DE69011458T2

DE69011458T2 - Polyamidgarn mit hoher Festigkeit und hohem Modul.

Info

Publication number: DE69011458T2
Application number: DE69011458T
Authority: DE
Inventors: Thomas Russell Clark Iii; Joseph Arnold Cofer
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1989-10-20
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1995-02-09
Anticipated expiration: 2010-10-20
Also published as: CN1051767A; US5106946A; CA2028063A1; AU632374B2; RU1834923C; ES2057320T3; JPH03241007A; KR910008185A; AU6482690A; EP0423806B1; KR0142181B1; TR26326A; MX172755B; EP0423806A1; DE69011458D1; BR9005324A; JP2733547B2; CN1032490C

Description

Die Erfindung befaßt sich mit Industrie-Polyamidgarnen, und insbesondere mit Polyamidgarnen mit sehr hoher Festigkeit, welche einen großen Modul und eine akzeptierbare geringe Schrumpfung haben. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen derartiger Garne.
Eine große Vielzahl von unterschiedlichen Polyamidgarnen mit hoher Festigkeit ist bekannt und wird im Handel für eine Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungszwecken eingesetzt. Viele dieser Polyamidgarne sind zweckmäßig für Cordeinlagen bei Reifen sowie auf anderen Anwendungsgebieten infolge ihrer hohen Zähigkeit bzw. Festigkeit d.h. bis zu 9,3 cN/dtex (10,5 g/d), welche im allgemeinen aber nicht überschritten wird. Derartige Garne haben auch tolerierbare Schrumpfungswerte bei den gewünschten industriellen Anwendungen, wie bei Reifeneinlagen, und sie belaufen sich in typischer Weise auf 5-10% bei 160ºC. Bei den meisten Anwendungsfällen, bei denen der Einsatz eines hochfesten Garnes erwünscht ist, bei denen Garne mit einer noch höheren Zähigkeit bzw. Festigkeit als bei Reifengarnen zum Einsatz kommen, ist dieses unter der Voraussetzung erwünscht, daß die Schrumpfung auf einen niedrigen oder mittelmäßige Werte bringbar ist und der Modul auf einem hohen Wert bleibt.
Garne mit geringer Schrumpfung und hohen Festigkeitswerten wurden unter Einsatz von Verfahrensweisen hergestellt, bei denen Behandlungsschritte, wie eine Dampfbehandlung während relativ langen Zeitperioden, nachdem Strecken zum Einsatz kommen. Derartige Verfahrensweisen sind im allgemeinen nicht für die kommerzielle Herstellung gut geeignet. Zusätzlich haben die Garne, die nach diesen Verfahren hergestellt werden, in typischer Weise stark herabgesetzte Modulwerte.
In EP-A-0 085 972 ist eine Faser mit hoher Festigkeit und einer spezifischen Doppelbrechung im Querschnitt und weiteren Eigenschaften beschrieben, welche die Trockenwärmeschrumpfung umfassen, welche nur kleiner als 15% innerhalb des Schutzbereichs nach der Erfindung zu sein braucht. Die Beispiele verdeutlichen Schrumpfungen von 7,5% und 8,3%. Ein Polyamidgarn mit einer Zähigkeit, gemessen auf einer Garnbasis von größer als etwa 9,7 cN/dtex (11 g/d) mit einem akzeptierbaren Schrumpfungswert und einem großen Modul ist für viele industrielle Anwendungsgebiete äußerst erwünscht, und zwar insbesondere mit weiteren erwünschten Eigenschaften, welche einen hohen Ultraschallmodul und eine Doppelbrechung umfassen. Derartige Garne wären dann noch günstiger, wenn die Garne sich leicht auf eine kommerziell vertretbare Weise herstellen ließen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Nach der Erfindung wird ein Polyamidgarn bereitgestellt, welches wenigstens etwa 85 Gew.-% eines Polyamids aufweist, welches aus der Gruppe gewählt ist, die Poly(hexamethylenadipamid) und Poly(&epsi;-Caproamid) umfaßt, wobei das Garn eine relative Viskosität von größer als etwa 50, eine Festigkeit von größer als etwa 9,7 cN/dtex (11,0 g/d), eine Trockenwärmeschrumpfung bei 160ºC von nicht mehr als etwa 6,5%, eine Verdampfungsschrumpfung von weniger als etwa 7%, einen Modul von wenigstens etwa 31 cN/dtex (35 g/d), eine Doppelbrechung von größer als etwa 0,060, eine differentielle Doppelbrechung von D: Δ90-.00 größer als 0 und einen Ultraschallmodul von größer als etwa 79 cN/dtex (90 g/d) hat.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung hat das Garn einen Modul von wenigstens 35 cN/dtex (40 g/d), einen Kristallvervollkommnungsindex von größer als etwa 73 und einen großen Periodenabstand von größer als etwa 100 Å. Vorzugsweise beläuft sich der Modul des Garns auf größer als etwa 40 cN/dtex (45 g/d). Bevorzugte Garne nach der Erfindung haben eine Festigkeit bzw. Zähigkeit von größer als etwa 10,1 cN/dtex (11,5 g/d) und eine Bruchdehnung von grösser als etwa 15%. Werte für den normierten Elastizitätsbereich belaufen sich auf größer als etwa 0,55, und eine normierte Streckspannung hat Werte von größer als etwa 0,78, was als zweckmäßig bei bevorzugten Garnen nach der Erfindung angesehen wird.
Die neuartigen Garne nach der Erfindung mit hoher Festigkeit stellen Festigkeiten von größer als etwa 9,7 cN/dtex (11,0 g/d) bereit, während man dennoch eine ausgezeichnete Kombination von weiteren für den Endanwendungszweck wesentliche Eigenschaften aufrechterhalten kann, welche eine akzeptierbare niedrige Schrumpfung miteinschließt, d.h. eine Trockenwärmeschrumpfung von nicht mehr als etwa 6,5% bei 160ºC und eine Verdampfungsschrumpfung von weniger als etwa 7%, und einen großen Modulwert. Bei bevorzugten Garnen wird ein sehr großer Modulwert bereitgestellt sowie große Werte für den normierten Elastizitätsbereich und die normierte Streckspannung, woraus sich ergibt, daß extern einwirkende Belastungen auf die Faser gleichmäßiger auf die lastaufnehmenden Verbindungsmoleküle als bei bekannten Fasern verteilt werden.
Nach der Erfindung wird auch ein Verfahren zum Herstellen eines Polyamidgarns bereitgestellt, welches eine Festigkeit von größer als etwa 9,7 cN/dtex (11,0 g/d), einen Modul von wenigstens etwa 31 cN/dtex (35 g/d) und eine Trockenwärmeschrumpfung von nicht mehr als etwa 6,5% hat, welches aus einem gestreckten, teilweise gestreckten oder ungestreckten Polyamidzufuhrgarn hergestellt wird. Das Verfahren umfaßt das Strecken des Garns in wenigstens einer Endstreckstufe, während der eine Erwärmung des Zufuhrgarns erfolgt. Das Strecken und Erwärmen werden fortgesetzt, bis die Streckspannung wenigstens etwa 3,3 cN/dtex (3,8 g/d) erreicht, wenn das Garn auf eine Garnstrecktemperatur von wenigstens etwa 185ºC, vorzugsweise auf wenigstens etwa 190ºC, erwärmt wird. Die Spannung auf das Garn wird nach einem ausreichenden Strecken herabgesetzt, um zu ermöglichen, daß das Garn in der Länge auf eine maximale Längenabnahme zwischen etwa 2 und etwa 13,5%, vorzugsweise zwischen etwa 2 und etwa 10%, kleiner wird. Während der sorgfältig gesteuerten Spannungsherabsetzung wird das Garn auf eine abschließende Garnrelaxationstemperatur von wenigstens etwa 185ºC, vorzugsweise von wenigstens etwa 190ºC, erwärmt, wenn man die maximale Längenabnahme erreicht hat.
Bei einer bevorzugten Verfahrensweise erfolgt die Herabsetzung der Spannung dadurch, daß die Spannung teilweise in wenigstens einem Anfangsrelaxationsinkrement herabgesetzt wird, um eine anfängliche Längenabnahme zu bewirken, und daß dann eine weitere Herabsetzung der Spannung erfolgt, um eine weitere Längenabnahme auf die maximale Längenabnahme in wenigstens einem abschließenden Relaxationsinkrement zu bewirken. Bei einer bevorzugten Verfahrensweise für Poly(hexamethylenadipamid)Garne erreicht man die Garnrelaxationstemperatur dadurch, daß eine Erwärmung in einem Ofen bei einer Temperatur zwischen etwa 220 und etwa 320º mit einer Verweilzeit des Garnes im Ofen zwischen etwa 0,5 und etwa 1,0 Sekunden erfolgt, wenn die maximale Längenabnahme erreicht ist. Bei einer bevorzugten Verfahrensweise für Poly(&epsi; -Caproamid) Garne erreicht man die Relaxationstemperatur dadurch, daß eine Erwärmung in einem Ofen bei einer Temperatur zwischen etwa 220 und 300ºC mit einer Verweilzeit des Garns in dem Ofen zwischen etwa 0,5 und etwa 1,0 Sekunden erfolgt, wenn die maximale Längenabnahme erreicht ist.
Das Verfahren nach der Erfindung stellt ein kommerziell wirtschaftlich einsetzbares Verfahren dar, bei dem eine Kettanordnung aus einer Mehrzahl von Zufuhrgarnfädengarnen mit einer extrem hohen Festigkeit und einer geringen oder mittelmäßigen Schrumpfung umgewandelt werden kann. Zufuhrgarne, welche in einem Bereich von ungestreckt bis "vollständig gestreckt" liegen können, können in zweckmäßiger Weise bei dem Verfahren eingesetzt werden. Wenn vollständig gestreckte Garne als Zufuhrgarne beim Verfahren eingesetzt werden, läßt sich die Festigkeit auf Werte von größer als etwa 9,7 cN/dtex (11 g/d) steigern, während die anderen wesentlichen Eigenschaften, für eine geringe oder mittelmäßige Schrumpf und ein großer Modul, aufrechterhalten werden können. Ungestreckte oder teilweise ge streckte Zufuhrgarne lassen sich in ähnlicher Weise in Garne mit sehr hohen Festigkeitswerten, einem großen Modul und niedrigen oder mittelmäßigen Schrumpfungen umwandeln.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Figur ist eine schematische Ansicht eines ,Verfahrens, welches sich in zweckmäßiger Weise zur Herstellung von bevorzugten Garnen nach der Erfindung einsetzen läßt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Polyamide, welche für Garne nach der Erfindung eingesetzt werden können, umfassen verschiedene lineare, faserbildende Polycarbonamidhomopolymere und Copolymere, welche wenigstens etwa 85 Gew.-% Poly(hexamethylenadipamid) oder poly(&epsi; -Caproamid) aufweisen. Die Polyamide haben eine relative Viskosität von größer als etwa 50 auf Ameisensäurebasis, vorzugsweise von größer als etwa 60, und es handelt sich in typischer Weise um schmelzgesponnene Fasern, um hohe Festigkeiten beim Strecken zu erzielen. Vorzugsweise ist das Polyamid ein Homopolymer von Poly(hexamethylenadipamid) oder Poly(&epsi; -Caproamid) und vorzugsweise handelt es sich um ein Homopolymer von Poly(hexamethylenadipamid).
Die Festigkeit der Garne nach der Erfindung ist größer als etwa 9,7 cN/dtex (11 g/d), wenn man die Messung auf einer Garnbasis vornimmt, wodurch ermöglicht wird, daß die Garne zweckmäßigerweise auf einem großen Gebiet von industriellen Anwendungsfällen eingesetzt werden können, welche Reifen, Schläuche, Bänder, Riemen, Seile usw. umfassen. Vorzugsweise ist die Garnfestigkeit größer als etwa 10,1 cN/dtex (11,5 g/d). Bei den Garnen nach der Erfindung können Garnfestigkeiten in der Größenordnung von etwa 11,5 cN/dtex (13,0 g/d) oder größer erreicht werden. Der Modul der Garne ist größer als etwa 31cN/dtex (35 g/d), vorzugsweise größer als etwa 35 cN/dtex (40 g/d) und insbesondere größer als etwa 40 cN/dtex (45 g/d). Modulwerte von bis zu etwa 66 cN/dtex (75 g/d) oder größer sind möglich. Die Bruchdehnung ist vorzugsweise größer als etwa 10%, insbesondere größer als etwa 14% und sie kann sich auf bis zu etwa 30% belaufen.
Der Denier der Garne ändert sich in großem Maße in Abhängigkeit von dem bestimmungsgemäßen Endeinsatzzweck, und dem Leistungsvermögen der Anlage, welche zur Herstellung der Garne eingesetzt wird. Typische Denierwerte liegen beispielsweise in der Größenordnung von 110-4400 dtex (100-4000 Denier). Der Denierwert pro Filament (dpf) kann auch in einem großen Bereich liegen, er liegt aber im allgemeinen zwischen etwa 1,1 und 33 dtex (1 und etwa 30 Denier) bei den meisten industriellen Anwendungsfällen liegt er vorzugsweise zwischen etwa 3,3 bis 7,8 dtex/fil (3 und etwa 7 dpf).
Die Trockenwärmeschrumpfung der Garne nach der Erfindung ist nicht größer als etwa 6,5% bei 160ºC, wodurch die Garne insbesondere gut für Anwendungsfälle geeignet sind, bei denen niedrige oder mittelmäßige Schrumpfungen erwünscht sind. Im allgemeinen ist es sehr schwierig, die Trockenwärmeschrumpfung auf Werte von niedriger als etwa 2% herabzusetzen und nach wie vor noch die hohen Festigkeitswerte von größer als 11,0% einzubehalten. Daher liegt ein bevorzugter Trockenwärmeschrumpfungsbereich zwischen etwa 2 und etwa 6,5%. Die Verdampfungsschrumpfungen sind niedrig und sind kleiner als etwa 7%.
Die Garne nach der Erindung haben eine differentielle Doppelbrechung, D: Δ.90-.00, von größer als 0. Die hierbei eingesetzte differentielle Doppelbrechung bezieht sich auf die Differenz der Doppelbrechung (Δ ) zwischen einem Punkt auf dem Querschnitt einer Faser des Garns in einem Abstand von 0,9 von dem Mittelpunkt zur Oberfläche des Garns ( Δ.90) und dem Mittelpunkt der Faser ( Δ.00) Es wird für die differentielle Doppelbrechung bevorzugt, daß sie einen sehr niedrigen Wert annimmt und beibehält, so daß die Oberfläche und das Kernpolymer jeder Faser der Garne im wesentlichen im gleichen Ausmaß gestreckt werden können, um die Zugfestigkeits eigenschaftswerte zu maximieren. Daher sollte die differentielle Doppelbrechung im allgemeinen nicht größer als etwa 0,003, vorzugsweise nicht größer als 0,002 sein.
Die Kombination aus extrem hoher Festigkeit und niedriger oder mittelmäßiger Schrumpfung bei den Garnen nach der Erfindung sowie die weiteren zweckmäßigen Eigenschaften sind auf die neuartige feine Struktur der Faser zurückzuführen. Die neuartige feine Struktur zeichnet sich durch eine Kombination von Eigenschaften aus, welche einen Kristallvervollkommungsindex (CPI) von größer als etwa 73 umfassen. Ein großer Periodenabstand von größer als etwa 100 Å ist ebenfalls charakteristisch für die Fasern nach der Erfindung. Eine große Periodenintensität (LPI) von größer als etwa 1,0 kann bei bevorzugten Garnen nach der Erfindung festgestellt werden. In bevorzugter Weise beläuft sich LPI auf wenigstens 1,3. Die Rohkristallgröße (ACS) ist größer als etwa 55 Å der 100 Ebene für Poly(hexamethylenadipamid)Garne. Garne nach der Erfindung haben eine Dichte von größer als etwa 1,143 g/cc. Garne nach der Erfindung haben vorzugsweise Werte für die Doppelbrechung, welche größer als etwa 0,06 sind. Die Garne haben Ultraschallmodulwerte, welche größer als etwa 79 cN/dtex (90 g/d) sind. Die Orientierungswinkel der Garne sind größer als 10 Grad, vorzugsweise größer als 12 Grad.
Es wird angenommen, daß die feine Faserstruktur auf die nachstehend angegebene Weise dazu führt, daß die Kombination von extrem hoher Zähigkeit, niedriger oder mittelmäßiger Schrumpfung und einem hohen Modulwert bereitgestellt wird. Bei den Polyamidfasern gibt es wenigstens zwei Phasen, welche funktionell in Serie geschaltet sind und welche für die Fasereigenschaften verantwortlich sind. Eine dieser Phasen ist kristallin und umfaßt Kristalle, welche in Wirklichkeit Knotenpunkte in einem eindimensionalen Molekularnetzwerk mit hoher Auflösung sind. Die Verbindung der Kristalle erfolgt über nichtkristalline Polymerkettensegmente. Die Konzentration (d.h. die Anzahl pro Querschnittsflächeneinheit) und die Gleichmäßigkeit dieser Verbindungsmoleküle bestimmen die abschließende Faserfestigkeit.
Die äußerst großen Werte für den normierten Elastizitätsbereich (von größer als etwa 0,55), für die normierte Streckspannung (größer als etwa 0,78) und den Ultraschallmodul (größer als etwa 79 cN/dtex (90 g/d)) geben an, daß von aussen auf die Faser einwirkende Belastungen äußerst gleichmässig auf die lastaufnehmenden Verbindungsmoleküle verteilt werden. Die für diese Parameter bei den bevorzugten Garnen nach der Erfindung erzielbaren Werte sind wesentlich günstiger als die Meßwerte bei im Handel erhältlichen Polyamid-Industriegarnen.
Garne nach der Erfindung können aus an sich bekannten Polyamidgarnen nach einem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt werden, welches ein sorgfältig gesteuertes Strecken und Relaxationsschritte umfaßt. Das Verfahren läßt sich in zweckmäßiger Weise unter Einsatz einer Kettanordnung aus einer Mehrzahl von Zufuhrgarnfäden verwirklichen, um die Wirtschaftlichkeit bezüglich der Herstellung der Garne nach der Erfindung zu begünstigen.
Wie sich aus den nachstehenden Ausführungen noch näher ergibt, kann es sich bei den Zufuhrgarnen zur Herstellung der Garne nach der Erfindung um "vollständig" gestreckte, teilweise gestreckte oder ungestreckte Polyamidgarne handeln. Zufuhrgarne mit guter Qualität, d.h. Garne, welche nur wenige gebrochene Filamente aufweisen, und welche geringe Denierschwankungen längs der Fäden haben und die ein Polymer aufweisen, welche wenige oder keine nicht-wesentlichen Materialien, wie Mattierungsmittel oder große Spherulite, enthält, sind für eine akzeptierbare Prozeßkontinuität erforderlich. "Vollständig" gestreckte Garne bezieht sich auf Garne, welche Eigenschaften entsprechend den Garnen haben, welche auf einen hohen Festigkeitswert für einen beabsichtigten Endanwendungszweck bei einem kommerziell durchführbaren Herstellungsverfahren gestreckt sind. Typische im Handel erhältliche "vollständig" gestreckte Garne, welche als Zufuhrgarne geeignet sind, haben eine Festigkeit von etwa 7,1-9,3 cN/dtex (8-10,5 g/d) und haben eine Doppelbrechung von etwa 0,050-0,960. Teilweise gestreckte und ungestreckte Zufuhrgarne sind in typischer Weise nicht in großem Umfange im Handel erhältlich, sie sind aber an sich auf diesem Gebiet bekannt. Teilweise gestreckte Garne sind in gewissem Maße gestreckt worden, sie sind aber im allgemeinen nicht ohne eine weitere Streckung einsetzbar. Derartige teilweise gestreckte Garne haben typischerweise eine Doppelbrechung von etwa 0,015- 0,030. Ungestreckt bedeutet, bezogen auf die Garne, daß es sich um ein gesponnenes und abgeschrecktes Garn handelt, welches aber im Anschluß an das Abschrecken nicht gestreckt worden ist. In typischer Weise liegt die Doppelbrechung für ungestreckte Garne in der Größenordnung von etwa 0,008.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung ist mit 10 eine Vorrichtung gezeigt, welche bei einem Verfahren nach der Erfindung zum Einsatz kommen kann, um Garne nach der Erfindung aus "vollständig" gestreckten, teilweise gestreckten oder ungestreckten Zufuhrgarnen herzustellen. Während ein einziges abschließendes Verfahren gezeigt ist und anschließend beschrieben wird, kann das Verfahren in direkter Weise auf eine Vielzahl von endseitigen Verfahrensabläufen angewandt werden, bei denen eine Kettanordnung aus einer Mehrzahl von Zufuhrgarnen eingesetzt wird, um die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen. Unter Bezugnahme auf die Figur wird ein Zufuhrgarn Y von einer Vorratspackung 12 abgezogen, durch ein geeignetes Garnspannungs-Steuerelement 14 durchgeleitet und tritt in eine Streckzone ein, welche insgesamt mit 16 bezeichnet ist.
In der Streckzone 16 werden die Zufuhrgarne gestreckt, während sie zugleich in wenigstens einer abschließenden Streckstufe erwärmt werden, wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird. Das Strecken und Erwärmen erfolgt, bis man eine Streckspannung von wenigstens etwa 3,3 cN/dtex (3,8 g/d) auf das Garn aufbringt, wenn das Garn auf eine Garnstrecktemperatur von wenigstens etwa 185ºC, vorzugsweise von wenigstens etwa 190ºC erwärmt worden ist. Wie nachstehend noch näher angegeben wird, sollte die Garntemperatur für Poly(&epsi; -Caproamid) in der abschließenden Streckstufe nicht so groß wie bei Poly(hexamethylenadipamid)Garn sein. Daher wird es für Poly(&epsi; -Caproamid)Garne bevorzugt, daß diese unter einer Spannung von wenigstens etwa 4,2 cN/dtex (4,8 g/d) in der abschliessenden Streckstufe gestreckt werden. Um dies zu erzielen, werden unterschiedliche Streckschritte, unterschiedliche Gesamtstreckverhältnisse und unterschiedliche Wärmemuster bei unterschiedlichen Zufuhrgarnen eingesetzt. Beispielsweise ist eine Gesamtstreckung von 5,5X oder größer bei einer anfänglichen, unerwärmten Streckstufe für ungestreckte Garne erforderlich, während eine Streckung von 1,1-1,3X bei "vollständig" gestreckten Garnen geeignet sein kann. Teilweise ge streckte Garne können mit Zwischenverhältnissen gestreckt werden. Beim Strecken aller Arten von Zufuhrgarnen wird die Festigkeit während der abschließenden Streckstufe bei einer Messung im allgemeinen auf einen Wert größer als die anfängliche Festigkeit eines typischen "vollständig" gestreckten Garns, und zwar um etwa 10% bis 30%, d.h. sie wird größer als etwa 9,7 cN/dtex (11 g/d) bis etwa 11,5 cN/dtex (13,0). In der abschließenden Streckstufe erfolgt die Streckung vorzugsweise in Inkrementen während der Erwärmung des Garns. Das Strecken kann auf beheizten Walzen mit einer Reihe von aufeinanderfolgenden Streckschritten begonnen werden. Infolge der hohen zu erreichenden Temperaturen, wenn die Streckspannung wenigstens etwa 3,3 cN/dtex (3,8 g/d) beträgt, wird eine kontaktlose Erwärmung des Garns bevorzugt, und in bevorzuger Weise erfolgt diese in einem Ofen.
Wiederum bezugnehmend auf die Figur beginnt das Strecken des Garns Y in einer Streckzone 16 des dargestellten Verfahrens, wenn das Garn gemäß einer serpentinenförmigen Bahn durch einen ersten Satz von sieben Streckwalzen läuft, welche insgesamt mit 18 und die einzelnen mit 18a-18g bezeichnet sind. Diese Walzen werden in geeigneter Weise von Gallettenwalzen gebildet, welche das Vermögen haben, daß sie erwärmt werden können, wobei eine anfängliche Erwärmung mittels einer Umwälzung von erwärmtem Öl erfolgt. Zusätzlich wird die Drehgeschwindigkeit der Walzen gesteuert, um eine Streckung von typischerweise 0,5% bis 1% bei dem Garn zwischen jeder aufeinanderfolgenden Walze in dem Satz von Walzen zu erzielen, so daß das Garn geringfügig gestreckt wird, und daß ein enger Kontakt des Garns mit den Walzen aufrechterhalten wird. Das Garn Y wird gegen die erste Walze 18a mittels einer Andrückwalze 20 gedrückt, um einen Schlupf zu verhindern.
Das Garn Y wird dann zu einem zweiten Satz 22 von sieben Streckwalzen 22a-22g transportiert, welche von innen erwärmt sind, und deren Drehgeschwindigkeit in ähnlicher Weise wie bei dem ersten Walzensatz 18 gesteuert wird. In typischer Weise wird die Drehgeschwindigkeit der Walzen derart gesteuert, daß man eine Streckung von typischerweise 0,5% bis 1% bei dem Garn zwischen jeder aufeinanderfolgenden Walze bei dem Satz von Walzen wie bei dem ersten Walzensatz erhält. Die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem ersten Walzensatz 18 und dem zweiten Walzensatz 22 (zwischen Walze 18a und Walze 22a) kann variieren, um eine Streckung des Garns zu erzielen, wenn dieses zwischen den Walzensätzen durchläuft. Für ungestreckte Zufuhrgarne erfolgt ein Großteil des Streckens, beispielsweise 2,5-4,5X, üblicherweise in einem "anfänglichen" Raum eines Streckbereiches zwischen den ersten und zweiten Walzensätzen mit lediglich einer mittelmäßigen oder gar keiner Erwärmung des ersten Walzensatzes 18. Bei "vollständig" gestreckten Zufuhrgarnen erfolgt im wesentlichen keine Streckung des Garns zwischen den ersten und zweiten Walzensätzen 18 und 22, und der erste Walzensatz 18 kann gegebenenfalls umgangen werden, obgleich der Durchlauf durch diesen zweckmäßig ist, um das Garn durch den Walzenspalt der Walzen 18a und 20 zu führen und ein positives Zusammenarbeiten von dem Garn und den Walzen zu erreichen, sowie eine Schlupferscheinung während des späteren Streckens zu vermeiden. Teilweise gestreckte Garne sollten gegebenenfalls in der Raumstreckzone derart gestreckt werden, daß die Gesamtstreckung, die man bei den Garnen nach der Streckzone erhält, im wesentlichen ähnlich oder etwas geringer als bei "vollständig" gestreckten Zufuhrgarnen ist. Im allgemeinen wird bei allen Arten von Zufuhrgarnen der zweite Walzensatz 22 dazu benutzt, das Garn zur Vorbereitung für die abschließende Streckung auf einer erhöhten Temperatur zu erwärmen, wobei sich in typischer Weise die Walzentemperaturen auf etwa 150-215ºC belaufen.
Nach dem Durchgang durch den zweiten Walzensatz 22 tritt das Garn Y in einen erwärmten Streckbereich ein, welcher von zwei Öfen 24 und 26 jeweils gebildet wird, welche mit Heißluft betrieben werden können und die das Vermögen haben, daß sich Ofentemperaturen von wenigstens etwa 300ºC bereitstellen lassen. Die abschließende Streckstufe, bei der man die maximale Streckung bei dem Behandlungsverfahren erzielt, wird in dem erwärmten Streckbereich durchgeführt. Die Verweilzeit und die Temperatur der Öfen sind derart gewählt, daß das Garn Y auf wenigstens etwa 185ºC, vorzugsweise 190ºC, erwärmt wird, aber die Garntemperatur sollte nicht den Polyamidschmelzpunkt überschreiten oder sich diesem zu stark annähern. Um die Erwärmung effektiv durchführen zu können, können die Ofentemperaturen die Garntemperaturen um etwa l30ºC bei typischen Verfahrensgeschwindigkeiten überschreiten. Für Poly(hexamethylenadipamid)Garne liegen die bevorzugten Garntemperaturen zwischen etwa 190 und etwa 240ºC, und die Ofentemperaturen liegen vorzugsweise zwischen etwa 220 und etwa 320ºC, wobei eine Verweilzeit zwischen etwa 0,5 und etwa 1,0 Sekunden vorhanden ist. Der Schmelzpunkt von Poly(&epsi;-Caproamid) ist niedriger, und daher liegen die Garntemperaturen vorzugsweise zwischen etwa 190 und etwa 215ºC. Bevorzugte Ofentemperaturen für Poly(&epsi; -Caproamid) liegen zwischen etwa 220 und etwa 300ºC, und eine Verweilzeit liegt zwischen etwa 0,5 und etwa 1,0 Sekunden. Das Strecken in dem erwärmten Streckbereich ist durch die Geschwindigkeit der ersten Walze 22a des zweiten Walzensatzes 22 und der ersten Walze 28a des dritten Walzensatzes 28 (sieben Walzen 28a-28g) bestimmt, durch die das Garn Y gemäß einer serpentinenförmigen Bahn geht, nachdem es die Öfen 24 und 26 verlassen hat. Die Gesamtstreckung bei dem Verfahren ist durch die Geschwindigkeit von der ersten Walze 18a in dem ersten Walzensatz und der Geschwindigkeit der ersten Walze 28a in dem dritten Walzensatz bestimmt. Die erste Walze 28a in dem dritten Walzensatz bestimmt das Ende der Streckzone 16, da in Abweichung von den ersten und zweiten Walzensätzen die Geschwindigkeit der aufeinanderfolgenden Walzen des Walzensatzes 28 um 0,5- 1,0% abnimmt, wenn das Garn abtransportiert wird. Somit erhält man eine Relaxationszone bei dem Verfahren, welche insgesamt mit 30 bezeichnet ist und welche an der Walze 28a beginnt.
In der Relaxationszone 30 kann das Garn entspannt werden (die Spannung wird auf eine gesteuerte Weise herabgesetzt, und die Länge des Garns wird vermindert), und zwar zwischen etwa 2 und etwa 13,5%, vorzugsweise zwischen etwa 2 und etwa 10%. Das Garn wird während der Relaxation erwärmt, so daß man eine abschließende Garnrelaxationstemperatur von größer als etwa 185ºC, vorzugsweise von wenigstens etwa 190ºC, erreicht. Um in unterstützender Weise die hohe Garnfestigkeit und den Modul während der Relaxation aufrechtzuerhalten, sollte eine Spannung von größer etwa 0,35 cN/dtex (0,4 g/d.) bei dem Garn aufrechterhalten werden.
Die Relaxation erfolgt vorzugsweise in Inkrementen, wenn das Garn entspannt wird. Die Anfangsrelaxation kann auf beheizten Walzen erfolgen und zweckmäßig wird eine Reihe von aufeinander folgenden Relaxationsschritten innerhalb des Anfangsrelaxationsinkrements durchlaufen. Infolge der hohen Temperaturen, welche während des abschließenden Relaxationsinkrements erforderlich sind, wird eine kontaktlose Erwärmung des Garns in einem Ofen bevorzugt.
Wie in der Figur dargestellt ist, erfolgt die Relaxation zu Beginn durch die inkrementelle Relaxation auf dem dritten Walzensatz 28, welche auf etwa 150-215ºC erwärmt ist. Das Garn geht dann durch die Relaxationsöfen 32 und 34, welche Ofentemperaturen von wenigstens etwa 300º bereitstellen können. Das Erreichen der erforderlichen abschließenden Relaxationstemperatur hängt von der Ofentemperatur und der Verweilzeit des Garns in den Öfen ab. Vorzugsweise enthalten die Öfen Luft bei Temperaturen von größer als die Garntemperatur und um etwa 130ºC größer um eine effektive Erwärmung bei vertretbaren Verfahrensgeschwindigkeiten zu erzielen. Für Poly(hexamethylenadipamid)Garne liegen bevorzugte Garntemperaturen zwischen etwa 190 und etwa 240ºC, und die Ofentemperaturen liegen vorzugsweise zwischen 220 und etwa 320ºC, wobei man eine Verweilzeit von zwischen etwa 0,5 und etwa 1,0 Sekunden hat. Der Schmelzpunkt von Poly(&epsi;-Caproamid) ist niedriger, und somit werden Garntemperaturen zwischen etwa 190 und etwa 215ºC bevorzugt. Bevorzugte Ofentemperaturen für Poly(&epsi; -Caproamid) liegen zwischen etwa 220 und etwa 330ºC, und man erhält eine Verweilzeit zwischen etwa 0,5 und etwa 1,0 Sekunden.
Nach dem Durchgang des Garns durch die Öfen 32 und 34 geht das Garn Y durch einen vierten Walzensatz 36 mit drei Walzen (36a-36c), welche gemäß einer serpentinenförmigen Bahn angeordnet sind, wobei das Garn Y gegen die letzte Walze 36c mittels einer Andrückwalze 38 gedrückt wird, um eine Schlupferscheinung zu verhindern. Die Oberflächen des vierten Walzensatzes 36 können zu Beginn mittels Kühlwasser gekühlt sein, um eine Herabsetzung der Garntemperatur auf einen Wert zu erreichen, welcher für das Aufwickeln geeignet ist. Das Garn wird auf der Walze 36c wiederum geringfügig unter Spannung gesetzt, um einen stabilen Garnlauf bzw. Fadenlauf zu erzielen und um Wickelbildungen auf der Walze 36b zu vermeiden. Die Gesamtrelaxation ist somit durch die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der ersten Walze 28a des dritten Walzensatzes 28 und der ersten Walze 38a des vierten Walzensatzes 36 bestimmt.
Nach dem Verlassen der Relaxationszone 30 bei dem Verfahren wird das Garn Y durch eine Garnoberflächenbehandlungszone 40 transportiert, welche einen Verwirrungsstrahl (nicht gezeigt) umfassen kann, die Garnfilamente zu verwirren, welche eine Appreturauftragseinrichtung 42 umfassen kann, um eine Garnappretur aufzubringen oder andere Behandlungen an dem Garn vorzunehmen. An einer Aufwickelstation (nicht gezeigt) wird die Vielzahl von Fäden des Garns Y zu geeigneten Packungen für den Transport und den abschließenden bestimmungsgemäßen Einsatzzweck aufgewickelt.
Bei einem Verfahren nach der Erfindung unter Einsatz der in der Figur dargestellten Vorrichtung für eine Kettanordnung für eine Vielzahl von Fäden liegen bevorzugte Aufwickelgeschwindigkeiten in einem Bereich von 150 mpm bis 750 mpm.
Die folgenden Beispiele dienen zur Verdeutlichung der Erfindung und sie haben keinerlei Beschränkung. Die Garneigenschaften sind nach Maßgabe der folgenden Testmethoden gemessen. Die Prozentangaben beziehen sich auf Gewichtsprozente, wenn anderweitig keine Angaben gemacht sind.

TESTVERFAHREN

Konditionieren:

Abgepackte Garne werden konditioniert bevor sie getestet werden, und zwar dadurch, daß sie wenigstens 2 Stunden lang in einer 55% ± 2% relativen Luftfeuchtigkeit und einer Atmosphäre mit 74ºF ± 2ºF (23ºC ± 1ºC) belassen werden. Die Messung erfolgt unter ähnlichen Bedingungen, wenn nachstehend keine weiteren Angaben gemacht sind.

Relative Viskosität:

Die relative Viskosität bezieht sich auf das Verhältnis der Viskositäten von Lösung und Lösungsmittel, gemessen in einem Kapillarviskosimeter bei 25ºC. Das Lösungsmittel ist Ameisensäure, welches 10 Gew.-% Wasser enthält. Bei der Lösung sind 8,4 Gew.-% Polyamidpolymer in dem Lösungsmittel gelöst.

Denier:

Der Denier oder die lineare Dichte ist das Gewicht in Gramm von 9000 Meter Garn. Der Denier wird dadurch gemessen, daß man ein bekanntes Längsstück eines Garns, üblicherweise 45 Meter, von einer Multifilamentgarnpackung zu einem Denierrad transportiert und man eine Gewichtsmessung auf Gleichgewicht bis zu einer Genauigkeit von 0,001 g vornimmt. Der Denierwert wird aus dem gemessenen Gewicht von 45 Meter Länge ermittelt.
Festigkeitseigenschaften: Festigkeitseigenschaften (Festigkeit bzw. Zähigkeit, Bruchdehnung und Modul) werden wie von Li in US-A-4,521,484 in Spalte 2, 1.61 bis Spalte 3, 1.6 beschrieben, gemessen. Diese Patentschrift ist Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung.
Der Anfangsmodul wird aus der Steigung einer Linie bestimmt, welche tangential an dem "anfänglichen" geradlinigen Verlauf der Spannungsdehnungskurve gezogen ist. Der "anfängliche" geradlinige Abschnitt wird als der geradlinige Abschnitt definiert, welcher bei allen Belastungen von insgesamt 0,5% beginnt. Bei Garnen mit 670-1550 dtex (600-1400 g/l) beläuft sich beispielsweise die Gesamtbelastung auf 222N. Daher beginnt der "anfängliche" geradlinige Abschnitt der Spannungs-Dehnungskurve bei etwa 1,1N (0,25 lbs). Die Gesamtbelastung ist 450N (100 Pounds) für Garne in einem Denier von 2000-2200 dtex (1800-2000), und der anfängliche geradlinige Abschnitt der Kurve beginnt bei etwa 2,2N (0,50 lbs).
Trockenwärmeschrumpfung: Die Trockenwärmeschrumpfung wird an einem Testrite Schrumpfungsinstrument gemessen, welches von Testrite Ltd., Halifax, England, hergestellt wird. Ein 24" (61 cm) Längsstück eines Multifilamentgarns wird in das Testriteinstrument eingeführt, und die Schrumpfung wird nach 2 Minuten bei 160ºC unter einer Belastung von 0,05 g/d aufgezeichnet. Die anfänglichen und die abschließenden Längen unter der Belastung von 0,05 g/d werden bestimmt. Die abschließende Länge wird gemessen, währenddem das Garn eine Temperatur von etwa 160ºC hat.

Verdampfungsschrumpfung:

Nach dem Abziehen des Oberflächengarns von einer Garnpackung und nach der Entfernung eines Probengarns mit einem Meter erfolgt eine konditionierte Relaxation zwischen 14 und 24 Stunden bei 55ºC RH und 75ºF. Jede Probe wird dann zu einer Schlinge gezogen, und die Ursprungslänge wird unter einer Belastung von 1,0 g./tex (0,111 g/Denier) bestimmt. Die Proben wurden in einen geschlossenen Beutel gelegt und dann in ein Bad mit kochendem Wasser 30 Minuten lang gelegt. Nach der Entnahme der Proben aus dem Bad wurden sie zentrifugiert. Die Schlingenproben wurden dann aus den geschlossenen Beuteln entnommen, in einem Ofen mit Zwangsbelüftung bei 65ºC eine Stunde lang getrocknet und dann wiederum bei 55% RH / 75ºF / 4-24 Stunden lang konditioniert. Die abschließende Probenlänge wurde bei einer Belastung von 1,0 g/tex bestimmt.
% Schrumpfung = L - F/L x 100
Wobei L = ursprüngliche Schlingenlänge.
F = abschließende Schlingenlänge.
Doppelbrechung und differentielle Doppelbrechung: Die optischen Parameter der Fasern nach der Erfindung werden nach der Methode gemessen, welche in Frankfort und Knox US-A-4, 134,882, beginnend mit Spalte 9, Zeile 59 und endend mit Spalte 10, Zeile 65 beschrieben ist. Durch diese Bezugnahme ist die vorstehend genannte Patentschrift vollinhaltlich zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung mit den nachstehend angegebenen Ausnahmen und zusätzlichen Angaben zu rechnen. Anstelle eines Polaroid T-410 Films und einer Bildvergrößerung 1000X wurde ein Hochgeschwindigkeits 35mm Film für die bestimmungsgemäße Aufzeichnung der Oszilloskopkurven mit einer 300X Vergrößerung eingesetzt, um die Interferenzmuster aufzuzeichnen. Auch geeignete elektronische Bildanlysenmethoden, welche zu den gleichen Ergebnissen führen, können eingesetzt werden. Ferner ist das Wort "als" in Spalte 10, Zeile 26 zu ersetzen durch "und", um einen Schreibfehler diesbezüglich zu korrigieren.
Da die Fasern nach der Erfindung sich von jenen nach US-A-4, 134,882 unterscheiden, ist ein abweichender Parameter ermittelt aus den gleichen n und n -Verteilungen bei ± 0,05 ... ± 0,95 des Abstands von der Mitte zum Rand des Faserbildes zur Charakterisierung derselben erforderlich. Hierbei bezieht sich + auf die gegenüberliegenden Seiten vom Mittelpunkt des Faserbildes. Die Doppelbrechung Δ an jeder Stelle (i) [wobei i sich von -0,95 bis +0,95 erstreckt] in dem Bild wird auf dieselbe Weise wie bei diesem Dokument bestimmt. In diesem Fall ist der gewünschte Strukturparameter die Differenz in Δ zwischen dem Mittelpunkt des Bildes und der Stelle 0,90 des Abstandes von dem Mittelpunkt zu dem Rand. Die Doppelbrechung in der Mitte des Bildes für jedes beliebige Filament Δ(.00) ist als der Mittelwert der Doppelbrechung an den beiden Stellen entsprechend mit i = ± 0,05 wie folgt definiert.
Δ(.00) = (Δ(-.05)+Δ(.05))/2
In ähnlicher Weise ist für die jeweilige Seite des Bildes entsprechend mit i = ±0,90, die Doppelbrechung Δ (+ 0,90) definiert durch folgendes:
Δ(±.90) = (Δ(±.95)+Δ(±.85))/2,
wobei das Pluszeichen für eine Seite des Bildes genommen wird und das Minuszeichen für die andere. Die differentielle Doppelbrechung bzw. die Doppelbrechungsdifferenz D:Δ.90-.00 ist dann definiert mit:
D:Δ.90-.00 = [Δ(+.90)+Δ(-.90))/2 - Δ(.00)

Röntgenstrahlparameter Kristallvervollkommnungsindex und Rohkristallgröße

Der Kristallvervollkommnungsindex und die Rohkristallgröße werden aus Röntgenstrahlbeugungabtastungen abgeleitet. Das Beugungsmuster der Fasern dieser Zusammensetzungen ist durch zwei vorherrschende äquatoriale Röntgenstrahl-Reflexionen mit Spitzenwerten charakterisiert, welche bei Ablenkwinkeln von etwa 20º-21º und 23º2θ auftreten.
Die Röntgenstrahlbeugungsmuster dieser Fasern erhält man mittels eines Röntgenstrahldiffraktometers (Philips Electronic Instruments, Mahwah, N.J., cat. no. PW1075/00) bei der Reflexionsbetriebsart unter Einsatz eines Beugungstrahl-Monochromators und eines Szintillationsdetektors. Die Intensitätsdaten werden mit einem Ratenmesser gemessen und mit Hilfe eines computerisierten Datensammel- und Verdichtungssystems aufgezeichnet. Die Beugungsmuster erhält man dann durch die Instrumenteneinstellungen:
Vorteilsgeschwindigkeit 1º 2θ pro Minute;
Schrittinkrement 0,025º 2θ;
Abtastbereich 6º bis 38º, 2θ; und
Pulshöhenanalysator, "differentiell".
Sowohl für die Kristallvervollkommnungsindex- als auch die Rohkristallgrößen-Messungen werden die Beugungsdaten mit Hilfe eines Computerprogramms verarbeitet, welches die Daten glättet, die Basislinie bestimmt und die Lagen der Spitzenwerte und deren Höhe mißt.
Die Röntgenstrahlbeugungsmessung von der Kristallinität bei 66 Nylon, 6 Nylon und Copolymeren von 66 und 6 Nylon ist der Kristallvervollkommnungsindex (CPI) (gemäß der Veröffentlichung P.F. Dismore und W.O. Statton, J. Polym. Sci. Teil C, Nr. 13, Seiten 133-148, 1966). Die Lagen der beiden Spitzenwerte bei 21º und 23º 2θ können sich bei der Betrachtung verschieben; wenn die Kristallinität größer wird, verschieben sich die Spitzenwerte beider voneinander weg und nähern sich den Positionen an, die den "idealen" Positionen, basierend auf der Bunn-Garner 66 Nylon-Struktur entsprechen. Diese Verschiebung der Lage des Spitzenwertes stellt die Basis für die Messung der Kristallvervollkommnung bei 66 Nylon wie folgt dar: außen innen
wobei d(außen) und d(innen) die Abstände 'd' nach Bragg für die Spitzenwerte bei 23º und 21º jeweils sind und der Nenner mit 0,189 der Wert für d(100)/d(010) für gut kristallisiertes 66 Nylon ist, wie dies von Bunn and Garner (Proc. Royal Soc.(London), A189, 39, 1947) angegeben ist. Eine äquivalente und zweckmäßige Gleichung, basierend auf θ - Werten ist folgende:
10 CPI = [2θ(außen)/2θ(innen) - 1] x 546.7
Da 6 Nylon eine unterschiedliche kristallographische Einheitszelle hat, unterscheidet sich der Faktor für gut kristallisiertes 6 Nylon hiervon und die Gleichung ergibt sich wie folgt:
CPI = [2θ(außen)/2θH(innen) - 1] x 509.8

Rohkristallgröße:

Die Rohkristallgröße wird aus den Messungen der halben Höhe der Spitzenwertbreite der äquatorialen Beugungsspitzenwerte ermittelt. Da sich die beiden äquatorialen Spitzenwerte überiappen, basiert die Messung der halben Höhen der Spitzenwertbreite auf der halben Breite bei halber Höhe. Für den Spitzenwert 20º-21º wird die Lage der Höhe des halben Spitzenwertes ermittelt, und der 2θ-Wert für diese Intensität wird auf der Seite des kleinen Winkels gemessen. Die Differenz zwischen diesem 2θ-Wert und dem 2θ-Wert bei maximaler Spitzenwerthöhe wird mit zwei multipliziert, um die halbe Spitzenwerthöhenbreite (oder "Linie") zu erhalten. Für den Spitzenwert von 23º wird die Lage der halben Maxi- -malspitzenwerthöhe ermittelt, und der 2θ-Wert für diese Intensität wird auf der Seite mit dem großen Winkel gemessen; die Differenz zwischen diesem 2θ-Wert und dem 2θ-Wert bei der maximalen Spitzenwerthöhe wird mit zwei multipliziert, um die halbe Spitzenwerthöhenbreite zu erhalten.
Bei dieser Messung erfolgt eine Korrektur nur für die erweiterte Ansatzmöglichkeit der Instrumente; alle anderen Erweiterungseffekte werden als ein Resultat der Kristallgröße angenommen. Wenn 'B' die Meßlinienbreite der Probe ist, ergibt sich die korrigierte Linienbreite 'beta' mit
β= [B²-b²]
wobei 'b' die Instrumentenerweiterungskonstante ist. 'b' wird dadurch bestimmt, daß die Linienbreite des Spitzenwertes gemessen wird, welcher etwa bei 28º 2θ bei dem Beugungsmuster einer Siliziumkristallpulverprobe liegt.
Die Rohkristallgröße (ACS) ist gegeben mit:
ACS = (Kλ)/(β cos θ) , wobei
K mit Eins (Einheit) angenommen wird;
die Röntgenstrahlwellenlänge ist (hier 1,5418 Å);
β die korrigierte Linienbreite in Bogengröße gemessen ist; und
θ der halbe Bragg'sche Winkel ist (der halbe Wert von dem θ-Wert des ausgewählten Spitzenwertes, erhalten aus dem Beugungsmuster).

Röntgenstrahlorientierungswinkel:

Ein Bündel von Filamenten mit einem Durchmesser von etwa 0,5 mm wird um einen Probenhalter sorgfältig gewickelt, um die Filamente im wesentlichen parallel zu halten. Die Filamente in dem gesteckten Probenhalter werden einem Röntgenstrahl ausgesetzt, welcher von einem Philips Röntgenstrahlgenerator (Modell 12045B) erzeugt wird, welcher von Philips Electronic Instruments erhältlich ist. Das Beugungsmuster von den Probefilamenten wird auf einem Kodak DEF Diagnosedirektbelichtungsröntgenstrahlfilm aufgezeichnet (Katalognummer 154-2463), und zwar mittels einer Warhus-Einlochkamera. Kollimatoren in der Kamera haben einen Durchmesser von 0,64 mm. Die Belichtung wird für etwa 15-30 Minuten fortgesetzt (im allgemeinen so ausreichend lang, daß die zu erfassenden Beugungseinzelheiten bei einer optischen Dichte von ~1,0 aufgezeichnet werden) Ein digitalisiertes Bild des Beugungsmusters wird mit Hilfe einer Videokamera aufgezeichnet. Die übertragenen Intensitäten werden bei Einsatz von Schwarz und Weiß Bezugsgrößen kalibriert, und der Grauwert (0-255) wird in eine optische Dichte umgewandelt. Das Beugungsmuster von 66 Nylon, 6 Nylon und Copolymeren von 66 und 6 Nylon hat zwei vorherrschende äquatoriale Reflexionen bei 2θ etwa von 20º-21º und 23º; die äußere (~23º) Reflexion wird für die Messung des Orientierungswinkels genutzt. Ein Datenfeld äquivalent zu einer Azimuthalbahn durch die beiden gewählten äquatorialen Spitzenwerte (d.h. die äußere Reflexion auf jeder Seite des Musters) wird durch Interpolation aus dem digitalen Bilddatenfeld kreiert; das Feld ist derart aufgebaut, daß ein Datenpunkt einem Drittel eines Bogengrads entspricht.
Der Orientierungswinkel (OA) wird als die Bogenlänge in Graden bei der halben maximalen optischen Dichte genommen (der Winkel der betreffenden Punkte von 50 Prozent der maximalen Dichte) der äquatorialen Spitzenwerte korrigiert betreffend des Hintergrunds. Dies wird aus der Anzahl von Datenpunkten zwischen den Punkten mit halber Höhe auf jeder Seite des Spitzenwertes ermittelt (wenn eine Interpolation eingesetzt wird, ergibt sich hierbei nicht eine ganze Zahl). Beide Spitzenwerte werden gemessen und der Orientierungswinkel wird als Mittelwert dieser beiden Messungen genommen.

Großer Periodenabstand und normierte Intensität der großen Periode:

Der große Periodenabstand (LPS) und die große Periodenintensität (LPI) werden mittels eines Kratky Kleinwinkeldiffraktometers gemessen, welches von Anton Paar K.G., Graz, Österreich, hergestellt wird. Das Diffraktometer ist ist an einem Linienfokussieranschluß eines Philips XRG3100- Röntgenstrahlgenerators installiert, welcher mit einer langen Feinfokussierungsröntgenstrahlröhre ausgerüstet ist, welche bei 45KV und 40ma getrieben wird. Der Röntgenstrahlbrennpunkt wird unter einem Ablenkungswinkel von 6 Grad betrachtet, und dann wird die Strahlbreite mit einem 120 um Eintrittsschlitz definiert. Die Kupfer K-Alphastrahlung von der Röntgenstrahlröhre wird mit einem 0,7 mil Nickelfilter gefiltert und mittels eines Szintillationszählers (NaI(TI)) detektiert, welcher mit einem Impulshöhenanalisator ausgestattet ist, welcher einen Durchgang von 90% der symmetrischen CuK-Alphastrahlung eingestellt ist.
Die Nylonproben werden dadurch zubereitet, daß die Fasern parallel zueinander um einen Halter gewickelt werden, welcher eine Öffnung mit einem Durchmesser von 2 cm hat. Der von den Fasern bedeckte Bereich beläuft sich auf etwa 2 cm x 2,5 cm und eine typische Probe enthält etwa 1 Gramm Nylon. Die tatsächliche Probengröße wird dadurch bestimmt, daß die Dämpfung durch die Probe von einem starken CuK-Alpha-Röntgenstrahlsignal gemessen wird, und die Dicke der Probe wird hierauf abgestimmt, bis die Durchlässigkeit für den Röntgenstrahl nahezu 1/e oder 0,3678 beträgt. Zur Messung der Durchlässigkeit wird ein starker Strahlteiler der Beugungsposition angeordnet und die Nylonprobe wird vor demselben unmittelbar in Verlängerung der den Strahl definierenden Schlitze eingeführt. Wenn die gemessene Intensität ohne die Dämpfung Io beträgt, und die gedämpfte Intensität I beträgt, dann beträgt die Durchlässigkeit T I/(Io). Eine Probe mit einer Durchlässigkeit von 1/e hat eine optimale Dicke, da die Beugungsintensität von einer-Probe mit einer größeren oder kleineren Dicke als die optimale kleiner als jene von der Probe mit einer optimalen Dicke ist.
Die Nylonprobe wird derart angeordnet, daß die Faserachse senkrecht zu der Strahllänge (oder parallel der Bewegungsrichtung des Detektors) ist. Für einen Kratky Diffraktometer mit einer Horizontallinienfokussierung ist die Faserachse senkrecht zu der Tischoberseite. Eine Abtastung von 180 Punkten wird zwischen 0,1 und 4,0 Grad 2θ gesammelt auf die folgende Weise: 81 Punkte mit einer Schrittgröße 0,0125 Grad zwischen 0,1 und 1,1 Grad; 80 Punkte mit einer Schrittgröße von 0,025 Grad zwischen 1,1 und 3,1 Grad; 19 Punkte mit einer Schrittgröße von 0,05 Grad zwischen 3,1 und 4,0 Grad. Die Zeit für jede Abtastung beträgt 1 Stunde, und die Zählerzeit für jeden Punkt 20 Sekunden. Die erhaltenen Daten werden mit Hilfe eines beweglichen Parabolfensters geglättet, und der Instrumentenhintergrund wird subtrahiert. Der Instrumentenhintergrund, d.h. die Abtastung, welche man beim Fehlen einer Probe erhält, wird mit der Durchlässigkeit T multipliziert und von Punkt zu Punkt von der Abtastung subtrahiert, die man von der Probe erhält. Die Datenpunkte der Abtastung werden dann für die Probendicke durch die Multiplikation mittels eines Korrekturfaktors, CF = 1,0/(eT In(T)) korrigiert. Hierbei ist e die Basis des natürlichen Logarithmus und In(T) ist der natürliche Logarithmus von T. Da T kleiner als 1 ist, ist In(T) immer negativ und CF positiv. Wenn auch T = 1/e ist, dann ist CF = 1 bei der Probe die optimale Dicke. Daher ist CF immer größer als 1 und es erfolgt eine Korrektur der Intensität von einer Probe zur anderen bezüglich der optimalen Dicke in Relation zu der Intensität, die man dann erhalten würde, wenn die Dicke optimal wäre. Für die Probendicken, welche in unmittelbarer Nähe zu dem Optimum liegen, kann man CF im allgemeinen konstant kleiner als 1,01 erhalten, so daß die Korrektur für die Probendicke mit weniger als einem Prozent aufrechterhalten werden kann, und diese Prozentangabe liegt innerhalb des unbestimmten Bereiches, den man durch die statistische Zählung erhält.
Die gemessenen Intensitäten kommen von den Reflexionen, deren Beugungsvektoren parallel zu der Faserachse sind. Für überwiegend Nylonfasern erhält man eine Reflexion in der Nähe von 1 Grad 2θ. Um die genaue Position und Intensität dieser Reflexion zu bestimmen, wird zuerst eine Hintergrundslinie unter dem Spitzenwert tangential zu der Beugungskurve und der Winkel sowohl höher als auch niedriger als der Spitzenwert selbst gezogen. Eine Linie parallel zu der Tangentenhintergrundslinie wird tangential an den Spitzenwert des Rohmaximums gezogen, aber im allgemeinen geringfügig höher als der 2θ Wert. Der 2θ Wert an diesem Tangentenpunkt wird als die Position angenommen, da es sich um die Position des Maximums handelt, wenn der Probenhintergrund subtrahiert wurde. Der große Periodenabstand LPS wird aus der Bragg-Gleichung unter Einsatz der zu ermittelnden Spitzenwertposition ermittelt. Für kleine Winkel reduziert sich dies auf:
LPS = λ/sin(2θ)
Die Intensität des Spitzenwerts LPI ist als der vertikale Abstand in Zählungen pro Sekunde zwischen dem Tangentenpunkt der Kurve und der Hintergrundslinie unterhalb derselben definiert.
Das Kratky Diffraktometer ist ein Einzelstrahlinstrument und die gemessenen Intensitäten sind beliebig und können normiert werden. Die gemessenen Intensitäten können von Instrument zu Instrument sich ändern und auch in Abhängigkeit von der Zeit bei ein und demselben Instrument, da die Röntgenstrahlröhre altert, Veränderungen bei der Ausrichtung auftreten, eine Drifterscheinung gegeben ist und qualitative Einbußen bei dem Szintillationskristall möglich sind. Für einen quantitativen Vergleich unter den Proben werden die gemessenen Intensitäten dadurch normiert, daß man ein Verhältnis mit einer stabilen Standardbezugsprobe herstellt. Diese Bezugsgröße wurde mit "vollständig gestrecktem" Nylon 66 gewählt, welche als T-717 identifiziert ist, und welche im Handel von E.I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware erhältlich ist.

Ultraschallmodul:

Der Ultraschallmodul wird wie von Pacofsky in US-A-3,748,844 in Spalte 5, Zeilen 17 bis 38 angegeben gemessen. Durch diese Bezugnahme ist dieses Dokument im Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung abgesehen davon zu rechnen, daß die Fasern 24 Stunden bei 70ºF (21ºC) und 65%iger relativer Luftfeuchtigkeit vor dem Test konditioniert waren und die Nylonfasern unter einer Spannung von 0,1 Gramm pro Denier anstelle von 0,5-0,7 liefen, welche für Polyesterfasern in dem angegebenen Dokument beschrieben sind.

Dichte

Die Dichte der Polyamidfaser wird unter Einsatz der Dichtengradientensäulentechnik gemessen, welche in ASTM D150556-68 beschrieben ist, wobei Kohlenstofftetrachlorid und Heptanflüssigkeit bei 25ºC eingesetzt werden.

Spannung:

Während des Verfahrensablaufes erfolgten Spannungsmessungen in den Streck- und Relaxationszonen (in der Figur nach dem Ofen 26 in der Streckzone und nach dem Ofen 34 in der Relaxationszone in einem Abstand von etwa 12 inches (30 cm) von den Austrittsseiten der Öfen), wobei mittels handgehaltene Tensiometer eingesetzt wurden, welche die Modelbezeichnung Checkline DXX-40, DXX-500, DXX-1K und DXX-2K haben. Diese werden von Electromatic Equipment Company, Inc., Cedarhurst, N.Y. 11516 hergestellt.

Garntemperatur:

Die Garntemperaturen wurden gemessen, nachdem das Garn den Ofen 26 und den Relaxationsofen 34 verlassen hat, wobei die Messungen etwa 4 inches (10 cm) von dem Ofenaustritt erfolgten. Die Messungen wurden mit einem kontaktlosen Infrarottemperaturmeßsystem durchgeführt, welches ein optisches Infrarotabtastsystem mit einer 7,9 um Filter (Anpa0filter von etwa 0,5 um) und einen Breitbanddetektor aufweist, um das laufende Garn zu erfassen. Ein schwarzer Körper als Temperaturbezug wurde hinter dem Garn angeordnet, welches genau auf Temperaturen von bis zu 300ºC aufgewärmt war. Ein Thermoelement des J-Typs, angegeben in diesem Dokument, wurde mit einem Digitalanzeiger mit der Modellbezeichnung 2170A von Fluke eingesetzt, welches auf National Bureau Standards zurückgeht, um die Bezugstemperatur zu messen. Eine äußerst genaue Messung der Temperatur des Polyamidgarns erhält man hierdurch, da der 7,9 um Filter einem Absorptionsband entspricht, bei dem der Emissionsgrad wie an sich bekannt in der Nähe von einer Einheit liegt. In der Praxis wird die Temperatur für den Bezug derart eingestellt, daß das Garnlinienabtastbild verschwindet, wenn man dies auf einem Oszilloskop betrachtet, und dies wird als Nullpunkt angenommen. Das Garn befindet sich dann auf ein und derselben Temperatur wie die Bezugsgröße.

Normierter Elastizitätsbereich und normierte Streckspannung:

Um die Strukturfestigkeit, die Kohäsion, die Elastizität und die Steifigkeit der faserbildenden Blöcke bei den Garnen mit hoher Qualität zu charakterisieren, werden der normierte Elastizitätsbereich und die normierte Streckspannung aus den Hochgeschwindigkeitsspannungs-Dehnungskurven der einzelnen Filamente zufallsverteilt gewählt aus einer Garnprobe gemessen.
Der Elastizitätsbereich wird durch den Spannungs-Dehnungskurvenverlauf als der Spannungsbereich auf dem linearen Abschnitt des Kurvenzugs zwischen dem Anfangablenkungspunkt und dem zweiten Ablenkungspunkt bestimmt - der Letztgenannte wird als Streckpunkt bezeichnet.
Dieser Bereich der Linearität ist als das Segment des Spannungs-Dehnungskurvenverlaufes mit einer konstanten Steigung zwischen dem Streckhärtungspunkt, an dem die Neigung des Kurvenverlaufs infolge des aufeinanderfolgenden Zusammenarbeitens von mehreren, lastaufnehmenden Strukturfaserelementen größer zu werden beginnt, und dem Streckpunkt definiert, an der sie sich voneinander lösen oder brechen. Die Endpunkte dieses Segments sind einfach als die Punkte definiert, an der die aufgezeichnete Kurve des Liniensegment um 1% der Bruchdehnung von einer geraden Tangentenlinie - mit einem feinen Stift oder einem Bleistift gezogen - abweicht, wobei die Breite nicht jene der aufgezeichneten Kurve überschreitet.
Der Elastizitätsbereich wird aus der Dehnungsdifferenz zwischen diesen beiden Punkten ermittelt. Der normierte Elastizitätsbereich wird als ein dimensionsloser Bruch ermittelt (Elastizitätsbereich dividiert durch die Bruchdehnung des Filaments). Hierdurch lassen sich irgendwelche Unbestimmtheiten infolge sich verändernden Deniers und Denierfehlern vermeiden.
Die Bruchdehnung ist als die maximale Dehnung aufgezeichnet vor dem abrupten (oder allmählichen) Abfall der aufgezeichneten Spannungs-Dehnungskurve definiert. Die Zähigkeit bzw. Festigkeit ist als das Verhältnis von Bruchdehnung dividiert durch Denier definiert.
Die Streckspannung ist als die Spannung am oberen Endpunkt dieses Elastizitätsbereichs definiert (= linearer Abschnitt der Spannungs-Dehnungskurve der vorstehend angegebenen Art), wobei an diesem Endpunkt ein plastisches Fließen vor dem Bruch einsetzt. Die normierte Streckspannung wird als die Streckspannung ermittelt, welche durch die Bruchspannung des Filaments dividiert ist, so daß man wiederum ein dimensionsloses Verhältnis erhält, welches die mechanische Faserstrukturen und die Qualität ihrer Verbindungen charakterisiert.
Alle Proben wurden an einem Instronzugfestigkeitsgerät mit einer Länge von 1,3 cm (0,5 inch) und einer Dehnungsrate von 833%/min durchgeführt. Die Proben wurden 24 Stunden lang bei 21ºC (70ºF) und 65% RH vor der Messung konditioniert. Um die erforderliche Genauigkeit zu erzielen, wurden wenigstens 10 gute Brüche, vorzugsweise 20, vorgenommen und aufgezeichnet. Die Messungen wurden alle an guten Verlaufskurven vorgenommen - Backenbrüche wurden eliminiert, ein offensichtlich auftretender Schlupf usw. ebenfalls - die gemittelten Werte des Elastizitätsbereichs, der Streckspannung, des normierten Elastizitätsbereichs und der normierten Streckspannung wurden aufgezeichnet.

Beispiel 1

Ein vollständig gestrecktes 941 dtex (848 Denier) 140 Filamentgarn mit einer relativen Viskosität, bezogen auf Ameisensäure, von etwa 67, wurde durch kontinuierliche Polymerisation und Extrusion von Poly(hexamethylenadipamid) zubereitet und unter Einsatz des Verfahrens von Good, in US-A-3,311,691 gestreckt. Dieses vollständig gestreckte Garn mit einer Festigkeit von 8,5 cN/dtex (9,6 gpd) und einer Schrumpfung von 8,8% (Zufuhrgarn 1) ist näher in der Tabelle 2 beschrieben.
Unter Einsatz der in der Figur gezeigten Vorrichtung, welche mit den Verfahrensbedingungen betrieben wurde, die in Tabelle 1 angegeben sind, wurde das Garn von einer Vorratspackung 12 am Ende abgezogen, zu einem Spannungssteuerelement 14 für die Spannungseinstellung transportiert und dann in einem Walzenspalt an einer Andrückwalze 20 und einer Gallettenwalze 18a des Walzensatzes 18 aufgenommen. Die Gallettenwalzen 18b bis 18g des Walzensatzes 18 wurden umgangen, und das Garn wurde direkt zu den Gallettenwalzen 22a-22g des Walzensatzes 22, durch die Öfen 24 und 26 und zu dem Walzensatz 28 transportiert. Die Streckspannung nach dem Ofen 26 betrug 4,14 cN/dtex (4,69 g/d) bei einer Garntemperatur von 233ºC. Das Garn lief dann durch alle sieben Walzen des Walzensatzes 28, durch die Öfen 32 und 34 und durch die Walzen des Walzensatzes 36, bevor es aufgewickelt wurde. Die Garntemperatur des Garns, welches aus dem Relaxationsofen 34 austritt, betrug 240ºC, und der Relaxationsprozentsatz belief sich auf 8,7%. Das inkrementelle Strecken von 0,5% wurde zwischen jedem Paar von Walzen in dem Walzensatz 22 eingesetzt, und die inkrementellen Relaxationen von 0,5% wurden zwischen dem jeweiligen Paar von Walzen bei dem dritten Walzensatz 28 verwirklicht. Eine detaillierte Auflistung der Verfahrensparameter einschließlich der Walzengeschwindigkeiten und der Ofen- und Walzentemperaturen erfolgt in der Tabelle 1.
Das so erhaltene Garn hatte eine Festigkeit, eine Trockenwärmeschrumpfung und einen Modulausgleich von 9,9 cN/dtex (11,2 g/d), 2,9% und 40,9 cN/dtex (46,3 g/d) jeweils. Die Verbindungsmoleküle in der Faser sind gleichmäßig verteilt, um die extern einwirkenden Belastungen besser aufzunehmen, was sich durch den 0,64 normierten Elastizitätsbereich und der normierten Streckspannung von 0,87 ergibt. Dieses Erzeugnis mit hoher Festigkeit kombiniert mit der ausgezeichneten Dimensionsstabilität ergibt sich aus einer Kombination von Strukturparametern einschließlich einer hohen Doppelbrechung von 0,0622 mit einem Ultraschallmodul von 95,1 gpd. Eine vollständige Liste der Eigenschaften ist in Tabelle 2 angegeben.

Beispiel 2

Ein vollständig gestrecktes 1400 dtex (1260 Denier) 210 Filamentgarn mit einer relativen Viskosität, bezogen auf Ameisensäure,von etwa 67, wurde durch kontinuierliche Polymerisation und Extrusion von Polyhexamethylenadipamid zubereitet, und das Strecken erfolgte unter Einsatz des Verfahrens von Good, angegeben in US-A-3,311,691. Das vollständig gestreckte Garn mit einer Festigkeit von 8,6 cN/dtex (9,7 gpd) und einer Schrumpfung von 7,7% (Zufuhrgarn 2) ist hinsichtlich seinen Eigenschaften näher in Tabelle 2 beschrieben.
Das Zufuhrgarn 2 wurde dann gestreckt und entspannt, wie bei Beispiel 1, unter Einsatz der Vorrichtung, welche in der Figur dargestellt ist. Die Bedingungen hierfür sind in Tabelle 1 beschrieben. Die Streckspannung betrug 3,57 cN/dtex (4,05 g/d) bei einer Garntemperatur von 219ºC. Die Temperatur des Garns, welches aus dem Relaxationsofen 34 austritt, betrug 219ºC, und der Relaxationsprozentsatz belief sich auf 8,6%. Die Verfahrensgeschwindigkeiten und die Walzen- und Ofentemperaturen sowie weitere Parameter sind in der Tabelle 1 angegeben.
Das so erhaltene Garn hatte eine Festigkeit und einen Trockenwärmeschrumpfungsausgleich von 11,6 g/d und 3,2% jeweils. Die Verbindungsmoleküle in der Faser waren gleichmäßig verteilt, um die von außen einwirkenden Belastungen besser aufzunehmen, was sich durch den normierten Elastizitätsbereich von 0,61 und die normierte Streckspannung von 0,82 ergibt. Dieses Erzeugnis mit hoher Festigkeit kombiniert mit der ausgezeichneten Dimensionsstabilität resultiert aus einer Kombination der Strukturparameter einschließlich einer hohen Doppelbrechung von 0,0623 und einem Ultraschallmodul von 83,2 cN/dtex (94,3 g/d). Eine vollständige Liste der Eigenschaften ist in Tabelle 2 angegeben.

Beispiel 3

Ein vollständig gestrecktes 1400 dtex (1260 Denier) 210 Filamentgarn mit einer relativen Viskosität, bezogen auf Ameisensäure,von etwa 89, wurde durch kontinuierliche Polymerisation und Extrusion von Polyhexamethylenadipamid zubereitet und das Strecken erfolgte unter Einsatz des Verfahrens von Good in US-A-3,311,691. Das vollständig gestreckte Garn mit einer Festigkeit von 8,8 cN/dtex (10,0 gpd) und einer Schrumpfung von 7,6% (Zufuhrgarn 3) ist hinsichtlich seinen weiteren Eigenschaften näher in Tabelle 2 beschrieben.
Das Zufuhrgarn 3 wurde dann gestreckt und entspannt wie beim Beispiel 1 unter Einsatz der in der Figur dargestellten Vorrichtung. Die Bedingungen und Verhältnisse sind in der Tabelle 1 näher beschrieben. Die Streckspannung betrug 4,65 cN/dtex (5,27 g/d) bei einer Garntemperatur von 212ºC. Die Temperatur des Garns, welches aus dem Relaxationsofen 34 austritt, betrug 219ºC, und der Relaxationsprozentsatz belief sich auf 7,4. Die Verfahrensgeschwindigkeiten, die Walzen- und Ofentemperaturen und weitere Verfahrensparameter sind in der Tabelle 1 angegeben.
Das so erhaltene Garn hatte eine Festigkeit, eine Trockenwärmeschrumpfung und einen Modulabgleich von 12,1 gpd, 5,2% und 46,6 cN/dtex (52,8 g/d) jeweils. Die Verbindungsmoleküle in der Faser sind gleichmäßig verteilt, um die extern einwirkenden Belastungen besser aufzunehmen, was sich aus dem normierten Elastiztitätsbereich von 0,71 und der normierten Streckspannung von 0,90 ergibt. Dieses Erzeugnis mit hoher Festigkeit, kombiniert mit der guten Dimensionsstabilität, resultiert aus einer Kombination von Strukturparametern einschließlich einer hohen Doppelbrechung von 0,0622 und einem Ultraschallmodul von 83,9 cN/dtex (95,1 g/d). Eine vollständige Liste der Eigenschaften ist in Tabelle 2 angegeben.

Beispiel 4

Das Zufuhrgarn für das Beispiel 4 war das gleiche wie jenes, welches im Zusammenhang mit dem Beispiel 3 beschrieben ist. Eine Probe des Zufuhrgarns 3 wurde gestreckt und wie beim Beispiel 1 entspannt unter Einsatz der in der Figur dargestellten Vorrichtung. Die Bedingungen sind in Tabelle 1 näher angegeben. Die Streckspannung betrug 4,40 cN/dtex (4,98 g/d) bei einer Garntemperatur von 212ºC. Die Temperatur des Garns, welches aus dem Relaxationsofen 34 austrat, belief sich auf 219ºC, und der Relaxationsprozentsatz betrug 13,3%. Die Verfahrensgeschwindigkeiten, die Walzen- und Ofentemperaturen und weiteren Verfahrensparameter sind in der Tabelle 1 gezeigt.
Das so erhaltene Garn hatte eine Festigkeit, eine Trockenwärmeschrumpfung und einen Modulausgleich von 9,80 cN/dtex (11,1 g/d), 2,0% und 3,64 cN/dtex (41,2 g/d) jeweils. Die Verbindungsmoleküle in der Faser sind gleichmäßig verteilt, um die extern einwirkenden Belastungen besser aufzunehmen, was sich durch den normierten Elastizitätsbereich von 0,62 und die normierte Streckspannung von 0,82 ersehen läßt. Dieses Erzeugnis mit hoher Festigkeit, kombiniert mit der ausgezeichneten Dimensionsstabilität resultiert aus einer Kombination von den Strukturparametern einschließlich einer hohen Doppelbrechung von 0,0605 und einem Ultraschallmodul von 81,6 cN/dtex (92,5 g/d). Eine vollständige Auflistung der Eigenschaften ist in der Tabelle 2 angegeben.

Beispiel 5

Ein direkt gesponnenes 4440 dtex (4000 Denier) 140 Filamentgarn mit einer relativen Viskosität, bezogen auf Ameisensäure,von 64,wurde durch kontinuierliche Polymerisation und Extraktion von Poly(hexamethylenadipamid) zubereitet. Nach der Extrusion wurde das Garn abgestreckt, mit einem Schmiermittel behandelt und direkt bei 402 mpm (440 ypm) aufgespult. Die Doppelbrechung des gesponnenen Garns betrug etwa 0,008. Das Garn wurde anschließend bei 65% RH 48 Stunden lang gelagert, um nahezu einen Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt von etwa 4,5% zu erzielen. Das Garn wurde von der Vorratspackung 12 über das Ende abgezogen und zu einem Reibungselement 14 zur Spannungssteuerung bei 65 g transportiert. Das Garn wurde mit 3,28X zwischen der Gallettenwalze 18a des Streckwalzensatzes 18 und der Gallettenwalze 22a des Streckwalzensatzes 22 gestreckt, und es erfolgte eine Streckung von 1,798X zwischen der Gallettenwalze 22g des Streckwalzensatzes 22 und der Gallettenwalze 28a des Walzensatzes 28. Die Garntemperatur nach dem Ofen 26 belief sich auf 226ºC. Das Garn wurde bei 2,6% zwischen der Gallettenwalze 28g und dem Walzensatz 28 und der Gallettenwalze 36a des Walzensatzes 36 entspannt. Die inkrementalen Streckverhältnisse von 0,5% wurden zwischen jedem Paar von Walzen bei den Streckwalzensätzen 18 und 22 verwirklicht, und die inkrementalen Relaxationen von 0,5% wurden zwischen jedem Paar von Walzen im Walzensatz 28 verwirklicht. Die Temperatur des Garns, welches aus dem Relaxationsofen 34 austritt, belief sich auf 226ºC, und die Relaxation betrug 2,6%. Das Garn wurde bei einer Aufspulspannung von 120 g aufgespult. Die Verfahrensbedingungen sind in der Tabelle 1 angegeben.
Das so erhaltene Garn hatte eine Festigkeit, eine Trockenwärmeschrumpfung und einen Modulausgleich von 10,6 cN/dtex (12 g/d), 6,5% und 66,5 cN/dtex (75,4 g/d) jeweils. Die Verbindungsmoleküle in der Faser waren gleichmäßig verteilt, um die extern wirkenden Belastungen besser aufzunehmen, was sich aus dem normierten Elastizitätsbereich von 0,68 und der normierten Streckspannung von 0,87 ergibt. Dieses Erzeugnis mit hoher Festigkeit, kombiniert mit der guten Wärmestabilität, resultiert aus einer Kombination von Strukturparametern einschließlich einer hohen Doppelbrechung von 0,0639 und einem Ultraschallmodul von 91,5 cN/dtex (103,7 g/d). Eine vollständige Liste der Eigenschaften ist in Tabelle 2 angegeben.

Beispiel 6

Das Zufuhrgarn für das Beispiel 6 war das gleiche wie jenes, wie es in dem Beispiel 3 beschrieben wurde. Eine Probe des Zufuhrgarns 3 wurde wie beim Beispiel 1 unter Einsatz der in der Figur gezeigten Vorrichtung gestreckt und entspannt. Die Bedingungen sind in der Tabelle 1 angegeben. Die Streckspannung betrug 5,52 cN/dtex (6,26 g/d) bei einer Garntemperatur von 212ºC. Die Temperatur des Garns, welches aus dem Relaxationsofen 34 austritt, betrug 219ºC, und der Relaxationsprozentsatz auf 5,6%. Die Verfahrensgeschwindigkeiten, die Walzen- und Ofentemperaturen und weitere Verfahrensparameter sind in Tabelle 1 gezeigt.
Das so erhaltene Garn hatte eine Festigkeit, eine Trockenwärmeschrumpfung und einen Modulabgleich von 10,7 cN/dtex (12,1 g/d), 6,0% und 51 cN/dtex (58 g/d) jeweils. Die Verbindungsmoleküle der Faser sind gleichmäßig verteilt, um die extern einwirkenden Belastungen besser aufzunehmen, was sich aus dem normierten Elastizitätsbereich von 0,73 und der normierten Streckspannung von 0,90 ergibt. Das Erzeugnis mit hoher Festigkeit, kombiniert mit einer guten Dimensionsstabilität resultiert aus einer Kompensation von Strukturparametern einschließlich einer hohen Doppelbrechung von 0,0606 und einem Ultraschallmodul von 82 cN/dtex (92,9 g/d). Eine vollständige Auflistung der Eigenschaften ist in Tabelle 2 angegeben. TABELLE 1 VERFAHRENSBEDINGUNGEN Walze Beispiel Geschwindigkeit Temperatur Ofen Streckverhältnis Relaxation (%) TABELLE 1 FORTSETZUNG Öfen Nach Ofen Aufspulen nach Ofen Beispiel Verweilzeit (Sek.) Garntemp (ºC) Spannung Aufspulspannung (g) TABELLE 2 GARNEIGENSCHAFTEN Beispiel Filament Nummer Dtex (Denier) Modul cN/dtex (gpd) Festigkeit cN/dtex (gpd) Dehnung (%) Trockenwärmeschrumpfung (%) @ 160ºC Doppelbrechung Zufuhrgarn Verdampf.-schrumpfung Dichte (g/cc) Ultraschallmodul cN/dtex (g/d) Differentielle Doppelbrechung normierter Elektrizitätsbereich normierte Streckspannung Orienter winkel (Grad)

Claims

1. Polyamidgarn, welches ein Polyamid aufweist, welches eine relative Viskosität in Ameisensäure von größer als etwa 50 hat, wobei das Polyamid wenigstens etwa 86 Gew.-% als Polyamid aufweist, welches aus der Gruppe gewählt ist, die Poly(Hexamethylen Adipamid) und Poly(&epsi;-Caproamid) umfaßt, wobei das Garn eine Festigkeit von größer als etwa 9,7 cN/dtex (11,0 g/d), eine Trockenwärmeschrumpfung bei 160ºC von nicht größer als etwa 6,5 %, eine Verdampfungsschrumpfung von weniger als etwa 7 %, einen Modul von wenigstens etwa 31 cN/dtex (35 g/d), eine Doppelbrechung von größer als etwa 0,060, eine differentielle Doppelbrechung von D:Δ.90-.00 von größer als 0, und einen Ultraschallmodul von größer als etwa 79 cN/dtex (90 g/d). hat.

2. Garn nach Anspruch 1, welches einen Modul von größer als etwa 35 cN/dtex (40 g/d) hat.

3. Garn nach Anspruch 2, welches einen Modul von größer als etwa 40 cN/dtex (45 g/d) hat.

4. Garn nach Anspruch 1, welches einen großen Periodenabstand von nicht größer als etwa 100 Å hat.

5. Garn nach Anspruch 1, bei dem die Festigkeit größer als etwa 10,1 cN/dtex (11,5 g/d) ist.

6. Garn nach Anspruch 1, welches einen Kristallvollständigkeitsindex von größer als etwa 73 hat.

7. Garn nach Anspruch 1, welches eine Bruchdehnung von wenigstens etwa 10 % hat.

8. Garn nach Anspruch 1, welches eine Bruchdehnung von wenigstens etwa 14 % hat.

9. Garn nach Anspruch 1, bei dem die relative Viskosität größer als etwa 60 ist.

10. Garn nach Anspruch 1, bei dem das Polyamid ein Homopolymer Poly(hexamethylen Adipamid) aufweist.

11. Garn nach Anspruch 10, welches eine Rohkristallgröße von größer als etwa 53 Å gemessen in der Ebene 100 hat.

12. Garn nach Anspruch 1, bei dem das Garn einen normierten, elastischen Bereich von größer als etwa 0,55 hat.

13. Garn nach Anspruch 1, bei dem das Garn eine normierte Streckspannung von größer als etwa 0,78 hat.

14. Garn nach Anspruch 1, welches eine Dicke von wenigstens 1,143 g/cc hat.

15. Verfahren zum Herstellen eines Polyamidgarns, welches eine Festigkeit von wenigstens etwa 9,7 cN/dtex (11,0 g/d), eine Trockenwärmeschrumpfung bei 160º von nicht mehr als etwa 6,5 % und einen Modul von wenigstens etwa 31 CN/dtex (35 g/d) hat aus einem Zufuhrgarn, welches aus der Klasse gewählt ist, welche gestreckte, teilgestreckte und ungestreckte Polyamidgarne umfaßt, wobei das Verfahren folgendes aufweist:

Strecken des Zufuhrgarns in wenigstens einer Endstreckstufe;

Erwärmen des Zufuhrgarns während wenigstens der Endstreckstufe;

das Strecken und Erwärmen des Zufuhrgarns fortgesetzt werden, bis die Streckspannung wenigstens etwa 3,3 cN/dtex (3,8 g/d) erreicht, wenn das Garn auf eine Garnstrecktemperatur von wenigstens etwa 185ºC erwärmt wird;

Herabsetzen der Zugspannung auf das Garn nach dem Strecken auf eine derart ausreichende Weise, daß ermöglicht wird, daß das Garn in der Länge auf eine maximale Länge abnimmt, welche zwischen etwa 2 und etwa 13,5 % liegt;

Erwärmen des Garns während der Herabsetzung der Spannung auf eine Garnrelaxationstemperatur von wenigstens etwa 185ºC, wenn die maximale Längenabnahme erreicht ist; und

Kühlen und Abpacken des Garns nach der Zugspannungsverminderung.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Spannung in ausreichender Weise herabgesetzt wird, und das Garn erwärmt wird, um eine maximale Längenabnahme zwischen etwa 2 und etwa 10 % zu bewirken.

17. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Garn während des Streckens auf 190ºC erwärmt wird, wenn die Spannung wenigstens etwa 3,3 cN/dtex (3,8 g/d) beträgt.

18. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Garn während der Abnahme der Spannung auf wenigstens etwa 190ºC erwärmt wird, wenn die maximale Längenabnahme erreicht ist.

19. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Abnahme der Spannung dadurch erfolgt, daß die Spannung teilweise in wenigstens einem Anfangsrelaxationsinkrement herabgesetzt wird, um zu bewirken, daß eine Anfangsabnahme der Länge bewirkt wird, und daß dann die Spannung weiter herabgesetzt wird, um zu bewirken, daß das Garn weiter in der Länge auf die maximale Längenabnahme in wenigstens einem abschließenden Relaxationsinkrement abnimmt.

20. Verfahren nach Anspruch 15, welches bei einer Mehrzahl von Garnenden gleichzeitig bei einer Abpackgeschwindigkeit zwischen 150 und 750 mpm durchgeführt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Zufuhrgarn ein teilgestrecktes oder ungestrecktes Zufuhrgarn ist, und daß das Strecken ferner wenigstens eine Anfangstreckstufe vor der abschließenden Streckstufe aufweist.

22. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Polyamid wenigstens etwa 85 Gew.-% Poly(Hexamethylen Adipamid) hat, und bei dem die Garnstrecktemperatur zwischen etwa 190 und etwa 240ºC liegt, und die Garnrelaxationstemperatur zwischen etwa 190 und etwa 240ºC liegt.

23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die Erwärmung während des Streckens in einem Ofen erfolgt, welcher eine Temperatur zwischen etwa 220 und etwa 320ºC hat, und die Verweilzeit im Ofen zwischen etwa 0,5 und etwa 1,0 Sekunden liegt.

24. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die Erwärmung während der Spannungsabnahme in einem Ofen vorgenommen wird, welcher eine Temperatur zwischen etwa 220 und etwa 320ºC hat, und die Einwirkzeit auf das Garn im Ofen zwischen etwa 0,5 und etwa 1,0 Sekunden liegt.

25. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Polyamid wenigstens etwa 85 Gew.-% Poly(&epsi;-Caproamid) aufweist, und die Garnstrecktemperatur zwischen etwa 185 und etwa 215ºC liegt, und die Garnrelaxationstemperatur zwischen etwa 185 und etwa 215ºC liegt.

26. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem die Erwärmung während des Streckens in einem Ofen erfolgt, welcher eine Temperatur zwischen etwa 220 und 300ºC hat, und die Einwirkzeit im Ofen zwischen etwa 0,5 und etwa 1,0 Sekunden liegt.

27. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem die Erwärmung während der Spannungsabnahme in einem Ofen erfolgt, welcher eine Temperatur zwischen etwa 220 und etwa 300ºC hat, und die Einwirkzeit auf das Garn im Ofen zwischen etwa 0,5 und 1,0 Sekunden liegt.