DE3687712T2

DE3687712T2 - Vororientiertes nylongarn und verfahren zur herstellung desselben.

Info

Publication number: DE3687712T2
Application number: DE8686870002T
Authority: DE
Inventors: Walter John Nunning; Lemoyne Wilfred Plischke; Dror Selivansky; John Hoyle Southern; Chester Cherng-Chiou Wu
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Solutia Inc
Priority date: 1985-01-11
Filing date: 1986-01-10
Publication date: 1993-08-26
Anticipated expiration: 2006-01-11
Also published as: JP2646349B2; DE3687712D1; JPS61167016A; US4721650A; EP0191746A3; KR890000097B1; CA1274661A; IL77563A; EP0191746B1; EP0191746A2; MX164950B; CA1274661C; ZA86212B; BR8600091A; KR860005909A; AU583878B2; IN166679B; AU5217486A

Description

Der in der Beschreibung und den Patentansprüchen verwendete Begriff "Nylon 66" steht für jene synthetischen Polyamide, die in dem Polymermolekül mindestens 85 Gew.-% wiederkehrender Struktureinheiten der Formel
aufweisen.
Historisch wurden bestimmte Nylon-66-Kleidungsgarne bei niedrigen Geschwindigkeiten von bis zu etwa 1400 Meter pro Minute versponnen und aufgespult. Die versponnenen Garne werden dann auf einer zweiten Maschine gereckt und erneut aufgespult. Das gereckte Garn wird dann bei niedrigen Geschwindigkeiten im Bereich von 55 bis 230 Meter pro Minute mit Hilfe der Stift-Draht- Methode falschdraht-texturiert, wobei man ein gerecktes Garn sehr hoher Qualität erhält, welches für Stretch-Kleidungsstücke, wie ärmellose Trikots, geeignet ist. Ein Beispiel für ein Falschdrahtelement für das Stift-Texturier-Verfahren ist in der US-A-3 475 895 von Raschle beschrieben.
In jüngerer Zeit sind verschiedene andere Arten von Falschdraht-Zwirnvorrichtungen in technischem Umfang eingesetzt worden und werden gemeinsam als "Reibungs-Zwirnvorrichtungen" bezeichnet. Einige der am häufigsten angewandten Einrichtungen dieser Art umfassen eine Scheibenanordnung des allgemeinen Typs, die in der US-A-3 973 383 von Yu, der US-A-4 012 896 von Fishbach und der US-A-3 885 378 von Schuster beschrieben ist. Reibungs-Zwirnverfahren ermöglichen deutlich höhere Texturiergeschwindigkeiten als Stift- Zwirnverfahren, wobei die Garngeschwindigkeiten derzeit bei etwa 700 bis 900 Meter pro Minute liegen. Solche hohen Texturiergeschwindigkeiten sind wirtschaftlicher als jene, die mit dem Stift-Zwirnverfahren erreicht werden.
Neben der Hinwendung zu Reibungs-Zwirnverfahren erfolgte ein Übergang auf teilorientierte Nylon-66-Garne (PON - partially oriented nylon) als Beschickungsgarne für das Reibungs-Zwirnverfahren. Bei dem herkömmlichen PON- Spinnverfahren wird die Wickelgeschwindigkeit lediglich von dem vorhergehenden Standard von etwa 900 bis 1500 Meter pro Minute auf eine Geschwindigkeit im allgemeinen im Bereich von 2750 bis 4000 Meter pro Minute erhöht, was zu einem PON-Garn führt. Das PON-Garn verhält sich bei dem Hochgeschwindigkeitsreibungs-Zwirntexturierverfahren besser als sowohl die früheren gereckten Garne oder die bei niedriger Geschwindigkeit versponnenen Garne, die oben angesprochen worden sind. Jedoch wiesen bisher die durch das Reibungs- Zwirnverfahren texturierten Garne eine deutlich schlechtere Qualität im Hinblick auf die Kräuselentwicklung auf als Garne, die nach dem Stift-Zwirnverfahren texturiert worden sind. Der Markt für falschdraht-texturierte Nylon-66- Kleidungsgarne umfaßt demzufolge im wesentlichen zwei unterschiedliche Segmente, nämlich die älteren kostspieligen, qualitativ hochwertigen Stift-Zwirngarne und die neueren, weniger kostspieligen Reibungs-Zwirngarne geringerer Qualität.
Herkömmliche PON-Beschickungsgarne für die Falschdraht-Texturierung besitzen relative Viskositäten (R.V.'s) im Bereich von den mittleren oder oberen Dreißigeren bis zu den unteren Vierzigern, wie es in der US-A-3 994 121 angegeben ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden weitere neue und verbesserte PON- Beschickungsgarne zur Verfügung gestellt, welche die Herstellung von Reibungs-Zwirngarnen ermöglichen, die eine gesteigerte Kräuselentwicklung zeigen, die in einigen Fällen mit der von stift-gezwirnten Garnen vergleichbar ist. Diese gesteigerte Kräuselentwicklung ergibt eine wesentliche Steigerung der Wiedererlangung des ursprünglichen Zustands nach dem Recken und des Deckvermögens des Gewebes im Vergleich zu Geweben, die aus reibungs-gezwirnten Garnen hergestellt worden sind aus PON-Beschickungsgarnen, wie sie in der US-A-3 994 121 von Adams beschrieben sind. Demzufolge ist zur Erzeugung eines Gewebes äquivalenter Deckkraft eine geringere Menge des texturierten Garns erforderlich oder man erhält ein Gewebe mit verbesserter Rückgewinnung des Zustandes nach dem Verstrecken bei der Anwendung einer gleichen Menge des texturierten Garns. Es ergibt sich weiterhin eine Steigerung der Produktivität und in gewissen Fällen kann auf die übliche Heizbehandlung vor dem Aufspulen, welche von Adams als kritisch bezeichnet wird, verzichtet werden. Die EP-A-0126055 beschreibt ein verbessertes Spinnverfahren zur Herstellung von teilorientiertem Nylon (66) (PON) und ein dabei erhaltenes Produkt durch Erhöhen des Molekulargewichts deutlich oberhalb der Bereiche, die für die Endverwendung bei Kleidungsstücken üblich waren.
Die Garne der vorliegenden Erfindung sind daher ganz allgemein falschdrahttexturierte Beschickungsgarne, die bei hohen Geschwindigkeiten versponnen worden sind und sind dadurch gekennzeichnet, daß in das Polymer, aus dem die Garne gesponnen werden, geringe Anteile eines Verzweigungsmittels eingearbeitet worden sind. Wenngleich der Mechanismus oder der Grund für die verbesserten Ergebnisse der vorliegenden Erfindung nicht vollständig geklärt sind, besitzen die Garne erhöhte Werte der normalisierten SAXS-Peakintensität und des normalisierten lamellaren Dimensionsprodukts, die im Vergleich zu herkömmlichem PON-Garn unterscheidend sind und von denen angenommen wird, daß sie zu den verbesserten Ergebnissen der vorliegenden Erfindung beitragen. Werte von mindestens 1,1 für diese Eigenschaften liegen im allgemeinen bei den erfindungsgemäßen Garnen vor, wobei Werte von mindestens 1,3 im allgemeinen bevorzugt sind und Werte von mindestens 1,75 besonders bevorzugt sind. Die normalisierte SAXS-Peakintensität kann insbesondere als ein Hinweis auf relativ stärker relaxierte amorphe Bereiche und relativ höhere Anteile hochentwickelter kristalliner Bereiche in den erfindungsgemäßen Garnen im Vergleich zu herkömmlichem PON-Garn angesehen werden.
Ein erster wesentlicher Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein PON-Kleidungsgarn, welches zur Verwendung als Beschickungsgarn für die Falschdraht-Zugtexturierung geeignet ist und eine Dehnung zwischen 45 % und 150 % aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß es Filamente umfaßt, die Im wesentlichen aus teilorientiertem Nylon-66, das ein Verzweigungsmittel enthält, bestehen.
Ein zweiter wesentlicher Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Schmelzspinnen eines Polyamidgarns für die Zugtexturierung aus einem geschmolzenen Polyamidpolymer, das ein Verzweigungsmittel enthält, welches Verfahren darin besteht, eine Vielzahl von Strömen des Polymers durch Spinndüsenkapillaren in eine Abschreckzone zu extrudieren; die geschmolzenen Ströme zu Filamenten abzuschrecken; die Filamente aus der Abschreckzone abzuziehen; und die Filamente zu einem Garn zusammenzuführen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Polyamidpolymer ein Verzweigungsmittel enthält, die Filamente mit einer Spinngeschwindigkeit von mehr als 2200 m/min aus der Abschreckzone abgezogen werden und das Polymer, die Extrusionsgeschwindigkeit und die Spinngeschwindigkeit derart ausgewählt werden, daß das Garn eine Dehnung zwischen 45 % und 150 % aufweist.
Ein dritter wesentlicher Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Garns durch Zugtexturieren eines Beschickungsgarns mit einer Dehnung zwischen 45 % und 150 %, welches Filamente aufweist, die im wesentlichen aus einem ein Verzweigungsmittel enthaltenden Polyamidpolymer bestehen.
Ein vierter Gegenstand der Erfindung betrifft ein zugtexturiertes Garn umfassend Filamente, die im wesentlichen aus einem Polyamidpolymer, das ein Verzweigungsmittel enthält, bestehen, welches Garn eine normalisierte Kräuselentwicklung von mindestens 1,05 aufweist.
Gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung ist das bevorzugte Polyamid Nylon-66. Vorzugsweise macht das Verzweigungsmittel zwischen 0,01 und 1 Mol-% des Polymers aus, wobei es besonders bevorzugt ist, daß das Verzweigungsmittel 0,05 bis 0,25 Mol-% des Polymers bildet. Bei dem Spinnverfahren lassen sich in gewissen Fällen bessere Garneigenschaften dann feststellen, wenn das Garn unmittelbar nach der Verfestigung und vor dem Aufspulen bei einem Zugverhältnis zwischen 1,05 und 2,0 gereckt wird. Das Garn ist vorzugsweise auf eine normalisierte Kräuselentwicklung von mindestens 1,05 und bevorzugter mindestens 1,2 zugtexturierbar. Verbesserte Ergebnisse erzielt man dann, wenn die Filamente eine normalisierte SAXS-Peakintensität von größer als 1,1 aufweisen, wobei sich noch bessere Ergebnisse dann erzielen lassen, wenn die Filamente eine normalisierte SAXS-Peakintensität von mehr als 1,75 aufweisen. Die erfindungsgemäßen Filamente besitzen im allgemeinen ein normalisiertes lamellares Dimensionsprodukt von mindestens 1,1, wobei bessere Produkte ein normalisiertes lamellares Dimensionsprodukt von mindestens 1,75 besitzen. Wenn das Polymer vor dem Extrudieren auf einem üblichen Gitter geschmolzen werden soll, beträgt die relative Viskosität des Polymers vorzugsweise weniger als 60 (und bevorzugter zwischen 40 und 55), während dann, wenn ein Extruder zum Aufschmelzen des Polymers verwendet wird, die relative Viskosität des Polymers vorzugsweise zwischen 50 und 80 liegt.
Weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem Folgenden und ergeben sich insbesondere aus der folgenden detaillierten Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, worin
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Spinnanordnung zur Herstellung der erfindungsgemäßen PON-Garne; und
Fig. 2 eine Kurvendarstellung, welche die Kräuselentwicklung der erfindungsgemäßen Garne im Vergleich zu verschiedenen anderen Garnen verdeutlicht, zeigen.
Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, werden geschmolzene Ströme 20 aus Nylon-66- Polymer durch die Kapillaren der Spinndüse 22 nach unten in die Abschreckzone 24 extrudiert, die mit einem transversal gerichteten Strom von abschreckender Luft mit Raumtemperatur versorgt wird. Die Ströme 20 verfestigen sich in einem gewissen Abstand unterhalb der Spinndüse in der Abschreckzone zu den Filamenten 26. Die Filamente 26 werden zur Bildung des Garns 28 unterhalb der Abschreckzone 24 zusammengeführt. Mit Hilfe einer Appreturauftrageinrichtung 30 wird eine übliche Spinn-Appretur auf das Garn 28 aufgetragen. Gewünschtenfalls können die Filamente gleichzeitig unter Auftragen der Appretur zusammengeführt werden. Das Garn 28 wird anschließend durch ein zwischen den Böden angeordnetes Konditionierrohr 32 und teilweise um die Galetten 34 und 36 herumgeführt, bevor es auf die Spule 38 aufgehaspelt wird. Die Filamente können gewünschtenfalls beispielsweise mit Hilfe einer pneumatischen Filzkammer 40 verfilzt oder verschlungen werden. Vorzugsweise wird das Aufhaspeln ohne einen Hitzeschritt durchgeführt.
Üblicherweise bewirken die Galetten 34 und 36 das Abziehen der Filamente 26 aus der Abschreckzone 24 bei einer Spinngeschwindigkeit, die durch die Umfangsgeschwindigkeit der Galette 34 bestimmt wird, und die Verminderung der Spannung in dem Garn 28 von einem relativ hohen Bereich unmittelbar vor der Galette 34 auf ein für das Aufhaspeln auf die Spule oder die Haspel 38 annehmbares Maß. Der Aufhaspel-Spannungsbereich von 0,027 bis 0,22 cN/dTex (0,03 bis 0,25 Gramm pro Denier) ist bevorzugt, wobei Spannungen von etwa 0,09 cN/ dTex (0,1 Gramm pro Denier) besonders bevorzugt sind. Auf die Galetten 34 und 36 kann verzichtet werden, wenn die Haspelspannung des Garns unmittelbar vor der Haspel in Abwesenheit der Galetten innerhalb der in diesem Abschnitt angegebenen Bereiche der Garnspannung liegt. Die "Haspelspannung", wie sie hierin verwendet wird, steht für die Spannung des Garns, gemessen unmittelbar vor dem Mechanismus zur Umlenkung und Aufspulung des Garns. Einige kommerziell erhältliche Haspeleinrichtungen schließen eine zusätzliche Walze ein, die dazu vorgesehen ist, die Garnumlenkung zu unterstützen und die Garnspannung zu vermindern, wenn das Garn auf die Spule oder die Haspel aufgewickelt wird. Solche Haspeleinrichtungen können von Vorteil sein, wenn die oberen Bereiche der Garnspannung angewandt werden, wie sie in diesem Abschnitt angegeben sind.

Beispiel 1

Die Spinndüse 22 umfaßt 34 Kapillaren mit einer Länge von 0,012'' (0,3 mm) und einem Durchmesser von 0,009'' (0,229 mm). Die Abschreckzone 24 besitzt eine Höhe von 1,12 m (44 inch) und wird mit einer Abschreckluft mit einer Temperatur von 18ºC versorgt, die mit einer durchschnittlichen horizontalen Geschwindigkeit von etwa 1 foot (30,5 cm) pro Sekunde zugeführt wird. Die Filamente 26 werden etwa 37,5 Inches (95 cm) unterhalb der Spinndüse zu dem Garn 28 zusammengeführt, wobei mit Hilfe der Appreturauftrageinrichtung 30 eine übliche Spinnappretur auf das Garn 28 aufgebracht wird. Das Konditionierrohr 32 besitzt eine Länge von 77 inch (183 cm) und entspricht dem in der US-A-4 181 697 von Koschinek offenbarten Typ, d. h. ein auf 120ºC erhitztes dampfloses Rohr, durch welches das Garn 28 geführt wird. Die Geschwindigkeit der Galetten 34 und 36 beträgt 3500 Meter pro Minute bzw. 3535 Meter pro Minute, um zu verhindern, daß das Garn sich auf die Galette 34 aufwickelt. Bei der Haspeleinrichtung handelt es sich um die Barmag SW4SLD-Vorrichtung, deren Haspelgeschwindigkeit derart eingestellt ist, daß sich eine Haspelspannung von 0,089 cN/dTex (0,1 Gramm pro Denier) ergibt. Es werden vier verschiedene Nylon-66-Polymere bei einer Temperatur von etwa 295ºC zu PON-Garnenversponnen, wobei die Polymer-Dosierungsgeschwindigkeiten derart ausgewählt sind, daß die letztendlich erhaltenen zugtexturierten Garne nominale dTex-Werte von etwa 77 (70 Denier) aufweisen. Sämtliche Polymere enthalten zwischen 0,1 und 0,35 Mol-% Essigsäure als Viskositätsstabilisator, wobei die Essigsäure innerhalb dieser Konzentrationsbereiche einen geringen Effekt auf die Garneigenschaften ausübt.
Die Probe 1 ist eine Kontrollprobe innerhalb des Bereichs herkömmlicher handelsüblicher PON-Praxis, d. h. ohne Verzweigungsmittel. Die relativen Viskositäten des Garns und die Mengen des Verzweigungsmittels sind weiter unten in der Tabelle 1 angegeben. Die PON-Dehnungen der Proben 1 bis 4 betragen 71 %, 97 %, 91 % bzw. 109 %. Die normalisierten lamellaren Dimensionsprodukte der Proben 2 und 4 betragen 2,4 bzw. 3,1, während die normalisierten SAXS-Peakintensitäten der Proben 2 und 4 6,1 bzw. 11,8 betragen. Das normalisierte lamellare Dimensionsprodukt und die normalisierte SAXS-Peakintensität der Probe 1 betragen jeweils etwa 1,0. Die Daten weisen daraufhin, daß durch Einarbeiten einer geringen Menge eines Verzweigungsmittels in das Polymer eine wesentliche Zunahme der Kräuselentwicklung (% CD) erreicht wird.
Die versponnenen Garne werden dann auf einer Texturiervorrichtung unter Anwendung einer 2½-Meter Primärheizeinrichtung und eines Barmag-Scheibenaggregats mit Kyocera-Keramikscheiben in einer Reckzone zwischen einer Beschickungswalze und einer Zug- oder Mittelwalze gleichzeitig gereckt und reibungs-zwirntexturiert. Die Heiztemperatur beträgt 230ºC und das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Scheiben zu der Geschwindigkeit der Zugwalze (das D/Y-Verhältnis) beträgt 1,910. Die Zugwalzengeschwindigkeit ist auf 800 Meter pro Minute eingestellt, während die Beschickungswalzengeschwindigkeit etwas niedriger liegt, um das Zugverhältnis zu steuern und damit die Zug-Texturierspannung (die Garnspannung zwischen dem Austreten aus der Heizeinrichtung und dem Aggregat). Um die Kräuselentwicklung zu maximieren, wird das Zugverhältnis durch Einstellen der Beschickungswalzengeschwindigkeit derart verändert, daß die Zugtexturierspannung hoch genug ist für die Stabilität in der Falschdrahtzwirnzone und niedrig genug, daß die Filamente nicht brechen, was damit dem anwendbaren Texturierspannungsbereich entspricht. Innerhalb des anwendbaren Spannungsbereichs ist die "maximale Texturierspannung" als die Spannung definiert, die die maximale anfängliche Kräuselentwicklung ergibt, ohne ein unangemessenes Ausmaß von gebrochenen Filamenten (Ausfaserungen). Mehr als zehn gebrochene Filamente pro Kilogramm sind für die kommerzielle Anwendung nicht mehr akzeptabel.
Bei diesen Garnen ist der anwendbare Bereich der Texturierspannung relativ eng, wenn bei 800 Meter pro Minute zugtexturiert wird. Die maximale Texturierspannung beträgt etwa 0,38 cN pro Zugwalzen-dTex (0,43 Gramm pro Zugwalzen-Denier). Der Zugwalzen-dTex ist definiert als dTex des versponnenen Garns dividiert durch das mechanische Zugverhältnis, welches durch die verschiedenen Oberflächengeschwindigkeiten der das Garn zu der Heizeinrichtung zuführenden Beschickungswalze und der Abzieh- oder Mittelwalze unmittelbar unterhalb der Falschdraht-Zwirneinrichtung. Wenn die Texturlerspannung mehr als 0,4 cN pro Zugwalzen-dTex (0,45 Gramm pro Zugwalzen-Denier) beträgt, wird ein unannehmbares Maß von gebrochenen Filamenten erzeugt.
Die etwa zwei Wochen nach dem Texturieren gemessenen Eigenschaften der texturierten Garne sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengestellt. TABELLE 1 Probe Nr. % TAN % CD Relative Viskosität Ausfaserungen Spannung (cN/Zugwalze dTex) Spannung (g/Zugwalzen-Denier) dTex Denier Dehnung Ten. cN/dTex Ten. (g/Denier)
In der obigen Tabelle stehen die Begriffe "Dehnung" für die Dehnung in Prozent, "Ten." für die Zähfestigkeit in cN pro dTex oder in Gramm pro Denier. Die "Belastung" steht für die Texturierspannung in cN pro Zugwalzen-Tex oder in Gramm pro Zugwalzen-Denier. "% TAN" steht für den Molprozentsatz des trifunktionellen Verzweigungsmittels 4-(Aminomethyl)-1,8-diaminooctan (nachfolgend als "TAN" bezeichnet), welches in das Polymer eingearbeitet worden ist. TAN besitzt die folgende Strukturformel:
Eine Abnahme der Zähfestigkeit des texturierten Garnes ist bei dem höchsten Gehalt in der Tabelle 1 angegeben (0,125 Mol-%), was darauf hinweist, daß höhere Anteile des Verzweigungsmittels zu einer Verminderung der Zähfestigkeit unterhalb des für einige Endanwendungszwecke erforderlichen Maßes führen können. Weiterhin zeigt die Probe 4 ein starkes Spulenzerstörungsproblem, wobei die Spule nach einer Betriebsdauer von etwa 10 bis 12 Minuten auf der Aufwickelhaspel zusammengepreßt wird. Wenn man die Probe 4 ohne Zuführung von Wärme über das Rohr 32 wiederholt, sind ohne Zerstörung der Spule 4 vier Abziehvorgänge der Spule möglich. In diesem Fall betragen die erzielte Kräuselentwicklung 18 % und die Zähfestigkeit des texturierten Garns 3,53 cN/dTex (3,97g/den). Es ist demzufolge bevorzugt, das Verzweigungsmittel TAN in einer Menge von etwa 0,075 bis etwa 0, 10 Mol-% anzuwenden oder dem Rohr 32 keine Wärme zuzuführen.

Beispiel 2

Dieses Beispiel verdeutlicht qualitativ die Wirkung der relativen Viskosität (RV) des PON-Garns auf die Kräuselentwicklung in dem texturierten Garn, und zwar sowohl mit als auch ohne das erfindungsgemäß eingesetzte Verzweigungsmittel. Es werden Flocken von modifiziertem Nylon-66-Polymeren mit unterschiedlichen relativen Viskositäten, die 0,075 Mol-% TAN enthalten, wie in dem obigen Beispiel 1 beschrieben versponnen, wobei der Titer des PON-Garns derart ausgewählt wird, daß das zugtexturierte Garn 77 dTex (70 Denier) aufweist. Die PON-Garne werden unter den in dem obigen Beispiel 1 angegebenen Bedingungen texturiert. Die texturierten Garne werden dann während 2 bis 3 Wochen auf der Spule gealtert und die sich ergebende Kräuselentwicklung wird mit in ähnlicher Weise gealterten texturierten Garnen, die aus herkömmlichem linearem (d. h. ohne die Anwendung eines Verzweigungsmittels) PON-Garn mit einer relativen Viskosität von 40 und linearem PON-Garn mit einer relativen Viskosität von 65 In der Fig. 2 verglichen. Wie dargestellt ist, ergeben die erfindungsgemäßen Garne eine deutlich gesteigerte Kräuselentwicklung im Vergleich zu herkömmlichem linearem PON-Garn mit einer relativen Viskosität von 40 und besitzen bei vergleichbaren relativen Viskositäten von bis zu etwa 65 oder 70 eine äquivalente oder etwas stärkere Kräuselentwicklung als Garne, die mit einem linearen Polymer mit hoher relativer Viskosität hergestellt worden sind. PON- Garne mit einem Verzweigungsmittel und relativen Viskositäten von weniger als etwa 55 oder dergleichen können unter Verwendung eines herkömmlichen Schmelzgitters versponnen werden und benötigen nicht einen Schneckenextruder oder eine ähnliche Einrichtung, wie es beispielsweise bei PON-Garnen mit einer relativen Viskosität von 65 oder 70 ohne die Anwendung eines Verzweigungsmittels erforderlich ist.
Wenngleich bei den obigen Beispielen TAN zur Verdeutlichung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann auch eine Vielzahl anderer Verzweigungsmittel eingesetzt werden. Bevorzugte Verzweigungsmittel sind trifunktionelle Amine und Säuren. Bis-hexamethylentriamin und Trimesinsäure sind Beispiele für Materialien, die mit den Säure- bzw. Amin-Endgruppen des Polymers reagieren. Die erforderliche Einstellung der Menge des Verzweigungsmittels kann ohne weiteres durch experimentelle Untersuchungen festgestellt werden. Geeignete Verzweigungsmittel enthalten im allgemeinen drei oder mehr funktionelle Gruppen, die unter den für die Polymerisation des Polymers angewandten Bedingungen mit den Amin- oder Carbonsäure-Endgruppen reagieren und die im allgemeinen die relative Viskosität des Polymers erhöhen. α-Amino-&epsi;-caprolactam ist ein weiteres geeignetes Material, welches unter den Polymerisationsbedingungen die erforderliche minimale Anzahl von reaktiven funktionellen Gruppen aufweist. Wenn das Verzweigungsmittel mehr als drei solche funktionelle Gruppen aufweist, kann es erforderlich sein, die Menge des Verzweigungsmittels signifikant unterhalb der oben im Hinblick auf TAN angegebenen Bereiche abzusenken.

Prüfmethoden

Sämtliche zu untersuchenden Garnspulen werden bei 21ºC und einer relativen Feuchtigkeit von 65 % während eines Tages aufbewahrt, bevor die Prüfungen erfolgen.
Die Bruchdehnung des Garns wird eine Woche nach dem Verspinnen gemessen. 50 Yards des Garns werden von der Spule abgezogen und verworfen. Die Bruchdehnung wird unter Verwendung eines Instron-Zugprüfmeßgeräts gemessen. Die ursprüngliche Länge (Anfangslänge) der Garnprobe zwischen den Klemmbacken des Instruments beträgt 25 cm, wobei eine Kreuzkopfgeschwindigkelt von 30 cm pro Minute angewandt wird. Das Garn wird gedehnt, bis es reißt. Die Bruchdehnung (oder Dehnung) ist als Zunahme der Länge der Probe zum Zeltpunkt der maximal angelegten Belastung oder (Zug-)Kraft definiert, ausgedrückt als Prozentsatz der ursprünglichen Ausgangslänge (25 cm).
Die Kräuselentwicklung (% CD) wird wie folgt gemessen. Das Garn wird bei einer positiven Spannung von weniger als 1,96 cN (2 g) auf eine Suter-Denierspule oder eine äquivalente Spule aufgewickelt unter Bildung eines Strangs mit einem Umfang von 1-1/8 Meter. Die Anzahl der Umdrehungen der Spule bis zur nächsten Umdrehung wird mit 3124/Garn dTex (2840/Garn Denier) gemessen. Dies ergibt einen Strang von etwa 6248 dTex (5680 Strang Denier) bei einer Anfangsstranglänge von 9/16 Meter. Dann wird ein Gewicht von 0,1392 Newton (14,2 g) an den Strang gehängt und der belastete Strang wird während 5 Minuten in einen bei 180ºC gehaltenen Heißluftofen eingebracht. Der Strang wird dann aus dem Ofen entnommen und während 1 Minute bei Raumtemperatur mit dem noch an dem Strang befestigten Gewicht von 0,1392 Newton (14,2 g) entspannt, wonach die Stranglänge L&sub2; auf 0,1 cm genau gemessen wird. Dann wird das Gewicht von 0,1392 Newton (14,2 g) durch ein Gewicht von 6,374 Newton (650 g) ersetzt. 30 Sekunden, nachdem das Gewicht von 6,374 Newton (650 g) an dem Strang befestigt worden ist, wird die Stranglänge L&sub3; bis auf 0, 1 cm genau gemessen. Die prozentuale Kräuselentwicklung ist definiert als L&sub5;-L&sub2;/L&sub3; · 100. Die Kräuselentwicklung nimmt mit der Alterungszeit des texturierten Garns auf der Spule schnell während der ersten Stunden und Tage und dann langsamer ab. Die normalisierte Kräuselentwicklung ist das Verhältnis der Kräuselentwicklung der Garnprobe zu der eines Vergleichsgarns mit einer relativen Viskosität von 40 mit dem gleichen dTex und dem dTex pro gesponnenen Filaments und das unter den gleichen Bedingungen wie die Garnprobe texturiert worden ist, wobei beide Kräuselentwicklungswerte 14 Tage nach dem Texturieren der Garne gemessen werden.
Die relative Viskosität (RV) wird nach der ASTM-Vorschrift D789-81 unter Verwendung von 90 %-iger Ameisensäure bestimmt.
Die gebrochenen Filamente werden visuell durch Auszählen der Anzahl der gebrochenen Filamente auf den freiliegenden Oberflächen der Spule bestimmt.
Das Vergleichspolymer ist Nylon-66, welches aus stöchiometrischen Mengen Hexamethylendiamins und Adipinsäure hergestellt worden ist und welches als einzige Additive 44 ppm Manganhypophosphit-monohydrat, 898 ppm Essigsäure als Molekulargewichtsstabilisator und 3000 ppm Titandioxidpigment, jeweils auf das Gewicht bezogen, enthält. Die Polymerisation erfolgt in üblicher Weise unter Bildung eines Polymers mit einer nominalen relativen Viskosität von 38 bis 40.
Das Vergleichsgarn wird dadurch hergestellt, daß man den Feuchtigkeitsgehalt In dem Vergleichspolymer in geeigneter Weise einstellt und dann unter den gleichen Spinnbedingungen wie bei dem zu prüfenden Garn verspinnt unter Bildung eines Vergleichsgarns mit einer relativen Viskosität von 40, welches den gleichen Titer und den gleichen Titer pro Filament aufweist wie die untersuchte Garnprobe.

Röntgenmethoden

Die Röntgenbeugungsmuster (Kleinwinkel-Röntgenbeugung oder SAXS (Small Angle X-Ray Scattering) werden mit Hilfe einer evakuierten Flachplatten-Laue- Kamera (Typ Statton) auf schirmlosem medizinischem NS54T-Kodak-Röntgenfilm aufgezeichnet. Der Abstand von Probe zu Film beträgt 32,0 cm; die Einfallsstrahl-Kollimatorlänge beträgt 7,62 cm (3,0 inch) und die Belichtungsdauer 8 Stunden. Es werden durchgehend austauschbare Statton-Garnhalter mit Löchern mit einem Durchmesser von 0,5 mm und Garnhülsendicken von 0,5 mm verwendet sowie mit Eingangslöchern von 0,5 mm. Die Filamente einer jeden Hülle des Garns werden parallel zueinander und senkrecht zu dem Röntgenstrahl angeordnet. Man verwendet eine feinfokussierende Kupferröntgenröhre (λ = 1,5418 Å) mit einem Nickelfilter, die bei 40 kV und 26,26 mA bei 85 % Ihrer Normalbedingungen betrieben wird. Für jede Röntgenbelichtung wird ein einziger Film in der Filmkassette verwendet. Dieser Film wird auf einem P-1000 Obtronics-Dichtemeßgerät ausgewertet im Hinblick auf die Beugungsintensität und die Eigenschaften der diskreten Beugung in der äquatorialen Richtung und der meridionalen Richtung. Zur Anpassung der experimentellen Daten vor der Berechnung wird eine Kurvenanpassungsmethode angewandt unter Verwendung von Pearson VII Funktionen [siehe H.M. Heuvel und R. Huisman, J. Appl. Poly. Sci., 22 2229-2243 (1978)] zusammen mit einer polynomen Hintergrundfunktion Zweiter Ordnung. Es wird ein meridionaler Abtastvorgang durchgeführt und es werden die diskreten Beugungen angepaßt, wonach äquatoriale Beugungen durchgeführt werden durch ein jedes diskretes Beugungsmaximum, worauf erneut die Daten mit Hilfe der Parameteranpassungsmethode angepaßt werden.
Die Peakhöhenintensität wird als Durchschnittswert der vier angepaßten Intensitätsverteilungen genommen (d. h. die beiden spiegelbildlich angeordneten diskreten Beugungsverteilungen in den meridionalen Richtungen und die beiden äquatorialen Verteilungen durch diese meridionalen Maxima). Die normalisierte SAXS-Peakintensität ist dann einfach das Verhältnis der gemessenen Peakintensität zu der gemessenen Peakintensität eines Vergleichsgarns mit einer relativen Viskosität von 40 des gleichen Deniers und des gleichen Deniers pro versponnenen Filaments bei Anwendung der gleichen Bedingungen.
Die diskreten SAXS-Röntgenbeugungsmaxima werden dazu verwendet, die durchschnittlichen lamellaren Dimensionen zu bestimmen. In der meridionalen Richtung entspricht dies der durchschnittlichen Größe der Lamellen, die in der Faserrichtung und in der äquatorialen Richtung der durchschnittlichen Größe der Lamellen, die in einer Richtung senkrecht zu der Faserrichtung gebeugt sind. Diese Größen werden aus der Breite der Beugungsmaxima unter Anwendung der Scherrer-Methode abgeschätzt.
D (merdional oder äquatorial) = Kλ/βcosR,
worin K der Formfaktor ist, der von der Art abhängt, nach der β bestimmt wird, wie es weiter unten erläutert wird, λ steht für die Wellenlänge der Röntgenstrahlung, in diesem Fall 1,5418 Å, R steht für den Bragg-Winkel und β für die Fleckenbreite der diskreten Beugungen in Radian.
β (meridional) = 2RD-2R,
worin 2RD (Radian) = Arctan (HW + w)/2r)
2Rβ (Radian) = Arctan (HW-w)/2r)
r = Abstand der Faser von dem Film von 320 mm
w = die korrigierte Halbwertsbreite der Beugung, wie es nachfolgend erläutert ist
HW = Peak-Peak-Abstand (mm) zwischen diskreten Beugungsmaxima.
Die Scherrer-Gleichung wird erneut dazu verwendet, die Größe der Lamellen, die in äquatorialer Richtung gebeugt sind, durch die diskreten Beugungsmaxima zu berechnen.
(äquatorial) = 2 Arctan (w/r*)
worin r* = (HW/2)² + (320)2½
Die Warren-Korrektur für die Linienverbreiterung als Folge von Instrumentenfehlern wird als Korrektur für die Scherrer'sche Linienverbreiterungsgleichung verwendet:
Wm² = w² + W²
worin Wm = die gemessene Linienbreite, W = 0,39 mm ist der Beitrag des Meßgeräts, der sich aus anorganischen Standards ergibt, während w für die korrigierte Linienbreite steht (entweder in äquatorialer oder in meridionaler Richtung), die dazu verwendet wird, die Fleckenbereite β in Radian zu berechnen. Die gemessene Linienbreite Wm wird als die Breite angesehen, bei der die Beugungsintensität auf einem gegebenen Film auf einen Wert fällt, der der Hälfte der maximalen Intensität entspricht, und ist der Halbwertsbreitenparameter der Kurvenanpassungsmethode.
Dementsprechend wird ein Wert von 0,90 für den Formfaktor K in der Scherrer'schen Gleichung verwendet. Eine Verbreiterung als Folge der Variation der Periodizität wird vernachlässigt.
Das lamellare Dimensionsprodukt ergibt sich durch die Gleichung
LDP = D(meridional) · D(äquatorial)
und das normalisierte lamellare Dimensionsprodukt ist dann einfach das Verhältnis des lamellaren Dimensionsprodukts zu dem des Vergleichsgarns mit einer relativen Viskosität von 40 des gleichen dTex und des gleichen dTex pro Filament, welches unter den gleichen Bedingungen versponnen werden ist.

Claims

1. Teilorientiertes Kleidungsgarn (PON partially-oriented nylon) zur Verwendung als Beschickungsgarn für die Falschdraht-Zugtexturierung, welches Garn eine Dehnung zwischen 45% und 150% aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß es Filamente umfaßt, die im wesentlichen aus teilorientiertem Nylon 66, das ein Verzweigungsmittel enthält, bestehen.

2. Garn nach Anspruch 1, worin das Verzweigungsmittel 0,01 bis 1 Mol-% des Polymers ausmacht.

3. Garn nach Anspruch 1, worin das Verzweigungsmittel 0,05 bis 0, 15 Mol-% des Polymers ausmacht.

4. Garn nach Anspruch 1, worin das Garn mit einer Spinngeschwindigkeit von größer als 2200 m/min gesponnen worden ist.

5. Garn nach Anspruch 1, worin die Filamente eine normalisierte SAXS- Peakintensität von mehr als 1,1 aufweisen.

6. Garn nach Anspruch 1, worin die Filamente eine normalisierte SAXS- Peakintensität von mehr als 1,3 aufweisen.

7. Garn nach Anspruch 1, worin die Filamente eine normalisierte SAXS- Peakintensität von mehr als 1,75 aufweisen.

8. Garn nach Anspruch 1, worin die Filamente ein lamellares Dimensionsprodukt von mindestens 1,1 aufweisen.

9. Garn nach Anspruch 6, worin die Filamente ein lamellares Dimensionsprodukt von mindestens 1,3 aufweisen.

10. Garn nach Anspruch 7, worin die Filamente ein lamellares Dimensionsprodukt von mindestens 1,3 aufweisen.

11. Garn nach Anspruch 7, worin die Filamente ein lamellares Dimensionsprodukt von mindestens 1,75 aufweisen.

12. Garn nach Anspruch 1, worin das Verzweigungsmittel ein trifunktionelles Amin ist.

13. Garn nach Anspruch 1, worin das Verzweigungsmittel TAN (4-(Aminomethyl)-1,8-diaminooctan) ist.

14. Garn nach Anspruch 1, worin das Verzweigungsmittel Bis-hexamethylentriamin ist.

15. Garn nach Anspruch 1, worin das Verzweigungsmittel eine trifunktionelle Säure ist.

16. Garn nach Anspruch 1, worin das Verzweigungsmittel Trimesinsäure Ist.

17. Garn nach Anspruch 1, worin das Garn auf eine normalisierte Kräuselentwicklung von mindestens 1,05 zugtexturiert werden kann.

18. Verfahren zum Schmelzspinnen eines Polyamidgarns für die Zugtexturierung aus einem geschmolzenen, teilorientierten Nylon 66, welches Verfahren darin besteht:

a. eine Vielzahl von Strömen des Polymers mit einer gegebenen Extrusionsgeschwindigkeit durch Spinndüsenkapillaren in eine Abschreckzone zu extrudieren;

b. die geschmolzenen Ströme zu Filamenten abzuschrecken;

c. die Filamente aus der Abschreckzone abzuziehen;

d. die Filamente zu einem Garn zusammenzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß das teilorientierte Nylon 66 ein Verzweigungsmittel enthält, die Filamente mit einer Spinngeschwindigkeit von mehr als 2200 m/min aus der Abschreckzone abgezogen werden und das Polymer, die Extrusionsgeschwindigkeit und die Spinngeschwindigkeit derart ausgewählt wird, daß das Garn eine Dehnung zwischen 45% und 150% aufweist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, worin das Polyamid Nylon 66 ist.

20. Verfahren nach Anspruch 18, worin das Verzweigungsmittel 0,01 bis 1 Mol-% des Polymers ausmacht.

21. Verfahren nach Anspruch 18, worin das Verzweigungsmittel 0,05 bis 0,15 Mol-% des Polymers ausmacht.

22. Verfahren nach Anspruch 18, worin das Garn vor dem Aufhaspeln mit einem Reckverhältnis zwischen 1,05 und 2,0 gereckt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 18, worin die Filamente eine SAXS-Peakintensität von mehr als 1,1 aufweisen.

24. Verfahren nach Anspruch 18, worin die Filamente eine SAXS-Peakintensität von mehr als 1 ,3 aufweisen.

25. Verfahren nach Anspruch 18, worin die Filamente eine SAXS-Peakintensität von mehr als 1,75 aufweisen.

26. Verfahren nach Anspruch 18, worin die Filamente ein lamellares Dimensionsprodukt von mindestens 1,1 aufweisen.

27. Verfahren nach Anspruch 18, worin die Filamente ein lamellares Dimensionsprodukt von mindestens 1,3 aufweisen.

28. Verfahren nach Anspruch 18, worin die Filamente ein lamellares Dimensionsprodukt von mindestens 1,75 aufweisen.

29. Verfahren nach Anspruch 23, worin die Filamente ein lamellares Dimensionsprodukt von mindestens 1,3 aufweisen.

30. Verfahren nach Anspruch 24, worin die Filamente ein lamellares Dimensionsprodukt von mindestens 1,3 aufweisen.

31. Verfahren nach Anspruch 24, worin die Filamente ein lamellares Dimensionsprodukt von mindestens 1,75 aufweisen.

32. Verfahren nach Anspruch 18, worin das Polymer vor dem Extrudieren auf einem geheizten Gitter geschmolzen wird.

33. Verfahren nach Anspruch 32, worin das Garn eine relative Viskosität (RV) von weniger als 60 aufweist.

34. Verfahren nach Anspruch 18, worin das Polymer vor dem Extrudieren in einem Extruder geschmolzen wird.

35. Verfahren nach Anspruch 34, worin das Garn eine relative Viskosität (RV) zwischen 50 und 80 aufweist.

36. Verfahren nach Anspruch 19, worin das Garn ohne die Anwendung einer Heizbehandlung auf eine Spule aufgehaspelt wird.

37. Verfahren zur Herstellung eines Garns, welches darin besteht, ein Beschickungsgarn durch Zug zu texturieren, welches eine Dehnung zwischen 45 und 150% aufweist und Filamente umfaßt, die im wesentlichen aus einem tellorientierten Nylon 66, das ein Verzweigungsmittel enthält, bestehen.

38. Zugtexturiertes Garn umfassend Filamente, die im wesentlichen aus einem teilorientierten Nylon 66, das ein Verzweigungsmittel enthält, bestehen, welches Garn eine normalisierte Kräuselentwicklung von mindestens 1,05 aufweist.

39. Zugtexturiertes Garn nach Anspruch 38, welches Garn eine normalisierte Kräuselentwicklung von mindestens 1,2 aufweist.