DE2614397A1

DE2614397A1 - Verfahren zur herstellung eines filaments aus einem aethylenterephthalatpolymeren

Info

Publication number: DE2614397A1
Application number: DE19762614397
Authority: DE
Inventors: William Amdor Chantry; Roddy Merl Conrad
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1975-04-04
Filing date: 1976-04-02
Publication date: 1976-10-21
Also published as: JPS51123320A; GB1493342A; NL7603487A; US4003974A; CA1085119A

Description

DP-1003

E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY 10th and Market Streets, Wilmington, Del. I9898, V.St.A.

Verfahren zur Herstellung eines Filaments aus einem Äthylenterephtalatpolymeren

Die Erfindung betrifft Polyäthylenterephtalatfilamente und deren Herstellung, und insbesondere ein Hochgeschwindigkeitsverfahren zur Herstellung neuer Polyäthylenterephtalatgarne mit einer besonderen Kombination von Eigenschaften, aufgrund deren sie sich in ausgezeichneter Weise als Nähfäden oder für die Herstellung industrieller Gewebe und dergleichen eignen.

Filamente aus Äthylenterephtalatpolymerem werden in großem Maßstab hergestellt und enthalten im allgemeinen Polyäthylenterephtalathomopolymeres oder -copolymere mit nur geringem Anteil anderer esterbildender Komponenten. Sie enthalten im allgemeinen wenigstens 95 %_r vorzugsweise wenigstens 97 %, wiederkehrender Äthylenterephtalatgruppierungen und können bis zu etwa 5 Mol-%, vorzugsweise weniger als 3 Mol-%, anderer esterbildender Gruppierungen enthalten.

Polyäthylenterephtalatgarne, die in erster Linie für die

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oben genannten Trennungszwecke eingesetzt werden, wurden bisher sorgfältig unter Anwendung von Verfahren hergestellt, die mit niedriger Geschwindigkeit ablaufen (weniger als etwa 1100 m/min), um den geeigneten Ausgleich von Eigenschaften, wie des Moduls, der Festigkeit, des Schrumpfes, der Titerstärke und dergleichen zu erhalten. Ein großer Teil der bisherigen industriellen Herstellung erfolgte in einem "gespaltenen" Verfahren, bei dem die Filamente bei solchen Geschwindigkeiten unverstreckt aufgewickelt wurden und dann einem eigenen Streckarbeitsgang unterworfen wurden.

Beispiele für den Stand der Technik sind US-PS 2 926 065; 3 018 608; 3 069 836,- 3 413 797; 3 562 382; 3 650 879 und 3 690 362 und GB-PS 735 171; 947 407; 1063 013; 1184 346; 1 224 038 und 1 266 982. Aus den Beispielen von GB-PS 1 063 013 ist· z. B. ein getrennter Streckvorgang mit Streckwalzengeschwindigkeiten von 150 m/min mit einer nachfolgenden Relaxation von wenigstens 3 %_r die durch Einstellung der Spannung des die Streckwalze verlassenden Garns auf 0,02 bis 0,5 g/den erhalten wird. Aus den Beispielen von GB-PS 1 266 982 ist ein gespaltenes Verfahren bekannt, bei dem die Filamente mit 500 m/min unverstreckt aufgewickelt werden und dann in zwei Stufen bei Temperaturen von 80 ⁰C und anschließend 230 ⁰C verstreckt und mit einer Geschwindigkeit von 150 m/min und einem Streckverhältnis von 1 : 5,8 verstreckt werden; der für die relative Viskosität angegebene Bereich ist 1,5 bis 1,7 (entsprechend einer HRV von 18 bis 33,5).

Es sind ferner gekoppelte oder Verbundverfahren bekannt, bei denen die frisch extrudierten Filamente ohne zwischenzeitliches Aufwickeln verstreckt werden, diese Verfahren weisen jedoch keine Bedingungen auf, die den Aus-

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gleich von Festigkeitseigenschaften und Schrumpfung ergeben, der für Nähfaden und andere industrielle Garne geringen Titers erforderlich sind. US-PS 3 216 187 betrifft die Verwendung von Polyester hoher relativer Viskosität (wenigstens 47) zur Herstellung '/on Filamenten, die zur Verstärkung von Kraftfahrzeugreifen geeignet sind; die Filamente besitzen einen hohen Schrumpf. US-PS 3 452 132 beschreibt ein Verfahren zum Verstrecken von Polyestergarn in einer Dampfdüse bei hohen Geschwindigkeiten, die Bedingungen, die Garne mit einer Kombination von hoher Festigkeit (z. B. 7,5 g/den) und einem niedrigen Schrumpf bei trockener Wärme (z. B. 4 %) ermöglichen, sind jedoch nicht speziell offenbart; die relative Viskosität von 19,5; 25; 27 und 50 in den Beispielen entspricht HRV-Werten von 15,3; 19,5; 21 und 39. Aus US-PS 3 715 421 ist ein Hochgeschwindigkeits-Verbundverfahren mit nur einem beheizten Streckwalzensystem und ohne die Verwendung irgendeiner anderen Heizeinrichtung bekannt; Beispiel II beschreibt die Herstellung von Filamenten mit einer guten Kombination von Festigkeit (7,9 g/den) und einem niedrigen Schrumpf bei trockener Wärme (z, B, 1,6 % bei 165 ⁰C in Luft) aus einem Polymeren mit einer Intrinsic-Viskosität von 0,57 (entsprechend einer HRV von 36), wobei etwas Relaxation durch Aufwickeln mit 2002 m/min (Spannung nicht angegeben) nach einem Verstrecken bei 2180 m/min bewirkt wird; der Modul ist nicht angegeben, es wurde jedoch festgestellt, daß solche Bedingungen wie die beschriebenen keine Garne mit einem derartigen Modul ergeben würden, daß die Belastungsfähigkeit (nachfolgend erläutert) einen Wert von 3 g/den bei 7 % Längung erreicht.

Es wurde erfindungsgemäß gefunden, daß es möglich ist,. Filamente mit einer guten Kombination von Festigkeitseigenschaften und Schrumpf durch ein Verfahren herzustellen, bei

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dem die Fäden schmelzgesponnen/ verstreckt, relaxiert und aufgewickelt werden, wobei die Filamente bei einer Geschwindigkeit von wenigstens 1829 m/min aufgewickelt werden und das Polymere der Filamente eine HRV von 24 bis 28 besitzt. Es ist damit möglich, Filamente herzustellen, die eine Festigkeit im Bereich von 7,5 bis 9,0 g/den, vorzugsweise 7,5 bis 8,0 g/den, eine Belastbarkeit (unten erläutert) bei 7 % Dehnung im Bereich von 3 bis 5, vorzugsweise 3 bis 4 g/den, eine Reißdehnung im Bereich von 12 bis 20 %, vorzugsweise 14 bis 17 % und einen Trockenwärmeschrumpf von 4 % oder weniger, gemessen bei 177 ⁰C, besitzen. Die erfindungsgemäßen Garne sind als Nähfäden und industrielle Garne geeignet und die Garne, die innerhalb der bevorzugten Werte liegen, sind in besonderem Maße zur Verwendung als Nähfaden, die bei hohen Stichgeschwindigkeiten verwendet werden sollen, sowie für viele andere Zwecke geeignet, die ein industrielles Garn mit geringem Titer erfordern. In jedem Fall können die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Garne ohne die Notwendigkeit einer weiteren Heißverstreckung durch den Hersteller verwendet werden.

Zur Erzielung leichter Polyester-Filamentgarne mit der gewünschten Kombination von hoher Festigkeit, hohem Modul und geringem Schrumpf bei Aufwickelgeschwindigkeiten von wenigstens 1829 m/min und vorzugsweise Geschwindigkeiten von bis zu 3200 m/min und mehr ist es wichtig, daß die HRV (Hexafluorisopropanol-Relativ-Viskosität) der Filamente im Bereich von 24 bis 28 einschließlich liegt. Wenn das Molekulargewicht des Ausgangspolymeren derart ist, daß die HRV des Garns weniger als etwa 24 beträgt, können die verlangten Festigkeitseigenschaften bei so hohen Geschwindigkeiten nicht erreicht werden. Wenn das Molekulargewicht des Ausgangspolymeren derart ist_f daß die HRV größer ist als

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etwa 28, können die niedrigen Schrumpfwerte in Verbindung mit anderen vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Garne bei derart hohen Geschwindigkeiten nicht erreicht werden.

Als geeignete Strecktemperaturen für die Fäden bei den bestehenden Einrichtungen haben sich Temperaturen im Bereich von 75 ⁰C bis 250 ⁰C erwiesen. Jedes geeignete Mittel kann zur Erhöhung der Garntemperatur verwendet werden. Aus Gründen der leichteren Handhabung ist Dampf mit einer Temperatur im Bereich von 275 ⁰C bis 360 ⁰C und einem Druck im Bereich von etwa 30 bis 120 N/cm² innerhalb eines Düsenbehälters, z. B. nach US-PS 3 452 132, vorzugsweise verwendet. Weitere Mittel, die verwendet werden können, sind unter anderem heiße Walzen, ein zweistufiges Flüssigkeitsbadverfahren, heiße Platten und dergleichen, wie sie z. B. in US-PS 2 556 295; 2 611 923 und 2 533 013 beschrieben sind.

Wird ein Polyäthylenterephtalatgarn mit einer HRV im Bereich von 24 bis 28 auf eine Temperatur im bevorzugten Bereich von 75 ⁰C bis 250 ⁰C erhitzt, so ist es ausreichend erhitzt, um bei den hohen Geschwindigkeiten des Verfahrens und einem Streckverhältnis in dem bevorzugten Bereich von 5,2 : 1 - 6 : 1 auf einen Gesamttiter in dem bevorzugten Bereich von 50 bis 500 denverstreckt zu werden. Es wird angenommen, daß das Verstrecken der Filamente in dieser Weise und das Führen der Filamente über eine Streckwalze oder -walzen, die auf 225 ⁰C bis 250 ⁰C erhitzt sind, eine gesteuerte Kristallisation induzieren und daß die Orientierung, die für die hohe Festigkeit und den Modul verantwortlich ist, thermisch fixiert oder eingeschlossen wird.

Es ist wichtig, eine gesteuerte Relaxation des verstreckten Garnes bis zu einem bevorzugten Maximum von 6,2 % der

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verstreckten Länge (d. h. die verstreckte Länge soll vorzugsweise durch diese Relaxatxonsbehandlung um nicht mehr als 6,2 % verlängert werden) bei einer bevorzugten Spannung von der Streckwalze weg im Bereich von 0,09 bis 0,15 g/den zuzulassen, um den angestrebten· Ausgleich der Eigenschaften aufrechtzuerhalten. Einerseits werden interne Spannungen entfernt, was wiederum den Trockenwärmeschrumpf auf die hier angegebenen Werte verringert, andererseits wird ein solcher Grad von Relaxation vermieden, der eine deutliche Verringerung des Moduls verursacht.

Die Verweilzeit des Garns auf der Streckwalze oder den Streckwalzen wird durch die Geschwindigkeit des Verfahrens und die Anzahl von Wicklungen um die Streckwalzen gesteuert. Im allgemeinen ist das Garn für wenigstens 0,04 Sekunden und bis zu einer Sekunde in Berührung mit den Streckwalzen. Da der Vorteil des vorliegenden Verfahrens in seiner hohen Geschwindigkeit liegt, beträgt die Streckwalzen-Kontaktzeitspanne vorzugsweise 0,07 bis 0,2 Sekunden. Im deutlichen Gegensatz dazu werden bei herkömmlichen Verfahren Erwärmungszaxtspannen von mehreren Minuten benötigt, um einen niedrigen Schrumpf zu erreichen.

Obwohl das Garn unmittelbar von den heißen Streckwalzen kommend aufgewickelt werden kann, hat es sich als äußerst vorteilhaft erwiesen, das Garn nach dem Verlassen der Streckwalzen und vor dem Aufwickeln um eine oder mehrere Entspannungswalzen zu führen. Die Entspannungswalze oder -walzen können bei Bedarf beheizt werden, obwohl nicht beheizte Entspannungswalzen bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden. Wenn die Entspannungswalzen auf eine Temperatur von etwa 80 ⁰C oder mehr erwärmt werden, besteht eine Neigung zur Verringerung des Schrumpf-Prozentsatzes.

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Zur Durchführung der Erfindung kann jede geeignete Aufwickelvorrichtung verwendet werden, die mit Geschwindigkeiten von 1829 m/min oder mehr betrieben werden kann. Derartige geeignete Vorrichtungen sind z. B. in US-PS

3 092 339 und 3 452 132 beschrieben.

Die erfindungsgemäßen Garne können vor, während und/oder nach dem erfindungsgemäßen Verarbeiten eine Ausrüstung erhalten. Es kann jede gewünschte Ausrüstung, einschließlich Garnbeschichtungen, aus einem geeigneten Textilbehandlungsmittel oder einer Kombination von Mitteln sein, wie mineralischen, pflanzlichen und tierischen ölen, z. B. ein leichtes Mineralöl, Olivenöl, Kokosnußöl und Spermöl, ein Prozeßöl, wie sulfonierte und sulfatierte Ester und deren Salze, ein synthetisches Material, wie ein Silikonöl, Diäthylenglykol, ein Mono-, Di- oder Triester, wie er aus einer Monocarbonsäure mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen hergestellt wird, z, B. einer Stearinsäure, und einem Mono- oder Polyalkohol mit 2 bis 16 Kohlenstoffatomen, z. B. Sorbitan, Glycerin, Glykol und dergleichen. Die Ausrüstung kann auch eine Seife sein, wie ein Alkanolaminoder Alkalimetallsalz einer Fettsäure, einem Wachs, einem Biozid oder einem Antistatikum, wie z. B. einem Kondensat aus 3 bis 20 Mol Äthylen oder einem anderen Alkylenoxid mit einem Mol einer Verbindung mit einem aktiven Η-Atom, z. B. einer Fettsäure oder einem Fettalkohol mit

4 bis 20 Kohlenstoffatomen oder einem Salz eines Alkyl- oder Oxyalkylenphosphats. Die Textilbehandlungsmittel werden vorzugsweise mit einem organischen, flüssigen Verdünnungsmittel, wie z. 3, einem Kohlenwasserstoff, einem halogenierten Kohlenwasserstoff, einem Alkohol, einem Ester oder einem Keton oder einem Äther, vorzugsweise mit einer hochsiedenden Flüssigkeit wie Kerosin,kombiniert, Bei Bedarf können diese Mittel in bekannter Weise in Wasser

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emulgiert werden. Die Gleit-Ausrüstung besitzt im allgemeinen eine Konzentration von etwa 5 bis 30 % festen Teilen, so daß etwa 0,05 % bis 2,5 % feste Teile auf den·. Garn abgelagert werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, werden die Filamente nach dem Verlassen der Spinndüse zuerst durch eine 12 bis 25 cm lange beheizte Zone mit einer Metallwandtemperatur von 250 bis 350 ⁰C geführt. Durch Blasen von Luft mit Raumtemperatur (etwa 25 ⁰C) durch das Filamentbündel werden die Filamente dann abgekühlt. Dieses gesteuerte verzögerte Abkühlen ergibt ein gleichförmigeres Produkt mit einem besseren Verhalten beim Strecken. Ein ähnliches, anwendbares Verfahren wird in US-PS 3 361 859 beschrieben.

Definitionen und Meßmethoden

Die Garnfestigkeit und die Reißdehnung werden mittels eines Instron-Tensile-Testers bestimmt, der eine 25,4 cm lange Garnprobe mit einer Längungsgeschwindigkeit von 15,2 cm/min bei einer Temperatur von etwa 25 ⁰C bis zum Reißpunkt längt. Die Dehnung und die Reißbelastung werden für jede Probe automatisch aufgezeichnet,

Tjf ein Maß für den Garnmodul _r ist die Belastbarkeit in g/den des Garns bei 7 % Längung. Der T₇-Wert kann aus der Spannungs-Dehnungs-Kurve erhalten werden, die vom Instron-Tensile-Tester bei der obigen Messung der Festigkeit und der Reißdehnung aufgezeichnet wird.

Der Trockenwärmeschrumpf bei 177 ⁰C wird dadurch bestimmt, daß eine abgemessene Garnlänge unter Spannung Null in

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einem auf 177 ⁰C gehaltenen Ofen für 30 min einer trokkenen Wärme ausgesetzt wird und das Ausmaß der Zusammenziehung gemessen wird. Das Ausmaß des Schrumpfes wird als Prozentsatz der ursprünglichen Länge ausgedrückt.

HRV ist ein empfindliches und genaues Maß für das Molekulargewicht des Polymeren. HRV ist das Verhältnis der Viskosität einer Lösung von 0,8 g des Polymeren, aufgelöst bei 49 ⁰C, in 10 ml Hexafluorisopropanol mit 80 ppm H₃SO₄ zu der Viskosität von H₃SO₄ enthaltenden Hexafluorisopropanols selbst, beide gemessen bei 25 ⁰C in einem Kapillarviskometer und ausgedrückt in den gleichen Einheiten. Die Verwendung von Hexafluorisopropanol als Lösungsmittel ist wichtig, da es die Auflösung bei einer bestimmten Temperatur erlaubt und dadurch den Abbau des Polymeren vermeidet, der normalerweise auftritt, wenn Polyester bei erhöhten Temperaturen aufgelöst werden. HRV-Werte von 24 bis 28 entsprechen in etwa Werten von 0,68 bzw. 0,74 für die Intrinsic-Viskosität (grundmolare Viskositätszahl), wenn die Intrinsic-Viskosität bei 25 ⁰C in einem Lösungsmittel gemessen wird, das aus einer Mischung von Trifluoracetatsäure und Methylenchlorid besteht (Volumenverhältnis 25/75},

Die Spannung auf dem die heißen Streckwalzen verlassenden Garn kann mittels eines Check-Line-Master-Series-Tensiometers gemessen werden, das von der Electromatic-Eguipment Company of Cedarhurst, New York_f erhältlich ist.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher beschrieben, ist jedoch nicht auf diese eingeschränkt. In den Beispielen sind die Teil- und Prozentangaben, falls nicht anders angegeben, auf das Gewicht bezogen.

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Beispiel I

Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines industriellen 210-den-Polyestergarns mit einer Streckwalzengeschwindigkeit von 3200 m/min.

Polyäthylenterephtalat wird durch eine 50-Loch-Spinndüse unter Verwendung einer Spinnkopftemperatur von 285 ⁰C zur Erzielung eines Garngutes mit einer HRV von 27 schmelzgesponnen. Unmittelbar unterhalb der Spinndüse passieren die extrudierten Filamente ein Verzögerungs-Leitblech mit einer Länge von 19 cm und einer Wandtemperatur, die auf 300 bis 325 ⁰C gehalten wird. Unterhalb des Verzögerungs-Leitbleches passieren die Filamente eine Kühlzone, in der die Filamente in querströmender Luft auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Die abgekühlten Fäden laufen um unbeheizte Lieferwalzen mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 571 m/min und dann durch eine Streckdüse, der Dampf von 5,08 at und einer Temperatur von 275 bis 300 ⁰C zugeführt wird. Das Garn wird dann um ein Streckwalzenpaar mit einer Oberflächentemperatur von 245 bis 248 ⁰C gewickelt (7 1/2 Wicklungen), die für eine Verweilzeit von 0,09 Sekunden auf den Streckwalzen mit einer Geschwindigkeit von 3200 m/min laufen. Das Streckverhältnis beträgt 5,6 : If der Gesamttiter des verstreckten Garns 210 den. Das verstreckte Garn läuft dann zu und um zwei unbeheizte Entspa,nnungswalzen, die sich mit 3034 m/min drehen, was bei einer Spannung von 0,12 g/den eine Zusammenziehung in der Länge von 5,2 % erlaubt. Von den Entspannungswalzen läuft das Garn zu einer herkömmlichen Oberflächenantriebs-Aufwickelvorrichtung mit einer Antriebswalzengeschwindigkeit von 3011 m/min.

In dem obigen Verfahrensablauf werden an drei Stellen her-

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kömmliche Ausrüstungen von Öl-in-Wasser-Emulsionen auf das Garn aufgebracht, um eine Schmierung (Schmälze) und einen Antistatikschutz zu schaffen. Eine Ausrüstung auf Kokusnußölbasis wird unmittelbar unterhalb der Kühlzone und zwischen der Verstreckdüse und den Streckwalzen aufgebracht; für eine Gesamtausrüstung auf dem Garn von 0,57 % wird eine auf Butylstearat basierende Ausrüstung zwischen den Entspannungswalzen und der Aufwickelvorrichtung aufgebracht. Nach der zweiten der beiden Entspannungswalzen wird das Garn ferner verflochten (interlaced), um einen Bündelzusammenhalt zu schaffen, wobei eine Verflechtungsdüse nach ÜS-PS 3 110 151 verwendet wird.

Das hergestellte 27-HRV-Garn besitzt eine Festigkeit von 7,6 g/den, eine Reißdehnung von 16,0 %, einen T -Wert von 3,2 g/den und einen Trockenwärmeschrumpf bei 177 ⁰C von 3,5 %. Das Verfahren arbeitet in wirkungsvoller Weise und ohne nachteilige Beeinträchtigung der vorteilhaften Eigenschaften des Garns.

Beispiel II

Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines industriellen 220-den-Polyestergarns bei einer Streckwalzengeschwindigkeit von 2286 m/min.

Entsprechend dem allgemeinen Verfahrensablauf von Beispiel I wird Polyäthylenterephtalat zur Herstellung eines Garns mit einer HRV von 25,2 schmelzgesponnen, verstreckt und auf eine Spule aufgewickelt. Das Verzogerungslextblech besitzt eine Länge von 19,1 cm und eine Wandtemperatur von 300.⁰C. Die Lieferwalze arbeitet mit 388 m/min_f und der Streckdüse wird Dampf von 300 ⁰C und 3,75 at (40 psig) zugeführt. Die

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Geschwindigkeiten der Streckwalze, der Entspannungswalze und der Aufwickelvorrichtung sind in der Tabelle angegeben. Die heißen Streckwalzen arbeiten mit 2286 m/min und mit ei/ier Oberflächentemperatur von 235 ⁰C, was eine Verweilzeit von 0,125 Sekunden des Garns auf der Streckwalze erlaubt. Das Streckverhältnis beträgt 5,9 : 1 und der verstreckte Gesamttiter 225 den. Zwischen den Streckwalzen und den Entspannungswalzen wird die Spannung auf dem Garn bei 0,11 g/den gehalten, was eine Zusammenziehung in der Länge von 6,0 % erlaubt. Das Garn besitzt 0,7 % Ausrüstung.

Das hergestellte 25,2-HRV-Garn besitzt eine Festigkeit von 7,6 g/den, eine Reißdehnung von 16,2 %, einen T_-Wert von 3,2 g/den und einen Trockenwärmeschrumpf bei 177 ⁰C von 4 %. Das Garn wird ohne weitere Wärmestabilisierungsbehandlungen als geeignet für die Verarbeitung in einen Nähfaden betrachtet.

Beispiel III

Dieses Beispiel erläutert ein Hochgeschwindigkeitsverfahren für die Herstellung eines industriellen 70-den-Garns.

Entsprechend dem allgemeinen Verfahrensablauf von Beispiel I, jedoch mit der Ausnahme, daß eine 34-Loch-Spinndüse verwendet wird, wird Polyäthylenterephtalat zur Herstellung eines Garnproduktes mit einer HRV von 26,2 schmelzgesponnen und mit einer Verstreckgeschwindigkeit von 2286 m/min verstreckt. Die beheizte Verzögerungsleitplatte ist in diesem Beispiel 19,1 cm lang, und ihre Temperatursteuerung ist auf 300 ⁰C eingestellt. Der Verstreckdüse wird Dampf von 300 ⁰C und 4,06 at (45 psig) zugeführt, und die Lieferwalzengeschwindigkeit ist zur Erzielung eines Verstreckver-

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hältnisses von 5,7 : 1 und eines verstreckten Gesamttiters von 72 den eingestellt. Die Geschwindigkeiten der Streckwalzen, der Entspannungswalze und der Aufwickelvorrichtung sind in der Tabelle angegeben. Die Streckwalzentemperatur beträgt 240 ⁰C, und das Garn hat eine Verweilzeit von 0,125 Sekunden auf der Streckwalze. Die Garnspannung wird zwischen den Streckwalzen und den Entspannungswalzen auf 0,11 g/den gehalten, was eine Relaxation von 6,2 % erlaubt.

Das hergestellte, aus 34 Filamenten bestehende 26,2-HRV-Garn besitzt eine Festigkeit von 7,7 g/den, eine Reißdehnung von 16,6 %, einen T_?-Wert von 3,2 g/den und einen Trokkenwärmeschrumpf bei 177 ⁰C von 3,5 %. Das Garn wird ohne weitere Stabxlisierungsbehandlungen als geeignet für die Verwendung als Nähfaden angesehen.

Vergleichsbeispiele

A. Zu Vergleichszwecken wird das Verfahren von Beispiel I unter Verwendung eines Polyäthylenterephtalatpolymeren mit einem höheren Molekulargewicht zur Herstellung eines Garns mit einem HRV-Wert von 32 durchgeführt. Bei Verwendung dieses Polymeren mit dem hohen Molekulargewicht kann die Kombination von hohem Modul und niedrigem Schrumpf nicht erhalten werden, der in Beispiel I erzielt wurde. Die beste Kombination von Garneigenschctften, die bei Geschwindigkeiten einer vernünftigen Höhe aus dem Polymeren mit dem höheren Molekulargewicht erzielt werden kann, wird durch Einstellen der Spinnkopftemperatur auf 295 ⁰C und der Temperatur des beheizten Verzögerungsleitbleches auf 450 bis 460 ⁰C erzielt. Die Filamente werden in ruhiger Luft (keine querströmende Luft) von Raumtemperatur (20 ⁰C bis 25 ⁰C) abgekühlt und in einer Verstreckdüse verstreckt,

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der Dampf von 370 ⁰C und 3,04 at (30 psig) zugeführt wird. Das Streckverhältnis beträgt 6,33 : 1. Das Garn wird in zwei Stufen auf einen verstreckten Gesamttiter von 220 verstreckt, wobei die Streckwalzentemperatur der ersten Stufe 155 ⁰C und die Walzengeschwindigkeit 1926 m/min beträgt, was eine Verweilzeit des Garns auf der Streckwalze von 0,16 Sekunden erlaubt, und die Streckwalzentemperatur der zweiten Stufe 225 ⁰C und die Walzengeschwindigkeit 1968 m/min beträgt, was eine Verweilzeit des Garns auf der Streckwalze von 0,157 Sekunden erlaubt. Die Geschwindigkeiten der Entspannungswalzen und der Aufwickelvorrichtung sind in der Tabelle angegeben. Man läßt das Garn zwischen der Streckwalze der zweiten Stufe und zwei unbeheizten Entspannungswalzen in der Länge um 6 % zusammenziehen und erlaubt ferner zwischen den Entspannungswalzen und der Aufwickelvorrichtung eine Relaxation von 1,1 %. Die unterhalb der Abkühlzone und unterhalb der Streckwalzen auf das Garn aufgebrachten Ausrüstungen sind ähnlich den in Beispiel I verwendeten. Die unmittelbar vor den Streckwalzen aufgebrachte Ausrüstung enthält ein endyerkapptes Polyoxyalkylenöl als Hauptbestandteil der ölphase. Es wurde festgestellt, daß das hergestellte Garn eine Festigkeit von 8,6 g/den, eine Reißdehnung von 16 %, einen T_?-Wert von 3,4 g/den und einen Trockenwärmeschrumpf bei 177 ⁰C von 6,0 % besitzt. Der hohe Schrumpfwert des Garns, der es für den beabsichtigten Verwendungszweck ungeeignet macht, wird erhalten, obwohl bei dem angewendeten Verfahren das Möglichste versucht wurde, um den Schrumpf zu verringern.

B. Zu Vergleichszwecken wurde das Verfahren von Beispiel I unter Verwendung eines Polyäthylenterephtalatpolymeren mit einem Molekulargewicht, das zu Filamenten mit einer HRV von 23 führt, durchgeführt« Es war nicht möglich, eine

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Kombination von Hochgeschwindigkeits-Verfahrensbedingungen zu verwenden, die zu Garnen mit den angestrebten Eigenschaften des Polymeren mit niedrigem Molekulargewicht von Beispiel I führten. Bei den in der Tabelle angegebenen Geschwindigkeiten der Streck- und Entspannungswalzen und der Aufwickelvorrichtung und bei einer Streckwalzentemperatur von 2 35 °c und 7 1/2 Umschlingungen besitzt das Garn eine Streckwalzenverweilzeit von 0,09 Sekunden und erfährt es zwischen den Streckwalzen und den Entspannungswalzen bei einem Spannungswert- von 0,114 g/den eine Längenzusammenziehung von 5 %. Das Streckverhältnis beträgt 5,0 und der Titer nach vollständiger Verstreckung 221. Das hergestellte Garn besitzt eine Festigkeit von 7,2 g/den, eine Reißdehnung von 16 %, einen T--Wert von 3,6 g/den und einen Trockenwärmeschrumpf bei 177 ⁰C von 4,2 %. Sowohl die Festigkeit als auch der Schrumpf liegen außerhalb der erfindungsgemäßen Grenzwerte.

C. Zu Vergleichszwecken wird in der nachfolgend beschriebenen Weise das Gesamtverfahren von Beispiel I durchgeführt, jedoch ein Polyäthylenterephtalatpolymeres mit einem höheren Molekulargewicht verwendet, um ein Garn mit einem HRV-Wert yon 29,7 zu erzeugen. Die in Beispiel I erzielte Kombination von hohem Modul und niedrigem Schrumpf kann nicht erreicht werden.

Zur Herstellung eines Garnproduktes mit einer HRV von 29,7 wird Polyäthylenterephtalat durch eine 50-Loch-Spinndüse bei einer Spinnkopftemperatur von 290 ⁰C schmelzgesponnen. Unmittelbar unterhalb der Spinndüse passieren die extrudierten Filamente ein Heißwand-Verzögerungsleitblech mit einer Länge von 19,1 cm und einer bei 350 ⁰C. gehaltenen Wandtemperatür. Unterhalb des' Verzögerungsleitbleches passieren, die Filamente eine Abkühlzone, in der die

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Filamente durch querströmende Luft von Raumtemperatur abgekühlt werden. Die abgekühlten Filamente laufen um beheizte Lieferwalzen, die mit 570 m/min arbeiten, dann durch eine Verstreckdüse, der Dampf von 275 ⁰C und 5,08 at (60 psig) zugeführt wird. Das Garn wird dann (7 1/2 Wicklungen) um ein Streckwalzenpaar mit einer Oberflächentemperatur von 248 ⁰C gewickelt, das mit 320 m/min arbeitet und so eine Verweilzeit von 0,09 Sekunden auf den Streckwalzen zuläßt. Das verstreckte Garn läuft dann zu und um (1/2 Wicklung) eine unbeheizte erste Entspannungswalze, die mit 3000 m/min arbeitet und bei einer Spannung von 0,07 g/den von der Streckwalze weg eine · Längenzusammenziehung von 6,3 % zuläßt. Das Garn läuft dann durch eine Verflechtungsdüse und zu und um (1/2 Wicklung) eine unbeheizte zweite Entspannungswalze, die mit 3010 m/min arbeitet, und dann schließlich zu einer herkömmlichen Oberflächenantriebs-Aufwickeleinrichtung, die mit einer Antriebswalzengeschwindigkeit von 2990 m/ min arbeitet. Das Streckverhältnis beträgt 5,6:1, der verstreckte Gesamttiter 213 den.

Es werden herkömmliche Ausrüstungen an drei Stellen aufgebracht, wobei die Gesamtausrüstung auf dem Garn 0,8 % beträgt.

Das hergestellte 29,7-HRV-Garn besitzt eine Festigkeit von 8,25 g/den, eine Reißdehnung von 17_F2 %, einen T_- Wert von 3,05 g/den und einen Trockenwärineschrumpf bei 176 ⁰C von 4,4 %. Der Trockenwärineschrumpf von 4,4 % liegt deutlich über dem Maximum von 4₇0 %_ξ das im Rahmen der vorliegenden Erfindung für den Schrumpf zulässig ist, obwohl zur Erzielung des geringsten möglichen Schrumpfes eine sehr niedrige Entspannungs-Spannung verwendet wird.

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Walzengeschwindigkeit bei den Erfindungs- und Vergleichsbeispielen in m/min

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Erfindungsbeispiele Vergleichsbeispiele

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III

388 571

571

571 570

Streckwalzen Entspannungswalzen

3200 2286 2286

3034 2150 2142

zweistufig

3200 3200

1718 3040

zweistufig

Aufwickelvorrichtung

3011 2192 2174

1720 3111 2990

Claims

DP-1003

Patentanspruch

Verfahren zur Herstellung eines Filaments aus einem Äthylenterephtalatpolymeren durch ein Schmelzspinn-Verstreck-Relaxierungsverfahren bei einer Aufwickelgeschwindigkeit von wenigstens 1829 m/min, dadurch gekennzeichnet, daß das Molekulargewicht des Polymeren, das schmeIzgesponnen wird, so gewählt wird, daß der HRV-Wert des Filaments im Bereich von 24 bis 28 liegt.

609843/1053

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