DE2839672A1 - Flachgarn bzw. kabel - Google Patents

Description

DR.-ING. WALTER ABITZ DR. DIETER F. MORF DIFL.-PHYS. M. GRITSCHNEDER

Patentanwälte

12. September 1978

München.

Pnstal Frrtrach «56010Θ 80OO München

FienzenaueretraBe 28

Telefon 98 32 23

Telegramme: Chemindus München

Telex: CO) 523992

E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY 10th and Market Streets, Wilmington, Del. 19898, V.St.A.

Hachgarn bzw. Kabel

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Die Erfindung betrifft neue Polyester filamente mit Eigenschaften, die diese zur Verwendung als Austauschmaterial für Celluloseacetat in "flachen" Garnen und in Filamentkabeln besonders geeignet machen, neue Polyesterstapelfaser und die Herstellung derselben.

Polyesterfilamente werden kommerziell und technisch seit vielen Jahren hergestellt und heute in sehr grossen Mengen zur Verwendung als Pil amentgarne und -kabel erzeugt. Das Kabel wird im allgemeinen gekräuselt und in Stapelfaser übergeführt, aus der man durch Verziehen und Drehen "Spinnfaser"— Garne bildet, oder kann . in Stapelgut für andere Zwecke, z. B. Flocke, übergeführt werden. Polyester-Pilamentgarne werden häufig texturiert, um ihnen ein "spinnfaserartiges¹¹ Sichanfühlen zu erteilen, was gewöhnlich durch Falschdrall-Texturieren erfolgt, aber sie können alternativ auch ohne Texturieren verwendet werden, wobei man sie in diesem Falle oft als "Flach"-Garne bezeichnet. Die meiste technische Erzeugung hat dem Poly-(äthylenterephthalat) gegolten, und zwar auf Grund der physikalischen Eigenschaften und wirtschaftlichen Vorteile, die dieses künstliche, fadenförmige Material bietet. Der grösste Teil des kommerziellen Garns wird zu Waren für Bekleidungszwecke verarbeitet und daher in irgendeinem Stadium gefärbt.

Es ist allgemein anerkannt, dass Polyäthylenterephthalat schwieriger als andere fadenförmige Materialien, wie Celluloseacetat, anfärbbar ist, und man hat daher technisch besondere Färbetechniken angewandt. Z. B. hat man zur Färbung des Homopolymeren, gewöhnlich bei höheren Drücken und Temperaturen, "Carrier" genannte Zusätze zur Färbeflotte verwendet oder-die chemische Natur des Polyesters im Sinne einer Erhöhung der Anfärbegeschwindigkeit modifiziert, ζ. B. durch Einführung von Tetramethylen-Gruppen, oder farbstoff rezeptive Gruppen eingeführt, z. B. wie in US-PS 3 018 272 beschrieben. Diese besonderen Techniken bedeuten beträchtliche Kosten, und es ist deshalb erwünscht, Poly-

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äthylenterephthalat-Filamente zu schaffen, die brauchbare physikalische Eigenschaften, z. B. für Bekleidungs- und Raumausstattungszwecke, haben, aber sich in angemessener Zeit ohne Carrier beim Sieden (d. h. ohne Überdruck und eine für solchen Druck geeignete Apparatur zu fordern) färben lassen. Obwohl alle physikalischen und chemischen Eigenschaften von Textilgarnen in Berücksichtigung gezogen werden sollten, sind die wichtigsten physikalischen Eigenschaften im allgemeinen die Zug- und Schrumpf-Eigenschaften.

Die Festigkeitseigenschaften kommerzieller (verstreckter) Polyester-Flachgarne haben vielen textlien Zwecken genügt; sie haben im allgemeinen die ungefähre Grössenordnung einer Festigkeit von 4· g/den, einer Dehnung von 30 %, eines (Anfangs)-Moduls (Elastizitätsmodul) von 100 g/den im bei der Herstellung erhaltenen Zustand, aber 50 bis 65 g/den nach Kochen im entspannten Zustand. Obwohl die Dehnung gewöhnlich angegeben ist, ist für die Bestimmung der Brauchbarkeit für gegebene textile Zwecke oft der Modul bedeutsamer. Der hohe Modul bekannter kommerzieller Polyestergarne ist als für viele textile Zwecke wichtig betrachtet worden. Für andere Flachgarn-Endverwendungszwecke, z. B. in Taft- und anderen dicht gewebten Waren, jedoch ist Celluloseacetat auf Grund seines niedrigeren Moduls (Grössenordnung 40 g/den) und seiner dementsprechend bevorzugten taktilen Empfindungseigenschaften bevorzugt worden. Bekannte kommerzielle;(verstreckte) Polyester-Flachgarne haben einen zu hohen Modul, als dass man solche Polyestergarne bei solchen Endverwendungszwecken gegenüber Celluloseacetat bevorzugen würde. Celluloseacetat ist Jedoch, besonders im nassen Zustand, in der Festigkeit unterlegen.

Für die meisten.Verbraucherzwecke soll ein kommerzielles Flachgarn einen niedrigen Abkochschrumpf haben. Es ist bisher gebräuchlich gewesen, Waren mit kommerziellen Polyester-Flachgarnen von einem Abkochschrumpf von etwa 8 bis 10 % herzustellen und dann den Abkochschrumpf durch Wärmefixieren der Ware zu reduzieren. Selbst wenn bekannte kommerzielle

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Polyester-Textilgarne wärmefixiert sind, sind sie doch nicht gegen Schrumpf bei Temperaturen über der Temperatur der Wärmefixierung stabilisiert, da es ein Charakteristikum dieser (verstreckten) Polyester-Garne ist, dass der Schrumpf mit zunehmender Temperatur bedeutend zunimmt. Bekannte kommerzielle Polyestergarne sind somit nicht echt wärmeformbeständig in dem gleichen Sinne wie z. B. ein Celluloseacetat-Garn, dessen Schrumpf mit der Temperatur nicht merklich zunimmt. Es wäre erwünscht, Polyester-Garne zu schaffen, die nach dem Abkochen nicht merklich schrumpfen, so dass ein Wärmefixieren zwecks Vermeidung von Schrumpf während des Waren-Fertigmaehens unnötig wäre. Beim Fertigmachen ist auch eine geringe Schrumpfzugspannung erwünscht.

Wie erwähnt, haben einige Eigenschaften (wie der Modul) bekannter · Polyestergarne in Abhängigkeit davon differiert, ob das Garn sich im bei seiner Herstellung erhaltenen Zustand befand oder geschrumpft war, wobei der letztgenannte Zustand hier als "nach Abkoch-Schrumpf" bezeichnet ist. Von Wichtigkeit können Eigenschaften in beiden Zuständen sein. Den Garnerzeuger und Textilverarbeiter berühren hauptsächlich die Eigenschaften im bei der Herstellung erhaltenen Zustand, bis zur Kochbehandlung des Garns, die im allgemeinen erfolgt, wenn die Ware gewaschen und/oder gefärbt wird, während den Endverbraucher die Eigenschaften der geschrumpften Ware, d. h. nach Abkoch-Schrumpf, interessieren. Polyestergarne mit solchen Eigenschaften, dass der Modul des Garns im bei seiner Herstellung erhaltenen Zustand in der gleichen Grössenordnung wie der Modul des Garns nach Abkochschrumpf liegt, sind noch nicht technisch hergestellt worden.

Beim Färben kommerzieller verstreckter Polyäthylenterephthalatgarne ergeben sich !Färbefehler grossteils aus einem Mangel an physikalischer Gleichmässigkeit bei den Garnen. Solche Fehler treten beim Färben beim Kochen (d. h. bei Atmosphärendruck) stärker in Erscheinung, aber die Anwendung höherer Drücke unter Einsatz von Carrieren kann zu gleichmässigerer

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Färbung führen. Färbefehler sind bei Taften und anderen dicht gewebten Waren, in denen Flachgarne Verwendung finden, leicht erkennbar. Die Gleichraässigkeit kann bei Garnen für Bekleidungszwecke von kritischer Bedeutung sein. Sie ist in der Meinung des Verbrauchers wahrscheinlich die wichtigste Charakteristik. Jegliches Polyester-Austauschmaterial für Celluloseacetat muss, wenn es erfolgreich sein soll, sich gleichmässig anfärben lassen, und dies bedeutet, dass der Polyester, wie später noch näher erörtert, eine gute physikalische Gleichmässigkeit zeigen muss.

Es wäre auf diese Weise sehr erwünscht, für bestimmte Endverwendungszwecke ein Polyäthylenterephthalat-Flachgarn zu schaffen, das erwünschte Festigkeitseigenschaften hat, einschliesslich eines geeigneten niedrigeren Moduls, eines Moduls, der sich nach dem Abkochschrumpfen nicht wesentlich ändert, eines niedrigen Abkochschrumpfs, thermischer Beständigkeit und besserer Färbeeigenschaften, aber eine solche Kombination ist bisher nicht technisch verfügbar gewesen. Es wäre auch wirtschaftlich erwünscht, brauchbare Filamente für solche Garne oder Kabel direkt im bei der Erzeugung anfallenden Zustand herzustellen, so dass FiIamentflachgarne z. B. keiner weiteren Bearbeitung in Art von Strecken und Wärmebehandeln bedürften, sondern direkt zur Warenherstellung einsetzbar wären.

Polyester-Filamente sind viele Jahre lang schmelzgesponnen und bei relativ geringen Geschwindigkeiten von bis zu etwa 1000 m/min von der Spinndüse abgezogen worden. Diese bei niedriger Abzugsgeschwindigkeit ersponnenen, unverstreckten Filamente wurden dann einem gesonderten Streckvorgang unterworfen, sei es in einem split-VerfahrenCOnterteilten"²Verfahren) nach Aufwickeln der bei niedriger Geschwindigkeit gesponnenen Fäden oder in einem kontinuierlichen "Verbund¹¹-Prozess, bei dem die Fäden zuerst mit relativ geringer Geschwindigkeit (unter 1000 ra/min) abgezogen und dann ohne Zwischenaufwicklung gestreckt wurden. Das Strecken ist bisher

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eine Arbeitsstufe bei der technischen Erzeugung aller textlien Polyester-Flachgarne gewesen.

In jüngerer Zeit sind technisch im grossen Masstab PoIyester-Filamente durch Schnellspinnen auf Aufspuleinrichtungen hergestellt worden, die bei Geschwindigkeiten von bis zu etwa 4000 m/min betrieben werden können, wie sie z. B. von der Barmag Barmer Maschinenfabrik AG bezogen werden können und z.B. in einer Schrift "SW4S SW4E. Spin Draw Machines", veröffentlicht etwa Juni 1973» beschrieben sind. Die bei solchen Geschwindigkeiten technisch hergestellten Polyester-Filamente werden als teilorientiert bezeichnet und haben eine besondere Brauchbarkeit als Beschickungsgarne für die Strecktexturierung, wie in US-PS 3 771 307 beschrieben. Diese "Garne sind als Flachgarne nicht geeignet gewesen. Ihre Festigkeit und ihr Modul waren niedriger als bei kommerziellen Polyester-Flachgarnen, während ihre Dehnung und ihr Schrumpf höher waren; ihr Schrumpf hat allgemein mindestens 60 % betragen, was einen für normale textile Zwecke viel zu hohen Wert darstellt. Der nachfolgende Strecktexturiervorgang erhöht die Festigkeit und den Modul und reduziert die Dehnung und den Schrumpf auf die Werte, die bisher als für Polyester-Textilgarne erwünscht betrachtet worden sind.

Das Strecken ist deshalb eine besondere Arbeitsstufe bei allen technischen Erzeugungen von Polyester-Textilgarnen gewesen.

Das Schnellspinnen von Polyesterfäden bei Geschwindigkeiten von 27^3 bis 4755 m/min (3OOO bis 5200 Yards/min) ist vor einem Tierteljahrhundert in US-PS 2 604 689 mit dem Ziel vorgesehen worden, wollartige Garne von niedrigem Modul von 10 bis 50 g/den (110 bis 550 kg/mm ) zu schaffen.Das Spinnen bei noch höheren Geschwindigkeiten - über 4-755 m/min ist vom gleicher Erfinder in US-PS 2 604 667 mit der Feststellung vorgesehen worden, dass niedrigere Spinngeschwindigkeiten zu einem Hochschrumpfgarn mit ganz anderen Eigenschaften führen. Das Schnellspinnen allgemein hat erhebliche

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Aufmerksamkeit erlangt, vgl. z. B. H. Ludewig, "Polyester Fibres, Chemistry & Technology", Abschnitt 5-4-.1, deutsche Ausgabe 1964, Akademie Verlag, und englische Übersetzung, 19711 John Wiley & Sons. Die Auswirkung auf den Schrumpf ist im Abschnitt 5.H-.2 erörtert. In jüngerer Zeit hat sich Interesse am Schnellspinnen bei Geschwindigkeiten von weit über 4000 m/min ergeben, vgl. z. B. 3?. Fourne in "Chemiefasern/Textil-Industrie", Dez. 1976, S. 1098 bis 1102, wobei die Betonung auf der Schaffung von Filamentgarnen und -kabeln (für Stapelzwecke) durch Spinnen bei diesen viel höheren Geschwindigkeiten unter Verwendung schnellerer Aufspüleinrichtungen anstatt bei Geschwindigkeiten in der Grössenordnung von 4000 m/min unter Verwendung bisheriger Aufspuleinrichtungen liegt. Im Hinblick auf die Vermeidung der Entwicklungs- und Arbeitskosten wäre es jedoch erwünscht, brauchbare Polyesterfilamente, wie genannt, unter Anwendung bereits vorhandener technischer Aufspuleinrichtungen, diebei etwa 4000 m/rain arbeiten, anstatt bei jenen-viel höheren Geschwindigkeiten herzustellen.

Es hat sich auch kürzlich Interesse am Spinnen bei Geschwindigkeiten von etwa 4000 m/min und Modifizieren der Arbeitsbedingungen zwecks Herabsetzung des Schrumpfs der anfallenden Filamente ergeben. Z. B. erörtert E. Liska in "Chemiefasern/ Textil-Industrie", Sept. 1973, S. 818 bis 821,-Okt. 1973, S. 964 bis 975, und Nov. 1963. S. 1109 bis 1114, die strukturellen Veränderungen in Polyesterfasern auf Grund von Orientierung (erhalten durch Schnell spinnen) und Wäroebehandeln, wobei die Empfehlung gegeben wird, zur Verminderung des Schrumpfes das Molekulargewicht (die Intrinsic-Visco si tat) und den Einzelfilamenttiter zu erhöhen. Eine Erhöhung der Viscosität ist auch z. B. in der JA-Patentveröffentlichung 49-80322/197^· (Eurarary Company) vorgesehen worden. Dies ist aber kostspielig und für Garne für Bekleidungszwecke als Celluloseacetat-Austauschmaterial nicht erwünscht.

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Soweit bekannt, ist bisher noch nicht angeregt worden, dass sich das Problem der Erzeugung eines Polyäthylenterephthalat-Flachgarns mit akzeptabler Kombination von Anfärbbarkeit (derjenigen von kommerziellen (verstreckten) Polyäthylenterephthalat-Flachgarne überlegen) und physikalischen Eigenschaften, insbesondere Festigkeitseigenschaften und Wärmeformbeständigkeit, lösen lassen könnte, indem man Polyäthylenterephthalat-Filamente mit solchen überlegenen Anfärbbarkeits- und akzeptablen physikalischen Eigenschaften unter Verwendung von Aufspuleinrichtungen, die einem Betrieb bei etwa 4000 m/min zugänglich sind, direkt erspinnt.- Die vorliegende Erfindung stellt neue Poly-(äthylenterephthalat)-FiIamentflachgarne und -Filamentkabel mit Filamenten mit einem Einzelfilamenttiter von 1 bis 7 den (0,1 bis 0,8 tex), vorzugsweise 1 bis 4 den (0,1 bis 0,5 tex), insbesondere 1 bis 2 den (0,11 bis 0,22 tex), und Stapelfaser .entsprechenden liters mit einer "intrinsic-Viscosität (^) von 0,56 bis 0^58 zur Verfügung, die

A) eine relative Dispersionsfarbstoffanfärbegeschwindigkeit (Relative Disperse Dye Rate, kurz RDDR), wie später definiert, von mindestens 0,09, vorzugsweise mindestens 0,11,

B) einen Modul (Elastizitätsmodul bzw. Anfangsmodul) von etwa 30 bis 65 g/den, gemessen an dem Garn, dem Kabel oder der Stapelfaser in dem bei der Herstellung erhaltenen Zustand (M) und nach Kochen in Wasser von 60 min Dauer bei Atmosphärendruck (M₂), - " .

C) einen Amorphmodul (M^) von etwa 28 bis 38 g/den, vorzugsweise unter 36,5 g/den, wobei der Amorphmodul in Beziehung zum normalisierten Modul (M_n) nach dem Ausdruck M-* ■

steht, worin M_n gleich - _

0,3

gleich der Intrinsic-Viscosität) ist und Σ einen Wert bedeutet, den der Ausdruck

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wiedergibt und der zwischen 5 und 25 liegt ( p gleich, der Dichte des Polyäthylenterephthalats,

D) a) einen Abkochschrumpf (S) von etwa 2 bis 6 %, vorzugsweise etwa 2 bis 4 % und/oder

b) einen Schrumpfmodul (Mg) von etwa 1,5 bis 3»5 g/den und

E) eine solche Wärmebeständigkeit, dass der Schrumpfwert Sp > wie später definiert, kleiner als 1 % ist,

aufweisen.

Bevorzugte Garne und Kabel haben auch eine Festigkeit von 2,0 bis 4,0 g/den, insbesondere von mindestens 2,5 g/den, z.B. von 2,5 bis 3,5 g/den, Dehnung von 40 bis 125 %» insbesondere von 40 bis 100 %, Festigkeit bei 7 % Dehnung von 0,7 bis 1,2 g/den, Doppelbrechung von mindestens 0,045, insbesondere von 0,05 bis 0,09, Eristallitgrösse von 50 bis 90 1 (50 bis 90 χ 10~⁸ cm) und mindestens 1430 (p- 1,335) A und Dichte (p) von mindestens 1,35» insbesondere von 1,35 bis 1,38- Bevorzugte Stapelfaser hat .'entsprechende Eigenschaften.

Bevorzugte Filamentbündel besitzen eine ausgezeichnete physikalische Gleichmässigkeit, z. B. bei Messung an der gleichen Garnpackung, wie sie in einer Denierstreuung (Denier Spread, kurz DS) von weniger als etwa 6 %, vorzugsweise weniger als 4 %, Streckspannungs-Schwankung (Draw Tension Variation, kurz DTY) von weniger als etwa 1,2 %, vorzugsweise weniger als 0,8 %, und Faden-Faden-Dehnungsgleichmässigkeit (Interfilament Elongation^Uniformity, kurz IEU) von weniger als etwa 12,5 % zum Ausdruck kommt, und können bei der textlien Be- bzw. Verarbeitung ohne merklichen Fadenbruch eingesetzt werden, wie es in einer niedrigen Filament-Differentialdoppelbrechung (Aq₁- c) von weniger als ■** + 0,0055 (Doppelbrechung A gleich 0,045 bis 0,09) zum Ausdruck kommt.

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Diese Garne und Kabel sind durch. Spinnen mit herkömmlichen Aufspuleinrichtungen, die bei 4000 m/rain betrieben werden können, unter Erzielung von Filamentprodukten genügender Gleichmässigkeit, um in Waren brauchbar zu sein, direkt herstellbar.

Unter "Flachgarn" ist ein nichttexturiertes Filamentgarn zu verstehen. "Nichttexturiert" besagt, dass die Filamente keine merkliche dreidimensionale Konfiguration (z. B. Kräuselung) haben, die zu optischen, konfigurationsmässigen Färbefehlern führen und die Filamente für textile Endverwendungszwecke in Art von Taften und anderen dicht gewebten Waren inakzeptabel machen würde. Ein nichttexturiertes Garn soll selbst nach dem Kochen keine solche merkliche dreidimensionale Konfiguration zeigen.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Erläuterung eines typischen Prozesses zum Schnellspinnen zur Anwendung bei der Herstellung von Filamenten und Garnen geraäss der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 an einer graphischen Darstellung die Funktion zwischen dem Abkochschrumpf (S) der Polyathylenterephthalatgarne und -kabel nach den Beispielen (Y-Achse) über der Spinngeschwindigkeit (in m/min), die zur Herstellung solcher Garne und Kabel angewandt wird (X-Achse), und

Fig. 3 eine in Verbindung mit einer Gleichmässigkeitsprüfung (IED") bei Filaraentgarnen verwendete Schaltung.

Die Erfindung ist nachfolgend im Detail beschrieben.

Die folgenden Bestimmungen sind zur Vereinfachung in Verbindung mit einem Multifilflachgarn beschrieben, aber ebenso auf Filaraentkabel oder Stapelgut anpassbar.

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O O O Q C Π O

Der Modul (M) und andere Festigkeitseigenschaften sind mrfc einem Prüfgerät der Bauart "Instron Tester TTB" unter Verwendung von etwa 2,5 x 2,5 cm Klemmbacken mit ebenen Flächen (Bauart der Instron Engineering Corporation) und einem Drehkopf (Herstellerin die Alfred Suter Company) bei einer Probenlänge von etwa 25 cm (10 Zoll) und bei 2 Drehungen pro etwa 2,5 cm Länge bzw. 8 Drehungen pro 10 cm und bei einer Dehnung von 60 %/min bei 65 % relativer Feuchte und 21° C (70° F) bestimmt worden. Der Modul M (auch als Elastizitätsoder Anfangsmodul bezeichnet) wird aus der Neigung des ersten geraden Teils einer Spannungs-Dehnungs-Kurve erhalten, wobei die Zugspannung auf der Y-Achse über der. Dehnung auf der X-Achse während der Dehnung des Garns bei der obigen Geschwindigkeit und bei den obigen Bedingungen aufgetragen wird.

Ein Modul (M) im Bereich von JO bis 65 g/den ist für taktile Empfindungseigenschaften erwünscht, d. h. bei niedrigeren Werten besteht die Tendenz zum Anfall weichlicher, schlaffer Waren, während sich.bei höheren Werten ein hartes, brettiges Sichanfühlen im Gegensatz zu Waren aus Celluloseacetat-Filamenten ähnlichen Titers ergibt. Zum Acetat-Austausch ist ein Modul kleiner als 50 g/den erwünscht; so bevorzugt man für diesen Zweck Garne mit einem Modul von 40 bis 50 g/den. Garne gemäss der Erfindung haben vorzugsweise eine Festigkeit an der Streckgrenze, gemessen in Form der Festigkeit bei 7 % Dehnung (Tr₇), von 0,7 bis 1,2 g/den; dies ergibt eine genügende Festigkeit für die textile Nass- und Trocken-Direktverarbeitung im Sinne des Verhinderns einer bleibenden, ungleichmässigen Ausdehnung (d. h. Formänderung bzw. "Yielding")! die zu unerwünschten Färbefehlern führen würde. Bevorzugte Garne gemäss der Erfindung sind gegen siedendes Wasser beständig in dem Sinne, dass der Modul des Garns im bei seiner Herstellung erhaltenen Zustand sich um nicht mehr als 5 g/den von dem Modul des geschrumpften Garns nach Abkochen (bei Atmosphärendruck in einem entspannten Zustand) unterscheidet, d. h. dass ΑΜ<·5 gilt, worin ^M den

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Unterschied \ zwischen diesen Modulwerten bedeutet. Der am Garn im bei der Herstellung erhaltenen Zustand oder dem geschrumpften Garn (nach Abkochen) bestimmte Modul soll zwischen etwa 30 und etwa 65 g/den liegen. Der Modul kommerziellen (verstreckten) Polyester-Flachgarns jedoch wird, wie oben gezeigt und nachfolgend in Tabelle I gezeigt, durch Kochbehandlung bei Atmosphärendruck in entspanntem Zustand bedeutend erniedrigt. Der hier genannte "Modul" der Garne und Kabel gemäss der Erfindung wird im allgemeinen am Garn in seinem bei der Herstellung erhaltenen Zustand gemessen, während der Modul nach Abkochen als "M2" bezeichnet wird.

Der Amorphmodul (M.) steht in Korrelation zu der Amorphorientierung und wird unter Heranziehung eines normalisierten Wertes von M (Modul des Garns im bei der Herstellung erhaltenen Zustand),

■w

errechnet, von dem man einen normalisierten Kristallinitatsfaktor oder ^irX-Wert",

abzieht, der zwischen 5 und 25 liegt. Der Bereich des Amorphmoduls (M^) von 28 bis 38 g/den ergibt geeignete taktile Empfindungseigenschaften ähnlich denjenigen von Celluloseacetat-Eilamenten ähnlichen !Eiters. Ein niedriger Amorphmodul ist einer der Faktoren, die zu verbesserter Anfärbbarkeit (als RDDR gemessen) in Beziehung stehen. Bevorzugte Garne haben einen relativ niedrigen Amorphmodul in diesem Bereich, vorzugsweise von unter 36,5> insbesondere von unter 35 g/den. Mit noch weiterer Herabsetzung des Amorphmoduls jedoch werden allgemein zunehmend schärfere Bedingungen bei

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der Pilamentherstellung notwendig, um einen solchen Schrumpf und eine solche Wärmebeständigkeit sicherzustellen, dass Fäden anfallen, die gute Flachgarne für den vorgesehenen Endverwendungszweck ergeben - im Gegensatz zu der geringeren Schärfebedingungen, die allgemein zur Erreichung des gewünschten niedrigen Schrumpfes und der gewünschten guten Wärmebeständigkeit bei Filamenten mit höherem Amorphmodul (begleitet aber im allgemeinen von einer Verminderten Anfärbarkeit) nötig sind. Mit der Erhöhung des Amorphmoduls zeigt auch die Schrumpfspannung eine Tendenz zur Zunahme.

Die hier berichteten Schrumpfwerte sind im allgemeinen der Abkochschrumpf (S). Sie werden bestimmt, indem man durch Anhängen eines Gewichts an ein Garnstück eine Belastung des Garns von 0,1 g/den erzeugt und die Garnlänge (L₀) misst. Dann wird das Gewicht abgenommen und das Garn 30 min in siedendes Wasser getaucht. Man nimmt dann das Garn heraus, belastet es erneut mit dem gleichen Gewicht und zeichnet die neue Länge (L^) auf. Der Schrumpfwert in Prozent (S) wird an Hand der folgenden Formel errechnet:

Schrumpf, % » 100 (L_Q - L_f)/L_Q

Ein niedriger Schrumpf ist für die meisten textilen Zwecke sehr erwünscht. Im Gegensatz zu bisherigen kommerziellen Polyester-Textilgarnen, die alle gestreckt und wärmebehandelt und somit einer Schrumpfverminderung unterworfen worden sind, können die Garne gemäss der Erfindung mit geeignet niedrigem Schrumpf direkt, d. h. im bei der Herstellung erhaltenen Zustand hergestellt werden. Je niedriger der Schrumpf ist, desto weniger tendieren die physikalischen Eigenschaften des Garns, z. B. der Modul, dazu, durch Kochbehandlung in einem entspannten Zustand nachteilig beeinflusst zu werden, wobei aber extrem niedrige Schrumpfwerte, z. B. von unter etwa 2 %, zunehmend schwieriger direkt erzielbar sind. Garne gemäss der Erfindung mit niedrigem Schrumpf im bei der Herstellung erhaltenen Zustand werden ohne 'Notwendigkeit extrem hoher

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Spinngeschwindigkeiten von 6000 m/min erhalten. 28 39672

Der Trockenwärmeschrumpf (Dry Heat Shrinkage, kurz DHS) ist nur in Tabelle I genannt und wird mit der Abänderung nach im wesentlichen der gleichen Arbeitsweise wie der Abkochschrumpf bestimmt, dass das Garn anstatt Eintauchung in sieendes Wasser einer 30raiBütigen Trockenerhitzung bei 180° C unterworfen wird.

Die Bestimmung^ der Wärmebeständigkeit (Thermal Stability, kurz S₂) erfolgt an einem geschrumpften Garn,das der Abkochschrumpf-Prüfung unterworfen worden ist, wobei man Jeglichen Trockenwärraeschrumpf eines solchen geschrumpften Garns nach im wesentlichen der Arbeitsweise zur Bestimmung des Trockenwärmeschrumpf& bei 180° C bestimmt. Bei diesen Prüfbedingungen kann bei dem einen oder anderen Garn eine Dehnung eintreten; in diesem Falle wird Sg in Klammern mit einem "E" angegeben, z. B. beträgt der S~-Wert des Garns von Beispiel 2 (0,2E), was zeigt, dass sich das Garn um nur 0,2 % dehnt.So liegt vorzugsweise unter 1 %, da es erwünscht ist, dass die Garne nach der Kochbehandlung nicht merklich schrumpfen. Es ist auch erwünscht, dass sich die Garne nicht zu stark dehnen, z. B. um nicht mehr als 3 % und vorzugsweise nicht mehr als 2 ^.

Die Schrumpf spannung wird mittels eines Schrumpf spannung s-Temperatur-Spektrometers (Bauart der The Industrial Electronic Co.) bestimmt, das mit einer Belastungszelle der Bauart "Statham Load Cell", Modell UL4-0,5 und einem Statham Universal Transducing CEU, Modell UCJ (Gold Cell), ausgestattet ist. Die Bestimmung erfolgt an einer 10-cm-Garnschlinge, die bei- fester Länge unter einer Anfangslast von 0,005 g/den bei etwa 30° C angeordnet wird und wobei man die Temperatur in einem Ofen um 30°C/min erhöht. Der Maximalwert der Schrumpfspannung wird hier mit ST bezeichnet. Pur die meisten Warenfertigmach-Arbeiten ist eine niedrige maximale Schrumpfspannung erwünscht. Garne gemäss der Erfindung haben

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allgemein niedrigere maximale Schrumpf spannungen, als bisherige kommerzielle Pqlyester-Textilgarne, da die letzteren in irgendeinem Stadium während ihrer Herstellung verstreckt worden sind. Typischerweise liegt die Maximalschrumpfspannung der Garne gemäss der Erfindung unter etwa °>15 g/den. Bei sehr feintitrigen Filamenten ist eine niedrige maximale Schrumpfspannung im allgemeinen schwieriger zu erreichen. Der Schrumpfmodul (Mg) wird erhalten, indem man die maximale Schrumpfspannung (ST) durch den Schrumpf (S)

cm

dividiert und mit 100 multipliziert, d. h. Mg - ψ=- χ 100. Ein Schrumpfmodul zwischen 1,5 und 3,5 g/den stellt eine erwünschte Ausgewogenheit zwischen Schrumpfspannung und Schrumpf dar.

Die Intrinsic-Viscosität ßjj ist ein Mass für das Molekulargewicht. Sie entspricht dem Ausdruck ßj] » Grenzwert in % '

—g— für C gegen Null, worin Φ die Viscosität einer verdünnten Lösung des Polyesters in Hexafluorisopropanol mit einem Gehalt an H₂SO^ von 100 ppm, dividiert durch die Viscosität des schwefeisäurehaltigen Hexafluorisopropanol-Lösungsmittels selbst, beide gemessen bei 25° C in einem Kapillar-Viscosimeter und in den gleichen Einheiten ausgedrückt, und C die Konzentration des Polyesters (g) in 100 ml der Lösung bedeutet. Für Polyäthylenterephthalat-Textilfilamente wird im allgemeinen eine Intrinsic-Viscosität von etwa 0,65 bevorzugt. Eine wesentlich höhere Viscosität,z. B. von über 0,68, wird für textile Anwendungen und aus wirt- schaftlichen Gründen nicht bevorzugt. Im allgemeinen wird somit eine Polymer-Viscosität von 0,66 oder darunter bevorzugt. Ein Wert von mindestens 0,56 wird bevorzugt, da es mit weiterer Verminderung der Viscosität im allgemeinen schwieriger wird, Filamente mit dem gewünschten niedrigen Schrumpf unter Verwendung herkömmlicher Aufspuleinrichtungen der beschriebenen Art zu erzielen.

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Die Dichte eines Filaments kann in &r in ASTM-Prüfnorm DI505-63T beschriebenen Weise bestimmt werden und soll für jeden Zusatzstoff, z. B. den liC^-G-ehalt, berichtigt werden, um die Dichte des Polyäthylenterephthalats (p) zu ermitteln, die ein bequemes Mass für Kristallinität ist. Zur Ermittlung der in den Beispielen genannten Dichte des Polyäthylenterephthtalats (p) ist als Berichtigung hier eine Subtraktion von (0,0087 χ % TiO₂) von dem gemessenen Wert der Filamentdichte vorgenommen worden. Eine hohe Kristallinität, d. h. eine hohe Dichte, entspricht geringem Schrumpf, der erwünscht ist. Garne gemäss der Erfindung haben vorzugsvreise eine Dichte (P) von mindestens 1,35 und im allgemeinen bis zu etwa 1,38 g/cra. Diese Dichte-Werte sind hoher als bei Garnen im ersponnenen Zustand, die durch Spinnen bei niedriger Geschwindigkeit hergestellt werden, oder bei kommerziellen teilorientierten Garnen, die durch Schnellspinnen (3000 bis 4000 m/aiin) hergestellt werden. Die Kristallinität solcher bekannter kommerzieller Garne im bei der Herstellung erhaltenen Zustand ist durch Strecken und Wärmebehandeln auf für textile Zwecke erwünschte Werte erhöht worden, was aber gemäss der vorliegenden Erfindung nicht erwünscht ist, da es die Anfärbbarkeit herabsetzen kann.

Die Kristallitgrösse (CS) (Crystal Size, kurz CS).wird an Hand der Scherrer-IOrmel CS » Κλ/ßeos© abgeschätzt, worin K als 1 angenommen wird, /} gleich 1,54-18 2., der Wellenlänge von Kupfer-K_a-Eöntgenstrahlung, ist, θ den Bragg¹sehen Beugungswinkel darstellt und ß die Linienverbreiterung bedeutet,

ο 2 2

die auf Geräteverbreiterung in Form von ß * B -b berichtigt ist, wobei B die beobachtete Verbreiterung und b die Geräteverbreiterung ist, gemessen an einem ZnO-Diagramm unter Annahme von Kristalliten unendlicher Grosse (alle Winkelmessungen in Radian). B wird am Diagramm einer Probe auf photographischem Film unter Anwendung des Beugungsbogens bei 29 * 17>5° (010 Beugung) gemessen. Die Messung erfolgt radial längs des Äquators, d. h. bei dessen maximaler Intensität, nach den von H. P. Klug und L. E. Alexander" in

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"X-ray Diffration Procedures", Kapitel 9» John Wiley and Sons, Inc., New York, 1954-, beschriebenen Techniken.

Die Filamente gemäss der Erfindung haben vorzugsweise Kristaiiitgrössen, die zur Faserdichte nach dem Ausdruck CS i 14;5O(p - 1,335)2. in Beziehung stehen und vorzugsweise mehr als etwa 50 A, insbesondere mehr als 60 2 betragen. Allgemein sind die Zugfestigkeitseigenschaften umso besser, ge höher die Kristallitgrösse ist, wobei etwa 90 2. ein Maximum darstellen, dessen Erreichen in der Praxis wahrscheinlich ist. Strecktechniken führen zu geringeren Kristallitgrössen als sie der Beziehung CS >_ 14·30(ρ- 1,335)2. entsprechen, da Kristallisation in anderen Textilprozessen, z. B. beim Spinn strecken und Streck-Fixier-IPexturieren, eintritt. Die relativ hohe Kristallitgrösse bei einem massvollen Dichtewert ist ein wichtiges Charakteristikum von Filamenten gemäss der Erfindung; sie dürfte für die Värmebeständigkeit ursächlich und für die verbesserte Anfärbbarkeit partiell ursächlich sein, die die Filamente gemäss der Erfindung im Gegensatz zu bisherigen kommerziellen Polyester-Filamenten besitzen.

Die Doppelbrechung (Δ) ist ein Mass für die Orientierung der Polymerkettensegmente. Die Messung der Doppelbrechung kann nach der Eetardationstechnik erfolgen, die in Rowland Hill, "Fibers from Synthetic Polymers", S. 266 bis 268, Elsevier Publishing Co., New York, 1953, beschrieben ist. Die Doppelbrechung wird hiernach errechnet, indem man die gemessene Retardation durch die gemessene Dicke des Körpers dividiert, ausgedrückt in den gleichen Einheiten wie die Retardation. Ferner kann die Interferenzstreifen-Technik (später beschrieben) Anwendung finden, die für nichtrunde Filamentquerschnitte und für Filamente mit Retardation hoher Grössenordnungen bevorzugt wird. Die hier genannten Werte stellen das Mittel für 10 Filamente dar, gemessen nahe der Mitte jedes Filaments (.- 5 % von der Filament achse weg). Die Filamente gemäss der Erfindung haben trotz ihrer Eignung für den Einsatz bei textiler Verarbeitung ohne Streckung

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eine massige Doppelbrechung (im Vergleich mit verstreckten i'ilamenten des Standes der Technik). Bevorzugt werden Werte von mindestens 0,04-5, was die Filamente von bei niedrigeren Geschwindigkeiten gesponnenen unterscheidet, bis zu nicht über etwa 0,09, was die Filamente von hochorientierten Garnen unterscheidet, die durch Strecken oder durch Spinnen bei höheren Geschwindigkeiten hergestellt wurden. Ein Doppelbrechungs-Bereich von 0,05 bis 0,09 wird besonders bevorzugt.

Zur Vermeidung merklicher Fadenbrüche bei der textlien Verarbeitung von Filaraentgarnen und Kabeln ist es wichtig, dass die Filamente eine niedrige Differentialdoppelbrechung (Δ. nc c) haben. Dieses Desiderat ist hier auch als geringes "Haut-Kern" angesprochen in dem Sinne, dass es wichtig ist, jegliche "Haut" auf der Filamentoberfläche zu minimieren; eine solche Haut ist durch einen grossen Unterscheid zwischen der Doppelbrechung nahe der Oberfläche und derjenigen nahe der Filamentmitte feststellbar, d. h. es ist wichtig, diesen Unterschied minimal zu halten. Dies in der Praxis zu erreichen, wird mit zunehmendem mittlerem Doppelbrechungs-Wert in dem Filament nahe dessen Mitte (- 5 %) zunehmend schwieriger. Die Differentialdoppelbrechung (Δ-qc: n) ist hier als der Unterschied zwischen der mittleren Sehnendoppelbrechung nahe der Oberfläche eines Filaments (iLqc) und der mittleren Sehnendoppelbrechung in dem Filament nahe dessen Mitte CA-5) definiert.

Dabei findet ein Doppelstrahl-Interferenzmikroskop (wie das von E. Leitz, Wetzlar) Verwendung. Das zu prüfende Filament wird in eine inerte Flüssigkeit getaucht, deren Brechungsindex n-^ von demjenigen des Filaments um einen Betrag differiert, der eine maximale Versetzung der Interferenzstreifen um das 0,2- bis 0,5fache der Entfernung zwischen benachbarten, unversetzten Streifen ergibt. Der Wert von n_L wird mit einem Abbe-Eefraktometer bestimmt, das auf Katrium-D-Licht geeicht ist (eine Berichtigung für das in dem Interferometer angewandte grüne Quecksilberlicht erfolgt

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für die hier durchgeführten Bestimmungen nicht). Man gibt das Filament so in die Flüssigkeit, dass nur einer der Doppelstrahlen durch das Filament hindurchgeht. Das Filament wird so angeordnet, dass seine Achse senkrecht zu den nichtversetzten Streifen und zur optischen Achse des Mikroskops steht. Das Diagramm der Interferenzsfcreifen wird auf Film (Polaroid T-4-10) bei lOOOfacher Vergrösserung aufgezeichnet. Die Streifenversetzungen stehen in Beziehung zu den Brechungsindices und den Filamentdicken nach der Gleichung

worin

η den Brechungsindex des Filaments bedeutet, ^ die Wellenlänge des angewandten Lichts (0,546/um), d die Streifenversetzung,

D die Entfernung zwischen benachbarten, nichtversetzten

Streifen,
t die Weglänge des Lichts (d. h. Filamentdicke) am Punkte ■ der Messung von d.

Für jede auf dem Film gemessene Streifenversetzung, d, gilt ein Einzelsatz von Werten von η und t. Zur Auflösung nach den beiden Unbekannten erfolgen die Messungen in zwei Flüssigkeiten, vorzugsweise einer mit einem höheren und einer anderen mit einem niedrigeren Brechungsindex als das Filament entsprechend den obengenannten Kriterien. Man erhält auf diese Weise für jeden Punkt auf der Fadenbreite zwei Wertesätze,. aus denen dann η und t errechnet werden.

Diese Arbeitsweise wird zuerst unter Verwendung polarisierten Lichts, wobei der elektrische Vektor senkrecht zur Filamentachse steht, an Messpunkten durchgeführt, die 0,05, 0,15» ···» 0,85, 0,95 des Abstandes von der Mitte des Filamentbildes zum Rand des Filamentbildes entsprechen. Diese Arbeitsweise liefert die mittlere Sehnenverteilung des Brechungsindex η Jl. Die Brechungsindex-Verteilung n// wird aus einer weiteren Interferenz-Mikroaufnahme erhalten, bei welcher der elektrische

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Lichtvektor parallel zur Fadenachse polarisiert ist (unter Einsatz einer zweckentsprechenden Eintauchflüssigkeit, vorzugsweise mit einem Brechungsindex, der etwas über demjenigen des Filaments liegt). Die t-(Weglänge)-Verteilungs— Bestimmung bei der nA-BeStimmung wird für die n//-BeStimmung herangezogen.

Doppelbrechung (Δ.) ist definitionsgemäss die Differenz n// - ni^:. Die Differentialdoppelbrechung (A. qc c) ist dann gleich der Differenz zwischen A am 0,95-Punkt und am 0,05-Punkt auf der gleichen Seite des Filamentbildes. Der Wert des A acc eines Filaments ist gleich dem Mittel der beiden Δ. grc-Werte, die auf gegenüberliegenden Seiten des Filamentbildes erhalten werden.

Bei allen obigen Berechnungen haben alle Linearabmessungen die gleichen Einheiten, wobei man sie, wenn notwendig, auf die vergrösserten Einheiten der photographischen Aufnahme oder die absoluten Einheiten des Filaments umrechnet.

Diese Arbeitsweise ist für die Anwendung auf Filamente von runden Querschnitten vorgesehen. Sie kann auch auf Filamente mit anderen Querschnitten Anwendung finden, indem man lediglich die Definition der Mittelungsmethode zur Gewinnung von Aq₁-C ändert. Die obengenannte "Haut" beträgt etwa 10 % des Faservolumens. Bei der Anwendung auf eine unrunde Faser soll der als Haut definierte Teil ebenfalls die äusseren 10 % der Faser umfassen, aber zur Sicherstellung, dass der Hautdoppelbrechungswert tatsächlich repräsentativ ist, muss eine genügende Mittelung bezüglich, verschiedener Positionen in der Faserhaut stattfinden, die man durch Drehen der Faser um ihre Achse auf verschiedene Winkel bewirkt.

Die bevorzugten Filamente dieser Garne und Eabel haben Werte desA_Qc_5 kleiner als A^^_^< A/20 + 0,0055. Man misst für diesen Zweck Δvorzugsweise äach der Interferenzstreifentechnik.

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Die Anfärbbarkeit verschiedener Garne wird hier verglichen, indem man ihre Anfärbegeschwinöigkeit des Dispersionsfarbstoffe (hier kurz: Dispersionsfarbstoffgeschwindigkeit), DDR₅ aisst, die hier als Anfangsneigung der graphischen Punktion des Gewichtsprozent satzes an Farbstoff im !filament gegen die Quadratwurzel der Färbezeit definiert ist und ein Mass für einen Färbstoffdiffusionskoeffizienten darstellt (falls eine Berichtigung auf Unterschiede im Verhältnis von Oberfläche zum Volumen erfolgt). Die Werte der Dispersionsfaxbstoffgeschwindigkeit werden auf ein Eundfilament von 2,25 den Einzelfilamenttiter mit einer Dichte von I₉355 g/cm , d. h. eines amorphen 70-34-Rundfilamentgarns nach dem Kochen, in Form einer relativen Dispersionsfarbstoffgeschwindigkeit, EDDR, normalisiert, die durch die Relation

RDDR « Gemessene DDR

definiert ist, worin ρ die Polymerdichte, dpf den Filamenttiter in den und S den Abkochschrumpf bedeutet. Der RDDR-Wert ist von dem Verhältnis der Oberfläche zum Volumen der gefärbten Filamente mehr oder weniger unabhängig und gibt die Färbstoffdiffusion nachteilig beeinflussende Unterschiede im fadenförmigen Gefüge wieder.

Die Dispersionsfarbstoffgeschwindigkeiten werden unter Verwendung des Colour-Index-Farbstoffs 4-7020 ("Latyl" Yellow 3G) für 9, 16 und 25 min bei 100° C (212° F).unter-Anwendung eines Verhältnisses von Flotte zu Faser von 1000 s 1 und bei 4 % reinem Farbstoff, bezogen auf das Fasergewicht (auch kurz als "owf" bezeichnet), bestimmt. Der Farbstoff wird unter Verwendung von 1 g eines Jtfatriumkohlenwasserstoffsulfonate ("Avitone 0?") pro Liter Färb stoff lösung in destilliertem Wasser dispergiert. Für jedes Zeitintervall wird eine Garnprobe von ungefähr 1 g gefärbt, wobei man am Ende des Färbezyklus in kaltem, destilliertem Wasser abschreckt, zur Entfernung von an der Oberfläche festgehaltenem Farbstoff in

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keil tem Aceton spült, lufttrocknet und. dann auf vier Bezimalstellen genau wägt. Der Farbstoff wird wiederholt mit heissem Monochlorbenzol extrahiert. Die Färbstoffextraktlösung wird dann auf Eaumtemperatur abgekühlt (ungefähr 21° C bzw. 70° F) und mit Monochlorbenzol auf 100 si verdünnt. Unter Verwendung eines Spektrofotometers der Bauart Beckmann, Modell DU, und von 1-cm-Corex-Zellen bei 449/u wird die Extinktion (Absorbanz) der verdünnten Farbstoffextraktlösung bestimmt.Der Farbstoffprozenfcsatz errechnet sich nach der folgenden Relations

Farbstoff- Volumen der verdünnten molekular- Färbstoffextraktlöxtinktion _} ,gewicht ι /BPng CmI) >

, V^roDege-JEZt±nktTöns^^fXK 1000 ⁷⁰ wicht·, (g) koeffizient - - ~ ~

Das Verhältnis des Farbstoff-Molekulargewichts und (molaren) Extinktionskoeffizienten beträgt 0,00693 S- Das DDR ist die Neigung dieser graphischen Funktionen van Farbstoff-Gewichtsprozent gegen Quadratwurzel der Färbezeit (min ^), gemessen bei 9» 16 und 25

Kommerzielle Polyäthylenterephthalattextilgarne (d. h. verstreckte Garne) haben RDDR-Werte von etwa 0,05 und können zum Färben beim Sieden bis zu 5 g/l an Carriern erfordern, während Garne gemäss der Erfindung RDDR-Verte von über 0,09 und typischerweise über 0,11 haben. Obwohl in der Praxis beim Färben von Garnen gemäss der Erfindung, insbesondere bei Temperaturen unter der Siedetemperatur, ein Einsatz von Egalisiermitteln und/oder kleinen Mengen an Carrier erwünscht sein mag, sind solche Garne doch der Anfärbung durch Dispersionsfarbstoffe ohne Carrier in einem normalen Färbezyklus auf tiefe Töne zugänglich.

Bevorzugte Filamentgarne und Kabel zeichnen sich auch durch ausgezeichnete Gleichmässigkeit längs des Fadengutes (Along-End Uniformity), bestimmt als Titerstreuung und Streckspannungs-Schwankungskoeffizient längs des Fadengutes, und

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ausgezeichnete Faden-Faden-Gleichmässigkeit, bestimmt als Dehnungsgleichmässigkeit, aus; diese Eigenschaften ergeben eine gleichmässige Färbung der Garne und Kabel.

Die Titerstreuung wird auf einem Gleichmässigkeitsprüfgerät (Bauart Zwellweger-Uster Corporation, Modell C Uster) bestimmt. Die genannten Werte stellen den durchschnittlichen Bereich linearer Ünregelmassxgkeit der Garn-Masse, ausgedrückt als Titerstreuung (DS) in Prozent dar. Die DS in Prozent ist mathematisch wie folgt definiert:

•na o/ (Maximal denier - Minimal denier).. _ΛΓ._η ^⁰' ^/0 " Durchschnitt sdenier ^{x IUU}

Die genannten Werte der DS (%) sind Durchschnittswerte aus fünf Bestimmungen an Proben von 91 > 4- m (100 Yard) Länge, die bei folgenden Geräteeinstellungen gemessen wurden:

Drehung - 1 Z-Drehung/2,54· cm

Geschwindigkeit - 91*4- m Garn/min

Geräteempfindlichkeit - 1/2 Inerttest Bewertungszeit - 1 min

Arbeitszugspannung -7g zwischen Zugspannungsbremse und Drehkopf.

Bevorzugte Filamentgarne und -kabel haben eine DS (%) von unter 6 % und insbesondere von unter 4 %.

Die Schwankung der Streckspannung (DT) in Richtung der Länge eines FiIamentgarns oder Kabels ist ein Mass für die Orientierungsgleichmässigkeit längs des Fadengutes und steht in Beziehung zur Farbstoffgleichmässigkeit. Garne mit hoher StreckspannungsSchwankung (DTV) ergeben ungleichmassige, streifige, gefärbte Waren.Für ein gleichmässiges Färben sind niedrige DTV-Werte erwünschti

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Die Streckspannung wird mit einem Wandler (Bauart Statham^ UC-J Transducer), der mit einem Lastzelladapter (Bauart UL-4-Load Cell Adapter) ausgestattet ist, an einem Garn oder Kabel, das auf ein Streckverhältnis gleich

Dehnung bis zum Bruch (%) + 60 % 100 7o

verstreckt worden ist, bestimmt, während man es bei einer Austrittsgeschwindigkeit von 91*4- m/min durch ein auf 200° C aufgeheiztes 91»4— cm-Rohr leitet. Die durchschnittliche Streckspannung (X) ist auf zehn 10-sec-Intervalle' bezogen. Die StreckspannungsSchwankung (DTV) ist als das Verhältnis der Standardabweichung (O¹) dieser zehn Ablesewerte zur durchschnittlichen Streckspannung (X), multipliziert mit 100, definiert:

DTV (%) *^& /X 0,100

Bevorzugte Filamentgarne und Kabel haben DTV-Werte von unter 1,2 % und insbesondere unter 0,8 %.

Die Faden-Faden-Dehnungsgleichmässigkeit (IEü), d. h. Gleichmässigkeit der Bruchdehnung von Faden zu Faden auf einer Längsstrecke eines Multifilbündels (Garn oder Kabel) ist ein Mass für die Faden-Faden-Gleichmässigkeit molekularer Orientierung, die ihrerseits Spinnprozess-Symmetrie und -Gleichmässigkeit wiederspiegelt, insbesondere bezüglich Abschreckung, Verfeinerung und Abbremsung. Ein bequemer Weg zur Quantifizierung der IEÜ besteht darin, die Beziehung der Kraft gegen die Dehnung eines nullgedrehten- Garnbündels für die gesamte Region, in der Filamente einem Bruch unterliegen, zu differenzieren.

Die Differenzierung des Lastzeile-Verstärkersignals von

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(Ri einem herkömmlichen Zugfestigkeitsprüfer der Bauart Instron W ergibt eine Transformierung der Beziehung zwischen kontinuierlich abnehmender Kraft und der Zeit entsprechend dem Bruch von Fäden in einen Peak, dessen Charakteristiken Höhe (H) und Breite (W") bei halber Peakhöhe sind. Die IEU ist als das Verhältnis der Breite (W) bei halber Höhe des Fadenbruch-Peaks zur Bruchdehnung (E) definiert, worin E und W in den gleichen Einheiten ausgedrückt sind.

Die Differenzierung des Lastzelle-Verstärkersignals des herkömmlichen Zugfestigkeitsprüfgeräts wurde unter Anwendung der in Fig. 3 schematisch wiedergegebenen Widerstands/ Kondensator-Schaltung (R/C-Schaltung) bewirkt, wobei O das Eingangssignal von dem Lastzelleverstärker, -^- das Ausgangssignal zu einem "Registrierstreifenschreiber (0,1 V Vollskaläj Bauart Fisher Recordall ® Series Eo. 5000) und ~7 ' die Erdklemme bezeichnet und R„ ein Widerstand von 100 000 Ohm, R₂ ^ein Widerstand von 10 000 Ohm, Cj ein Kondensator von 1,5 Mikrofarad und Cg ein Kondensator von 2,0 Mikrofarad ist. Auf Grund der Zeitkonstanten in dieser Einrichtung ist es wichtig, die Gleitkopfgeschwindigkeit (HS) und die Probe-Anfangslänge (L_) so einzustellen, dass die Fadendehnges.chwindigkeit am Bruchpunkt bei allen dem Vergleich unterworfenen Proben ungefähr konstant ist. Dabei lagen die Probenlängen (L_) im Bereich von etwa 15 bis

20 cm (6 bis 8 Zoll), und die Gleitkopfgeschwindigkeiten (HS) wurden so eingestellt, dass die Bruchdehnung (E) nach 0,3 bis 0,4 min erreicht werden würde. Diese Bedingung wird durch die Beziehung -

50

erfüllt, worin L_ die. Probe-Anf angslänge, HS die Geschwindig keit des Gleitkopfes des Zugfestigkeitsprüfgerätes in Längeneinheiten/min (Zoll/min bzw. cm/min) und E die Bruchdehnung (%) ist.

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Idealerweise würde der IEU-Wert eines "vollkommenen Multifilbündels oder eines Monofils JSTull betragen. Auf Grund mit der bei dieser Arbeit eingesetzten Differenzier- und Aufzeichnungseinrichtung assoziierter Zeitkonstanten betrug die IMJ eines Monofils 7,5 %- Die IEO" zeigt bei grossen Fadenbündeln eine Tendenz, Werte über 7,5 % anzunehmen. Bevorzugte MuItifilgarne und Kabel haben lEü-Werte darunter, d. h. besser als 12,5 %-

Wie in den folgenden Beispielen gezeigt, in denen PoIyäthylenterephthalat mit einer der Erzielung des gewünschten Einzelfilaraenttiters entsprechenden Fliessrate durch Kapillaren, deren Abmessungen so gewählt sind, dass die Polymertemperatur und Schmelzviscosität an der Austrittsöffnung gelenkt sind, in eine inerte gasförmige Atmosphäre (vorzugsweise Luft) extrudiert wird, wo die Eate der Ausbreitung der Wärme von den frischextrudierten Filamenten während der Verfeinerung gelenkt wird, indem man das Luftströmungsbild unmittelbar unterhalb der Spinndüse und Luftströmungsgeschwindigkeit, -richtung und -temperatur einstellt, können Filamente mit den erwünschten Eigenschaften unter Anwendung von Aufspulgeschwindigkeiten im ungefähren Bereich von 3400 bis 4600 m/min, vorzugsweise etwa 4000 m/min gesponnen werden. Naturgemäss verlangt eine bedeutende Veränderung jedes der obigen Faktoren oder von anderen Faktoren, wie Aufspulgeschwindigkeit, Spinntemperatur, auf die Schmelze ausgeübter Druck, Filamentbündel oder -konfiguration oder Polymerviscosität, eine kompensierende Veränderung eines anderen Faktors. Auf diese.Weise ist es möglich, die gewünschten Fäden mit einer brauchbaren Korabination von physikalischen Eigenschaften und Anfärbbarkeit derart, dass diese für den Einsatz als Filamentflachgarne oder zur Überführung in Stapelfaser anwendbar gemacht werden, durch-Direktspinnen solcher Filamente unter Einsatz herkömmlicher, technxscher Aufspuleinrichtungen, die zum Betrieb bei Geschwindigkeiten von etwa 4000 m/min befähigt sind, und ohne Streckbehandlung oder Wärmebehandlung - welche die Amorph-

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orientierung und die Kristallinität erhöhen wurden, ohne jedoch die Kristallitgrösse in Bezug auf die Dichte gemäss der obigen Beziehung CS > 14-3OCf-1,335)2. vergleichbar zu erhöhen, und somit die Anfärbbarkeit herabsetzen wurden und daher keine erwünschten Arbeitsstufen sind - herzustellen.

Die Begriffe Spinngeschwindigkeit und Abzugsgeschwindigkeit beziehen sich in dem hier gebrauchten Sinn auf die Geschwindigkeit der ersten angetriebenen Walze, um die die Fäden (zumindest zum Teil) herumgeführt sind. Der Begriff Spinngeschwindigkeit wird in der Technik häufiger verwendet und bedeutet im wesentlichen die Aufspulgeschwindigkeit (d. h.. die Geschwindigkeit, mit der die Filamente auf einer Packung aufgewickelt werden) in der Spinnstufe eines Split-Prozesses oder in einem Schnellspinnprozess. Bei einem Spinn-Streck-Verbundprozess ist die Aufspulgeschwindigkeit bedeutend höher als die Spinngeschwindigkeit, und man hat daher in manchen Fällen den Begriff der Abzugsgeschwindigkeit herangezogen, um Verwechslung mit der Aufspulgeschwindigkeit zu vermeiden;· ein Prozess, bei dem die Filamente von der Spinndüse mit einer Geschwindigkeit, die viel geringer als die Aufspulgeschwindigkeit ist, abgezogen und in ihrer Atmosphäre verstreckt werden, ohne Zuführwalzen zur Lenkung von Abzugsgeschwindigkeit und Streckverhältnis einzusetzen, stellt einen solchen Spinn-Streck-"Verbund"-Prozess dar; diese Prozesse sind nicht erwünscht.

Die "Figur . 1 zeigt eine typische Schnellspinnvorrichtung für den Einsatz bei der Herstellung von Garn gemäss der Erfindung. Geschmolzener Polyester wird durch Austrittsöffnungen, in einem beheizten Spinndüsenblock 2 schmelzgespönnen und in der Atmosphäre zwecks Verfestigung in Form von Fäden 1 abgekühlt. Während des Austretens des geschmolzenen Polyesters aus dem Block 2 schützt man ihn vorzugsweise vor der Atmosphäre durch ein Metallrohr 3(mit' einer Dichtung gegen Spinndüsenfläche und -block isoliert), das die Fäden auf ihrem Weg zwischen den Austrittsöffnungen und einer Zone

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umgibt, in die Kühlluft eingeführt wird, vorzugsweise symmetrisch um die Fäden herum durch die Löcher in einem durchbrochenen Metallrohr 11 (im wesentlichen wie in US-PS 3 067 4-58 beschrieben). Die Fäden können, wenn gewünscht, auch zwischen Konvergierführungen 21 hindurchlaufen, die so angeordnet sind, dass sie die Fäden begrenzen, und dann im Kontakt mit Walzen 20 weiterlaufen, die in einem Spinnschlichte-Bad umlaufen und auf diese Weise auf die festen Fäden die gewünschte Menge an Schlichte auftragen, und danach zu einem weiteren Satz Führungen 22, welche die Fäden in Berührung mit der Schlichtewalze 20 halten und sie Fäden zum nächsten Satz Führungen zieht, und auf das Aufspulsystem, das eine erste angetriebene Walze 31, eine zweite angetriebene Walze 32, eine hin- und hergehende Führung 35 und eine angetriebene Aufnahmewalze aufweist, wobei das Garn durch eine Verflechtungsdüse 34-verflochten (Interlacing-Technik) wird.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. Die Eigenschaften und Herstellungsbedingungen sind in der Tabelle II am Ende der Beschreibung zusammengefasst. Die . Prozentsätze an Titandioxid beziehen sich auf das Gewicht, bezogen auf das Gesamtgewicht. Die Doppelbrechung ist nicht für jede Probe bestimmt worden, dürfte aber bei allen Beispielen zwischen 0,05 und 0,09 liegen. Die Fig. 2 zeigt die Abkochschrumpf-Werte der Garne und Kabel nach den Beispielen als Funktion der Spinngeschwindigkeit. Das Spinnen von bekannten Polyestern bei den gleichen Geschwindigkeiten hat zu Garnen höheren Schrumpfs geführt, wobei dieser höhere Schrumpf gewöhnlich später durch einen Streck/Wärmebehandlungs-Prozess herabgesetzt worden ist, was für die Erzeugung anfärbbarer, wärmebeständiger Garne gemäss der Erfindung nicht erwünscht ist.

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Beispiel 1

Auf einer Torricktung im wesentlichen wie oben beschrieben und wie in Fig. 1 erläutert wurde Polyethylenterephthalat mit einer Intrinsic-Viscosität von 0,66 unter Bildung eines Flachgarns mit 68 Filamenten (runden Querschnitts) mit einem Einzelfilamenttiter von 1,02 den bei einer Aufspulgeschwindigkeit von 4-115 m/min unter Einsatz eines Spinndüsenblocks bei 298° C und eines Packungsdrucks p» von 24-1 bar durch Spinndüsen-Kapillaren von 0,229 mm Durchmesser (D) und 1,27 mm Länge (L) verspönnen, wobei die austretenden Fäden durch ein Hohlrohr von etwa 5 cm Länge geschützt waren und dann der Einwirkung einer raäial nach innen gerichteten Strömung von Luft von Raumtemperatur und 708 ΪΓ-1/min (H" * bezogen auf Normalbedingungen) ausgesetzt wurden. Das festgewordene Garn lief dann in Kontakt mit einer Schlichtewalze,' wobei die Schlichte Beispiel 1 von US-PS 3 859 122 entsprach., und wurde - ohne jegliche Streckstufe - verflochten und aufgespult. Die Anfärbbarkeit war gut (RDDR 0,1), wobei der Amorphmodul (M^) 32,4- g/den und der-Modul (M) 51,4- g/den und der Abkoch-Schrumpf nur 3,6 % betrug. Wie ein Trocken— wärmeschrumpf nach Abkochen (S2)·von nur 0,3 % zeigt, war die Wärmebeständigkeit ausgezeichnet. Der Modul nach Abkochen (M-) betrug 54·,5 g/den, so dass die Differenz AM zwischen M und M2 nur etwa 3 g/den betrug. Der X-Wert (Differenz .M_-l%) betrug etwa 16 g/den, d. h. lag zwischen 5 und 25» Der Schrumpfmodul (Mg) betrug 3,22 g/den. Die Kristallitgrösse (CS) betrug 71 und die Dichte des Polymeren (?) 1,3707, so dass CS > 1430(f-1,335), d- h. CS>50- Die Doppelbrechung (Δ) betrug 0,0883-

Beispiel 2

Ein Flachgarn mit 68 Filamenten mit einem Einzelfilamenttiter von 1,52 den von guter Anfärbbarkeit und mit anderen guten Eigenschaften wurde mit der Abänderung wie in Beispiel 1 gesponnen, dass das Polymere eine Intrinsic-Viscosität von

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0,65 hatte, die Blocktemperatur 296° C und der Packungsdruck ρ« 338 bar betrug und die austretenden Filamente durch, ein Hohlrohr von etwa 10 cm Länge geschützt waren und mit Luft abgekühlt wurden, die mit 1416 if-l/min zugeführt wurde. Der Schrumpf betrug 4,7 %, und die Wärmebeständigkeit war ausgezeichnet (Sp mit. Dehnung 0,2).

Beispiel 3

Aus Polymerera mit einer Intrinsic-Viscosität von 0,65 wurde ein Flachgarn mit 40 Filamenten mit einem Einzelfilamenttiter von 1,92 den mit guten Eigenschaften im wesentlichen wie in Beispiel 1,- aber bei einer Blocktemperatur von 295° G, einem Packungsdruck von p» von 262 bar und unter Verwendung von Spinndüsen-Kapillaren von 0,305 mm Durchmesser und 0,452 mm Länge ersponnen, wobei die austretenden Fäden durch querströmende Luft, die mit 1161 F-l/min zugeführt wurde, auf einer 76,2 cm unter die Spinndüse reichenden Strecke abgekühlt wurden. Das Polymere enthielt 0,3 Gew.% Titandioxid-Pigment. - .

In Tabelle I sind verschiedene Eigenschaften des Polyester-Flachgarns von Beispiel 3 nit denjenigen eines verstreckten Polyester-Garns des Standes der !Technik (Vergleichsprobe) und mit denjenigen von Celluloseacetat-Garn des Standes der Technik verglichen, um zu zeigen, dass viele Eigenschaften des Polyester-Garns gemäss der Erfindung (Beispiel 3) näher bei .denen des Celluloseacetats anstatt denen des herkömmlichen (d. h. dem Stand der Technik angehörenden) Polyesters liegen, z. B. der Schrumpf (S), die Wärmebeständigkeit (82)»'der Modul .und die Dehnung. Die Polyestergarne haben andererseits eine überlegene Festigkeit, und - ein wichtiges Merkmal - ihre Festigkeit wird im Gegensatz zu Celluloseacetat beim Befeuchten nicht herabgesetzt. Die RDDH des Garns von Beispiel 3 beträgt etwa das 2- bis 5fache derjenigen des herkömmlichen Polyesters, und das Garn lässt sich mit angemessener Geschwindigkeit ohne Jeden Carrier unter Einsatz

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einer technisch verfügbaren Einrichtung zum Färben bei Atmosphärendruck, die herkömmlicherweise bei Celluloseacetat Verwendung finden, beim Sieden färben - im Gegensatz zu dem herkömmlichen Polyester, der sich viel langsamer färbt und der in der Praxis unter Einsatz einer Hochdruckeinrichtung gefärbt wird. Celluloseacetat ist viel leichter zu färben als jedes dieser Polyestergarne (färbbar bei etwa 70° C). Der Modul des herkömmlichen Polyesters wird fast 50 % herabgesetzt, wenn man das Garn kocht, während der Modul des Garns von Beispiel 3 vor und nach Kochen im wesentlichen den gleichen Wert hat. Der starke Schrumpf des herkömmlichen Polyesters ist ein bedeutender wirtschaftlicher Nachteil bei der Warenbehandlung, und der Mangel an Wärmebeständigkeit (hohes S₂) kann eine Quelle für Unzufriedenheit des Verbrauchers sein. Die Schrumpf spannung des Garns von Beispiel 3 ist viel geringer als diejenige'·, des herkömmlichen Polyesters, und dies ist beim Warenfertigmachen von Wichtigkeit.

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DP-2595-A	.36·	Beispiel 3	Cellulose
	a b e 1 1 e I	75-40	acetat
	Polyester	1,36	100-40
	Vergleichs material	4,8	1,3-1,35
Titer (den)-Filament- zahl	70-34	4-,5	2,5-3,0
Spezifisches Gewicht	1,38	(0,2e)	C2-3*},
S, %	8-9	0,09 .	—
DHS (180° C), %	15	45	—
S2, %	5	45	30-45
ST, g/den	0,2-0,5	87,5	—
Modul, g/den	90-120	2,84	23-30
M2, g/den	50-65	0	1,2-1,5
Dehnung, %	25-40		35-40
Festigkeit, g/den	3,6-4,6
Festigkeitsverlust (nass;, %	0

* Celluloseacetat nimmt bei etwa 120 C Glanz an Beispiel 4

Mehr oder weniger wie in Beispiel 3, aber unter Einsatz von zwei Spinndüsen, deren jede 17 Filamente lieferte, wurde ein kein Titandioxid enthaltendes Flachgarn mit 34 Filamenten mit einem Einzelfilamenttiter von 3,20 den und mit ähnlichen guten Eigenschaften ersponnen, wobei hier die Filamente durch querströmende, pro Filamentbündel mit 878 N-l/min zugeführte Luft abgekühlt wurden, die Blocktemperatur 292° C und der Packungsdruck p- 310 bar betrug und das Polymere durch Spinndüsen-Kapillaren von 0,254 mm Durchmesser und 1,016 mm Länge gesponnen wurde.

Beispiel 5

Es wurde 0,2 % Titandioxid enthaltendes Flachgarn mit 34 Filamenten mit einem Einzelfilamenttiter von 1,49 den im wesent-

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lichen wie in Beispiel 3 ersponnen, jedoch mit der Abänderung, dass die Filamente einen trilobalen (dreirippigen) Querschnitt mit einem Modifizierungsverhältnis (Kodification Ratio) von 1,75 (wie in US-PS 2 939 201 beschrieben) hatten und in die Senkbohrung der Spinndüse ein axial durchbohrter Pfropfen eingefügt war (wie in US-PS 3 859 031 beschrieben), wobei die Einengungen in der Bohrung des Pfropfeneinsatzes die in Beispiel 1 angewandten Kapillar-Abmessungen hatten, die Blocktemperatur 302° C und der Packungsdruck p« 151 bar betrug und die Luft mit 1246 N-l/min zugeführt und eine andere Schlichte eingesetzt wurde. Wie in Tabelle II gezeigt, waren die Eigenschaften des Garns gut.

Beispiel 6

Es wurde ein Flachgara mit 34- Filamenten mit einem Einzelfilamenttiter von 3,88 "den im .wesentlichen wie in Beispiel 3 ersponnen, jedoch mit der Abänderung, dass die Filamente einen achtrippigen Querschnitt und ein Modifizierungsverhältnis von"1,2 (wie in US-PS 3 846 969 beschrieben) aufwiesen und eine Dosierplatte (wie in US-PS 3 095 607 beschrieben) mit Kapillaren von 0,381 mm Durchmesser und 1,829 nun Länge über einer Bodenplatte verwendet wurde, die Austrittsöffnungen zweckentsprechender Ausgestaltung für die achtrippigen Filamente aufwies, wobei die Blocktemperatur 296° C, der Packungsdruck p.. 255 bar und die Luft strömungsgeschwindigkeit 878 If-l/min betrug, und das Polymere kein Titandioxid enthielt.

Im Beispiel 7 wurde ein Polymeres niedrigerer Viseosität eingesetzt, so dass der normalisierte Modul (M_n) höher als der Modul (M) war, wobei aber ein ähnlicher Amorphmodul und eine ähnliche Anfärbbarkeit des Garns wie in den anderen Beispielen vorlagen.

Beispiel7

Es wurde ein Flachgarn mit 34 Filamenten im wesentlichen wie in Beispiel 4, aber unter Verwendung eines Polymeren von

— 32 —

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niedrigerer Intrinsic-Viscosität (0,59) mit einem Gehalt von 0,9 % an Titandioxid-Pigment ersponnen, wobei die Blockte rap er atur 290° G und der Packungsdruck p«, 76 bar betrug, die Spinndüsen-Kapillaren einen Durchmesser von 0,508 mm und Länge von 2,032 mm hatten, die querströmende Luft mit 538 U-l/min je Filamentbündel zugeführt wurde und eine andere Schlichte eingesetzt wurde,, wodurch Filamente von 2,16 den anfielen.

Beispiel 8

Es wurde ein Flachgarn mit 40 Filamenten mit einem Einzelfilamenttiter von 1,84 den von guten Eigenschaften mit der Abänderung wie in Beispiel 3 ersponnen, dass die Intrinsic-Viscosität des Polymeren höher war (0,67), die Blocktemperatur 298°C und der Packungsdruck p- 211 bar betrug, die Spinndüsen-Kapillaren dem Beispiel 4 entsprachen und die Luft mit 878 M-l/rain eingesetzt wurde.

Beispiel 9

Es wurde ein Flachgarn mit 40 Filamenten von 1,86 den von guten Eigenschaften (Tabelle II) bei 4343 m/min aus PoIymerem mit einer Intrinsic-Viscosität von 0,65 unter Anwendung einer Blocktemperatur von 302° C und ansonsten im wesentlichen wie in Beispiel 8 ersponnen.Die Anfärbbarkeit war weniger gut als diejenige der Eundgarne von ähnlichem Titer und niedrigerem Amorphmodul, die bei geringeren Geschwindigkeiten gesponnen wurden.

Beispiel 10

Es wurde ein Flachgarn mit 80 Filamenten mit einem Einzelfilamenttiter von 1,88 den bei 4572 m/min und ansonsten mit der Abänderung im wesentlichen wie in Beispiel 3 ersponnen, dass der Packungsdruck p^ 290 bar betrag. Die Eigenschaften sind in der Tabelle II genannt.

- 33 9098U/0727

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·3ί·

Beispiel 11

Es wurde ein Flachgarn mit 80 Filamenten mit einem Einzelfilamenttiter von 1,86 den bei 4-115 m/min aus einem Polymeren mit einer Intrinsic-Viscosität von 0,65 und einem Gehalt an Titandioxid von 0,3 % erspönnen. Das Spinnen erfolgte bei einer Spinndüsenblock-Temperatur von 290° G und einem Packungsdruck p^ von 234· bar durch Spinndüsen-Kapillaren von 0,305 mm Durchmesser (D) und 0,4-32 mm Länge (L) und ansonsten im wesentlichen wie in Beispiel 1, jedoch mit der Abänderung, dass die Luftströmung 4-95»6 U-l/min pro Bündel betrug und eine andere Schlichte eingesetzt wurde. Die Eigenschaften sind in Tabelle II genannt. Die Festigkeit ist mit 3*71 g/den sehr gut.

Beispiel 12

Es wurde ein Flachgarn mit 4-0 Filamenten mit einem Einzelfilamenttiter von 1,83 den mit der Abänderung wie in Beispiel 3 ersponnen, dass das Polyäthylenterephthalat aus Ithylenglykol, Terephthalsäure und 2-lthyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propandiol in einer Menge von 0,00114-6 Mol/Mol Terephthalsäure hergestellt war, die Blocktemperatur 293° C und der Packungsdruck p- 4-96 bar betrug und die austretenden Filamente durch querströmende Luft mit 1062,0 N-l/min auf einer bis 137»2 cm unter die Spinndüse reichenden Strecke abgekühlt wurden·.

Im Vergleich mit dem Garn von Beispiel 3 waren die Festigkeit und Doppelbrechung niedriger, während die Dehnung höher war und das Garn eine bessere Anfärbbarkeit zeigte. Die Festigkeit war mit 2,14- g/den jedoch höher als diejenige, von Acetat.

Die Gleichmässigkeit längs des Fadengutes und die Filament-Filament-Gleichmässigkeit dieser Filament-Flachgarne sind in Tabelle III gezeigt. Die Garne von Beispiel 1 bis 4- und

- 34. -

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2833672

11 werden zur Herstellung von Warenkonstruktionen bevorzugt, die eine besonders gute Färbungsgleichmässigkeit erfordern, wie Tafte und andere dicht gewebte Waren. Das Beispiel 6 zeigt eine akzeptable G-leichmässigkeit, aber eine Differentialdoppelbrechung Aq₁-^, die etwas höher als für gute textile Verarbeitbarkeit erwünscht ist. Die anderen Filaraentgarne und Kabel bieten sich als für textile und Baumausstattungs-Endverwendungszwecke akzeptabel an, bei denen die Anforderungen an die Färbungsgleichraässigkeit nicht so kritisch wie z. B. bei einem Saft sind.

Diese Flachgarne sind im Gegensatz zu bekannten, kommerziellen, teilorientierten Garnen, die vor dem Einsatz in Waren strecktexturiert werden, Garne für den direkten Einsatz, d. h. sie können in Textilwaren ohne Strecken und Wärmebehandeln oder ohne Wärmefixieren verwendet werden. Diese Flachgarne weisen eine wertvolle Kombination von Anfärbbarkeit und physikalischen Eigenschaften, einschliesslich Wärmebeständigkeit, Schrumpf, Schrumpf spannung und Modul vor und nach Schrumpf, auf, die wesentlich verschieden von bekannten kommerziellen Polyester-Flachgarnen im bei der Herstellung erhaltenen Zustand ist.

In Abhängigkeit von dem gewünschten Endverwendungszweck können Modifizierungen der Flachgarne durchgeführt werden. Die Garne gemäss der Erfindung sprechen gut auf Luftstrahl-Texturierung zwecks Ausbildung von Schiingengarnen unter Beibehaltung guter Anfärbbarkeit an. Wenn man andererseits als Teil irgendeines Texturiervorgangs eine Verstreckung vornimmt, wird die Anfärbbarkeit herabgesetzt. Die Garne können, wenn gewünscht, mechanisch gekräuselt werden, z. B. durch eine Knit-De-Knit-Behandlung, Zahnradkräuselung, Stauchkammerkräuselung oder nach anderen Methoden.

Die vorstehenden Beispiele zeigen die Herstellung von Filament flachgarnen. Filamentkabel können hergestellt werden, indem man Bündel von Filamenten, die ohne Verflechtung,

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aber ansonsten im wesentlichen in äer für die Herstellung von Flachgarnen in den vorstehenden Beispielen beschriebenen Weise erzeugt wurden, miteinander vereinigt oder Filament— kabel unter Anwendung anderer Standardtechniken hergestellt werden, wobei man diese auch in Stapelfaser überführen kann»

Beispiel 13

Es wurden mehrere Filamentbündel mit je 34- Filamenten aus Polyathylenterephthalat bei 3658 m/min aus Polymeren mit einer Intrinsic-Viscosität von 0,66, das mit 0,3 % ^^p pigmentiert war, im wesentlichen wie in Beispiel 4 gesponnen, jedoch mit der Abänderung, dass die Blocktemperatur 290° G und der Packungsdruck p- 97 bar betrug, die Spinndüsen-Kapillaren einen Durchmesser von 1,575 mm und eine Länge von 7»188 mm hatten und querströmende Luft mit 1246 N-l/min auf einer bis 137»2 cm unter die Spinndüse reichenden Strecke eingesetzt und eine andere Schlichte verwendet wurde, wobei Filamente von 2,21 den anfielen, die nicht verflochten wurden. Durch Vereinigen dieser Bündel miteinander itfurde ein Kabel von etwa 160 000 den gebildet. An kleinen, aus dem Kabel entnommenen Filamentbündeln wurden die Eigenschaften bestimmt=

Bei spiel- 14

Es wurde ein Kabel aus Bündeln mit 34- Filamenten gebildet, die bei 34-29 m/min aus Polymerem von einer Intrinsic-Viscosität von 0,64 bei einem Packungsdruck p^ von 83 bar und ansonsten im wesentlichen wie in Beispiel 13 unter Bildung von Filamenten von 1,76 den gesponnen wurden.

Die Filamentkabel· von Beispiel 13 und 14 sind für textile Endverwendungszwecke, die eine kritische Färbungsgleichraässigkeit verlangen, nicht besonders gut geeignet, aber sie bieten sich für Endverwendungszwecke als akzeptabel an_s die eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit erfordern, wie bei grobtitrigen Denirakettgarnen und bei Baumaus stattungsvf ar en«

- 36 -

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• IpL-

283967

a j e I 1 e Ii

Beispiel

Spiange schwindig- keit, tn/min	4115	4115	*} radial gerichtete Luftströmung **) Querströmung	- 37 -	4115	4115
Blockteaperatur, OC	298	296		4/0727	295	292
Packungsdruck (p··) bar u	241	338		262	310
Kapillarendurch messer χ -länge, mm O	,229x1,27	0,229x1,27		0,305x0,452	0,254x1,016
filamentzahl	68	68	90981	40	17+17
Denier/Filament	1,02	1,52	1,92	3,20
Filanientform	rund	rund	rund	rund
Luftströmungs- system 5	cm RAD*)	10 cm RAD	XF**)	XF
Luftge schwindig- keit, N-l/rain	708	1416	1161	878
Vi sco si tat /T-/	0,66	0,65	0,65	0,64
TiO2, %	0	0	0,3	O
Festigkeit, g/den	3,18	3,14	2,84	3,04
T7, g/den	0,94	0,83	0,79	0,75
Dehnung, %	74,6	84,3	8755	89,5
Modul, g/den	51,4	48,9	45,3	41,5
M2, g/den	54,5	42,1	45,0	43,3
Mn, g/den	51,2	48,9	45,3	41,7
MA, g/den	32,4	32,8	31,3	29,7
X, g/den	18,8	16,1	14,0	12,0
S, %	3,6	4,7	'4,8	5,1
S2, %	0,3	(0,2E)	(0,2E)	(1,0E)
ST, g/den	0,116	0,082	0,091	0,085
Ms, g/den	3,22	1,75	1,90	1,67
j>, g/cm5	1,3707	1,3653	1,3614	1,3576
CS, Ä	71	67	71	70
Doppelbrechung A	0,0883	0,0722	0,0647	0,0696
DDR	0,148	0,153	0,126	0,091
RDDR	0,100	0,127	0,118	0,110

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.te-

T a b el 1 e II

Beispiel

Spinnge schwindigkeit, m/min

Blocktemperatur, ⁰C

Packungsdruck (ρ» bar

Kapillarendurchmesser χ -länge, mm

U'

Filamentzahl

Denier/Filament

Filamentform

Luftströmungssystem

Luftge s chwin digkeit, ΪΓ-1/min

Viscosität £jgj ■ TiO₂, % *
Fe stigkeit, g/den T₇, g/den
Dehnung, %
Modul, g/den
M₂, g/den

g/den

g/den
g/den
%

g/den

g/den
^? , g/cm^

es, S

Doppelbrechung Λ

RDDR

4115 302 151

0,229x1,27 34

1,49 dreirippig

XF

1246

0,65

0,2

2,91

0,94 66,2 49,6 48,6 49,6 35,0 14,6

4,1

0,111

2,71 1,3626 66

0,152 0,125-

4115 296

255

0,381x1,829 34

3,88 achtrippig

XF

878 0,65 0 3,08

0,83

84,1

50,6

46,6

50,6

36,6

14,0

Λ,8

(0,3E)

0,073 1,52

1,3615 64

0,0736 0,102 0,136

4115

290

76

0,508x2,032 17+17

2,16 rund

XF

538
0,59 0,9 2,79 0,79 75,4 44,6 46,5 45,9 33,4 12,5

5,3

(0,2E)

0,098

1,85

1,3579 70

0,0652

0,123

0,123

4115 298 211

0,254x1,016 40

1,84 rund

XF

878 0,67 0,1

3,03

0,81 77,2 49,3 49,1 43,9 34,5 14,4

4,4 (0,4E)

0,085

2,05

1,3624

65

0,0713 0,122 0,112

- 38 -

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	T	9	a b e 1 1 e	II	11	12
	4343	10	4115	4115
Beispiel	302·	4572	290	293
Sp inn ge s chwin di g- keit, m/min	211	295	234	496
Blocktemperatur, oc	,254x1,016	290	15x60 Mils	0,305x0,452
Packungsdruck (ρ-) bar	40	0,305x0,452	' 80	40
Kapillarendurch messer χ -länge, mm 0	1,86	80	1,86	1,83
Filamentzahl	rund	1,88	rund	rund
Denier/Filament	XF	rund	5 cm RA&	XF
Filamentform	878	XF	495,6	1062,0
Luftströmungs system	0,65	1161	0,65	0,65
Luftge schwindig- keit, ΪΓ-1/min	0,1	0,65	0,3	0,3
Vi sco si tat IhJ	3,29	0,3	3,71	2,14
TiO2, %	0,94	3,20	0,92	0,90
Festigkeit, g/den	69,4	0,90	84,3	116,2
T17, g/den	54,1	80,7	47,5	46,5
Dehnung, %	47,6	54,0	43,2	42,0
Modul, g/den	54,1	48,5	47,5	46,5
H2, g/den	37,5	54,0	31,1	35,2
Mn, g/den	. 16,6	36,8	16,4	11,34
MA, g/den	4,2	17,2	4,00	3,5
X, g/den	0,8	3,7	^O	0,1
S, %	0,093	0,7	0,086	0,105
S2, %	2,21	0,098	2,15	3,0
ST, g/den	1,3664	2,65	1,3659	1,3564
M8, g/äen	72	1,3674	53	69
f, S/cm3	0,0710	72	0,0841	0,0488
GS, 1	0,102	0,0791	0,117	0,162
Doppelbrechung Λ	0,094	0,121	0,107	0,148
DDR		.0,111
HDDR

- 39 -

DP-2595-A

Tabelle II

Beispiel	13	14
Spinngeschwindigkeit,
m/min	3658	3429
Blocktemperatur, 0C	290	290
Packungsdruck Cp^), bar	97	. 83
Kapillarendurchmesser
χ -länge, mm	1,575x7,188	1,575x7,188
Filamentζahl	17+17	17+17
Denier/Filament	2,21	1,76
Filamentform	. rund	rund
Luftströmungssystem	XF	XF
Luftge schwindigkei t,
H-1/min	1246	1246
Viscosität Ifö	0,66	0,64
TiOp, °/o	0,3	0,3
Festigkeit', g/den	2,66	2,67
Ty, g/den	0,99	0,94
Dehnung, %	72,6	75,6
Modul, g/den	53,6	51,0
M2, g/den	51,5	52,5
Mn, g/den	53,4	51,2
MA, g/den	35,3	33,5
X, g/den	18,1	17,7
S, % Q 9ά	3,4 *** π	3,3
O2, /Ö ST, g/den	0,079	0,069
M_, g/den	2,32	2,03
ρ, g/cnK	1,3693	1,368?
CS, S	70	72
Doppelbrechung A	0,0710	0,0679
DDR	• 0,131	0,142
RDDR	0,130	0,126

- 40 -

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DP-2595-A

Tabelle III

Beispiel	DS, %	DTV, %	IEU, %	Λ95-5	^ + 0,005
1	3,1	0,62	9,52	0,0.031	0,0099
2	3,1	0,29	8,25	0,0062	0,0091
3	3,4	0,34	8,11	0,0076	0,0087
4	2,2	0,15	7,95.	0,0083	0,0090
5	8,1	0,83	10,41	—	—
6	- 3,9	0,84	9,38	0,0103	0,0092
7	6,4	0,30	7,91	0,0038	0,0088
8	7,3	0,78	8,51	0,0059	0,0091
9	5,3	0,99	9,03	0,0059	0,0091
10	7,4	1,62	8,00	0,0088	0,0095
11	2,3	0,13	10,51	Ο,θθ24	0,0097
12	7,0	0,51	10,68	0,0103	0,0079
13	-	-	9,97	—	0,0091
14	—	—	8,56 ■	0,0192	0,0089

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Claims (12)

DP-2595-A 12. September 1978 Patentansprüche

1. Poly-(äthylenterephthalat)-Filamentflachgarn oder -Filamentkabel oder -Stapelfaser mit einem Einzelfilament- bzw. Einzel^ fasertiter von 1 bis 7 den und einer Intrinsic-Viscosität von 0,56 bis 0,68, gekennzeichnet durch

A) eine relative Dispersionsfarbstoffanfärbegeschwindigkeit von mindestens 0,09,

B) einen Modul von etwa 30 bis 65 g/den, gemessen an dem Garn in dem bei der Herstellung erhaltenen Zustand (M) und nach Kochen in Wasser von 60 min Dauer bei Atmosphärendruck (M„),

C) einen Amorphmodul (M_A) von etwa 28 bis 38 g/den, wobei der Amorphmodul in Beziehung zum Modul (M), der Intrinsic-Viscosität _/rj_7 und der Dichte des Polyäthylenterephthalats

(p) nach dem Ausdruck

steht, worin X einen Wert bedeutet, den der Ausdruck

0,3

X=
wiedergibt und der zwischen 5 und 25 liegt _y

D) einen Abkochschrumpf (S) von etwa 2 bis 6 % und

E) eine solche Wärmebeständigkeit, dass der Schrumpfwert S₂

kleiner als 1 % ist. .

2.. Poly-(äthylenterephthalat)-Filamentflachgarn oder -Filamentkabel oder -Stapelfaser mit einem Einzelfilament- bzw. Einzelfasertiter von 1 bis 7 den und einer Intrinsic-Viscosität ß\_J von 0,56 bis 0,68 gekennzeichnet durch

__±_ «0ÖÖU/&727

ORIGINAL INSPECTED

DP-2595-A

A) eine relative Dispersionsfarbstoffanfärbegeschwindigkeit von mindestens 0,09,

B) einen Modul von etwa 30 bis 65 g/den, gemessen an dem Garn in dem bei der Herstellung erhaltenen Zustand (M) und nach Kochen in Wasser von 60 min Dauer bei Atmosphärendruck (M₂),

C) einen Amorphmodul (M_A) von etwa 28 bis 38 g/den, wobei der Amorphmodul in Beziehung zum Modul (M), der Intrinsic-Viscosität /n_7 und der Dichte des Polyathylenterephthalats (?) nach dem Ausdruck

steht, worin X einen Wert bedeutet, den der Ausdruck

X = 53O(jp-l,335)
wiedergibt und der zwischen 5 und 25 liegt,

D) einen Schrumpfmodul (M₃) von etwa 1,5 bis 3,5 g/den und

E) eine solche Wärmebeständigkeit, dass der Schrumpfwert S₂ kleiner als 1 % ist.

3. Garn, Kabel oder Paser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abkochschrumpf etwa 2 bis 6 % beträgt.

4. Garn, Kabel oder Paser nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abkochschrumpf etwa 2 bis ¹I % beträgt.

5. Garn, Kabel oder Paser nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallitgrösse (CS) etwa

ο
bis 90 A beträgt und mindestens einen Wert hat, der von der Dichte des Polyathylenterephthalats (p) nach der Beziehung

909814/0^7

DP-2595-A

CS < l43O(jp- 1,335)A
abhängig ist.

6. Garn, Kabel oder Paser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelbrechung etwa 0,0*15 bis 0,09 beträgt.

7. Garn, Kabel oder Faser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassΔΜ - 5 ist, wobei AVI die Differenz zwischen den Modulwerten des Garns, gemessen in g/den erstens an dem Garn im bei seiner Herstellung erhaltenen Zustand und zweitens an dem geschrumpften Garn nach Abkochschrumpf, bedeutet.

8. Garn, Kabel oder Paser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Dispersionsfarbstoffanfärbegeschwindigkeit mindestens 0,11 beträgt.

9- Garn, Kabel oder Paser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einzelfilament- bzw. Einzelfasertiter 1 bis 2 den beträgt.

10. Garn, Kabel oder Paser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Amorphmodul 28 bis 36,5 g/den beträgt.

11. Garn, Kabel oder Paser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Festigkeit von 2,0 bis 4,0 g/den, eine Dehnung von 40 bis 125 %_» einen Amorphmodul von 28 bis 35 g/den, einen Abkochschrumpf von 2 bis 4 %_y einen Schrumpfmodul von

ο 1,5 bis 3,5 g/den, eine Kristallitgrösse von 50 bis 90 A und gleich mindestens 1430 (p - 1,335) A, worin jo die Dichte des Polyäthylenterephthalatsbedeutet und gleich 1,35 bis 1,38 ist, eine Doppelbrechung von 0,045 bis 0,09 und eine relative Dispersionsfarbstoffanfärbegeschwindigkeit von mindestens 0,11.

909814/0727

enenden An-

DP-2595-A

Λ.

12. Garn, Kabel oder Paser nach einem der vorhergel Sprüche, gekennzeichnet durch eine Denierstreuung (DS) von weniger als etwa 6 %₉ Streckspannungs-Schwankung (DTV) von weniger als etwa 1,2 %, Filament-Filament-Dehnungsgleichmässigkeit (IEU) von besser als etwa 12,5 % und Differentialdoppelbrechung (Aq_5-5)» die unter etwa dem von der durchschnittlichen Doppelbrechung (&) abhängigen Wert, gemessen +^ 5 % von der Filamentmitte weg, gemäss der Beziehung ^Δ95-5 -4/₂o ⁺ °r°°55 liegt, worin^etwa 0,045 bis 0,09 ist.

•09814/07*7