DE2510361C2

DE2510361C2 - Verfahren zum Herstellen eines Polyamidgarnes

Info

Publication number: DE2510361C2
Application number: DE2510361A
Authority: DE
Inventors: Earl Blaine Hixson Tenn. Adams
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1974-04-03
Filing date: 1975-03-10
Publication date: 1984-04-05
Also published as: FR2274710B1; IE43192B1; CA1056118A; AR204352A1; FR2274710A1; DE2510361A1; GB1478787A; IE43192L; US3994121A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Polyamidgarnes entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs, insbesondere von Polyamid 6.6, das sich als Beschickungsgarn für die Strecktexturierung eignet, vgl. DE-OS 22 45 468.

Die DE-OS 22 45 468, die sich auf ein Falschdraht-Strecktexturierungsverfahren bezieht, gibt an, daß man als Ausgangsgarn vorzugsweise ein hochgradig orientiertes, unverstrecktes Garn verwendet, wie es z. B. bei hoher Spinngeschwindigkeit entsteht. Die DE-OS stellt fest, daß gute Ergebnisse mit einem unverstreckten Garn erzielt werden können, das eine Doppelbrechung von mindestens 15 x 10~³ aufweist. Wenn jedoch die Spinndoppelbrechung von Polyhexamethylenadipinsäureamidgarnen durch Erhöhen der Spinngeschwindigkeit über 15 x 10"³ steigt, nehmen die Titerschwankungen zu, so daß Schwierigkeiten durch Ungleichmäßigkeit entstehen. Es treten dann auch Schwierigkeiten beim Aufwickeln der Garne zu Garnkörpern auf, und die Garne neigen etwas zur Selbstlängung beim Trockenerhitzen an der Luft über 9O⁰C.

Die US-PS 22 89 860 beschreibt ein Verfahren zum Dämpfen von frisch ersponnenen Polyamidfäden nach dem Kühlen zwischen der Kühlzone und dem Aufwickeln, wodurch die Neigung des Garns, sich an der Atmosphäre zu längen, vermindert wird. Der Wasserdampf ermöglicht es dem Garn, Feuchtigkeit zu absorbieren und sich zu längen, bevor es unter Spannung aufgewickelt wird. Die angegebenen Spinngeschwindigkeiten ergeben Garne von einer Doppelbrechung beträchtlich unterhalb 15 X 10"³.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Polyhexamethylenadipamidgarn zur Verfügung zu stellen, das sich besonders gut Für die Strecktexturierung eignet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einem eingangs erwähnten Herstellungsverfahren durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs charakterisierten Maßnahmen.

Die so hergestellten Garne erfahren eine positive Trockenwärmeschrumpfung (Abnahme der Länge beim Erhitzen an der Luft) zwischen 90 und 140⁰C (Tsi«o ~ TS90). Ferner haben die Garne eine Bruchdehnung von 50 bis 115%, insbesondere 70 bis 100%, eine Festigkeit von mindestens 2,2 dN/tex (2,2 bis 3.<)6 dN/tex) und eine (Ts₁₄₀ - Ts9o)-Schrumpfung von mindestens +0,1% (+0,1 bis 2,0%). Die Spinndoppelbrechung liegt gewöhnlich zwischen 0,040 und 0,050. Die Garne haben einen gleichmäßigen Titer, der sich durch Titerschwankungswerte im Bereich von 0,5 bis 2,0% kennzeichnet Die Garne können beliebige Fadennummern haben, bei denen die Garnfäden Fadentiter von 1,54 bis 27,5 dtex haben. Die Garnfäden können verflochten sein, um eine gute Garnkörperbildung und nachträgliche Garnbehandlungen zu erleichtern. Eine schwache Verflechtung, z. B. eine solche, die für Garne von vier oder mehr Fäden einer mittleren Verflechtungszahl von weniger als 150 cm entspricht, wird im allgemeinen bevomigt.

Daß R kleiner als 5,5 X 10"⁶ min/m sein muß, beruht auf der Feststellung, daß bei zunehmender Spinngeschwindigkeit eine Geschwindigkeit erreicht wird, bei deren Überschreitung eine weitere Zunahme der Spinngeschwindigkeit nur noch zu einer verhältnismäßig geringen oder überhaupt keiner Zunahme der Doppelbrechung führt. Im allgemeinen genügt es, mit Geschwindigkeiten von mehr als etwa 1830 m/min zu arbeiten; Geschwindigkeiten von mehr als etwa 2740 m/min werden jedoch bevorzugt.

1» Unmittelbar nach dem Kühlen wird das Garn der Einwirkung einer Wasserdampfatmosphäre ausgesetzt, ggf. mit Wasserdampf unter überatmosphärischem Druck, wobei die Dauer der Behandlung und die Temperatur ausreichend zu wählen sind, um den vorgeschriebenen Abkochschrumpf von 2 bis 6% zu erzielen. Dieser Grad des Dämpfens führt auch zur Ausbildung guter Aufwickeleigenschaften für eine gute Garnkörperbildung. Methoden zur Bestimmung der angegebenen Werte finden sich am Ende der Beschreibung.

Gemäß der Zeichnung werden Fäden 1 aus dem Spinndüsenaufbau 2 in den Kühlschacht 3 ersponnen und durcn quer zur Fadenrichtung von rechts nach links strömende Luft von Raumtemperatur gekühlt. Nach dem Kühlen zu einem nicht-klebrigen Zustand werden die Fäden durch die Führung 4 zu einem Garn zusammengeführt, das durch die Wasserdampfbehandlungsröhre 5, die Führung 6, über eine in ein Appreturbad 8 tauchende Appreturwalze 7, über die Führung 9 geleitet und dann um die Schnellzugwalze 10 mit der dazugehörigen Walze 11 herumgewickelt und als Garnpackung 12 aufgewickelt wird. Zwischen der Zugwalze und der Aufwickelvorrichtung kann gegebenenfalls eine Verflechtungsdüse 13 angeordnet sein, um das Garn zu verflechten.

Da die Fäden mit ungewöhnlich hoher Geschwindigkeit ersponnen werden, soll der Kühlschacht langer als üblich sein; eine Länge von 152 cm eignet sich für Fäden von niedrigem Titer. Im allgemeinen befindet sich das Garn, bevor es mit der ersten Führung in

bo Berührung kommt, auf einer Temperatur von weniger als 65°C.

Das Dämpfen ist erforderlich, um dem Ausgangsgarn die gewünschten Eigenschaften zu verleihen. Ein 129,5 cm langes Dampfrohr, das am oberen Ende mit Dampfte öffnungen versehen ist, kann bei geeigneten Dampfdrücken verwendet werden. Beispiel 1 erläutert das Arbeiten mit Wasserdampf von 0,47 bar Überdruck. Unter anderen Spinnbedingungen, wenn ein 4fädiges

Ausgangsgarn von 28,6 dtex mit einer Geschwindigkeit von 3108 m/min ersponnen wird, erweist sich ein Dampfdruck von 0,80 bar Überdruck als notwendig, um den gewünschten Doppelbrechungsb?reich zu erreichen, und um die gewünschte Schrumpfung, eine bessere Titergleichmäßigkeit, ein besseres Verhalten beim Spinnen und ein besseres Verhalten beim Aufwickeln zum Garnkörper zu erzielen.

Anstelle von Zugwalzen kann eine pneumatische Düse oder eine andere Vorrichtung zum Fördern des Garns verwendet werden.

Im Interesse einer guten Gamkörperoildung kann das Garn zwischen der Zugwalze und dem Garnkörper etwas, z. E. au*" das l,05fache, gedehnt werden.

Das Polyamid kann herkömmliche Mattierungsmittel, pulverformige Stoffe, antistatische Mittel, optische Aufheller, Oxidationsverzögerer und Copolyamidkomponenten in geringeren Mengen enthalten, sofern es nur den hier gestellten Anforderungen genügt.

Das Garn kann, wie in der US-PS 29 85 995 beschrieben, verflochten werden.

Fadenbrüche beim Texturieren können durch geeignete Wahl der Appretur vermindert werden. Bevorzugte Appreturen enthalten Alkylenoxidpolymere. Die folgenden Appreturen haben sich, besonders für vielfadige Garne, als besonders gut erwiesen (wobei alle Prozentangaben und Teile sich auf das Gewicht beziehen):

A. Emulsion von:
85% Wasser,

15% eines Gemisches, bestehend aus
95 Teilen einer Ölbasis aus
28,6 Teilen Kokosnußöl,
40,8 Teilen sulfatiertem Erdnußöl

(Trockenbasis),
21,8 Teilen Oleinsäure,
5,4 Teilen Triethanolamin,
3,4 Teilen KOH (Trockenbasis),
5 Teilen Poly-(oxyäthylenoxy-l,2-propylen)-glykol von hohem Molekulargewicht (Zahlenmittel etwa 14 800), wobei das Gewichtsverhältnis von Äthylenoxid- zu Propylenoxidgruppen etwa 3 : 1 beträgt; die Herstellung ist in der US-PS 24 25 845 beschrieben.

B. Ebenso wie »A«, aber mit 99 (statt 95) Teilen Ölbasis und nur 1 Teil Polyglykol.

C. Ebenso wio »B«, aber ohne Polyglykol.

D. Emulsion aus 95 Teilen Wasser und 5 Teilen Gemisch gemäß Beispiel III der US-PS 34 28 560, mit dem Unterschied, daß der Sorbitester, wie in der US-PS 33 97 081 (Spalte 2, Zeile 59-67) beschrieben, aber mit einem Verhältnis von 1 Mol Sorbit zu 30 Mol Äthylenoxid und mit 4 oder 5 Mol eines Gemisches aus Oleinsäure und Laurinsäure (Molverhältnis 4 : 1) als Tetraester oder Pentaester hergestellt wird. Der pH-Wert der Appreturemulsion wird mit 45prozentiger Kalilauge auf etwa 9 eingestellt.

Beispiel 1

Polyamid-6.6-flocken mit einer relativen Viscosität von 36,7 und einem TiO₂-Gehalt von 0,3% werden in einer Schneckenschmelzvorrichtung bei 291°C aufgeschmolzen. Die Schmelze wird durch eine Normalpackung und durch drei Spinndüsenkapillaren von 0,0457 cm Durchmesser uud 0,3048 cm Länge geleitet Die Strömungsgeschwindigkeit des Polyamids durch die Kapillaren (Spinndüsengeschwindigkeit) ist in Tabelle I angegeben.

> Die ersponnenen Fäden laufen durch eine 1,52 m lange Kammer, wo sie durch quer zur Fadenrichtung strömende Luft von Raumtemperatur gekühlt werden. Dann laufen sie über einen Querstif'fiihrer, der sie zu einem Garn zusammenführt Dann läuft das Garn an

i" einer rotierenden Appreturwalze vorbei, die in ein Appreturbad taucht

Hierauf läuft das Garn über einen weiteren Querstift-Zusammenfuhrer und dann durch ein 129,5 cm langes Dampfbehandlungsrohr, in das Wasserdampf von 0,47

' > bar Überdruck aus zwei 0,152 cm weiten Öffnungen eingeleitet wird. Als Appretur dient die oben angegebene Appretur D. Die Schnellzugwalze läuft mit der in Tabelle I angegebenen Geschwindigkeit um. Hinter der Zugwalze und vor der.. Aufwickeln wird eine zweite

-'<> Appretur aufgetragen. Hierbei handelt es sich um die Appretur C, die aber nicht als 15prozentige, sondern als lOprozentige Emulsion zur Anwendung kommt. Zwischen der Zugwalze und dem Garnkörper wird das Garn etwas gedehnt. Dann wird das Garn unter einer Span-

r. nung von 0,088 bis 0,264 dN/tex zum Garnkörper aufgewickelt. Die relative Viscosität des Garns beträgt 40-42. Es werden zehn Garne hergestellt, die sich in ihren Eigenschaften, wie in Tabelle I angegeben, voneinander unterscheiden. Die Garnproben 7 bis 10 sind

in von guter Beschaffenheit, was sich aus der geringen Titerschwankung und dem zufriedenstellenden Verhalten beim Aufwickeln zum Garnkörper ergibt. Die Garnproben 1 bis 6 sind unbrauchbar, da sie entweder zu hohe Titerschwankungen und/oder eine schlechte

J5 Garnkörperbildung zeigen. Die Garnproben 7 bis 10, die unter Bedingungen ersponnen worden sind, bei denen sich »Ä«-Werte von weniger als 5,5 x 10~⁶ min/m ergeben, sind sehr geeignet für die Herstellung ausgezeichneter Strumpfwarengarne durch Strecktexturierung.

Zu Vergleichszwecken sind auch die Werte für ein unverstrecktes Polyamid-6.6-Ausgangsgarn angegeben, das als »unverstrecktes Kontrollgarn« bezeichnet wird und bei einer herkömmlichen Spinngeschwindigkeit ersponnen worden ist (vgl. Tabelle I), und das zur vollständigen Verstreckung auf der Streckzwirnmaschine bestimmt ist.

Dieses Garn wird im wesentlichen in der gleichen Weise mit den in Tabelle I aufgeführten Ausnahmen hergestellt; ferner hat die Spinndüsenöffnung einen Durchmesser von 0,051 cm und eine Länge von 0,424 cm, es wird kein Wasserdampf verwendet, und die Appretur ist eine Emulsion aus 92 Teilen Wasser und 8 Teilen eines Gemisches der folgenden Zusammensetzung: 70 Teile Butylstearat, 15 Teile Reaktionsprodukt aus 1 Mol Oleylalkohol und 10 Mol Äthylenoxid, 10 Teile Oleinsäure, 5 Teile Triäthanolamin, 0,1 Teil 2,2'-Thio-bis-(4-methyl-6-tert.butylphenol) und 0,1 Teil 2,2'-Thio-bis-(4,6-dichlorphenol). Dieses Garn ist bei der Alterung nicht stabil; die Verarbeitbarkeit bei einem normalen Reckverhältnis verschlechtert sich, und das gealterte Garn zeigt eine schlechte Gleichmäßigkeit. Ein anderes Vergleichsgarn wird ähnlich dem soeben beschriebenen, aber als 4fädiges Garn und mit den übrigen, in Tabelle I genannten Unterschieden hergestellt. Dieses Garn wird nach dem Erspinnen und Aufwickeln in normalerweise Art und Weise in einer gesonderten Verfahrensstufe 3.822X fdies herie.iitpt- auf rfiic

3,822tache) kaltverstreckt. Die für dieses Garn in Tabelle I angegebenen Eigenschaften sind die Eigenschaften des kaltverstreckten Garns.

Die Proben 1 bis 10 sowie das unverstreckte und das verstreckte Kontrollgarn werden in einer Falschdraht-Texturiermaschine texturiert. Diese Texturiermaschine besteht der Reihe nach aus Zuführungswalzen, Erhitzer, Hohlröhren-Reibungszwirnmaschine (gemäß US-PS 29 36 570) und mit 640 m/min umlaufenden Aufwickelwalzen. Bei den Proben Nr. 1 bis 10 und dem unverstreckten Kontrollgarn werden Verstrecken und Texturieren gleichzeitig vorgenommen, d. h. der Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Zuführwalze und der Abzugswalze ist derart, daß die Garne mit dem in Tabelle Il angegebenen Reckverhäitnis verstreckl wer- ϊ5 den. Das verstreckte Kontrollgarn wird ohne weiteres Verstrecken texturiert. Die übrigen Texturierbedingungen finden sich in Tabelle II.

Bei Anwendung dieser Texturierbedingungen weist das neue Garn einen besseren Kräuselindex als das verstreckte Kontrollgarn und bessere Zugfestigkeitseigenschaften sowie eine geringere Schrumpfung als das unverstreckte Kontrollgarn auf.

Beispiel 2

Dieses Beispiel zeigt die Bedeutung der Dampfbehandlung von Polyamid-6.6-garn.

Man arbeitet nach Beispiel 1 mit dem Unterschied, daß vier 7fädige Garne aus Spinndüsenkapillaren von 0,038 cm Durchmesser und 0,048 cm Länge und zwei 4fädige Garne aus Spinndüsenkapillaren von 0,051 cm Durchmesser und 0,424 cm Länge ersponnen werden. Die Garneigenschaften und die Verfahrenseinzelheiten sind in Tabelle III angegeben. Die in der Reihe »Dampfbehandlung« durch »+« gekennzeichneten Garne sind, wie in Beispiel 1, mit Dampf behandelt; die mit »-« bezeichneten Garne sind nicht mit Dampf behandelt.

Die Garnkörner aus den nicht mit Dampf behandelten Garnen sind unbrauchbar, obwohl die Spinngeschwindigkeit hoch ist, während die Garnkörper aus den mit Dampf behandelten Garnen brauchbar sind. Die nicht mit Dampf behandelten Garnkörper sind so schlecht, daß sie sich bei einem normalen Herstellungsverfahren nicht in die Streckzwirnmaschine einsetzen lassen. Die Werte zeigen auch noch weitere Unterschiede zwischen gedämpften und ungedämpften Garnen.

Beispiel 3

Die Proben 1 bis 4 werden gemäß Beispiel I hergestellt Die Proben 5 bis 7 werden hergestellt, indem man ein ersponnenes Garn in einer mit Zuführwalze, Reckwalze und einem zwischen diesen Walzen gelegenen Reckstift mit einem Durchmesser von 0,476 cm ausgestatteten Verstreckungsmaschine bei einer Garngeschwindigkeit am Stift von 640 m/min von der angegebenen niedrigen Spinngeschwindigkeit in den angegebenen Reckverhältnissen teilweise kaltverstreckt. Die Zugwalzengeschwindigkeiten sind in Tabelle IV angegeben. Die Dehnung zwischen den Zugwalzen und der Garnkörperhaspel beim Spinnen beträgt 1,05 X für die Proben 1 bis 4 und 1.0 X für die Proben 5 bis 7.

Die Game werden, wie gemäß Beispiel 1, bei einer Heizplattentemperatur von 204⁰C, den in Tabelle IV angegebenen Reckverhältnissen und einer Aufwickelgeschwindigkeit von 640 m/min strecktexturiert. Die aus den mit hoher Geschwindigkeit ersponnenen Ausgangsgarnen hergestellten Produkte haben eine höhere Festigkeit, einen höheren Kräuselindex, geringere Titerschwankungen und einen geringeren Abkochschrumpf als die aus den mit niedriger Geschwindigkeit ersponnenen und teilweise verstreckten Garnen hergestellten Produkte.

Beispiel 4

Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von Polyamidgarnen mit hoher Geschwindigkeit mit und ohne Behandlung mit Wasserdampf. Ferner zeigt das Beispiel die Verwendung einer Luftdüse zum Fördern der Garne mit sehr hohen Geschwindigkeiten.

Zwölf Polyhexamethylenadipinsäureamidgarne werden im wesentlichen nach Beispiel 1 mit den folgenden Unterschieden hergestellt:

1. Relative Viscosität der Flocken 30-32 (relative Viscosität des Garns ungefähr die gleiche).

2. Kühlschachtlänge 170 cm.

3. Dampfbehandlungsrohr 192 cm lang; der Dampf wird unter einem Druck von 0,50 bar Überdruck durch zwei 0,14 cm weite Öffnungen und eine 0,10 cm weite Öffnung eingeleitet, während für die Proben 9 bis 12 (Tabelle V) zwei Dampfeinlaßöffnungen von 0,254 cm verwendet werden.

4. Die Proben 1 bis 8 werden von der Spinndüse durch eine pneumatische Luftdüse abgezogen und nicht zu einem Garnkörper aufgewickelt, sondern in einen Topf abgelegt; die übrigen Proben werden von der Spinndüse mit Hilfe von Schnellzugwalzen (10 in der Abbildung), wie in den übrigen Beispielen, abgezogen (Dehnung zwischen den Zugwalzen und der Aufwickelhaspel < 1,05 X).

Andere Ausnahmen ergeben sich aus Tabelle V, die die Verfahrenswerte und die Eigenschaften dieser Garne angibt.

Alle Proben mit ungeraden Zahlen (gedämpft) sind zufriedenstellende Garne gemäß der Erfindung.

Aus den ungedämpften Proben 10 und 12 lassen sich keine zufriedenstellend gleichmäßig aufgewickelten Garnkörper herstellen.

50

Beispiel 5

Dieses Beispiel erläutert ein spinnorientiertes 7fädiges Garn von geringer Schrumpfung mit einem Titer

von 11 dtex zur direkten Verwendung ohne weitere Verarbeitung, wie z. B. durch Texturieren.

Polyhexamethylenadipinsäureamidflocken mit einer relativen Viscosität von 39 und einem TiO₂-Gehalt von 0,3% werden bei 290⁰C in einer Polymerisatstrangpresse

unter Vakuum aufgeschmolzen. Die relative Viscosität des Extrudats beträgt 48 bis 51. Die Schmelze strömt durch eine Normalpackung und sieben Spinndüsenkapillaren mit Durchmessern von 0,0059 cm und Längen von 0,0086 cm. Die Strömungsgeschwindigkeit des

Polymerisats durch die Kapillaren (Spinndüsengeschwindigkeit) beträgt 11,5 m/min. Ähnlich wie in Beispiel 1 werden die ersponnenen Fäden gekühlt, zu einem Garn zusammengeführt, gedämpft und mit

Appretur versehen. Das Garn wird ähnlich wie in Beispiel 1 zum Garnkörper aufgewickelt, mit dem Unterschied, daß die Zugwalze mit 3068 m/min umläuft und das Garn zwischen der Zugwalze und einer mit 3140 m/min umlaufenden Ablegewalze auf das l,02fache gedehnt wird und die Aufwickelspannung 0,62 dN/tex beträgt.
Die Garneigenschaften sind die folgenden:

Festigkeit 2,64 dN/tex; Bruchdehnung 52,6%; Titer 10,9 dtex;

Abkochschrumpf 4,14%;
Doppelbrechung 0,04084.

Das Garn wird ohne weitere Verarbeitung zum Umspinnen eines Spandexgarns von 93,5 dtex bei normaler Einstellung einer technischen Umspinnungsmaschine verwendet. Das umsponnene Garn hat eine ausgezeichnete Beschaffenheit.

In den nachfolgenden Tabellen sind

1 g/den = 0,88 dN/tex
1 den = 1,1 dtex.

Tabelle I

Verfahrenskennwerte 1

Spinndüsengeschwindigkeit, m/min

Zugwalzengesch wi ndigkeit, m/min

Dehnungsverhältnis zwischen Zugwalze und Garnkörper Garneigenschaften:

Bruchdehnung, % Festigkeit, g/den Titer, den

Doppelbrechung (A n) R (x 10⁶), min/m Titerschwankung, % Garnkörperbrauchbarkeit*)

♦) + bedeutet brauchbar. - bedeutet unbrauchbar.

7,2	7,6	8,2	8,2	9,0	10,3
549	686	914	1097	1325	1577
1,06 X	1,05 X	1,58 X	1,61 X	1,09 X	1,08 X
261	285	192	126	153	144
1,55	1,7	2,84	3,26	2,03	2,6
61,5	49,3	28,1	23,9	32,3	28,5
0,01541	0,01937	0,02661		0,03658	0,04112
60,0	45,9	13,1	S,7	13,1	6,6
5,0	5,0	2,15	2,4	1,7	1,85

Tabelle I (Fortsetzung)

Verfahrenskennwerte 7 10

Kontrollgarn
unverstreckt verstreckt

Spinndüsengeschwindigkeit, m/min

Zugwalzengeschwindigkeit, m/min

Dehnungsverhältnis zwischen Zugwalze und Garnkörper Gameigeaschaften:

Bruchdehnung, %

Festigkeit, g/den

Titer, den

Doppelbrechung (A n) R (X 10⁶), min/m Titerschwankung, % Garnkörperbrauchbarkeit*) Doppelbrechungsdifferenz, δ

*) + bedeutet brauchbar. - bedeutet unbrauchbar.

14,3	15,0	16,3	17,5	3,5	3,2
2526	2652	2915	3110	473	422
1,03 X	1,08 X	1,07 X	1,05 X	1,00X	1,0OX
95	79	67	73	400-700	30-35
	2,36	3,65	3,58	0,2-0,6	5,0-6,0
26,9	27,3	27,1	27,5	71,6	18,0
0,04511	0,04606	0,04770	0,04606	0,0060	0,0550
2,2	1,4	-1,1	-1,1	>5,5
1,50	1,04	1,0	1,2	0,65

0,029

-0,0002 0,0005

Tabelle II

10

Verfahrenskennwerte
1 2

Reckverhältnis Heizplattentemperatur, °C Spannung (bei Zuführung zum Drehzylinder/beim Austritt aus Drehzylinder), g

Eigenschaften des texturierten Garns

Titer, den

Festigkeit, g/den Bruchdehnung, % Modul, g/den Kräuselindex, % Abkochschrumpf, %

Tabelle II (Fortsetzung)

3,56 X	3,09 X	2,34 X	1,78 X	2,05 X	1,69 X
190	190	195	195	195	200
15,4/18,9	12,8/17,6	10,4/13,4	11,0/14,0	10,6/15,8	7,2/10,6

17,4	16,2	15,1	14,4	16,1	16,8
2,9	4,6	4,1	5,3	5,1	4,5
13,8	25,6	21,8	38,9	31,3	44,3
26,8	18,5	25,1	18,2	22,6	18,9
68,5	69,7	64,2	65,6	67,6	68.9
7,2	6,9	6,4	7,2	7,3	6.9

Verfahrenskennwerte

7 8

Konirollgam unverstreckt verstreckt

Reckverhältnis Heizplattentemperatur, ⁰C Spannung (bei Zuführung zum Drehzylinder/beim Austritt aus Drehzylinder), g

Eigenschaften des texturierten Garns

Titer, den

*) Garntemperatur 19O⁰C.

Tabelle HI

1,52 X	1,43 X	1,35 X	1.31 X	3,66 X	1.00 X
204*)	204	204	204	190	208
6,4/14,0	11,8/20,5	11,8/20,6	11,0/17.8	10,2/16.4	6,0/8,1

18,7	20,3	20,4	21,8	19.7	19,1
5,5	4,8	5.3	4,6	4.2	5,7
33,9	29,3		28.0	33,0	36,0
18,4	13,6	24,1	12,5	16,5	23,1
70,5	71,4	71.4	74.0	72	66,8
7,3	8,0	8,3	7,3	9,5	5.4

Anzahl der Kapillaren je Faden

Spinndüsendurchsatz,

kg/h/Faden Zugwalzengeschwindigkeit, m/min

Dampfbehandlung¹) Dehnungsverhältnis zwischen Zugwalze und Garnkörper

Garnbezeichnung A B	7	C	D	E	1-
7	0,4876	7	7	4	4
0,4876	2179	0,5942	0,5942	0,5294	0,5294
2179	2964	2964	2964	2964

1,015 X

1,035 X

1,032 X

Forisct/uni;

12

Garnbezeichnung
ABC

Garneigenschaften:

Bruchdehnung,⁰/» 81 *)

Festigkeit, g/den 2,7 *)

Titer, den 30,1 *)

Doppelbrechung²) 0.040 0,037

Doppelbrechung (>2 Tage Alterung)

Garnkörperbrauchbarkeit'') +

Schrumpfung, % (nach 3 Tagen)⁴) Doppelbrechungsdifierenz, δ Abkochschrumpf, % 3,26

R (X 10⁶), min/m -4,4

') + bedeutet gedämpft, - bedeutet ungedämpft.

") Proben weniger als 2 Stunden nach dem Erspinnen gemessen.

³) Gleiche Bedeutung wie in Tabelle

⁴) Bestimmt gemäß US-PS 37 48 844, Spalte 6, 1. 49. Probenstränge bei der Schrumpfung mit Gewicht von 3,5 mg/den belastet. *) Garnkörper ist so verheddert, daß eine genaue Messung unmöglich ist.

Tabelle IV

Probe

12 3 4 5 6 7

96	86	72	70
3,96	3,28	2,97	3,27
26,5	26,3	24,9	24,1
0,039	0,036	0,039	0,036
0,046	0,044	0,041	0,040
4,0	0,5	4,0	0,5
0,0052	0,0019
5,04	1,94	3,15	1,98
-1,1	-	~0,8	-

Spinnverfahren Spinndüsendurchsatz, kg/h/Faden Zugwalzengeschwindigkeit, m/min

R (X 10⁶), min/m Reckverhältnis Dampfbehandlung

Ausgangsgarneigenschaften Titer, den
Bruchdehnung, % Doppelbrechung, A η Festigkeit, g/den Abkochschrumpf, % Titerschwankung, %

Strecktexturierverfahren Reckverhältnis Spannung (bei Zuführung zum Drehzylinder/beim Austritt aus Drehzylinder), g

Eigenschaften des texturierten Garns

Titer, den
Festigkeit, g/den Bruchdehnung, % Modul, g/den Kräuselindex, % Abkochschrumpf, %

0,49	0,50	27,3	0,55	0,58	0,23	0,23
2473	2652	79,3	2915	3110	473	473
-1,1	-1,1	0,0461	~1,1	-1,1	-57	-57
keine Kaltverstreckung	3,4	+	+	2,62 X	3,00 X
28,6	-4,1	27,1	27,5	27,8	24,6
85,3	ι 5	66,8	72,8	96,7	72,0
0,0458	1,428 X	0,0477	0,0461	0,0419	0,0462
3,3	I 10,1/16,0	3,7	3,6	3,7	3,7
~3,7	-4,4	-4,1	10,2	10,9
1,2	ι η	ι 2	5,6	3 ^Λ
1,438 X	1,333 X	1,236 X	1,438 X	1,333 X
12,8/16,f	9,6/15,6	9,4/14,2	8,6/12,8	8,4/17,6

0,23

473

-57 3,23 X

22,9 64,0 0,0468

4,5 10,4

1,236 X 9,6/18,0

20,3	19,5	20,2	23,3	19,6	19,0	19,0
4,5	5,1	5,2	4,6	3,4	3,2	3,6
30,7	34,2	27,9	27,2	24,7	21,3	23,3
23,2	27,6	27,0	25,1	16,1	13,9	9J.
74,3	73,2	73,1	74,7	72,2	69,0	69,4
5,96	4,9	5,9	6,4	8,01	7,08	7,78

Tabelle V

	Probe	2	3	4	5	6
	1
Veifahrenskennwerte		2743	3383	3383	4298	4298
Zugwalze ngeschwindig-	2743
keit, m/min*)		-	+	-	+	—
Dampfbehandlung**)	+	0,23/0,305	0,46/3,56	0,46/3,56	0,23/0,305	0,23/0,305
Spinnkapillarengröße,	0,23/0,305
Durchmesser/Länge,
mm
Gameigenschaften		224/40	260/48	260/48	124/40	124/40
Titer, den/Fadenzahl	224/40	2,60	3,20	2,70	3,26	2,95
Festigkeit, g/den	3,20	89,5	79	83,6		63
Bruchdehnung, %	74	0,03905	0,04321	0,04086	0,04527	0,03968
Doppelbrechung	0,04266	0,45	2,95	0,46	3,52	1,61
Abkochschrumpf, %	2,32	-0,25	+0,55	-1,15	+0,95	-0,75
Ts₁₄₀-Ts₉₀, %	+0,85	-0,35	+0,35	-■,15	+0,65	-0,45
Ts₁₄₀-Ts₉₀, %***)	+0,25
Tabelle V (Fortsetzung)
	Probe	8	9	10	11	12
	7

Verfahrenskennwerte
Zugwalzengeschwindigkeit, m/min*)
Dampfbehandlung**)
Spinnkapillarengröße,
Durchmesser/Länge,
mm

5029

2743

3383

*) Für die Proben 1 bis 8 ist dies die Fördergeschwindigkeit des Garns durch die Luftdüse. **) + bedeutet gedämpft; - bedeutet ungedämpft.
***) Proben 0,5 bis 2 Monate vor den Messungen gealtert.

3383

0,38/0,48 0,38/0,48 0,23/0,305 0,23/0,305 0,46/3,56 0,46/3,56

Gameigenschaften	151/56	151/56	56/10	54/10	14,5/3	12,0/3
Titer, den/Fadeiizahl	3,37	3,28	2,90	2,80	3,20	3,50
Festigkeit, g/den	57	69	94	85,9	74,8	76,8
Bruchdehnung, %	0,04492	0,04257	0,04015	0,04036	0,04025	0,04127
Doppelbrechung	2,80	1,92	3,79	0,25	4,72	0,82
Abkochschrumpf, %	+0,75	-0,20	+ 1,55	-0,25	+1,05	-1,10
TSi₄₀-Ts₉₀, %	+0,45	-0,20	+ 1,40	-1,25	+2,00	-0,95
Ts,₄₀-Ts₉₍₎, %***)

Erläuterung der Parameter

»Doppelbrechung« (A n) bedeutet den Unterschied in der Brechungszahl für parallel zur Faserachse polarisiertes Licht (n) und senkrecht zur Faserachse polarisiertes Licht (nj; d. h. Δ η = n_it- η_λ. Die Doppelbrechung wird nach der in »Fibers from Synthetic Polymers« von R. Hill, Verlag Elsevier Publishing Company, New York. 1953, auf Seite 266-268 beschriebenen Verzögerungsmethode unter Verwendung eines Polarisationsmikroskops mit Drehtisch zusammen mit einem Bereck-Kompensator bestimmt. Die Doppelbrechung

wird berechnet, indem man die gemessene optische Verzögerung durch die gemessene Faserdicke dividiert. Das Garn wird in einem Raum von 72% relativer Feuchte bei 23°C 48 Stunden vor der Messung konditioniert.

Die »Doppelbrechungsdifferenz« (d) ist die Differenz zwischen der mittleren Doppelbrechung in der Nähe der Faseroberfläche und der äußersten Doppelbrechung im Inneren der Faser oder nahe ihrem Mittelpunkt. Diese Definition ist am besten aus der Meßmethode verständlich: Man verwendet ein Zweistrahl-Interferenzmikroskop, wie es von der Firma E. Leitz AU

in Wetzlar hergestellt wird. Die zu untersuchende Faser wird in eine inerte Flüssigkeit eingetaucht, deren Brechungszahl n_L sich von derjenigen der Faser um einen solchen Betrag unterscheidet, daß eine maximale Verschiebung der Interferenzsti sifen um 0,2 bis 0,5 Wellenlängen erfolgt Der Wert n_L wird mit einem Abbe-Refraktometer bestimmt, das an der D-Litäe des Natriums geeicht und für das in dem Interferometer verwendete grüne Quecksilberlicht nicht korrigiert ist. Die Faser wird so in die Flüssigkeit gelegt, daß nur einer der ι ο beiden Strahlen durch die Faser hindurchgeht Die Faser wird mit ihrer Achse senkrecht zu den nicht verschobenen Streifen und zur optischen Achse des Mikroskops angeordnet Das Muster der Interferenzstreifen wird auf einem Τ-410-Polaroidfilm bei lOOOfacher Vergrößerung registriert. Die Beziehung der Streifenverschiebungen zu den Brechungszahlen und der Faserdicke entspricht der Gleichung

20

in der

η die Brechungszahl der Faser,
λ die Wellenlänge des verwendeten Lichts (0,546 μ), d die Streifenverschiebung,

D den Abstand zwischen benachbarten Streifen und / die Weglänge des Lichts (d. h. die Faserdicke) an der Stelle bedeutet, wo d gemessen wird.

Für jede Streifenverschiebung d, die auf dem Film ausgemessen wird, gibt es eine einzige Wertegruppe η und /. Um die Gleichung für die beiden Unbekannten zu lösen, werden die Messungen in zwei Flüssigkeiten durchgeführt, von denen vorzugsweise die eine eine höhere und die andere eine niedrigere Brechungszahl aufweist als die Faser. So erhält man für jeden Punkt längs der Breite der Faser zwei Gruppen von Werten, aus denen η und t dann berechnet werden.

Wie bereits erwähnt, ist die Doppelbrechung (A n) die Differenz zwischen der Brechungszahl für senkrecht zur Faserachse polarisiertes Licht (n±) und der Brechungszahl für parallel zur Faserachse polarisiertes Licht (n„); d. h. (A n) = (n_u = - nj. Die Doppelbrechungsdiflerenz (ό) wird dann als Differenz zwischen der Doppelbrechung in der Nähe der Faseroberfläche, (A n)_s, (d. h. an einer von der Faserachse um mindestens 0,95 r, wobei r den Faserradius bedeutet, nach der Seite verschobenen Stelle) und der äußersten Doppelbrechung im Faserkern (A «)<■> (d- ⁿ·^an einer Stelle, die zwischen dem Fasermittelpunkt und 0,65 r liegen kann) berechnet.

Bei allen diesen Berechnungen sind alle linearen Abmessungen in den gleichen Einheiten angegeben und werden, falls erforderlich, entweder in die vergrößerten Einheiten der photographischen Aufnahme oder in die absoluten Einheiten der Faser umgewandelt.

»R«, ausgedrückt in Minuten/m, ist die momentane Änderungsgeschwindigkeit der Doppelbrechung in ersponnenem Zustand (A n) mit der Spinngeschwindigkeit. Sie ist durch die Gleichung

D	d(An)	um	A(An)
	d(ss)	Ass-*	0 Ass
	(D		(2)
definiert,	in der

J An₂-AnA V SS₇ - ss, ) A η die Doppelbrechung der ersponnenen Faser und ss die Spinngeschwindigkeit in m/min bedeutet

Für eine gegebene Garnnummer kann man »Ä« erhalten, indem man (a) die Doppelbrechung der bei verschiedenen Geschwindigkeiten ersponnenen Garne bestimmt, (b) eine Kurvr. für die Abhängigkeit der Doppelbrechung von der Spinngeschwindigkeit aufträgt und (c) die momentanen Steigungen des Kurvenabschnitts zwischen Ai₁ und ssj bei Zuwachseinheiten (Inkrementen) von 91,4 m/min entsprechend dem angenäherten Ausdruck (3) in der obigen Gleichung berechnet.

Die »relative Viscosität« (R V₆₆) von Polyhexamethylenadipinsäureamid (Polyamid 6.6) ist das Verhältnis der absoluten Viscosität (/, 66) einer 8,4gewichtsprozentigen Lösung von Polyamid 6.6 in 90prozentiger Ameisensäure in Centipoise zu der absoluten Viscosität (η_Γ) der 90prozentigen Ameisensäure in Centipoise.

(3)

Die angegebenen Werte werden nach der ASTM-Prüfnorm D 789-53 T bestimmt, und das Ergebnis wird mit der Konstante 1,0183 multipliziert.

»Bruchdehnung«, »Festigkeit« und »Anfangsmodul« werden mit einem Instron-Prüfgerät (Tischgröße) nach der ASTM-Prüfnorm D 2256-66 T bestimmt Alle Proben werden 24 Stunden auf dem Garnkörper bei 23⁰C und 72% relativer Feuchte konditioniert und in dergleichen Umgebung gemessen. Die Eigenschaften von Garnen aus 10 oder mehr Fäden werden mit diesem Gerät unter den folgenden Bedingungen bestimmt:

- Dehnungsgeschwindigkeit 12,7 cm/min.

- Prüflänge 12,7 cm.

Mit. pneumatischem Kautschuk überzogene ■to Instronklemmen.

Drall der Probe 85 Drehungen/m.

Die Zugfestigkeitseigenschaften und Bruchdehnung

von Garnen aus weniger als 10 Fäden werden mit dem Prüfgerät unter den folgenden Bedingungen bestimmt:

Dehnungsgeschwindigkeit 15,2 cm/min.
Prüflänge 3,8 cm für das Ausgangsgarn.
Prüflänge 25,4 cm für das texturierte Garn.
so - Mit pneumatischem Kautschuk überzogene Instronklemmen.

- Probe besteht aus einem einzigen, geraden Strang.

»Strecktexturierung« bedeutet »Streckzwirnen« in dem Sinn, daß das Garn in einer einzigen Verfahrensstufe verstreckt und falschdrahttexturiert wird, wie es in der US-PS 37 72 872 beschrieben ist. Das Verstrecken und Texturieren kann gleichzeitig erfolgen (wobei das Garn verstreckt wird, während es über den Texturierungserhitzer läuft), oder das Verstrecken kann unmittelbar beim Eintritt des Garns in die Falschdrahtzone erfolgen. Man kann auch eine Kombination dieser Methoden anwenden.

Die »Titerschwankung« wird mit dem »Uster«- Gleichmäßigkeitsprüfgerät, Modell C, hergestellt von Zellweger Ltd., bestimmt. Die angegebenen Werte beziehen sich auf die mittlere lineare Unregelmäßigkeit im Querschnitt des Garns, ausgedrückt als Prozent

Uster {% U). Die mathematische Definition von % U ist die folgende:

Hierin bedeuten
L = Länge des Garns, an dem die Werte bestimmt werden (Prüflänge);

q = Momentaner Wert des Garnquerschnitts; -q = Mittelwert des Garnquerschnitts über die

Länge L; dl = Längendifferential.

Die angegebenen % U-Werte wurden mit den folgenden Maschineneinstellungen bestimmt:

Garngeschwindigkeit 91,4 m/min. - Maschinenempfindlichkeit »normaler Test«. Prüfzeit 1 Minute.
Arbeitsspannung 5 g zwischen Spannbremse und Meßkopf.

Der »Abkochschrumpf« ist die Änderung der Länge in Prozent der ursprünglichen Länge eines Garnstranges beim Eintauchen in siedendes Wasser. Die angegebenen Werte wurden nach dem folgenden Verfahren bestimmt:

Garnstränge werden auf einer normalen Titerhaspel von 1 Vs m Umfang hergestellt. Die Anzahl jo der Umdrehungen auf der Titerhaspel wird folgendermaßen bestimmt:

- 7,7 bis 32 dtex - 800 Umdrehungen.

- 33 bis 55 dtex - 400 Umdrehungen. «

- 56 dtex und mehr - 200 Umdrehungen.

Dann werden die Stränge geradegezogen, indem ein Ende des Stranges auf einen horizontalen Stab von 1,27 cm Durchmesser gehängt und an das andere Ende des Stranges ein Gewicht von 2,12 kg angehängt wird. Das Gewicht wird 15,2 cm senkrecht hochgehoben und frei fallen gelassen. Dieses Hochheben und Fallenlassen des Gewichts wird so lange wiederholt, bis der Strang eine konstante Länge (Li) angenommen hat Dann werden je 8 Stränge zu einem Bündel in Gaze eingewickelt und 70 Minuten in siedendem Wasser von 100°C abgekocht Sodann werden sie 5 Minuten in einer technischen Waschmaschine abgeschleudert. Die Stränge werden 24 Stunden bei 23°C und 72% relativer Feuchte aufbewahrt. Dann wird die Stranglänge L₁ nach dem Abkochen nach dem gleichen Verfahren gemessen wie die Länge L₁. Der Abkochschrumpf wird nach der Gleichung

20

25 % Abkochschrumpf =

x 100

berechnet.

Der »Kräuselindex« (CI %) wird nach dem folgenden Verfahren bestimmt:

Vor und bei der Messung wird das Garn bei 23°C und 72% relativer Feuchte konditioniert. Nach 2stündigem Konditionieren werden Stränge auf einer normalen Titerhaspel mit einem Umfang von 1 Ve m hergestellt Die Stränge werden zu einem Strangtiter von ungefähr 1832 dtex gewickelt. Die Anzahl der Umdrehungen der Titerhaspel wird auf eine ganze Zahl genau nach der folgenden Gleichung bestimmt:

Anzahl der Umdrehungen = 833

Titer in den
(1 den = 1,1 dtex)

Nach 30 Minuten langem Konditionieren werden die Stränge mit einem Gewicht von 2,5 g belastet, und die Stranglänge L, wird gemessen. Dann werden die Stränge 2 Minuten bei 100⁰C mit Wasserdampf behandelt, aus der Dampfbehandlungsvorrichtung entnommen, 30 Minuten konditioniert und wieder mit einem Gewicht von 2,5 g belastet, worauf die Länge L₂ gemessen wird. Sodann werden die Stränge mit einem Gewicht von 695 g belastet, worauf man die Länge L₃ mißt. Die Gewichte werden an die Stränge angehängt, und die Längen werden automatisch mit einem »Texturmat« (hergestellt von Herbert Stein, Mönchengladbach) gemessen. Vor der Messung von L₃ ist der Texturmat so abgeändert worden, daß er die Stränge mit einem Gewicht von 695 g statt des ursprünglichen Gewichts von 250 έ belastet. Für die Längenmessung wird eine innere Eichung der Maschine derart durchgeführt, daß bei Verwendung eines Eichstabes von 200 mm 188 mm und bei Verwendung eines Eichstabes von 1200 mm 1180 mm abgelesen werden.
Cl % wird nach der Gleichung

50 Die »Wärmeschrumpfung« (Ts) ist die Längenänderung in Prozent der ursprünglichen Länge eines Stranges beim Erhitzen. Sie wird folgendermaßen bestimmt:

Ein Strang von etwa 200 den (1 den = 1,1 dtex) wird hergestellt, indem man eine Garnprobe auf zwei kleine Haken von 10,2 cm aufwickelt, die Enden fest verknotet und die Haken entfernt. Die Anzahl der Umdrehungen (n) ist

200

2 x Titer des Garns in den

(»n« ist die ganze Zahl, die einen fertigen Strang mit einem 200 den am nächsten kommenden Titer ergibt.) Der Strang wird dann an einem Haken in einen kleinen kreisförmigen Ofen eingehängt. An die Unterseite des Stranges wird ein Gewicht von 1 g angehängt. Die Temperatur im Ofen wird mit einer Geschwindigkeit bo von 30°C/min gesteigert. Mit steigender Temperatur wird die Länge des Stranges ständig elektronisch gemessen.
Die Wärmeschrumpfung wird nach der Gleichung

χ 100

L₀-L

L₀

x 100

berechnet.

berechnet, in der L₀ die ursprüngliche Stranglänge und

L die Stranglänge bei einer gegebenen Temperatur bedeutet. Es werden Mittelwerte aus vier Proben verwendet.

Ts₉₀ wird für »Z.« bei einer Ofentemper«.;tur von 90⁰C bestimmt. Ts₁₄₀ wird für »Z.« bei einer Ofentemperatur 5 von 140°C bestimmt. TsI₄₀-Ts₉₀ ist dor hier.angegebene Wert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen eines Polyamidgarns mit einer Doppelbrechung von mindestens 0,040 und einer Bruchdehnung von 50 bis 115% durch Schmelzspinnen bei einer Spinngeschwindigkeit von mindestens 1830 m/min, dadurch gekennzeichnet, daß man, um ein Garn mit einem Kochschrumpf von 2 bis 6% zu erhalten, Fäden aus PoIyhexamethylenadipinsäureamid bei einer solchen Geschwindigkeit erspinnt, daß die Steigung der Kurve, die die Abhängigkeit der Doppelbrechung von der Spinngeschwindigkeit darstellt, kleiner als 5,5 x 10~⁶ min/m ist, daß man die Fäden vor dem Zusammenführen zu einem nichtklebrigen Zustand kühlt, und daß man die Fäden, während sie unter der Förderspannung stehen, vor dem Aufwickeln mit Wasserdampf behandelt.