPA-Verfahren durchgeführt. Die notwendigen Spinntechnologien und Kenntnisse der Fasereigenschaften sind ebenfalls Stand der Technik.

Durch die neueren Synthesewege zum 1,3-Propandiol durch die Firmen Shell Chemical Comp. (USA), Degussa AG (DE) ist das PTT als Faserrohstoff besser großtechnisch zu gänglich. Die Synthesen des PTT ähneln denen des PET und PBT. Neuere Angaben zu den PTT-Fasereigenschaften sind bei W. Oppermann et al. (Vortrag, "Fasern aus Polytrimethylenterephthalat", 34. Internat. Chemiefasertagung Dornbirn (A), 20.- 22.09.1995) und H. Chuah (Chemical Fibers International 46 (1996), 424-428) zu finden. Aus EP 0 746 648 B1 ist die drucklose und carrierfreie Färbbarkeit von PTT- Fasern mit Dispersionsfarbstoffen in wässriger Flotte bekannt.

Zur Erzielung spezieller Eigenschaftsprofile der PET- und PBT-Fasern wurden bereits frühzeitig chemische und physikalische Modifizierungen vorgenommen:
H. Büttner (Angew. Makromol. Chem. 40/41 (1974), 57-70) beschreibt die Modifi zierung des PET und PBT als Faserrohstoffe zur Erzielung einer verbesserten Anfärbbarkeit der Fasern. Die physikalische Modifizierung der Fasern durch die Verwendung von Polymermischungen aus PET und PBT wird ausführlich von R. Gutmann et al. (Chemiefasern/Textilindustrie 37/89 (1987), 144-150; 37/89 (1987), 806-814; 40/92 (1990), 104-109; J. Appl. Polym. Sci.: Appl. Polym. Symp. 47 (1991), 199-221) beschrieben.

Textile Fasern weisen auf Grund ihres makromolekularen Aufbaues bei Zugbeanspru chungen in Richtung ihrer Faserachse sowohl elastisches als auch viskoelastisches Verhalten (Fließverhalten) auf. Für die Gebrauchseigenschaften u. a. der Dimensions stabilität und Wiedererholung der Fasern ist dieses Verhalten bei textilen Flächenge bilden, z. B. bei Teppichen von besonderer Bedeutung.

Zur Beurteilung werden die Fasern einer einfachen oder mehrfachen Zugbeanspruchung und Entlastung zwischen konstanten Dehngrenzen - einem Dehnungszyklus - unterworfen. Hierbei können die Restdehnung ε_R (auch bleibende Dehnung genannt) und die elastische Dehnung ε_El bestimmt werden, wobei zwischen diesen Dehnungen und der angewandten Gesamtdehnung ε_G bei dem jeweiligen Dehnungszyklus folgender Zusammenhang besteht: ε_R = ε_G - ε_El.

Erfolgen die Dehnungsangaben wie hier in Prozent, so beziehen sich diese Angaben auf die Prüflänge der Faser gleich 100%, wobei die Fasern unter einer titerabhängigen Vor spannkraft (hier 0,25 cN/tex) stehen. Bedingt durch die zeitabhängigen Relaxati onsprozesse in den Fasern müssen nach erfolgter Zugbeanspruchung und Entlastung vor der Messung der bleibenden Dehnungen ε_R zwischen den Zyklen zu definierende Wartezeiten - hier: 5 Minuten - eingehalten werden.

Die Ergebnisse solcher Messungen wurden von I. M. Ward et al. (J. Polym. Sci., Po lym. Phys. Ed. 14 (1976), 263-274) für PET-, PBT- und PTT-Fasern diskutiert und publi ziert. Folgende Abstufungen für die bleibenden Dehnungen werden angegeben: PET < PBT < PTT.

Interpretiert werden diese Unterschiede durch die molekularen Konformationen in den kristallinen und nichtkristallinen Bereichen der unmodizierten Fasern. So wird von I. M. Ward et al. in einer früheren Publikation (J. Polym. Sci. Polym. Phys. Ed. 13 (1975), 799) die reversible Dehnung der kristallinen Bereiche im PTT durch die Drehung der Methylengruppen von einer gauche-gauche Konformation in Richtung einer trans- Konformation, die jedoch nicht erreicht wird, erklärt.

Auf die gute Erholung von PTT-Fasern, belegt durch zyklische Dehnungsbeanspru chungen zwischen konstanten Zugkraft-Grenzen, wird auch von W. Oppermann (s. o.) und H. J. Traub et al. (Chem. Fibers Int. 45, (1995), 110) hingewiesen. Weitere Angaben zur elastischen Dehnung bei PA 6-, PA 6.6- und PET-Fasern sind bei B. von Falkai ("Synthesefasern", Verlag Chemie, Weinheim 1981, ISBN 3-527-25824-8, S. 449; Hinweise zur Meßtechnik auf S. 409) tabelliert.

Die vorgenannten Angaben zur Restdehnung ε_R beziehen sich auf Fasern, die aus unmodifiziertem PET, PBT und PTT hergestellt werden. Mischungen des PTT mit PET bzw. PTT mit PBT werden in der US-A-4 410 473, US-A-4 454 196 und US-A-4 475 330 angesprochen. Die US-A-4 475 330 befaßt sich nur mit der Herstellung hochgedrehter Garne anhand von Fasern bzw. Filamenten der genannten Polymeren und deren Mischungen, die sich über einen bestimmten Fixierprozeß realisieren lassen. Die in der US-A-4 475 330 beschriebenen hochgedrehten Garne zeigen den Nachteil, daß sie für Flächengebilde, bei denen kein Kreppeffekt gewünscht wird, ungeeignet sind. Die US-A- 4 410 473 und US-A-4 454 196 zielen auf die Einarbeitung von Polymeren auf Basis von Styrol, Methylacrylaten oder Acrylaten zur Erzeugung bestimmter Multifilamentgarnen ab. Keine dieser US-Patentschriften und auch keine andere Publikation offenbart eine technische Lehre, wie durch physikalische Modifizierung, insbesondere durch die Verwendung von Polymermischungen, die Restdehnungen nach Zugbeanspruchung beeinflußt, reduziert oder auf dem niedrigen Restdehnungsniveau der PTT-Fasern unter Erhalt der carrierfreien Anfärbbarkeit gehalten werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Garne der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, die die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht zeigen und verbesserte Eigenschaften aufweisen, insbesondere eine exzellente Wiederholung nach Verformungen bzw. Dehnungen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Garne aus Polymermischungsfasern, umfassend die Mischungskomponenten Polyethylenterephthalat (PET) und Po lytrimethylenterephthalat (PTT) im Gewichtsverhältnis von etwa 5 : 95 bis etwa 95 : 5, vorzugsweise von etwa 10 : 90 bis etwa 90 : 10, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Fasern bzw. Filamente der Garne nach einem oder mehreren Streckprozessen Reißdehnungen von 15 bis 35% besitzen und die nach Dehnungszyklen-Faser-Prüfungen mit 5% Gesamtdehnung kleinere bleibende Restdehnungen ε_R aufweisen, als die für den ersten Dehnungszyklus durch die Gleichung ε_R[%] = 0,61 - (0,59/100).X, für den fünften Dehnungszyklus durch die Gleichung ε_R[%] = 0,69 - (0,67/100).X und für den zehnten Dehnungszyklus durch die Gleichung ε_R[%] = 0,67 - (0,65/100).X berechneten bleibenden Restdehnung ε_R, wobei in diesen Gleichungen die Variable X den gewichtsprozentualen Anteil des PTT von etwa 5 bis 95% in den PET-PTT- Mischungsfasern bzw. -filamenten oder PBT-PTT-Mischungsfasern bzw. -filamenten bedeutet, wobei die Garne a) keine Drehung, b) eine Schutzdrehung mit einem metrischen Drehungsbeiwert α von 0,2 bis 10 oder c) mit standardmäßiger Drehung einen Drehungsbeiwert α bis zu 130 aufweisen, wobei der Drehungsbeiwert α nach DIN 53832 als α = (t/m.√dtex)/100 definiert ist, wobei t/m die Zahl der Drehungen pro Meter und dtex die Feinheit der Fasern oder Filamente bedeuten. Der in der US-A-4 475 330 verwendete "twist parameter" K ist definiert als K = (t/m).√den mit 1 den = 0,9 dtex, so daß K = 95 × α ist (vergleiche wegen dtex Römpp Chemie Lexikon, 9. Auflage, Bd. 6, S. 4538).

Gegenstand der Erfindung sind insbesondere auch Garne der oben beschriebenen Art, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Fasern bzw. Filamente nach Dehnungszyklen- Faser-Prüfungen in Abänderung von 5% auf 10% Gesamtdehnung kleinere bleibende Restdehnungen ε_R aufweisen, als die für den ersten Dehnungszyklus durch die Gleichung εR[%] = 3,36 - (3,34/100).X, für den fünften Dehnungszyklus durch die Gleichung ε_R [%] = 4,16 - (4,14/100).X und für den zehnten Dehnungszyklus durch die Gleichung e_R[%] = 4,42 - (4,40/100).X berechneten bleibenden Restdehnung ε_R, wobei in diesen Gleichungen die Variable X den gewichtsprozentualen Anteil des PTT von etwa 60 bis 95% in den PET-PTT-Mischungsfasern oder -filamenten oder PBT-PTT-Mischungs fasern oder -filamenten bedeutet.

Besonderes vorteilhafte Garne der oben beschriebenen Art mit den Mischungs komponenten Polybutylenterephthalat (PBT) und Polytrimethylenterephthalat (PTT) zeichnen sich dadurch aus, daß die Fasern oder Filamente nach der ersten, fünften und zehnten Dehnungszyklus-Faser-Prüfung mit 5% und/oder 10% Gesamtdehnung bleibende Restdehnungen ε_R aufweisen, die kleiner als 0,1% sind.

Nachfolgend sollen zunächst die oben beschriebenen Merkmale a), b) und c) und anschließend die Fasern bzw. Filamente, anhand derer die Garne gemäß der Erfindung hergestellt werden, näher erläutert werden:
Wird das Merkmal a) erfüllt, d. h. es liegt keine Drehung vor, dann führt das gegenüber den vorstehend als relevant herausgestellten Stand der Technik nach der US-A 4 475 330 dazu, daß daraus hergestellte textile Flächengebilde keinen Kreppeffekt aufweisen und daß bei den Garnen und Zwirnen keine Kringel- oder Kräuselneigung besteht.

Ein gleicher Vorteil stellt sich dann ein, wenn das Merkmal b) erfüllt wird, d. h. eine Schutzdrehung mit einem metrischen Drehungsbeiwert α von 0,2 bis 10 eingestellt wird, wobei der Drehungsbeiwert α nach DIN 53832 α = (t/m.√dtex)/100 definiert ist, wobei t/m die Zahl der Drehung pro Meter und dtex die Feinheit der Fasern oder Filamente bedeuten. "dtex" wird dabei bestimmt gemäß der Standardvorschrift DIN 53812, Teil 1.

Besonders bevorzugt ist bei dem Merkmal b) ein Drehungsbeiwert α im Bereich von etwa 0,5 bis 8, insbesondere von etwa 1 bis 5. Erfolgt eine standardmäßige Drehung, wie nach Merkmal c) verlangt, so ist darunter zu verstehen, daß hier ein Drehungsbeiwert α bis zu 130 gewählt wird. Als bevorzugt gilt der Bereich von etwa 30 bis 110, insbesondere von etwa 35 bis 90. Dabei wird es im Zusammenhang mit Geweben bevorzugt, daß die Schußfäden eine Drehung α von 30 bis 70 und die Kettfäden eine Drehung α von 80 bis 130 aufweisen.

Besonders bevorzugte erfindungsgemäße Garne werden anhand der bezeichneten Verfahren bzw. Filamente durch deren Herstellung durch Schmelzverspinnen mit anschließendem Präparationsauftrag hergestellt. Das Schmelzspinnen erfolgt in der später beschriebenen Weise, das gleiche gilt auch für den Präparationsauftrag.

Gegenstand der Erfindung ist auch der Einsatz der bezeichneten Polymermischungsfasern in Form ungefärbter oder gefärbter Fasern bzw. Filamente zur Herstellung der erfindungsgemäßen Garne, wobei in üblicher Weise vorgegangen wird, für textile Flächengebilde, insbesondere Teppiche, Gestricke, Gewebe, Vliese oder Filze. Hochgedrehte Garne mit einer Drehung größer als 300 m^-1 sind dabei ausgeschlossen. Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Garne herangezogenen Fasern bzw. Filamente können mit Dispersionsfarbstoffen drucklos und carrierfrei bei Temperaturen von etwa 70°C der Färbenflotte eingefärbt werden, wobei Hochtemperatur (HT)- Färbungen ebenfalls möglich sind. Anzumerken ist noch, daß sich die erfindungsgemäßen Garne sich von denjenigen unterscheiden, die in der US-A-4 475 330 beschrieben werden, insbesondere im Zusammenhang mit solchen Garnen, die auf der Kombination PET/PTT beruhen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen, einschließlich 14 Tabellen und 2 Abbildungen, noch näher erläutert werden:

Beispiele 1. Herstellung der Fasern aus Polymermischungen durch einen Schmelzspinnprozeß Mischen und Trocknen der Granulate

Es wurden Granulatmischungen des PET mit PTT und des PBT mit PTT mit folgenden Gewichtsverhältnissen hergestellt (Angaben in Gew.-%):

Tab. 1 Zusammensetzung der Granulat-Mischungen für Mischungs-Fasern

PET/PTT-Mischung	PBT/PTT Mischung
100/0	100/0
90/10	90/10
70/30	70/30
50/50	50/50
30/70	30/70
10/90	10/90
0/100	0/100

Dabei wurden folgende Granulate verwendet:
PET: Typ 51, Fa. Hoechst, η_rel 1,84;
PBT: Typ 1100 S, Fa. Nylstar, η_rel = 2,13
PTT: Technikumsprodukt, Fa. Degussa, η_rel = 2,21.

Alle hier angegebenen relativen Lösungsviskositäten resultieren aus Messungen im Lö sungsmittelsystem Phenol/Tetrachlorethan 1 : 1 (m/m) mit Polymerkonzentrationen von 1 g/100 ml in Ubbelohde-Viskosimetern (Größe 1a, K ~ 0,05) bei 20°C. Die Hagenbach- Korrekturen wurden sowohl bei den Lösungen als und auch beim Lösungsmittel berück sichtigt.

Die Durchmischung der Granulatmischungen erfolgte in einem 100 dm³ Taumeltrockner der Fa. Henkhaus bei Umdrehungsgeschwindigkeiten von 6 Umdrehungen/Minute während des dem Spinnprozeß vorangehenden Trocknens. Getrocknet wurden die Granulatmischungen 1 h bei 105°C, anschließend 10 h bei 160°C, bei einem End-Druck von 0,08 mbar. Anschließend wurde der Trockner innerhalb von 12 h auf Raumtemperatur abgekühlt. Der Druckausgleich erfolgte mit Reinststickstoff. Die Wassergehalte der getrockneten Polymere waren < 0,005%.

Schmelzspinnen

Das Verspinnen der Polymermischungen erfolgte bei Temperaturen zwischen 295°C (reines PET) und 265°C (reines PBT und PTT) mit einem Spinnextruder (∅ 30 mm, L/D = 25) der Fa. Blaschke durch eine 24-Lochdüse. Zur Verbesserung der Schmelze- Homogenisierung war die Schneckenspitze mit einem dynamischen Mischteil, System Maddock/Le Roy und der sich anschließende Zylinderbereich mit zwei statischen Mischelementen, System Sulzer, versehen. Die Polymerschmelze wurde im Spinnkopf mittels einer Spinnpumpe dosiert und anschließend vor der Spinndüse filtriert. Die Aufwicklung erfolgte nach Präparierung unter Changierung mit einer frequenzgesteuerten Aufwickelgeschwindigkeit von 3500 m/min.

Als Spinnpräparation wurde eine wäßrige Emulsion aus 10% Dryfi RIL und 1,5% Ukanol R verwendet (von der Firma Schill und Seilacher, Böblingen). Die Spinntiter lagen zwischen 94 und 105 dtex. Dies entspricht einer Feinheit von 3,9 bis 4,4 dtex je Einzelfilament.

Tab. 2

Spinntemperaturen der Polymermischungen aus PET und PTT sowie PBT und PTT

Verstrecken

Die so erhaltenen Spinnfasern wurden mit einem Strecksystem der Firma Zinser (Ebersbach/Fils) verstreckt, das drei beheizbare Galetten und zwei dazwischen legende Heizschienen besitzt. Die Streckfaktoren wurden so gewählt, daß die verstreckte Faser etwa 25% Reißdehnung besitzt. Die Streckfaktoren lagen zwischen 1,45 (PET) und 1,32 (PTT) bzw. 1,2 (PBT/PTT-Mischungen), die Verstreckgeschwindigkeiten bei V = 200 bis 250 m/min. Die Strecktiter lagen zwischen 65 und 70 dtex, was einer Feinheit von 2,7-2,9 dtex je Einzelfilament entspricht.

Tab. 3

Parameter beim Streckprozeß

2. Textilmechanische Eigenschaften der unverstreckten und verstreckten Fasern und Messung der Restdehnungen ε_R an diesen Fasern

Die Messung dieser Daten erfolgte nach der Anpassung der Fasern an das Normklima von 65% relativer Luftfeuchtigkeit bei 20°C nach DIN 53802-20/65 mittels einer Zugprüfmaschine nach DIN 51211 Teil 1 der Fa. Textechno vom Typ Statimat M. Die Ausgangsfeinheit der Fasern wird durch Auswiegen von je 100 m Faser bestimmt. Die Fasern werden dazu mit einer Weife L 232 der Firma Zweigle von der Spule abgezogen. Als Einspannlänge wird 200 mm und als Verformungsgeschwindigkeit 200 mm/min gewählt. Die Klemmbacken bestehen aus Vulkolan und eloxiertem Aluminium; der Luftdruck zur Erzeugung des Klemmdruckes beträgt 7 bar. Es werden je Probe 30 Messungen durchgeführt und der Mittelwert gebildet.

Die mechanischen Eigenschaften der Spinnfasern und der versteckten Fasern sind nachfolgend aufgeführt:

Tab. 4

Spinnfasern der PET/PTT-Mischungen

Tab. 5

Spinnfasern der PBT/PTT-Mischungen

Tab. 6

Verstreckte Fasern der PET/PTT-Mischungen

Tab. 7

Verstreckte Fasern der PBT/PTT-Mischungen

Die Restdehnungen der Fasern wurden auf der Zugprüfmaschine Statimat M der Fa. Tex techno mit folgenden Parametern gemessen:
Einspannlänge: 250 mm
Prüfgeschwindigkeit: 50 mm/min
Nachregelgeschwindigkeit: 250 mm/min
Vorspannkraft: 3 cN (0,025 cN/tex)
Klemmbacken: Vulkolan
Zahl der Zyklen: 10
Wartezeit nach dem Entlasten: 5 Minuten
Zahl der Prüfungen: 2, mit Mittelwertsbildung

Die Fig. 1 zeigt den schematisierten Zugkraft F-Dehnungszyklus nach DIN 53835 Teil 3, d. h. die schematische Darstellung eines Dehnungszyklus mit den eingezeichneten Dehnungen:
ε_G - Gesamt-Dehnung
ε_El - Elastische Dehnung
ε_R - Restdehnung

Bei dem PBT/PTT-Mischungsfasern wurden folgende Rest-Dehnungen gefunden:

Tab. 8

Rest-Dehnungen ε_R der PBT/PTT-Mischungsfasern nach 5%- und 10%-Ge samtdehnung ε_G nach dem 1.-, 5.- und 10.-Zyklus.

Im Gegensatz zu den nachfolgenden PET/PTT-Mischungsfasern erweisen sich die Restdehnungen ε_R für die 5%- und 10%-Gesamt-Dehnungszyklen der PBT/PTT- Mischungsfasern als unabhängig von der Zusammensetzung der Mischung.

Die Ergebnisse der Rest-Dehnungsbestimmungen aus den Zugkraft-Dehnungsbeanspru chungen für die PET/PTT-Mischungsfasern sind in den Tabellen 9 und 10 enthalten:

Tab. 9

Rest-Dehnungen ε_R der PET/PTT-Mischungsfasern nach 5%-Gesamtdehnung ε_G nach dem 1., 5. und 10. Zyklus

Tab. 10

Rest-Dehnungen ε_R der PET/PTT-Mischungsfasern nach 10%-Gesamt dehnung ε_G nach dem 1., 5. und 10. Zyklus

Wie aus den Meßergebnissen zu ersehen ist, tritt hierbei überraschenderweise bereits ab 10 Gew.-%-PTT-Anteil in den verstreckten PET/PTT-Mischungs-Fasern ein sehr ausgeprägtes Absinken der Rest-Dehnung ε_R auf. Dieses Absinken der Rest-Deh nungswerte ε_R ist weitaus stärker ausgeprägt, als es einem dem Gew.-%-Anteil des PTT in den PET/PTT-Mischungsfasern proportionalem Absinken entspricht. Die Fig. 2 verdeutlicht diesen Sachverhalt graphisch. Es sind die gefundenen Restdehnungen ε_R der PET/PTT-Mischungsfasern nach 5% Gesamtdehnung nach dem ⬩ 1. Zyklus, ∎ 5. Zyklus, ∆ 10. Zyklus (- Linie) und einem der Zusammensetzung proportionalem Verlauf (--- Linien) dargestellt. Diese außergewöhnlich geringe Restdehnungen sind besonders vorteilhaft bei Verwendungen, bei denen es auf gute Spannkraft bzw. Wiederholung ankommt, wie bei der Verwendung in Teppichen, Gestricken und Geweben.

3. Färbeversuche mit den PET/PTT- und PBT/PTT-Mischungs-Fasern Substrate

Der Einsatz von Faserflocke hat den Nachteil, daß sich die Fasern verknoten können und dann nicht mehr gleichmäßig von der Färbeflotte umspült werden können. Die daraus er haltenen unegalen Färbungen können zur Bestimmung des Farbstoffgehalts nicht heran gezogen werden. Die Färbeversuche wurden daher mit Gestricken aus verstreckten Fasern durchgeführt. Zur Herstellung der Gestricke diente eine Rundstrickmaschine vom Typ Elba der Maschinenfabrik Lucas.

Damit die Strecktiter und somit die Faserdurchmesser der zu färbenden Fasern ver gleichbar sind, wurden wegen den unterschiedlichen Streckfaktoren verschiedene Spinntiter gewählt. Die Fasern wurden nach dem Stricken auf einer Rundstrickmaschine gewaschen, um die beim Stricken aufgetragene Präparation zu entfernen.

Vorbehandlung

Zur Entfernung der Spinnpräparation wurden die Gestricke wie folgt gewaschen:
Apparat: Mathis LAB Jumbo Jet mit Waschtrommel
Temperatur: 30°C
Dauer: 60 min
Waschlauge: 1 g/l Kieralon EDB der Bayer AG
Flottenverhältnis: 1 : 10

Zur Vermeidung des Schrumpfes beim Färben und zur Verbesserung der Formstablität der Gestricke wurden diese bei 180°C eine Minute lang thermofixiert. Dabei werden die beim Verstrecken entstandenen Spannungen in der Faser relaxiert.

Farbstoffe

Es wurden zwei Dispersionsfarbstoffe ausgewählt, die sich hinsichtlich ihres Diffusions koeffizienten deutlich unterscheiden:
C.I. Disperse Blue 139 (Mono-Azofarbstoff Resolinmarineblau GLS der Bayer AG): D = 0,8.10^-10 cm²s^-1
C.I. Disperse Red 60 (Antrachinonfarbstoff Resolinrot FB der Bayer AG): D = 3,4.10^-10 cm²s^-1

Zur quantitativen Bestimmung der Farbstoffaufnahme muß der Extinktionskoeffizient des reinen Farbstoffes bekannt sein. Die Reinigung der oben genannten Dispersionsfarbstoffe wird bei E. M. Schnaith (Dissertation 1979, Uni. Stuttgart) ausführlich dargestellt.

Die Färbetemperaturen wurden im Bereich zwischen 70 und 130°C variiert. Die Färbung wurde immer bei 35°C begonnen und die Aufheizrate so gewählt, daß die Fär betemperatur nach 45 min. erreicht wurde. Nach einer Färbedauer von 60 min. wurde mit einer Abkühlrate von 1 K/min. auf eine Badtemperatur von 40°C abgekühlt.

Färbebedingungen

Apparat: Ahiba Polymat
Färbedauer: 60 min.
Flottenverhältnis: 1 : 50
Flotte: 0,4 g/l Farbstoff (2%ige Färbung)
0,75 g/l Avolan IS der Bayer AG
1-2 Tropfen 30%ige Essigsäure (zum Einstellen von pH 5-6)

Reduktive Nachbehandlung

Zur Entfernung des Farbstoffes, der sich auf der Faseroberfläche abgelagert hat, wurden die Färbungen reduktiv nachbehandelt. Die Aufheizrate der Reduktionsflotte betrug 2 K/min., die Abkühlrate 1 K/min.
Reduktionsbedingungen
Apparat: Ahiba Polymat
Temperatur: 70°C
Dauer: 20 min.
Flottenverhältnis: 1 : 50
Flotte: 2 g/l Natriumdithionit
4 ml/132,5 Gew.-%ige Natronlauge
0,75 g/l Levegal HTN der Bayer AG

Farbstoffaufnahme

Zur Bestimmung der Farbstoffaufnahme wurden die bei unterschiedlichen Temperaturen gefärbten Fasern mit Chlorbenzol extrahiert. Die Extrakte wurden auf ein definiertes Volumen verdünnt und die Extinktionen der Lösungen mit Hilfe eines UV-VIS Spektralphotometers vom Typ Lambda 7 der Bodenseewerke Perkin Eimer bestimmt. Aus der Extinktion der Extraktionslösung bei der charakteristischen Wellenlänge.
C.I. Disperse Blue 139 bei 604 nm,
C.I. Disperse Red 60 bei 516 nm
kann mit Hilfe der entsprechenden Eichgerade der Farbstoffgehalt bestimmt werden. Das angewandte Färbeverfahren mit Auswertung wurde von HJ. L. Traub ausführlich (Dissertation, Uni Stuttgart, 1994) beschrieben.

Die maximal bestimmbare Farbstoffaufnahme liegt bei etwa 95% der maximal möglichen Farbstoffaufnahme, da die Faserproben vor der Extraktion reduktiv nachbehandelt werden. Dabei wird der auf der Faseroberfläche anhaftende Farbstoff reduktiv zerstört und der maximal bestimmbare Farbstoffgehalt dadurch erniedrigt.

Tab. 11

Farbstoffaufnahme (Disperse Blue 139) der PET/PTT-Mischungen in Ab hängigkeit von der Färbetemperatur (maximal: 4,4 g/kg)

Tab. 12

Farbstoffaufnahme (Disperse Blue 139) der PBT/PTT-Mischungen in Ab hängigkeit von der Färbetemperatur (maximal: 4,4 g/kg)

Tab. 13

Farbstoffaufnahme (Disperse Red 60) der PET/PTT-Mischungen in Abhän gigkeit von der Färbetemperatur (maximal: 5,9 g/kg)

Tab. 14

Farbstoffaufnahme (Disperse Red 60) der PBT/PTT-Mischungen in Abhän gigkeit von der Färbetemperatur (maximal: 5,9 g/kg)

Aus den Farbstoffaufnahmen für die Dispersionsfarbstoffe Disperse Blue 139 und Disperse Red 60 durch die PET/PTT- und PBT/PTT-Mischungsfasern wird überra schenderweise deutlich, daß sich mit diesen Mischungsfasern drucklose und carrierfreie Färbungen bei Färbetemperaturen im Bereich zwischen 70 und 100°C relativ höhere Farbstoff-Aufnahmen als bei den reinen PBT- und PTT Fasern erzielen lassen. Die Maxima der Farbstoffaufnahmen liegen in den Mischungsbereichen von 30-70% und die nahezu die Hochtemperatur-Farbstoffaufnahmewerte erreichen.

HT-Färbungen zwischen 100 und 130°C führen nur zu unwesentlich höheren Farb stoffaufnahmen im gesamten Mischungsbereich X 0% < X < 100%. Diese können jedoch nicht mehr drucklos in offenen Systemen durchgeführt werden.

Die erhaltenen Filamentgarne wurden zum einen auf einem Strecksystem der Firma Zinser (Ebersbach/Fils) verstreckt, das drei beheizbare Galletten und zwei dazwischenliegende Heizschiene besitzt. Hierbei wird keine Drehung erteilt. Zum anderen wurde die Verstreckung auf einem Verstrecksystem der Firma Dienes Apparatebau (Mühlheim/Ruhr) durchgeführt, wobei eine Schutzdrehung mit einem Drehungsbeiwert α von etwa 1 erzeugt wurde. Die Streckfaktoren wurden so gewählt, daß eine Reißdehnung von 25% vorliegt.

Claims

1. Garne aus Polymermischungsfasern oder -filamenten, umfassend die Mischungs komponenten 1) Polyethylenterephthalat (PET) oder Polybutylenterephthalat (PBT) und 2) Polytrimethylenterephthalat (PTT) im Mischungsverhältnis 1) : 2) von etwa 5 : 95 bis 95 : 5, insbesondere von etwa 10 : 90 bis 90 : 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern bzw. Filamente der Garne nach einem oder mehreren Streckprozessen Reißdehnungen von 15 bis 35% besitzen und die nach Dehnungszyklen-Faser-Prüfungen mit 5% Gesamtdehnung kleinere bleibende Restdehnungen ε_R aufweisen, als die für den ersten Dehnungszyklus durch die Gleichung ε_R[%] = 0,61 - (0,59/100).X, für den fünften Dehnungszyklus durch die Gleichung ε_R[%] = 0,69 - (0,67/100).X und für den zehnten Dehnungszyklus durch die Gleichung ε_R[%] = 0,67 - (0,65/100).X berechneten bleibenden Restdehnung ε_R, wobei in diesen Gleichungen die Variable X den gewichtsprozentualen Anteil des PTT von etwa 5 bis 95% in den PET-PTT-Mi schungsfasern bzw. -filamenten oder PBT-PTT-Mischungsfasern bzw. -filamenten bedeutet, wobei die Garne a) keine Drehung, b) eine Schutzdrehung mit einem metri schen Drehungsbeiwert α von 0,2 bis 10 oder c) mit standardmäßiger Drehung einen Drehungsbeiwert α bis zu 130 aufweisen, wofür für den Drehungsbeiwert α die oben bezeichnete Standardvorschrift DIN 53832 gilt und α = (t/m.√dtex)/100 ist, wobei t/m die Zahl der Drehungen pro Meter und dtex die Feinheit der Fasern oder Filamente bedeuten.

2. Garne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern bzw. Filamente nach Dehnungszyklen Faser-Prüfungen in Abänderung von 5% auf 10% Gesamtdehnung kleinere bleibende Restdehnungen ε_R aufweisen, als die für den ersten Dehnungszyklus durch die Gleichung ε_R[%] = 3,36 - (3,34/100).X, für den fünften Dehnungszyklus durch die Gleichung ε_R[%] = 4,16 - (4,14/100).X und für den zehnten Dehnungszyklus durch die Gleichung ε_R[%] = 4,42 - (4,40/100).X berechneten bleibenden Restdehnung ε_R, wobei in diesen Gleichungen die Variable X den gewichtsprozentualen Anteil des PTT von etwa 60 bis 95% in den PET-PTT-Mi schungsfasern oder -filamenten oder PBT-PTT-Mischungsfasern oder -filamenten bedeutet.

3. Garne nach Anspruch 1 oder 2 mit den Mischungskomponenten Polybutylen terephthalat (PBT) und Polytrimethylenterephthalat (PTT), dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern oder Filamente nach der ersten, fünften und zehnten Dehnungszyklus-Faser- Prüfung mit 5% und/oder 10% Gesamtdehnung bleibende Restdehnungen ε_R aufweisen, die kleiner als 0,1% sind.

4. Garne nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß Garne mit dem Merkmal b) einen Drehungsbeiwert α im Bereich von etwa 0,5 bis 8, insbesondere von 1 bis 5, aufweisen.

5. Garne nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß Garne mit dem Merkmal c) einen Drehungsbeiwert α im Bereich von etwa 30 bis 110, insbesondere von etwa 35 bis 90, aufweisen.

6. Garne nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Fasern bzw. Filamente durch Schmelzverspinnen mit anschließendem Präparationsauftrag hergestellt worden sind.

7. Verwendung der Garne nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 als ungefärbte oder gefärbte Garne für textile Flächengebilde, insbesondere Teppiche, Gestricke, Gewebe, Vliese oder Filze.