DE3125254C2

DE3125254C2 -

Info

Publication number: DE3125254C2
Application number: DE3125254A
Authority: DE
Inventors: Kenichiro Oka; Masatoshi Mishima Shizuoka Jp Mineo; Terumichi Tokio/Tokyo Jp Ono
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1980-06-27
Filing date: 1981-06-26
Publication date: 1990-01-18
Also published as: SU1600634A3; US4390685A; DE3125254A1; GB2078605B; US4517149A; GB2078605A

Description

Die Erfindung betrifft Polyesterfasern und ein Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß den Patentansprüchen.

Polyesterfasern werden seit vielen Jahren im großtechnischen Maßstab hergestellt, und da sie anderen Synthesefasern in ihren physikalischen Eigenschaften überlegen sind, können sie bekanntlich auf zahlreichen Gebieten im breiten Maße angewendet werden.

Als Rohgarne für Web- oder Wirkwaren werden gewöhnlich ver streckte Garne verwendet, die dadurch erhalten worden sind, daß man unverstreckte Garne bei einer Spinngeschwindigkeit von 16,66 bis 25 m/s unter Verstrecken aufgewickelt und sie wahlweise einer Wärmebehandlung unterzieht. Um nach dieser Methode verstreckte Garne zu erhalten, sind jedoch viele Stu fen notwendig, und die Herstellungskosten sind hoch. Da auf die Garne außerdem zahlreiche äußere Störungen beim Spinnen, Verstrecken und Wärmebehandeln synergistisch einwirken, müssen viele Probleme gelöst werden, um einheitliche Rohgarne zu erhalten, die für die Erzeugung von Web- oder Wirkwaren geeig net sind.

Da außerdem nach diesen Methoden erhaltene Rohgarne physikali sche Eigenschaften mit hohen, für Polyester charakteristischen Werten haben, wie einen hohen Youngmodul und eine hohe Reiß länge, haben aus diesen Rohgarnen hergestellte Web- und Wirk waren einen harten Griff und fühlen sich grob und steif an. Außerdem fühlen sie sich, wie alle synthetischen Fasern, wachsartig an. Deshalb haben diese Polyesterfasern den Nach teil, daß sie sich in bezug auf Griff wesentlich von Natur fasern unterscheiden.

Als weitere Rohgarne für Web- und Wirkwaren, die hauptsächlich zur Senkung der Herstellungskosten entwickelt wurden, sind verstreckte garnartige Produkte bekannt, die nur durch Spinnen hergestellt sind. Zur Erzeugung solcher Garne sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, beispielsweise 1) ein direktes Spinn-Streck-Verfahren, bei dem ein gesponnenes Garn im An schluß an die Spinnstufe und vor dem Aufwickeln verstreckt wird, 2) ein Verfahren, bei dem die Spinngeschwindigkeit auf ein Mehrfaches von 16,66 m/s erhöht wird, um ein Garn mit einer Struktur zu erhalten, die der eines verstreckten Garnes ähnlich ist, und 3) ein Verfahren, bei dem ein extrudiertes Garn verfestigt und dann einer hochtemperaturigen Wärmebehand lung unterzogen wird, um ein verstrecktes garnartiges Produkt zu erhalten.

Bei dem direkten Spinn-Streck-Prozeß 1) ist, obwohl ein Roh garn mit einer Struktur, die der von konventionellen verstreck ten Garnen ähnlich ist, erhalten wird, wegen der hohen Ge schwindigkeit bei der Streckstufe eine hochgradige Wärmebehand lung notwendig, was eine Heizwalze oder eine Heizplatte von hoher Effizienz bei der Vorrichtung erforderlich macht, so daß die Garnerzeugung sich infolge der erhöhten Ausrüstungs- und Energiekosten verteuert.

Das Verfahren 2) ist spezifisch in den US-PS 26 04 667 und 41 34 882 beschrieben. Um jedoch ein verstrecktes garn artiges Produkt zu erhalten, das den praktischen Anforderungen genügt, sollte bei diesem Verfahren die Aufwickelgeschwindig keit auf ein so extrem hohes Maß von 100 bis 1333 m/s erhöht werden. Da die Kohärenz des so gesponnenen Garnes infol ge der hohen Spinngeschwindigkeit gering ist, sind Luftbestän digkeit und der Einfluß des auftretenden Stromes zwischen einzelner Fäden stark unterschiedlich, was Garnvibration und somit eine große Fluktuation der Garnspannung verursacht. Des halb haben die erhaltenen Garne den Nachteil, daß sie Bruch fäden enthalten und Garnungleichmäßigkeiten aufweisen können und daß sie ungleichmäßig eingefärbt werden. Da außerdem die Schrumpfung eines Garnes in kochendem Wasser, das bei einer derart hohen Geschwindigkeit gesponnen und aufgewickelt wurde, mit 4% gering ist, ist die Elastizität des Garnes niedrig, und bei diesem Garn fluktuiert die Aufwickelspannung des Garnes erheblich, selbst bei geringer Änderung des Aufwickel- Entspannungs-Verhältnisses, mit dem Ergebnis, daß solche Nachteile, wie Fadenbruch und Garnungleichmäßigkeit, leicht auftreten. Außerdem ist es schwierig, bei diesem Verfahren den Betrieb stabil durchzuführen.

Das Verfahren 3) ist aus der japanischen Patentveröffentlichung No. 13 156/60 und aus der neueren japanischen Auslegeschrift 1 18 030/70 bekannt. Da bei diesem Verfahren ein verfestigtes Garn, das mit hoher Geschwindigkeit durchläuft, unerläßlich einer Wärmebehandlung bei beträchtlich hoher Temperatur unter zogen wird, treten während des Betriebs leicht Mängel, wie Schmelzverkleben und Garnbruch, auf, insbesondere dann, wenn die Garne als Fäden auf einer Wärmebehandlungsvorrichtung mit hoher Temperatur laufen. Selbst wenn dieser Durchlaufvorgang in bequemer Weise durchgeführt wird, wird außerdem die Wärme behandlung leicht ungleichmäßig und die innere Struktur des Garns uneben, da es sehr schwierig ist, die jeweiligen Einzel fäden gleichmäßig wärmezubehandeln. Dies hat zur Folge, daß Farbungleichmäßigkeiten und Kinks in der erhaltenen Web- oder Wirkware auftreten. Da außerdem eine Wärmebehandlungsvorrich tung mit hohem Wirkungsgrad erforderlich ist, verteuert sich die Herstellung dieses Garns infolge erhöhter Ausrüstungs- und Energiekosten.

Andererseits ist ein Verfahren, bei dem ein gesponnenes und verfestigtes Garn durch eine Friktionsführung od. dgl. ge rieben wird, um so einen Spannungsanstieg hervorzurufen, wonach es bei einer Geschwindigkeit von 41,66 bis 66,66 m/s aufgewickelt wird, in der japanischen Ausleseschrift No. 96 521/76 beschrieben. Bei diesem Verfahren kann ein Garn ähn lich den konventionellen Steckgarnen ohne Anwendung einer Wärmebehandlung erzeugt werden. Jedoch ist der Unterschied zwischen den Einzelfäden groß, weil der Spannungsanstieg durch Reiben hervorgerufen wird, und somit wird die Garnstruktur ungleichmäßig mit dem Ergebnis, daß Farbungleichmäßigkeiten und Kinks in der erhaltenen Ware erscheinen. Außerdem können infolge der Reibekräfte oft Garnbruch und Einzelfadenbruch auftreten, und das erhaltene Garn hat eine schlechte Verarbeit barkeit.

Ausgehend von den physikalischen Eigenschaften der auf bekannte Weise hergestellten Rohgarne wurde die Forschung intensiv auf die Entwicklung von Rohgarnen aus Polyesterfasern gerich tet, aus denen Web- oder Wirkwaren mit hoher Wärmefixierungs effizienz bei den nachfolgenden Behandlungsstufen und einheit lichem und wünschenswertem Griff hergestellt werden können, und auf die Entwicklung eines Verfahrens, mit dem solche Rohgarne stabil und wirtschaftlich hergestellt werden können. Die vor liegende Erfindung ist das Ergebnis dieser Forschungen.

Hauptaufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Rohgarns mit neuartiger Struktur, das in stabiler und einheit licher Packung als Rohgarn für Web- oder Wirkware aufgewickelt werden kann und das eine sehr gute Wärmefixierungseffizienz bei den nachfolgenden Behandlungsstufen aufweist und den daraus hergestellten Web- oder Wirkwaren einen wünschenswerten Griff vermittelt, sowie die Schaffung eines Verfahrens zur Herstel lung eines solchen Rohgarns.

Erfindungsgemäß ist eine Polyesterfaser vorgesehen mit einer Restdehnbarkeit von höchstens 60%, einem Youngmodul von 530 bis 880 cN/tex, einer Schrumpfung in kochendem Wasser von 4 bis 10% und einer Trockenhitzeschrumpfung von 5 bis 12%, wobei die Spitzenbeanspruchungstemperatur in einer Trocken hitzeschrumpfungs-Beanspruchungs-Kurve der Faser unterhalb von 100°C liegt. Die Polyesterfasern nach der Erfindung zeigen vorzugsweise ein spezifischen diagonales Vierpunkt interferenzbild in dem Kleinwinkelröntgenstreubild. Außerdem beträgt bei den Polyesterfasern nach der Erfindung die Diffe renz Δν zwischen der maximalen Halbbandbreite und der minimalen Halbbandbreite bei den Ramanspektren bei 1730 cm^-1, gestreut an radialen Einzelpunkten des Faserquerschnitts durch auf die Punkte gerichtete Laserstrahlen, vorzugsweise nicht mehr als 3 cm^-1.

Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen erläutert.

Der erfindungsgemäß geeignete Polyester enthält vorzugsweise mindestens 80 Mol-%, noch besser 90 Mol-%, Ethylenterephthalat einheiten. Er kann eine Copolymerisat sein, jedoch sollte dies mindestens 80 Mol-%, vorzugsweise mindestens 90 Mol-%, Äthylenterephthalateinheiten enthalten.

Damit die Faser physikalisch Eigenschaften aufweist, die den praktischen Anforderungen genügt, ist es notwendig, daß die Restdehnbarkeit der Faser unterhalb 60% und vorzugsweise oberhalb 30% liegen sollte. Wenn die Restdehnbarkeit oberhalb 60% liegt, ist die Struktur des Rohgarns instabil und wird mit der Zeit deutlich verändert, und bei Anwendung einer gerin gen äußeren Kraft wird sie leicht deformiert. Deshalb ist ein solches Garn als Rohgarn für Web- oder Wirkware praktisch nicht mehr verwendbar. Der Youngmodul sollte innerhalb eines Bereiches von 530 bis 880 cN/tex vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 618 bis 794 cN/tex, liegen. Bei gewöhnlichen Poly esterfasern beträgt der Youngmodul etwa 1058 cN/tex. Wenn der Youngmodul, wie vorstehend ausgeführt, auf ein relativ niedriges Maß eingestellt wird, kann ein grober und steifer Griff bei der hergestellten Web- oder Wirkware vermieden werden, und diese wird bauschig und weich. Wenn der Youngmodul weniger als 530 cN/tex beträgt, wird die erhaltene Web- oder Wirkware zu weich und sehr schlaff, und das Erzeugnis ist in unerwünschter Weise papierartig.

Bei der Erfindung ist es wichtig, daß die Schrumpfung in kochendem Wasser auf 4 bis 10%, vorzugsweise auf 5 bis 8%, und die Trockenhitzeschrumpfung auf 5 bis 12%, vorzugsweise auf 6 bis 10%, eingestellt werden. Ein Rohgarn mit einer Schrumpfung in kochendem Wasser von weniger als 4% oder einer Trockenhitzeschrumpfung von weniger als 5% hat den Nachteil einer sehr niedrigen Elastizität und einer starken Änderung der Spannung, die schon bei einer geringen Änderung des Aufwickel-Entspannungs-Verhältnisses od. dgl. hervorgerufen wird, und die Struktur des Garns wird in Längsrichtung des Garns leicht ungleichmäßig. Im extremen Fall kann das Garn überhaupt nicht in einheitlicher und stabiler Packung aufge wickelt werden, sondern es treten Schwierigkeiten in Form von Schlingen und Einzelfadenbruch auf, was den glatten Betrieb praktisch unmöglich macht. Selbst wenn beispielsweise aus solchem Rohgarn eine Packung gebildet wird, werden auf dem Garn durch hohe Zug- oder Quetschkräfte, die bei verschiedenen nachfolgenden Behandlungsstufen zur Herstellung von Web- oder Wirkwaren auf das Garn ausgeübt werden, leicht Schlingen und andere Defekte ausgebildet. Das Auftreten dieser Probleme kann durch Steuerung der Schrumpfeigenschaften des Rohgarns auf innerhalb der vorstehend genannten Bereiche verhindert werden. Wenn die Schrumpfung in kochendem Wasser die obere Grenze überschreitet, kann aus dem Garn keine praktisch anwend bare Web- oder Wirkware hergestellt werden, weil das Spannen auf einen Rahmen bei der Ausrüstung schwierig mit Erfolg durch geführt werden kann, oder das Erzeugnis ist in unerwünschter Weise papierartig, weil das Schrumpfverhältnis zu hoch ist.

Das hervorstechende charakteristische Merkmal der Fasern nach der Erfindung als Rohgarn für Web- oder Wirkware ist, daß, obwohl die Fasern die vorstehend genannte Restdehnbarkeit, Youngmodul und Schrumpfeigenschaften hat, die Spitzen beanspruchungstemperatur bei der Trockenhitzeschrumpfungs- Beanspruchungs-Kurve unterhalb von 100°C liegt.

Falls diese Spitzenbeanspruchungstemperatur niedriger als 100°C ist, kann die Wärmefixierungseffizienz bei verschiede nen nachfolgenden Wärmefixierungsbehandlungen im Laufe der Herstellung von Web- oder Wirkwaren merklich erhöht werden.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, kann, wenn alle die vorstehend genannten für die Erfindung gleichzeitig spezifischen Erfordernisse an Restdehnbarkeit, Youngmodul, Schrumpfeigenschaften und Spitzenbeanspruchungstemperatur erfüllt werden, eine Polyesterfaser in stabiler und einheit licher Packung als Rohgarn für Web- oder Wirkwaren aufgewickelt werden. Diese Polyesterfaser zeigt gute Wärmefixierungs eigenschaften bei den nachfolgenden Behandlungsstufen und er teilt der aus diesem Rohgarn hergestellten Web- oder Wirkware einen wünschenswerten Griff.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeich nung erläutert. In der Zeichnung ist

Fig. 1 ein diagonales Vierpunktinterferenzbild in dem Kleinwinkelröntgenstreubild einer bevorzugten Aus führungsform von erfindungsgemäßen Polyesterfasern,

Fig. 2 ein Kleinwinkelröntgenstreubild von konventionell verstreckten Polyesterfasern,

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur vorteilhaften Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, und

Fig. 4 das Bild eines gestreuten Ramanspektrums.

Die Polyesterfasern nach der Erfindung zeigen vorzugsweise ein spezifisches diagonales Vierpunktinterferenzbild in dem Kleinwinkelröntgenstreubild, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Das in Fig. 2 dargestellte Kleinwinkelröntgenstreubild unterschei det sich klar von dem Bild nach Fig. 1 und gehört zu einer praktisch verwendbaren konventionell verstreckten Polyester faser, die durch Aufwickeln eines Spinngarns bei einer Geschwin digkeit von 16,66 bis 25 m/s und Heißverstrecken des Garnes erhalten ist.

Es wird angenommen, daß das spezifische diagonale Vierpunkt interferenzbild gemäß Fig. 1 die Tatsache repräsentiert, daß die Kristallisation der Faser durch die Einwirkung von Wärme nicht fortschreitet. Das heißt, während des Abkühlens des so versponnenen Polymeren schreiten die Kristallisation des Poly meren und somit die Orientierung durch die innere Beanspruchung infolge der Dehnung während des Spinnens rapide fort, bei einem Temperaturbereich, der einen hohen Kristallisationsgrad lie fert, und gleichzeitig kann die Entspannung der Orientierung in dem amorphen Bereich fortschreiten. Deshalb hat die erhal tene Faser eine innere Struktur wie eine kristalline Faser, was wünschenswerte physikalische Eigenschaften zeitigt, die den praktischen Anforderungen genügen, während die Faser auch eine ganz ausgezeichnete Wärmefixierbarkeit aufweist, da die kristalline Struktur nicht durch Hitzekristallisation gebildet ist.

Außerdem hat die Polyesterfaser nach der Erfindung vorzugsweise eine Kristallinitätsverteilung in radialer Richtung, die auf ein konstantes Maß eingestellt ist. Eine Methode zur genauen Bestimmung der Kristallinitätsverteilung in radialer Richtung der Faser ist die Messung der Halbbandbreite des Ramanspektrums bei 1730 cm^-1, gestreut an einem Punkt des Faserquerschnitts durch auf diesen Punkt eingestellte Laserstrahlen, wie nach stehend noch im einzelnen erläutert wird. Somit hat die Poly esterfaser nach der Erfindung vorzugsweise eine Differenbz Δν zwischen der maximalen Halbbandbreite und der minimalen Halb bandbreite bei den Ramanspektren bei 1730 cm^-1, gestreut an radialen Einzelpunkten des Faserquerschnitts durch auf diese Punkte gerichtete Laserstrahlen, von nicht mehr als 3 cm^-1. Wenn Δν mehr als 3 cm^-1 beträgt, kann oft während des Spinnens Einzelfadenbruch vor oder nach der Verfestigung auftreten, was einen stabilen Spinnbetrieb erschwert. Vorzugsweise wird der Unterschied zwischen der maximalen Halbbandbreite und der minimalen Halbbandbreite bei den Ramanspektren bei 1730 cm^-1, gestreut durch Ausrichten von Laserstrahlen auf die Mitten punkte der aus derselben Spinndüse gesponnenen Einzelfäden, auf ein Niveau von höchstens 5 cm^-1 eingestellt.

Die Polyesterfasern nach der Erfindung können durch Schmelz spinnen eines thermoplastischen Polyesters durch eine Spinn düse zu Einzelfäden und Aufwickeln der Einzelfäden nach dem Verfestigen des Polymeren hergestellt werden. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß es insgesamt vom Verspinnen bis zum Aufwickeln ohne Anwendung von Wärme auf die Einzel fäden durchgeführt wird, daß die Einzelfäden einer Streck behandlung in einem Verhältnis von höchstens 20% nach dem Verfestigen der Fäden, aber vor ihrem Aufwickeln, ausgesetzt werden und daß bei einer Geschwindigkeit von mindestens 83,3 m/s aufgewickelt wird.

Ein wichtiges Merkmal des Verfahrens nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß das gesamte Verfahren vom Verspinnen bis zum Aufwickeln ohne Anwendung von Wärme auf die Fäden, d. h. bei Umgebungstemperatur, durchgeführt wird. Das heißt, die gespon nenen Fäden werden während des gesamten Prozesses vom Verspin nen bis zum Aufwickeln, insbesondere bei der Streckstufe, die nach dem Verfestigen des gesponnenen Polymeren durchge führt wird, nicht erhitzt. Bei den gebräuchlichen Verfahren wird im allgemeinen unter gleichzeitiger Anwendung von Wärme fixierung zum Zwecke der Verbesserung der physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Faser verstreckt. Erfindungsgemäß jedoch kann die Streckbehandlung durch Steuern der Aufwickel geschwindigkeit auf ein Maß von mindestens 83,3 m/s und des Streckverhältnisses auf ein Maß von höchstens 20% effektiv ohne Erhitzen durchgeführt werden.

Das Verstrecken bei einem Verhältnis von höchstens 20% ist wichtig aus der Sicht des erfolgreichen Verfahrensablaufes und der physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Faser. Durch diese Streckbehandlung wird die Kohärenz der gesponnenen Fäden erheblich verbessert, und der auftretende Strom fließt konstant, so daß keine Garnvibration auftritt und die Fluktua tion der Garnspannung erheblich herabgesetzt wird. Da außerdem die Elastizität des Garns infolge der erhöhten Schrumpfung in kochendem Wasser und Trockenhitzeschrumpfung erhöht wird, wird die Fluktuation der Aufwickelspannung durch die Änderung des Aufwickel-Entspannungs-Verhältnisses vermindert.

Das Streckverhältnis liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 4 bis 20%. Die Verstreckung innerhalb dieses Verhältnisbereiches führt zu einem äußerst wünschenswerten Roh garn für Web- oder Wirkwaren ohne Ungleichmäßigkeit oder Farb ungleichmäßigkeit. Wenn die Verstreckung bei einem Verhältnis von mehr als 20% durchgeführt wird, hat das Garn eine hohe Schrumpfung von mehr als 10%, was zu einer Web- oder Wirkware von geringer Abmessungsstabilität führt. Außerdem hat das erhaltene Erzeugnis einen schlechten Griff und Aussehen.

Das hier genannte Streckverhältnis wird durch die folgende Gleichung definiert:

wobei S₁ die Garngeschwindigkeit vor dem Verstrecken und S₂ die Garngeschwindigkeit nach dem Verstrecken ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die verstreckten Fäden bei einer Geschwindigkeit von mindestens 83,3 m/s auf gewickelt. Wenn die Aufwickelgeschwindigkeit unter diesem Wert liegt, haben die erhaltenen Fäden wegen der unzureichenden Kristallisation schlechte physikalische Eigenschaften, und es wird kein praktisch anwendbares Rohgarn für Web- oder Wirkware erhalten. In einigen Fällen kann es schwierig sein, die Streck behandlung ohne Erhitzen stabil auszuführen. Noch besser ist es, wenn die Aufwickelgeschwindigkeit mindestens 91,66 m/s beträgt.

Es ist möglich, durch geeignete Wahl der Bedingungen für Schmel zen und Abkühlen des Polymeren nach dem Schmelzspinnen die Kristallinitätsverteilung in radialer Richtung auf unterhalb eines bestimmten Niveaus zu steuern. Beispielsweise können vor teilhaft folgende Bedingungen ausgewählt werden:

a) Es werden Polymerchips mit einer grundmolaren Viskositäts zahl eingegeben, die niedriger ist als für konventionelle Garne für Bekleidung, vorzugsweise mit einer grundmolaren Viskositätszahl von höchstens 0,63;
b) es werden Polymerchips mit ziemlich hohem Feuchtigkeits gehalt, vorzugsweise einem solchen von mindestens 0,005%, eingegeben;
c) es wird bei ziemlich hoher Temperatur, vorzugsweise bei mindestens 300°C, versponnen und in dem man das Polymere ziemlich lange in geschmolzenem Zustand hält, vorzugsweise länger als 15 Minuten, und indem man den Polymerisationsgrad des geschmol zenen Polymeren auf einem ziemlich niedrigen Niveau hält;
d) es wird Kühlluft mit einer Temperatur eingesetzt, die so hoch wie möglich ist, jedoch unterhalb der Glaseinfriertempera tur des Polymeren liegt, und der Beginn der Kühlung wird auf einen Punkt festgelegt, der so weit wie möglich von der Spinn düse entfernt ist; und
e) es wird verhindert, daß der auftretende Strom durch die Kühlluft Turbulenzen erhält.

Die Kristallinitätsverteilung in radialer Richtung hängt auch in hohem Maße von der vorstehend erläuterten Streckbehandlung ab.

Das Verfahren nach der Erfindung wird nachstehend unter Bezug nahme auf Fig. 3 der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläu tert. Ein Polyestergarn Y wird aus einer Spinndüse 1 ersponnen und verfestigt, während es eine Kühlvorrichtung 2 durchläuft, und das Garn Y wird in einer Ölauftragsvorrichtung 3 geölt und dann in der Aufwickelvorrichtung 8 aufgewickelt, wobei Garnweg und Garngeschwindigkeit durch erste und zweite Galetten 4 bzw. 5 reguliert werden. Die Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Galette 5 wird so eingestellt, daß sie höher ist als die Umfangsgeschwindigkeit der ersten Galette 4, um zwischen der ersten und der zweiten Galette eine Streckbehandlung zu bewir ken. Die Umfangsgeschwindigkeiten beider Galetten werden unab hängig voneinander eingestellt, so daß ein Streckverhältnis bis zu 20% erhalten werden kann. Die Aufwickelgeschwindigkeit der Aufwickelvorrichtung wird auf mehr als 83,3 m/s einge stellt. Die Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Galette 5 ist weitgehend dieselbe wie die Geschwindigkeit der Aufwickel vorrichtung, obwohl die Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Galette 5 entsprechend der Aufwickelspannung zwischen der zweiten Galette und der Aufwickelvorrichtung in gewissem Maße geändert wird. Aus der Sicht der Einheitlichkeit des aufge wickelten Garns ist es angebracht, daß die Aufwickelspannung im Bereich von 0,44 bis 4,41 cN/tex liegt.

Eine Schlingenvorrichtung 6 zur Schaffung von Verflechtungen in dem Garn kann zwischen der zweiten Galette und der Auf wickelvorrichtung notfalls zwischengeschaltet sein. In Fig. 3 ist mit 3 eine Queranlenkführung bezeichnet.

Zur Durchführung der Streckbehandlung kann auf unterschiedliche Weise vorgegangen werden, beispielsweise wird das Garn stufen weise durch eine Vielzahl von Rollenpaaren verstreckt, oder die Streckbehandlung wird zwischen der zweiten Galette 5 und der Aufwickelvorrichtung 8 durchgeführt (in diesem Fall kann die Aufwickelspannung auf über 4,4 cN/tex eingestellt werden). Erfindungsgemäß ist jede Streckbehandlungsmethode geeignet, so lange das Garn in einem Streckverhältnis von höchstens 20% nach Verfestigung des ersponnenen Polymeren und bevor es auf die Aufwickelvorrichtung gewickelt wird, verstreckt wird. Es ist jedoch wichtig, daß das Garn während des Verstreckens keiner Reibewirkung unterliegt.

Die Polyesterfasern nach der Erfindung können einen kreisför migen oder einen mehrlappigen Querschnitt, wie einen drei- oder vierlappigen Querschnitt od. dgl., haben.

Ein auf die vorstehend beschriebene Weise hergestelltes Garn kann stabil zu einer schönen Packung aufgewickelt werden, das Rohgarn hat eine gute Verarbeitbarkeit, und wenn dieses Rohgarn für die Erzeugung von Weg- oder Wirkware verwendet wird, hat es eine sehr hohe Wärmefixierungseffizienz bei den nachfolgen den Verarbeitungsstufen. Das Auftreten von Schlingen oder Garn brüchen ist herabgesetzt, und eine einheitliche Web- oder Wirk ware mit gleichmäßiger Einfärbbarkeit und gutem Griff kann erhalten werden. Wenn ein Rohgarn mit einer Restdehnbarkeit von mehr als 30% außerdem einer Falschzwirnbehandlung unter zogen wird, werden Änderungen der Falschzwirnspannung infolge von äußeren Störungen erheblich herabgesetzt, und das Rohgarn zeigt eine sehr hohe Wärmefixierungseffizienz. Deshalb ist dieses Rohgarn ideal, um falschgezwirnt zu werden.

Außerdem kann erfindungsgemäß ein Polyesterfasergarn mit aus gezeichneten Wärmefixierungseigenschaften geschaffen werden, und die Ausrüstungs- und Energiekosten können erheblich gesenkt werden, weil eine Wärmebehandlung nach dem Spinnen überflüssig wird. Außerdem wird die Produktivität der Polyestergarne für Web- und Wirkwaren erheblich verbessert, weil die Garne bei einer Geschwindigkeit von mindestens 83,3 m/s produziert werden.

Um die im Rahmen der Erfindung spezifizierten physikalischen Eigenschaften klarzustellen, werden nachstehend die Methoden zur Messung dieser Größen erläutert.

1. Restdehnbarkeit

Eine Spannungs-Dehnungs-Kurve wurde bei einer Ziehgeschwindigkeit von 1,66 m/s und einer Streifengeschwindigkeit (chart speed) von 3,33 m/s mit einer Probenlänge von 200 mm unter Anwendung eines Tensilon-Spannungsprüfgerätes von Toyo Baldwin Co. erhalten. Die Dehnbarkeit, bei der das Garn reißt, wird als Restdehnbarkeit bezeichnet.

2. Youngmodul (M)

Eine Spannungs-Dehnungs-Kurve wurde bei einer Ziehgeschwin digkeit von 3,33 m/s und einer Streifengeschwindigkeit (chart speed) von 16,66 m/s mit einer Probenlänge von 200 mm unter Anwendung eines Tensilon-Spannungsprüfgerätes von Toyo Bald win Co. erhalten, und der Young-Modul wird nach der folgenden Gleichung errechnet:

wobei A (cN) die Dehnbarkeit an dem Punkt ist, an dem die Spannungs- Dehnungskurve beginnt kurvig zu werden, indem sie von der geraden Linie abweicht. B ist die Last an diesem Punkt, L ist die Streifengeschwindigkeit (chart speed), und D (tex) ist der Fadentiter.

3. Schrumpfung in kochendem Wasser ( Δ Sw)

Eine Garnprobe wird 10mal um eine Haspel mit einer Umfangslänge von 1 m gewickelt, und eine Last von 0,88 cN/tex wird angewandt und die Ursprungslänge l₀ gemessen. Dann wird das Probengarn 15 Minuten lang in kochendem Wasser behandelt und luftgetrocknet. Danach wird unter einer Last von 0,88 cN/tex die Probenlänge l₁ gemessen. Die Schrumpfung in kochendem Wasser wird nach der folgenden Gleichung berechnet:

4. Trockenhitzeschrumpfung ( Δ Sd)

Eine Garnprobe wird 10mal um eine Haspel mit einer Umfangslänge von 1 m gewickelt, und die Ursprungslänge l₀ wird unter einer Last von 0,88 cN/tex gemessen. Dann wird die Garnprobe 5 Minuten lang in einem auf 200°C gehaltenen Ofen behandelt. Danach wird unter einer Last von 0,88 cN/tex die Länge l₁ gemessen, und die Trockenhitzeschrumpfung wird nach der folgenden Gleichung berechnet:

5. Spitzenbeanspruchungstemperatur in der Trockenhitzeschrump fung-Beanspruchungs-Kurve

Eine anfängliche Last, die 0,56 cN/tex des Titers der Garnprobe ent spricht, wird an eine Garnprobe in einer Wärmebeanspruchungs meßvorrichtung, Modell KE-2 von Kanebo Engineering Co., ange legt, und die Garnprobe, die eine Länge von 20 cm hat, wird zu einer Schlinge gelegt, so daß die Schlingenlänge 10 cm beträgt. Die Temperatur wird in einer Rate von 150°C erhöht, um eine Trockenhitzeschrumpfungskurve zu erhalten. Die Temperatur, die eine Beanspruchungsspitze in dieser Kurve ergibt, wird als Spitzenbeanspruchungstemperatur definiert. Es wurde übrigens ein Aufzeichnungsgerät Modell X-Y 3083 von Yokokawa Electric Co. für diese Messung verwendet.

6. Kleinwinkel-Röntgenstreubild

Das Bild wird gewöhnlich durch Kleinwinkel-Röntgenstreuphoto graphie erhalten. Ein Röntgengenerator des Typs RU-3VX von Rigaku Denki Co. wird verwendet, wobei 50 kV und 70 mA an die mit CuK (Ni-Filter) versehene Röntgenstrahlenquelle angelegt werden. Die Photographie wird bei einer Belichtungszeit von 30 Minuten unter vermindertem Druck erhalten.

7. Halbbandbreite des Laser-Raman-Spektrums

Die Messung wird unter Verwendung einer üblichen Vorrichtung des Typs Molecular Microprobe Optics Laser Examiner (MOLE) von Yvon-Jobin Co. nach der folgenden Methode ausgeführt:

a) ein Faden wird mit Paraffin gefüllt und zu einer Dicke von etwa 10 µm senkrecht zur Fadenachse zerschnitten, um eine Schnittprobe zu erhalten;
b) einige Meßpunkte (gewöhnlich 7 oder 8) werden in radialer Richtung der Schnittprobe bestimmt;
c) ein Argon-Ionen-Laserstrahl wird auf einen der Meßpunkte ausgerichtet;
d) das Ramanspektrum (gestreut) wird zum Erhalten des Raman spektrumbildes bei 1618 cm^-1 und bei 1730 cm^-1, wie in Fig. 4 dargestellt, auf einen Streifen aufgezeichnet;
e) die Halbbandbreite des Spektrums bei 1730 cm^-1 wird abge lesen;
f) das Verfahren nach den Punkten c) bis e) wird an den anderen Meßpunkten wiederholt; und
g) der Unterschied zwischen den maximalen und den minimalen Werten der gemessenen Halbbandbreite wird durch Δν dargestellt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen im Detail erläutert, die jedoch keinerlei Einschränkung des Erfindungs bereiches bedeuten.

Beispiel 1

Rohgarne, die nach unterschiedlichen Verfahren hergestellt wor den waren, wurden bei den nachstehend beschriebenen Webebedin gungen getestet. Die Herstellungsverfahren und die physikalischen Eigenschaften der Rohgarne sind in Tabelle zusammenge stellt, und die Ergebnisse der Griffigkeitsprüfung der erhalte nen Webwaren sind in Tabelle 2 angegeben.

Verfahren zur Herstellung der Rohgarne Verfahren A

Unter Verwendung von Polyethylenterephthalat mit einer grund molaren Viskositätszahl von 0,62 wurde bei einer Extrusions geschwindigkeit von 23,0 g/min und einer Spinntemperatur von 290°C durch eine Spinndüse mit 24 Spinnlöchern von jeweils einem Extrusionsdurchmesser von 0,3 mm und einer Länge von 0,6 mm ein Garn gesponnen, das mit einer Geschwindigkeit von 22,5 m/s aufgewickelt wurde. Das erhaltene unverstreckte Garn wurde bei einem Streckverhältnis von 3,06, einer Streck geschwindigkeit von 8,33 m/s und einer Stifttemperatur von 100°C über Stifte verstreckt und dann mit einer heißen Platte wärmebehandelt. Die Wärmebehandlungstemperatur betrug 0, 150 oder 200°C.

Verfahren B

Polyethylenterephthalat mit einer grundmolaren Viskositätszahl von 0,62 wurde bei einer Extrusionsgeschwindigkeit von 33,3 g/min und einer Spinntemperatur von 290°C unter Anwendung der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung schmelzgesponnen, die mit einer Spinndüse mit 24 Löchern von jeweils einem Extrusions durchmesser von 0,3 mm und einer Länge von 0,6 mm versehen war. Die Aufwickelgeschwindigkeit betrug 100 m/s, und die Streck behandlung wurde zwischen der ersten und der zweiten Galette bei den in Tabelle 1 angegebenen Streckverhältnissen durch geführt.

Webebedingungen:
Kette: 56 tex/24 Fäden
Schuß: 56 tex/24 Fäden
Kettdichte: 41 Garnfäden pro cm
Schußdichte: 37 Garnfäden pro cm
Unbearbeitetes Gewebe: 96,0 cm (Breite) × 22 cm (Länge)

Tabelle 1

Die Garne der Durchläufe Nr. 1, 2 und 3 waren auf konventionelle Weise erhalten, das Garn des Durchlaufes Nr. 4 war ein Super hochgeschwindigkeitsspinngarn, und die Garne der Durchläufe Nr. 5, 6 und 7 waren erfindungsgemäß hergestellte Garne, dabei waren die Garne der Durchläufe Nr. 5 und 6 erfindungsgemäße Rohgarne.

In Tabelle 1 bedeutet Δ Sw die Schrumpfung in kochendem Wasser, Δ Sd bedeutet die Trockenhitzeschrumpfung, und T _Spitze bedeutet die Spitzenbeanspruchungstemperatur in der Trockenhitzeschrump fungs-Beanspruchungs-Kurve.

Tabelle 2

Bei den Durchläufen Nr. 5 und 6 nach der Erfindung war der Herstellungszustand der Rohgarne sehr gut, und es wurden auch sehr gute Webetestergebnisse sowie ausgezeichnete Webwaren mit vorzüglichem Griff erhalten.

Beispiel 2

Die in den Durchläufen Nr. 1 bis 7 des Beispiels 1 erhaltenen Rohgarne wurden mit 3000 Drehungen pro Meter stark gezwirnt und einer zwirnfixierenden Behandlung unterzogen. Die zwirnfixie rende Temperatur, die zum Steuern des Verdrehungsmoments nach dem Fixieren der Drehungen auf ein Maß erforderlich ist, bei dem keine Probleme bei den nachfolgenden Behandlungsstufen auf treten, wurde gemessen, wobei die in Tabelle 3 angegebenen Ergebnisse erhalten wurden.

Durchlauf Nr. Zwirnfixierende Temperatur (°C)
1
85
2	90
3	94
4	45
5	50
6	50
7	Messung unmöglich, da Δ Sw-Wert zu groß

Bei den Rohgarnen, bei denen der T _Spitzen-Wert kleiner als 100°C in Tabelle 1 ist, ist die zum Fixieren der Drehungen erforder liche Temperatur sehr niedrig, und es kann ersehen werden, daß diese Rohgarne eine ausgezeichnete Wärmefixierungseffizienz haben.

Beispiel 3

Polyethylenterephthalat mit einer grundmolaren Viskositätszahl von 0,62 wurde bei einer Extrusionsgeschwindigkeit von 33,3 g/min und einer Spinntemperatur von 290°C unter Anwendung der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung, die mit einer 24 Spinnlöcher mit einem Durchmesser von je 0,3 mm und einer Länge von 0,6 mm versehen war, schmelzversponnen. Die Aufwickelgeschwindigkeit wurde auf 100 m/s festgesetzt, und die Streckbehandlung wurde zwischen der ersten und der zweiten Galette bei unter schiedlichen Streckverhältnissen, wie in Tabelle 4 angegeben, ausgeführt. Die Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Galette wurde auf 99,6 m/s gehalten, um die Aufwickelspannung auf einem konstanten Maß von 2,65 cN/tex zu halten. Somit wurde das Streckverhältnis durch Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der ersten Galette variiert.

Die erhaltenen Garne wurden unter den folgenden Bedingungen verwoben:

Kette: 56 tex/24 Fäden
Schuß: 56 tex/24 Fäden
Kettdichte: 41 Garnfäden pro cm
Schußdichte: 37 Garnfäden pro cm
Unbearbeitetes Gewebe: 96,0 cm (Breite) × 22 cm (Länge)

Die Ergebnisse der Prüfung der Spinnzustände, der physikali schen Eigenschaften der erhaltenen Garne und des organo leptischen Griffigkeitstests sind in der folgenden Tabelle 4 zusammengestellt.

Durchlauf Nr. 8 ist ein Vergleichsbeispiel, bei dem das Streck verhältnis 0 beträgt, d. h. das Garn wurde nicht verstreckt. In diesem Fall waren die Garnvibration zwischen der ersten und der zweiten Galette und damit die Spannungsfluktuation in diesem Bereich groß, und die Fluktuation der Aufwickelspannung war sogar zu groß. Bei den Durchläufen Nr. 15 bis 17 trat Einzelfadenbruch auf, und da die Schrumpfung in kochendem Wasser zu hoch war, kräuselte sich das Gewebe, und Griff und Aussehen wurden unzuläng lich. Bei den Durchläufen 9 bis 14 nach der Erfindung war der Spinnvorgang stabil, und das Gewebe hatte einen guten Griff.

Die Spannungsfluktuation wurde nach der folgenden Gleichung berechnet:

Beispiel 4

Das Verfahren des Beispiels 3 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß das Streckverhältnis 12% und die Aufwickelspannung 2,65 cN/tex betrugen und daß die Aufwickelgeschwindigkeit innerhalb eines Bereiches von 33,3 m/s bis 133,3 m/s variierte.

Die Spinnzustände und die Eigenschaften der Garne sind in Tabelle 5 zusammengestellt.

Tabelle 5

Wie aus Tabelle 5 klar entnommen werden kann, waren die in den Durchläufen 18 bis 20 erhaltenen Garne hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften gänzlich unzulänglich, und ihre Spinnzustände waren schlecht. Bei Durchlauf Nr. 21, bei dem die Aufwickelgeschwindigkeit 83,3 m/s erreichte, wurde es möglich, den Spinnvorgang ziemlich stabil zu halten. Bei den Durchläufen Nr. 22 bis 25, bei denen die Aufwickelgeschwindig keit nicht niedriger als 91,66 m/s war, konnte stabil gespon nen werden, und die erhaltenen Garne hatten zufriedenstellende physikalische Eigenschaften.

Beispiel 5

Das Verfahren des Durchlaufs Nr. 5 von Beispiel 1 wurde wieder holt, nur mit der Ausnahme, daß die Spinntemperatur sowie die grundmolare Viskositätszahl η und der Feuchtigkeitsgehalt der eingegebenen Chips variiert wurden, wie es in Tabelle 6 ange geben ist. Die gemessenen Kleinwinkel-Röntgenstreubilder und Δν von jedem der erhaltenen Garne sowie die Spinnzustände sind in Tabelle 7 zusammengestellt.

Tabelle 6

Tabelle 7

Bei den Durchläufen Nr. 26 bis 31 wurden Rohgarne erhalten, die zur praktischen Verwendung für die Erzeugung von Web- oder Wirkwaren ausreichend waren. Insbesondere waren bei den Durchläufen 26 bis 29, bei denen Δν nicht größer als 3,0 war, kaum Garnbrüche zu beobachten, und der Spinnvorgang konnte sehr stabil gehalten werden.

Claims

1. Polyesterfaser mit einer Restdehnbarkeit von höchstens 60%, einem Youngmodul von 530 bis 880 cN/tex, einer Schrump fung in kochendem Wasser von 4 bis 10% und einer Trocken hitzeschrumpfung bei 200°C von 5 bis 12%, wobei die Spitzenbean spruchungstemperatur in der Trockenhitzeschrumpfungs- Beanspruchungs-Kurve der Faser unterhalb von 100°C liegt.

2. Polyesterfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Polyester mindestens 80 Mol-% Äthylenterephthalateinheiten enthält.

3. Polyesterfaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz Δν zwischen der maximalen Halbbandbreite und der minimalen Halbbandbreite bei den Ramanspektren bei 1730 cm^-1, gestreut an radialen Einzelpunkten des Faserquerschnitts durch auf diese Punkte gerichtete Laserstrahlen, nicht mehr als 3 cm^-1 beträgt.

4. Verfahren zum Herstellen der Polyesterfaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, bei dem ein thermo plastischer Polyester durch Schmelzspinnen mittels einer Spinndüse zu Einzelfäden gesponnen und diese nach Verfestigung des Polymeren auf gewickelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Verfahren vom Spinnvorgang bis zum Aufwickeln ohne Anwen dung von Wärme auf die Fasern ausgeführt wird, daß die Fäden einer Streckbehandlung bei einem Streckverhältnis von höchstens 20% nach dem Verfestigen der Fäden, aber vor dem Aufwickeln unterzogen werden und daß das Aufwickeln bei einer Geschwindigkeit von mindestens 83,3 m/s durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmegeschwindigkeit mindestens 91,66 m/s beträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das Streckverhältnis 4 bis 20% beträgt.