DE2011813A1

DE2011813A1 - Elastische gekräuselte Polyesterfasern und daraus hergestellte Materlallen

Info

Publication number: DE2011813A1
Application number: DE19702011813
Authority: DE
Inventors: John Tyson Charlotte N.C. Allan (V.St.A.)
Original assignee: Fiber Industries Inc
Current assignee: Fiber Industries Inc
Priority date: 1969-03-12
Filing date: 1970-03-12
Publication date: 1970-10-01
Also published as: JPS4921256B1; FR2038039A5; NL7003565A; BE747243A; CA978715A; GB1254826A

Description

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHDNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLOPSCH

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

Köln, den .12. März 1970 Ke/Ax/Re

Fiber Industries, Inc., Charlotte,, North Carolina (U.S.Ä.)

Elastische gekräuselte Polyesterfasern nnd daraus hergestellte Materiallein

Die Erfindung betrifft elastische Polyalkylenterephthalatfasern und daraus hergestellte Füllfasern und Florobergarne (pile face yarns), insbesondere elastische Fasern, die im wesentlichen aus Terephthalsäureestern von Polymethylenglykolen im C,- C₂,-Bereich bestehen,

Fasern aus Polyestern, die von Terephthalsäure oder ihren Derivaten abgeleitet sind, haben bekanntlich genügend Elastizität oder Erholungsvermögen, um ihre technische Verwendung in Bereichen der Textilindustrie, in denen Elastizität ein wesentliches Erfordernis des Produkts 1st,- z.B. für Teppiche, Florgarne (pile liners) und FUIlfasern zu rechtfertigen. Die Polyesterfaser, die in grossem Umfange Eingang in der Textilindustrie gefunden hat, ist Polyäthylenterephthalat. Polyäthylenterephthalt hat jedoch nicht die physikalischen Eigenschaften, die eine hochwertige Teppichfaser oder Füllfaser kennzeichnen^und insbesondere mangelt es der Polyäthylenterephthalatfaser am erforderlichen Grad der Elastizität oder des Erholungsvermögens und gewissen anderen physikalischen Eigenschaften, auf die nachstehend näher eingegangen wird.

Die Elastizität oder das Erholungsvermögen von Fasern kann definiert werden als Erholung nach Biegebeanspruchung bei Fäden mit rundem Querschnitt. Die Krholung

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'--·'■■■ "■ BAD ORIGINAL

nach Biegebeanspruchung wird wie folgt gemessen: Zehn Windungen (n-^) der Faser werden auf einen Draht von bekanntem Durchmesser unter einer Wickelspannung von O,O²J- g/ den mit einer Geschwindigkeit von 20 Windungen/Minute gewickelt. Nach J50 Sekunden wird der Faden unmittelbar hinter der letzten Windung durchgeschnitten, und nach einer Erholungszeit von 1 Minute wird die Zahl der verbliebener Windungen (n_?) gezählt. Die Erholung nach dieser Beanspruchung ergibt sich aus der folgenden Gleichung:

(1 - 0,1 χ rig) χ 100 %

Die Oberflächenspannung (surface strain) (e) des gebogenen Fadens kann durch Verwendung von Drähten von verschiedenen Durchmessern (D) variiert werden und wird aus der Gleichung

e J- 5 \_x loo

D + d

berechnet, in der d der Fadendurchmesser ist.

Die hier genannte Erholung nach Biegebeanspruchung ist die Erholung bei einer Oberflächenspannung von 20 %.

Wenn die Erholung einer gekräuselten Faser nach Biegebeanspruchung bestimmt werden soll, wird die Faser zuerst einer Temperatur, die Über der Einfriertemperatur von Kautschuk liegt, unter einer bestimmten Spannung und während einer bestimmten Zeit ausgesetzt. Die gekräuselten Fasern gemäß der Erfindung werden der Einwirkung einer Temperatur von 1?5°C unter einer Spannung von 0,05 g/den fUr eine Zeit von 5 Minuten ausgesetzt. Die Prüfungen auf Erholung nach Biegebeanr.pruchung werden dann auf die oben beschriebene Weise durchgeführt,

Uiü als Obergarn für- Teppiche oder F-lcrgarn oder als FUIlfasern geeignet zu sein, muß die Faser geluviusolt sein und vor aufweise oino Erholung von .mohr ale otv/a <ίθ # nach

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BAD ORIGINAL

Biegebeanspruchung haben. Polyathylenterephthalat, der am meisten hergestellte Polyester, kann mit einer maximalen Erholung der Fasern nach Eiegebeanspruchung im Bereich von 45 bis 55 % hergestellt werden.

Außer dem zur Kennzeichnung der Fasern gemäß der Erfindung verwendeten hauptsächlichen Parameter der Elastizität oder Erholung nach Biegebeanspruchung ermöglichen die zusätzlichen Parameter für verstreckte, ungekräuselte, unter Wärmeeinwirkung entspannte Fasern, nämlich der Anfangs-Zugmodul, die Erholung nach Zugbeanspruchung (tensile recovery), die Zugarbeitserholung (tensile work recovery) und die relative Viskosität des Polymeren, ebenfalls eine gute Beurteilung.

Der "Anfangs-Zugmodul" (initial tensile modulus) (dargestellt durch das Symbol M₁) wird definiert als die Neigung des ersten annehmbar geraden Teils einer Spannungs-Dehnungs· kurve der Faserstruktur, die erhalten wird durch Auftrag der Spannung auf eine senkrechte Achse in Abhängigkeit von der Dehnung auf einer horizontalen Achse, wenn die Struktur mit einer Geschwindigkeit von 10 J^/Minute unter Ständardbeaingungen der Temperatur (21°C) und Feuchtigkeit (βθ % relative Feuchtigkeit) gedehnt wird. In fast Jedem Fall ist dieser erste annehmbar gerade Teil gleichzeitig die steilste Neigung, die auf der Kurve zu finden ist. Die

hier verwendeten Vierte sind in Kilogramm/mm pro 100 $ Dehnung angegeben. Ein niedriger Zugmodul ist ein Zeichen für eine bevorzugte Faser.

Die "Erholung nach Zugbeanspruchung:" (tensile recovery) (TR) wird definiert als das Ausmaß, in dem das Garn nach Reckung wieder seine ursprüngliche Länge, annimmt. Eine Spannung^-Dehnungskurve dient zur Bestimmung der Erholung nach Zugbeanspruchung unter den Prürbedingungen. Die Prüfung wird wie folgt vorgenommen: Die Faserstruktur wird

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BAD

mit konstanter Dehnungsgeschwindigkeit von 10 ^/Min. gedehnt. Eine Probe wird 30 Sekunden bei der gewünschten maximalen Dehnung gehalten, z.B. unter Verwendung eines Zeitschalters, worauf man die Probe sich mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der sie gedehnt wurde, zusammenziehen läßt. Die Probe wird für jede Bestimmung um 5*0 % gedehnt. Die Längenzunahme während der Dehnung und die Erholung während des Zusammenziehens werden längs der Dehnungsachse gemessen. Die prozentuale Erholung nach Zugbeanspruchung (TRc) ist dann das Verhältnis des Ausmaßes, in dem das Garn sich zusammenzieht, zum Ausmaß, in dem es gedehnt wurde, mal 100. Diese Prüfung wird unter Standardbedingungen, nämlich bei 60 % relativer Feuchtigkeit und 21°C durchgeführt. Wenn eine Spannungs-Dehnungskurve aus der Erholung nach Zugbeanspruchung gezeichnet wird, können Werte für die "Arbeitserholung" (work recovery) aus der folgenden Gleichung ermittelt werden:

iv,v,_ouc_Qv,^i,_mn Fläche unter der Erholungskurve _1ηΛ Arbeitserholung « g ^{X 10}°

Die relative Viskosität ist ein Maß des Polymerisationsgra des des Polymeren, nämlich das Verhältnis der Viskosität einer 8 #igen Lösung (8 g Polymeres etwa 50 Minuten bei 100⁰C in 100 ml frisch destilliertem o-Chlorphenol gelöst) zur Viskosität von frisch destilliertem o-Chlorphenol, gemessen in gleichen Einheiten bei 25°C.

Gegenstand der Erfindung sind demgemäß Fasern aus Estern von Terephthalsäure, die im Vergleich zu Polyäthylentereph thalat eine höhere Erholung nach Biegebeanspruchung und einen Anfangszugmodul von weniger als 350 kg/mm , eine Erholung nach Zugbeanspruchung (TRp.) van mehr als 60 % und eine Arbeitserholung (VJR₁-) von mehr als 30 % haben.

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Die Erfindung betrifft ferner elastische gewebte und nicht gewebte textile Stoffe, die wenigstens zum Teil aus Fasern von Terephthalatestern bestehen, die im Vergleich zu PoIyäthylenterephthalat eine höhere Erholung nach Biegebeanspruchung haben«

Gemäß der Erfindung wurde gefunden, daß sehr elastische Fasern des oben genannten Typs aus gekräuselten Polytrimethylenterephthalatfasern und Polytetramethylenterephthalatfasern, die Erholungen nach Biegebeanspruchung von mehr als 70 % haben, erhalten werden können, und daß diese Fasern in Florgeweben und als Füllfasern den bekannten handelsüblichen Polyesterfasern überlegen sind. Der hier gebrauchte Ausdruck "Florgewebe" bezeichnet alle Gewebe, bei denen aufrechtstehende Garne oder Fasern vorsätzlich auf dem Stoff gebildet werden und die gesamte Oberfläche oder einen Teil der Oberfläche des Stoffs bilden« Unter diese Definition fallen Produkte wie Teppiche und Plüschstoffe. Der hier gebrauchte Ausdruck "Füllfasern" bezeichnet als Füllmaterial dienende Stränge aus Stapelfasern und Endlosfäden, die sich zum Stopfen von Kissen und dergl. eignen. Vorzugswelse haben die Polytrimethylenterephthalatfasern und Polytetramethylenterephthalatfasern einen Anfangs-Zugmodul von weniger als 250 kg/mm^t", eine Erholung nach Zugbeanspruchung (TRj-) von mehr als 6o $>, eine Arbelt ser-holung (WRf-) von mehr als 20 %> und eine relative Viskosität von mehr als 12 und im Falle von Polytetramethylenterephthalat von mehr als l8.

Der hier gebrauchte Ausdruck "gekräuselt" dient zur Kennzeichnung von Fasern mit mehr als 6,0" Kräuselungen pro gekräuseltem Zoll (2J6 Kräuselungen/m) und mehr als 18,0 # Kräuselung. Die Kräuselungen pro gekräuselter Zoll werden wie folgt gemessen: Man bringt eine Länge des Stranges unter eine geringe Spannung und zählt willkürlich die Zahl der Kräuselungen in 20 Stücken von 2,54 cm Länge. Diese Zahlen werden gemittelt* wobei die Zahl der Kräuselungen

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pro Zoll erhalten werden. Die prozentuale Kräuselung wird wie folgt bestimmt: Man mißt die Länge eines Abschnittes des Stranges unter der Spannung Null (L ) und mißt dann

die Länge des gleichen Strangabschnitts unter einer Spannung, die gerade genügt, um die Fasern vollständig zu entkräuseln (L ). Die prozentuale Kräuselung wird dann durch die folgende Formel berechnet:

L_u _ L
Kräuselung in % - χ 100

Als Kräuselungsverfahren eignen sich in Verbindung mit der Erfindung das Stauchkammerverfahren, das Blaskräuselverfahren unter Verwendung von Wasserdampf oder anderen heißen Medien und das mit Zahnrädern durchgeführte Kräuselverfahren. Bevorzugt zum Kräuseln der Faser, die zu Stapelfasern geschnitten werden soll, wird das Stauchkammerverfahr en. Die Fasern werden vor dem Eintritt in die Kräuselungsvorrichtung keiner Vorbehandlung unterworfen, jedoch wird ihre Spannung in der Stauchkammer teilweise aufgehoben, indem Wasserdampf oder andere heiße Medien eingeblasen werden. Alle für die Zwecke der Erfindung vorgesehenen Fasern haben mehr als 6,0 Kräuselungen pro Zoll und mehr als 18,0 % Kräuselung. Für Teppichstapelfasern wird eine Kräuselung von wenigstens 9*0 Kräuselungen pro Zoll 05^ Kräuselungen/ m) und eine Kräuselung von wenigstens 20,0 % bevorzugt.

Das faserbildende Material besteht hauptsächlich aus Polytrimethylenterephthalat oder Polytetramethylenterephthalat, Jedoch können auch andere modifizierende Materialien in Gesamtmengen bis 50 MoIJi, bezogen auf die endgültige Zusammensetzung des Polymeransatzes, vorhanden sein. Bevorzugt als faserbildendes Material wird Polytetramethylenterephthalat. Während der Herstellung des Polytetramethylenterephthalats kann man ein anderes Glykol und/oder eine andere Carbonsäure zusetzen. Als Glykole eignen sich beispielsweise

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Hydrochinon, eis- und trans-Cyclohexandimethanol, 1,1-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan, 2,2,3,j5-Tetramethyl-l,j5-cyclobutandiol, 1,4-Cyclohexandiol, Äthylenglykol, 1,5-Pentandiol, 1,12-Dodecandiol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykolj a^-Dimethylpropandiol-l^, 2,2,3,3,4-4-Hexafluorpentandiol-1,5, Decahydro-l,2-bis-(hydroxymethyl)naphthalin, 4,4'-Dihydroxybiphenyl, 4,4'-Dirnethanolhexahydrobiphenyl, Bis-(4-hydroxyphenyl)methan, Bis-(4-hydroxyphenyl)-äther, Bis-(4-hydroxyphenyl)sulfon, Bis-(4-hydroxyphenyl) keton, Bis-(4-hydroxyphenyl)sulfoxid, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl )-hexafluorpropan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)propan, Bis-(4-hydroxyphenyl)eyelohexylmethan, 2,5-Norbornandiol, Phenolphthalein, Bis-(4-hydroxyphenyl)oxindol, 1,4-Bicyclo-(2,2,2)octandimethanol, 9,10-Bis (ß-hydroxyäthyl)octahydroanthracen, Trimethyloläthan, Pentaerythrit, Methyldiäthanolamin, tert.-Butyldiäthanolamin, Decahydro-1,5-bis-(hydroxymethyl)naphthalin, Decahydro-l,8-bis-(hydroxymethyl )naphthalat und Decahydro-2,j5-bis(hydroxymethyl)-naphthalin.

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Als Dicarbonsäuren, die in Co polymeren mit Poly(l,j5-propylenterephthalat) und PoIy(I,4-butylenterephthalat) verwendet v/erden können, eignen sich beispielsweise Isophthalsäure, Hexahydroterephthalsäure, Homophthalsäure, p-Carboxyphenoxyessigsäure, p-Carboxyphenylessigsäure, 8-(p-Carboxyphenyl)octansäure, Phenylendiessigsäure, Chlorterephthalsäure, Fluorterephthalsäure, 2,5-Dichlorterephthalsäure, 4-Chlorisophthalsäure, 3*ö-Bis(carboxymethyl)duren, Oxalsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, 1,4-Naphthalindicarbonsäure,. 1,5-Naphthalindicarbonsäure, 2,6-Naplthalindicarbon-" säure, 2,7-Naphthalindicarbonsäure, 4,4'-Dicarboxybiphenyl, 3*3^r-DIcarboxybiphenyl, Bis-(4-carboxyphenyl)butan, Bis-(4-carboxyphenyl)octan, Bis-(4-carboxyphenoxy)äthan, Bis-(4-carboxyphenoxy)hexan, Bis-(4-carboxyphenylmethyl)-äther, Bis-(4-carboxyphenylmethyl)keten, Biphenylendiessigsäure, Biphenylendibuttersäure, BiS-(^-carboxyphenyl)äther, Bis-(4-carboxyphenyl)sulfid, Bis-(4-carboxyphenyl)sulfon, Bis-(4-carboxyphenyl)keton, 4,4^f-Dicarboxybenzanilid, Bis-(4-carboxyphenoxyäthan), Bis-(4-carboxythiophenoxy)-äthan, Ä"thyl-bis-(4-carboxyphenyl)amin, 2,8-Di-benzofurandicarbonsäure,' 1,4-Bicyclo(2,2,2)octandicarbonsäure und eis- und trans-4,4'-Stilbendicarbonsäure.

Natürlich können gewöhnlich auch Hydroxysäuren verwendet werden, z.B. 4-Hydroxybenzoesäure, jS-Chlor-S-hydroxybenzoesäure, 4-(2-Hydroxyäthyl)benzoesäure, Poly(äthylendiphenoxyäthan-4,4'-dicarboxylat) p-(co -Hydroxyalkylbenzoesäure), aliphatische Hydroxysäuren oder ihre Lactone, z.B. Propiolacton, und γ-Hydrobuttersäure.

Das Polytetramethylenterephthalat kann nach Esteraustauschprozessen oder durch direkte Veresterungsverfahren hergestellt werden. Beispiele der erstgenannten Verfahren finden sich in der USA-Patentschrift 2 465 319* während Beispiele für das letzt-genannte Verfahren in der USA-

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Patentschrift 3 050 525 zu finden sind. Ebenso !kann PoIytrimethylenterephthalat durch Ersatz des 1,4-Butandiols durch 1,3-Propandiol bei den vorstehend genannten Verfahren hergestell^Werden. Weitere Einzelheiten über Verfahren zur Herstellung von Polymethylenterephthalaten und die Eigenschaften der ungekräuselten Produkte finden sich In Journal of Polymer Science: Teil A-I* VoI, 4, 285I-I859 (I966).

Beispiel 1

6,8 kg Dimethylterephthalat,, 4jO4 Jcg Tetramethylenglykol^ 0,59 g Natrium und 0,45^ kg Magnesiumband werden in einem Reaktionsgefäß^ durch das sauerstofffreier Stickstoff geführt wird, 1,25 Stunden auf 197°C erhitzt. Das gebildete niederpolymere Tetramethylenterephthalat wird dann 30 Minuten unter Normaldruck und weitere 3 Stunden unter leichtem Vakuum auf 28o°C erhitzt. Das erhaltene Polymere, das eine relative Viskosität von 25,3 hat, wird dann zu Schnitzeln zerkleinert, die auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 0,015 % getrocknet werden.

Die Schnitzel werden in eine Schmelze Überführt und durch eine ringförmige Düse mit 96 Löchern, die einen Durchmesser von 457u haben, mit einer Geschwindigkeit von 15*56 kg/ Stunde gesponnen, wobei der DUsenaustritt bei einer Temperatur von etwa 260^C gehalten wird. Die austretenden Schmelzflußstrahlen werden mit Luft in einer Menge von 2,27 nryMinute gekühlt. Das erhaltene Faserbündel wird mit einer Geschwindigkeit von 610 m/Minute aufgenommen, . wobei ein Titer des gesponnenen Einzelfadcns von 4o den erhalten wird. Eine Spinnappretur wird dann aufgebracht. Diese Appretur besteht aus einer nichtionischen und kationischen Schmälze und einem Antistatikmittel, die sich beide in wäßriger Lösung befinden. Die Aufnahme der Schmälze wird so eingestellt, daß ihre Menge auf dom gesponnenen 0098 4 0/2102

BAD OFtIGINAt

Strang etwa 0,05 Gew.-% beträgt.

Das teilweise kristalline gesponnene Garn, das eine Dop-pelbrechung im Bereich von 0,070 bis 0,0.80 hat, wird dann durch ein Bad aus heißem Wasser von 82°C mit einem Reckverhältnis von 3*20 gezogen. Das verstreckte Garn wird dann durch ein Ausrüstungsbad geführt, das eine nichtionische Schmälze und eine kationische Schmälze sowie ein Antistatikmittel enthält, Alle diese Verbindungen befinden sich in einem wäßrigen Medium. Die Ausrtistungsmenge wird so eingestellt, daß 0,30 Gew.-jS auf dem Garn zurückbleiben. Das Garn wird dann zum Kräuseln in eine Stauchicammer geführt, in.der 11 Kräuselungen/Zoll (433/m) eingearbeitet werden. Das gekräuselte Garn wird dann in Strangform heißfixiert, indem es 18 Minuten einer Temperatur von etwa 150⁰C ausgesetzt wird. Der heißfixierte Strang wird zu Stapelfasern von 15*2 cm Länge geschnitten. Die erhaltenen Stapelfasern haben eine Festigkeit von 3 bis 3*6 g/den und eine Bruchdehnung von 50 bis 60 %, Die Erholung nach Biegebeanspruchung beträgt 85 #.

Beispiel 2

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wird wiederholt mit dem Unterschied, daß die Polymerschnitzel wie folgt hergestellt werden: 83O Teile (5 Mol) Terephthalsäure, 1125 Teile (12,5 Mol) 1,4-Butandiol und O,o4 Teile Natriumhydroxyd werden in einem RUhrautoklaven bei einer Temperatur im Bereich von 230° bis 260°C umgesetzt. Der Druck wird während der gesamten Reaktion bei 3,5 bis 4,2 atll gehalten. Das während der Reaktion gebildete Wasser wird mit etwaigem als Nebenprodukt gebildetem Tetrahydrofuran periodisch abgezogen. Nach etwa 1 Stunde wird festgestellt, daß die Geschwindigkeit der Druckerhöhung abfällt und die Druckerhöhung schließlich aufhört. Der Druck wird dann

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- li -

auf 1 Atmosphere entspannt, worauf 0,25 Teile Antimontrifluorid zugesetzt lind die· verbleibenden Ester bei 26o°C und einem Druck von O,2 ram Hg während einer Zeit von 135 Minuten polykondensiert werden. Polytetramethylenterephthalat, das eine relative Viskosität von 25>4 hat, wird erhalten und dann zu Schnitzeln zerkleinert.

Die Schnitzel werden auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise .gesponnen. Die.Fäden werden auf die in Beispiel... 1 beschriebene Weise verstreckt, gekräuselt und zu. Stapelfasern geschnitten. Die Stapelfasern haben eine Festigkeit von 3 bis j5,6 g/den und eine Bruchdehnung von 50 bis 6o fo. Die Erholung nach Biegebeanspruchung beträgt 83 $.

Beispiel 3

830 . Teile ,0 Mol) Terephthalsäure und 775 Teile (12,5 Mol) Äthylenglykol werden in einem Rührautoklaven, der mit einem kurzen Fraktionieraufsatz, einem Kühler und einer für Betrieb unter Druck geeignete Vorlage versehen ist, bei 200° bis 250⁰C umgesetzt. Das System wird während des anfänglichen Aufheizens auf 200⁰C in die Atmosphere abgeblasen, worauf der Druck mit Stickstoffdioxyd auf 3*86 atü erhöht wird. Mit fortschreitender Veresterung wird Wasser aus dem Fraktionieraufsatz bei einer Temperatur von I50⁰ bis 155°C abdestilliert. Der Druck wird während der gesamten Reaktion bei 3*86 at'd gehalten. Die Reaktion ist in 150 Minuten beendet und wird von einer Polykondensationsreaktion gefolgt, die in etwa 120 Minuten beendet ist. Der endgültige Polyester hat eine relative Viskosität von 14,7 , einen Erweichungspunkt von 258⁰C und einen Farbwert von 1,8. Das Polymere wird dann zu Schnitzeln zerkleinert, die auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 0,015 Gev/.-^i getrocknet werden.

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Die Schnitzel werden in eine Schmelze überführt und durch eine ringförmige Düse, die 96 Löcher von O,6l mm Durchmesser enthält, in einer Menge von 20,68 kg/Stunde gesponnen. Die Düse wird bei einer Austrittstemperatur von 278⁰C gehalten. Die austretenden Schmelzstrahlen werden mit Luft in einer Menge von 2,27 nr/Minute gekühlt, und die Fäden werden mit einer Geschwindigkeit von 610 m/Minute aufgewickelt, wobei ein Titer der gesponnenen Einzelfäden von 5]5>4 den erhalten wird. Eine Spinnappretur wird dann auf das Faserbündel aufgebracht. Die Appretur besteht aus " nichtionischen und kationischen Schmälzen und Antistatikmitteln in wäßriger Lösung. Das Bad wird so eingestellt, daß 0,07 Gew.-% Appretur auf dem Eündel aufgenommen werden. Das gesponnene Garn hat eine Doppelbrechung im Bereich von ■ 0,0014 bis 0,0024 und ist vollständig amorph. Das Garn wird dann auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise verstreckt, gekräuselt und zu Stapelfasern geschnitten. Die Stapelfasern haben eine Reißfestigkeit von 3,0 bis 5,6 g/ den und eine Bruchdehnung von 50 bis 60 %. Die Erholung nach Biegebeanspruchung beträgt 48 $.

Um die Eignung der Polytetramethylenterephthalatfasern als elastische Garne für die Oberseite von Teppichen zu ermitteln, werden Garne aus den gemäß Beispiel 1 und 2 erhaltenen Stapelfasern, d.h. Tetramethylenterephthalatgarne hergestellt und mit ähnlichen Garnen verglichen, die aus den gemäß Beispiel/hergestellten Stapelfasern aus Polyäthylenterephthalat hergestellt waren. Stapelfasern von l6 den./ Einzelfaden werden zur Herstellung von Garnen verwendet, die eine Baumwollnummer von 2,0/2 haben, wobei die Einzelfäden Z-gedreht sind und 139 Drehungen/m haben und das gefachte Garn S-gedreht ist und II8 Drehungen/m hat. Diese Garne werden dann zu Cut Pile-Teppichen verarbeitet, die ein Florgewicht von 1,19 kg/m² und eine Polhöhe von I4,j5 mm haben. Die Teppiche werden hergestellt, indem das Garn mit

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6,5 Stichen/Zoll mit einer 5/32-Gauge-Tuftingmaschine in ein 91**1 cm breites Jutegrundgewebe eingenäht wird. Proben, die eine Größe von 91,4 x 46 cm haben, wobei die Breite von 46 cm parallel zur Kette verläuft, werden dann hergestellt» Die Proben werden mit Vakuum behandelt, worauf man sie 24 Stunden der Entspannung überläßt. Die ursprüngliche Flordicke wird dann bei 0,053 atü bestimmt. Die Proben werden dann in eine Prüfvorrichtung gelegt, in der der Verkehr durch einen 100 000 Schritt-Zahler gemessen wird (Hersteller Vedder-Root, Hartford, Connecticut). Nachdem 5000 Schritte gezählt worden sind, werden die Proben entnommen, worauf ihre Dicke gemessen wird. Die Proben werden dann erneut mit Vakuum behandelt und wieder in die Prüfvorrichtung gelegt. Die Messungen werden für 10 000 und 20 000 Schritte wiederholt. Die Proben werden dann gewaschen, mit Vakuum behandelt und der Entspannung überlassen, worauf ihre Dicke wieder gemessen wird. Die Proben werden erneut in die Prüfvorrichtung gelegt und nach insgesamt 30 000 bzw. 50 000 Schritten herausgenommen. Die restliche Dicke in Prozent (bei jeder Schrittzahl) wird dann als Dicke im zusammengedrückten Zustand geteilt durch die ursprüngliche

! Dicke multipliziert mit 100 bestimmt. Bei dieser Prüfung • werden die in Tabelle I genannten Ergebnisse erhalten.

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Tabelle I

Schrittzahl	Restliche	Dicke, %	Beispiel 3
	Beispiel	1 Beispiel 2	100
O	100,0	100	92,0
2500	96,3	95,8	85,9
85OO	93,8	93,5	77,6
21000	89,0	88,5	84,6
Nach der Wäsche	98,5	98,0	71,0
32400	86,1	86,0	67,7
46100	83,0	83,5

Beispiel 4

800 g Dimethylterephthalat, 665 g Trimethylenglycol und 15 ml NaH^Ti(OBu)g_7 werden in einem Reaktionsgefäß, durch das sauerstofffreier Stickstoff geleitet wird, 210 Minuten bei 230⁰C umgesetzt. Das gebildete niederpolymere Trlmethylenterephthalat wird dann 210 Minuten unter einem Druck von etwa 0,4 mm Hg auf 250⁰C erhitzt. Das erhaltene Polymere hat eine relative Viskosität von 18,0, einen Wert für endständige Säuregruppen von 14,8 und einem Schmelzpunkt von 222,0⁰C, ermittelt durch Differential-Thermoanalyse.

Die Schnitzel werden dann in eine Schmelze überführt und auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise gesponnen, verstreckt und gekräuselt. Die Endlosfäden haben einen Anfangs-

Zugmodul von woniger als 350 kg/mm , eine Erholung nach Zugbeanspruchung (TR₁-) von mehr als 60 # und eine Arbeitserholung (WRc) von mehr als 30 % und eine Erholung nach Biege · beanspruchung von 70 bis 100 #.

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Beispiel 5

8OO g Dimethylterephthalat, 665 g Trimethylenglykol und ein Esteraustauschkatalysator, bestehend aus 0,28 g des Produkts der Handelsbezeichnung "Tyzor TBT" (von E.I. du Pont de Nemours hergestellter Katalysator) und 0,28 g MgCO,, werden 356 Minuten gemeinsam bei 24o°C gehalten. Das gebildete niederpplymere Trimetiaylenterephthalat wird dann 2J55 Minuten in Gegenwart von 0,48 g geschnitzeltem Antimonsäure-Polymerisationskatalysator bei 25O⁰C gehalten. Das erhaltene Polymere hat eine relative Viskosität von 18,6 , einen Wert der endständigen Säuregruppen von 5i3 und einen Schmelzpunkt von 219,5°C, bestimmt durch Differential-Thermoanalyse. Das Polymere wird zu Schnitzeln zerkleinert, die auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise gesponnen, verstreckt, gekräuselt und zu Stapelfasern geschnitten werden. Die Stapelfasern tiaben eine gute Erholung nach Biegebeanspruchung.

Beispiel 6

Das auf dia in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellte Polymere wird durch eine Spinndüse so gesponnen, daß ein Strang von 2,25· den erhalten wird. Der Strang wird zu Stapelfasern von 7,6 cm Länge, geschnitten. J)Ie Stapelfasern werden dann zu einem Garn gesponnen, das eine Baumwollnummer von 10/1 und 7*75 Drehungen/Zoll hat. Das Garn wird dann auf einer 22-gauge-Tompkins-Hakennadelmaschine von 76,2 cm zu einer Wirkware verarbeitet, die ein Gewicht von 493 g/m hat und ausschließlich Polytetramethylenterephthalat-Obergarne auf einem Baumwollgrundgewebe hat.' Die erhaltene Wirkware wird dann wie folgt genoppt: Sie wird zweimal mit niedriger Energie durch einen Rauhapparat gegeben, worauf ein Durchgang mit niedriger Energie durch einen doppelt wirkenden Rauhapparat-folgt* Die

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BAD ORfGINAl.

Rückseite der Wirkware wird dann mit Latexharz beschichtet und zwei Minuten bei 163°C gehärtet. Dann folgt ein abschließender Durchgang mit niedriger Energie durch einen einfach wirkenden Rauhapparat, um die Wirkware zu kämmen.

Zwei weitere V/irkwaren, die in jeder Hinsicht identisch sind, mit dem Unterschied, daß in einem Fall die Stapelfaser aus Polyäthylenterephthalat besteht, während im zweiten Fall ein gemäß Beispiel 4 hergestelltes Polytri- * methylenterephthalat für aie Herstellung der Stapelfaser verwendet wird, v/erden hergestellt. Die drei Wirkwaren werden bei 49°C gewaschen und getrocknet. Anschließende Schleißversuche-ergeben, daß die V/are aus Polytetramethylenterephthalat und die Ware aus Polytrimethylenterephthalat ihre Elastizität in höherem Maße behalten als die Ware mit dem Polyäthylenterephthalatflor.

Beispiel 7

Das auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellte Polymere wird mit einer Spinndüse so gesponnen, daß Fadenstränge von je 5 den erhalten werden. Das endgültige w Strangprodukt wird dann in einer Stauchkammer so gekräuselt, daß 10 Kräuselungen/Zoll (39^ Kräuselungen/Meter) erhalten werden, und dann zu Stapelfasern von 5^ mm Länge geschnitten. Die Fasern werden dann in einem Garnettöffner behandelt und in Wattelagen von 340 g/m umgewandelt. Die Wattelage wird in Stücke von 25,4 χ 25,4 cm geschnitten, von denen je drei Ubereinander-gelegt werden. Die aus drei Lagen bestehende Probe wird dann in eine Prüfmaschine der Rubber Manufacturers Association gelegt. Die Haupt-

p teile dieser Prüfmaschine sind ein Preßfuß von 323 cm , eine Druckskala bis 250 Pounds, eine Skalenscheibe zur Ermittlung des Abstandes des Preßfußes vom Auflagetisch bei jeder Belastung und ein beweglicher Auflagetisch mit

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einer Geschwindigkeitsregelvorrichtung. Die Probe wird zwischen den Preßfuß und den Auflagetisch gelegt, worauf der Tisch gehoben wird, bis eine Belastung von ein Pound angezeigt wird. Die Höhe der Probe wird dann gemessen und als Anfangsdicke oder Anfangsbausch notiert. Der Tisch wird erneut für mehrere erhöhte Belastungen gehoben, bis eine Belastung von 22,68 kg erreicht ist. Für jede dieser erhöhten Belastungen wird die Polhöhe gemessen. Um die restliche Bauschhöhe zu bestimmen, wird eine ähnliche Probe, die aus drei übereinandergelegten quadratischen Wattelagen von 25,4 χ 25,4 cm besteht, in die Ecke eines gewöhnlichen Kissenüberzuges aus Musselin gelegt. Ein Gewicht von 77*1 kg wird dann mehrmals mit einer Geschwindigkeit von βθ Zyklen/Minute auf die Probe gesenkt, wobei das Gewicht so gewählt und ausgebildet ist, daß es einer Belastung entspricht, wie sie bei Polstermöbeln auftritt. Nach 5000 Zyklen wird die Probe in die Prüfmaschine der Rubber Manufacturers Association gelegt, wo die Verringerung der Bauschhöhe in Prozent bei verschiedenen Belastungen bestimmt wird. Ein Vergleich der aus Polytetramethylenterephthalat bestehenden Wattelage mit einer aus Polyäthylenterephthalat bestehenden Wattelage, die in jeder Hinsicht mit Ausnahme des verwendeten Polymeren identisch ist, und mit einer Wattelage, die ebenfalls in jeder Hinsicht identisch ist mit dem Unterschied, daß das verwendete Polymere auf die in Beispiel 4 beschriebene Weise hergestellt worden ist, ergibt überraschenderweise, daß die V/attelage aus Polytetramethylenterephthalat und die Wattelage aus Polytrimethylenterephthalat wesentlich geringere Verluste in der Bauschhöhe haben als die Wattelage aus Polyäthylenterephthalat.

Beispiel 8
Schnitzel aus Polyäthylenterephthalat werden auf die in

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Beispiel 5 beschriebene Weise und Schnitzel aus PoIy(I,4-butylenterephthalat) auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt. 50 Teile Schnitzel von PoIy(I,¹!-butylenterephthalat) werden dann mit 50 Teilen der Polyäthylenterephthalatschnitzel gemischt. Das Gemisch wird durch eine ringförmige Düse unter den in Beispiel 5 beschriebenen Bedingungen gesponnen, wobei jedoch die Austrittstemperatur der Spinndüse bei 275° C gehalten wird.

Das gesponnene Garn, das eine Doppelbrechung von 0,010 bis 0,0^0 hat, wird auf die oben beschriebene Weise verstreckt, heißfixiert und entspannt. Das Garn hat eine Reißfestigkeit von 3*5 g/den, eine Dehnung von 44 $ und eine Erholung nach Biegebeanspruchung von 65 %* gemessen unter den oben beschriebenen Bedingungen.

Beispiel Q

Als Schmelzen^emischte Copolymere werden auf die in Beispiel 8 beschriebene Weise hergestellt. Die Gemische haben die in Tabelle II genannten physikalischen Eigenschaften.

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Tabelle II

Zusammensetzung des Polymergemische s

Festigkeit g/den

Dehnung

Erholung nach Biegebeanspruchung, %

75 % Poly(l,4-butylenterephthalat)

25 % Polyäthylenterephthalat

3,9

4o

75

90 % Poly(l,4-butylenterephthalat)

10 % Polyäthylenterephthalat

48

8o

50 % PoIy(1,3-propylenterephthalat)

50 % Polyäthylenterephthalat

2,5

56

55

(Verstrecken mit heißen Walzen mit anschließender Behandlung· auf der Heizplatte)

50 % Poly(l,3-propylenterephthalat)

50 % Polyäthylenterephthalat

2,5

74

55

(Verstreckung nur mit heißen Walzen)

Wie die Beispiele 8 und 9 und die Werte in Tabelle II zeigen, wird mit Copolymeren von Poly(l,3-propylenterephthalat) und Poly(l,4-butylenterephthalat), die, auf Molbasis, größere Anteile anderer polyesterbildender Bestandteile enthalten, ebenfalls die erwünschte Eigenschaft der Elastizität bei Biegebeanspruchung, wie sie die Homopolymeren selbst aufweisen, erzielt.

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Claims

- 20 Patentansprüche

1.) Elastische gekräuselte Polyesterfasern, gekennzeichnet durch eine Erholung nach Biegebeanspruchung von wenigstens 70 %, wenigstens einen Anteil an einem Terephthalsäureester von Butandiol oder Propandiol, eine Kräuselungszahl von mehr als 6,0 Kräuselungen/Zoll (236 Kräuselungen/m) und einen Kräuselungsgrad von mehr als 18,0 %,

2.) Polyesterfasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ausschließlich aus dem Terephthalsäureester von 1,4-Butandiol bestehen.

3.) Polyesterfasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus dem Terephthalsäureester von 1,3-Butandiol bescehen.

<k.) Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Polyesterfasern als Obergarne von Florgeweben oder FUlIfasern vorliegen.

5.) Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Polyesterfasern als Stapelfasern oder aus Endlosfäden hergestellte Teppichobergarne vorliegen.

6.) Produkt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn beim Begehen mit 50 000 Schritten wenigstens 70 % seiner Polhöhe"behält, wenn es zu einem Garn von 3,5 Zx 3,0 S mit einer Baumwollnummer von 2,0/2 gesponnen und in

einen Cut Pile-Tuftingteppich von II90 g/m eingenäht wird.

7.) Elastische gekräuselte Polyesterfasern, gekennzeichnet durch eine Erholung nach Biegebeanspruchung von wenigstens 70 %, einen Anfangs-Zugmodul von weniger als 350 kg/mm , eine Erholung nach Zugbeanspruchung bei 5 % Formänderung von wenigstens 60 % und eine Arbeitserholung (work recovery) von wenigstens 30 %_t wobei die Fasern wenigstens

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zu einem Teil aus einem Terephthalsäureester von Butandiol oder Propandiol bestehen, eine Kräuselungszahl von mehr
als 6,0 Kräuselühgen/Zoll (236 Kräuselungen/m) und einen Kräuselungsgrad von mehr als 18,0 % haben.

8.) Produkt nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester ausschließlich aus dem Terephthalsäureester von 1,4-Butandiol besteht.

9.) Produkt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester aus dem Terephthalsäureester von 1,3-Propandiol besteht*

10.) Produkt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Polyäthylenfasern als Obergarne von Florgeweben oder als PUllfasern vorliegen.

11.) Produkt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Polyesterfasern als Stapelfasern oder aus
Endlosfäden hergestellten Obergarne für Teppiche vorliegen.

12.) Produkt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn beim Begehen mit 50 000 Schritten wenigstens 50 %
seiner Polhöhe behält, wenn es zu einem Garn von 3,5 Z χ .3*0 S mit einer Baumwollnummer von 2,0/2 gesponnen und in einen Cut Pile-Tuftingteppich von II90 g/m eingenäht wird.

13.) Produkt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Polyesterfasern als Kissenfüllung vorliegen.

14.) Produkt nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß di« elastischen Polyesterfasern als Möbelpolster vorliegen.

15·) Produkt nach.Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Polyesterfasern als Wattelagen vorliegen.

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