DE69221739T2

DE69221739T2 - Herstellung von feinen polyesterfilamenten

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Publication number: DE69221739T2
Application number: DE69221739T
Authority: DE
Inventors: Robert James Wilmington Nc 28405 Collins; Hans Rudolf Edward Geenville Nc 27858 Frankfort; Stephen Buckner Wilmington Nc 28403 Johnson; Benjamin Hughes Wilmington De 19808 Knox; Elmer Edwin Jr. Kinston Nc 28501 Most
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1991-01-29
Filing date: 1992-01-29
Publication date: 1998-03-12
Anticipated expiration: 2012-01-30
Also published as: WO1992013119A1; EP0646189B1; ES2104898T3; CA2101788C; EP0646189A1; DE69221739D1; AU1231092A; TW215113B; JPH06507212A; CN1077233A; CN1047634C; BR9205719A; AU653207B2; CA2101788A1; JP3043414B2

Description

Diese Erfindung betrifft Verbesserungen an feinen Polyesterfilamenten und solche bezüglich dieser sowie deren Herstellung und Verwendung.
Historisch gesehen, werden synthetische Fasern zur Verwendung in Bekleidung, einschließlich von Polyesterfasern, im allgemeinen an die Textilindustrie geliefert zur Verwendung in Stoffen und Bekleidungsstücken mit dem Zweck, Naturfasern mehr oder weniger zu kopieren und/oder diese zu verbessern. Viele Jahre lang wiesen industrielle synthetische Textilfilamente, wie sie zum Beispiel für Bekleidung hergestellt und verwendet wurden, meist Denier-Werte pro Filament (dpf) in einem ähnlichen Bereich wie die bei den üblicheren Naturfasern auf, d.h. bei Baumwolle und Wolle. Seit jüngerer Zeit sind jedoch Polyesterfilamente auch im Handel in einem dpf- Bereich erhältlich, der ähnlich dem von Naturseide ist, d.h. in der Größenordnung von 1 dpf, und sogar in Sub-Deniers, d.h. von weniger als etwa 1 dpf, trotz der höheren Kosten. Es werden verschiedene Gründe genannt für das jüngste kommerzielle Interesse an solchen niedrigeren dpf-Werten, wie zum Beispiel von etwa 1 dpf, oder sogar an Sub-Deniers.
In jüngster Zeit wird viel berichtet über dieses zunehmende Interesse an Polyesterfilamenten mit feinem Denier. Jedoch wurden sehr wenige technische Einzelheiten veröffentlicht über etwaige Schwierigkeiten bei den Spinnverfahren (d.h. beim Extrudieren und Aufwickeln), die zur Herstellung solcher feiner Filamente angewandt werden oder sogar erwünscht wären, obwohl den Fachleuten durchaus klar ist, daß herkömmliche Herstellungs- und Bearbeitungsverfahren für solche feinen Filamente nicht angewandt werden könnten. Zum Beispiel werden in Textile Month, Juni 1990, Seiten 40 - 46, drei Verfahrensweisen zur Herstellung von Mikrofasern erläutert, und zwar 1) das herkömmliche Verspinnen zu feinen Deniers, 2) das Splitten von Zweikomponentenfasern (mit höheren Denier-Werten) und 3) das Herauslösen einer Komponente aus Zweikomponentenfasern mit höherem Denier-Wert. Es versteht sich, daß bei den Verfahrensweisen 2 und 3 ein Zweikomponentenspinnen erfolgt, um zuerst Filamente mit höherem Denier-Wert zu bilden, und daß diese Spinnfilamente mit höherem Denier-Wert so bearbeitet werden, daß die Filamente mit niedrigerem Denier-Wert zustandegebracht werden, wobei diese Bearbeitungsverfahren nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von feinen Filamenten mit einem neuartigen Direktspinn- und Aufwickelverfahren im Gegensatz zu einemverfahren, bei dem zuerst Zweikomponentenfilamente mit einem höheren Denier-Wert ersponnen und aufgewickelt werden, die dann weiter bearbeitet werden müssen, um die Filamente mit einem niedrigeren Denier-Wert zustandezubringen, die zur Verwendung in Textilstoffen erwünscht sind. Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Filamenten mit niedrigerem Denier-Wert in zwei Stufen besteht darin, Filamente mit Denier-Werten von mehr als 1 zu erspinnen und die Filamente dann nach dem Spinnprozeß zu strecken, jedoch bringt diese Möglichkeit bedeutende Nachteile, die in der Technik erläutert wurden, wobei einerseits praktische Beschränkungen für den Streckgrad bestehen, der eingebracht werden kann, und andererseits auch produktbezogene Nachteile bei den Eigenschaften von gestreckten Garnen im Vergleich zu direkt spinnorientierten Garnen vorhanden sind, und es sind die Kosten einer solchen Bearbeitung (d.h. des Streckens) zu berücksichtigen, insbesondere dann, wenn das Strecken als separaterarbeitsgang erfolgt, nachdem die ersponnenen Filamente zuerst aufgewickelt wurden, zum Beispiel als Einfachgarn- oder Kettgarnstrecken. Bei diesen Streckvorschlägen können auch herkömmliche Streckverfahren enthalten sein oder können auch andere Verfahren enthalten sein, z. B. solche mit aerodynamischen Effekten oder das Wiedererhitzen der Filamente, nachdem diese erstarrt sind, wobei diese jedoch immer noch unter für das Strecken ausreichender Spannung zugeführt werden (was manchmal als unregelmäßiges Strecken bezeichnet wird, wenn es ohne Galetten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgt). Einige Direktspinnverfahren, die vorgeschlagen wurden, beruhen auf der Verwendung von speziellen Polymerzusammensetzungen, zum Beispiel mit speziellen Viskositäten, die Nachteile aufweisen, und deshalb wäre die Anwendung eines Verfahrens zu wünschen, bei dem keine speziellen Viskositäten oder andere spezielle Aspekte der Zusammensetzung erforderlich sind.
Zusammenfassend gesagt, waren bisherige Herstellungsverfahren für Polyesterfilamente, die in der Technik offenbart wurden, nicht speziell darauf gerichtet, und waren in der Praxis nicht dafür geeignet, Polyesterfilamente mit einem feinen Denier mit einem einfachen Direktspinn- und Aufwickelverfahren herzustellen, oder bringen Einschränkungen oder Nachteile mit sich. Deshalb ist zu wünschen, daß ein solches Direktspinnverfahren zur Herstellung von feinen Polyesterfilamenten mit dem gewünschten dpf-Wert und mit Eigenschaften ohne diese Nachteile geschaffen wird. Die vorliegende Erfindung läst dieses Problem. Die Filamente gemäß der Erfindung sind "spinnorientiert", wobei in der Technik und im folgenden erläutert wird, was das bedeutet.
Industrielle Polyesterfilamente wurden anfänglich mit "Split" - Verfahren hergestellt, bei denen ein separater Streckvorgang nach dem Erspinnen und Aufwickeln von ungestreckten Filamenten stattfand. In den 50-er Jahren wies Hebeler in den USA-Patenten mit den Nummern 2,604,667 und 2,604,689 auf die Möglichkeitendes Schnellspinnens von Polyesterschmelzen hin. In den 70-er Jahren wurde das Schnellspinnen von Polyesterschmelzen, wie beschrieben von Petrille in dem USA-Patent Nr.3,771,307 und von Piazza und Reese in dem USA-Patent Nr.3,772,872, zur Grundlage gemacht für ein Verfahren zur Herstellung von spinnorientierten Garnen, die als Vorlagegarne für das Strecktexturieren eingesetzt werden. Das Schnellspinnen von Polyesterschmelzen war auch die Grundlage für andere Verfahren, die zuerst in den 70-er Jahren offenbart wurden, zum Beispiel von Knox in dem USA-Patent Nr.4,156,071 und von Frankfort und Knox in dem USA-Patenten Nr. 4,134,882 und Nr. 4,195,051.
In der Technik werden grundlegende Unterschiede in der Feinstruktur und den Eigenschaften offenbart zwischen spinnorientierten Filamenten, wobei die Orientierung der Polyestermoleküle angegeben wird, die durch das (Schnell) -Spinnen erzielt wird, und gestreckten Filamenten, wobei die Orientierung angegeben wird, die erzielt wird durch das Strecken der Filamente als gänzlich separater Arbeitsgang nach dem Aufwickeln der ersponnenen Filamente, oder sogar als kontinuierlicher Arbeitsgang vor dem Aufwickeln, jedoch nach dem Abkühlen der Schmelze, um feste Filamente vor dem Strecken dieser Filamente entstehen zu lassen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, feine Filamente zu schaffen, die das Merkmal aufweisen, daß sie spinnorientiert sind, auf Grund der vorteilhaften Eigenschaften, die durch dieses Merkmal erzielt werden.
Mehrere Aspekte und Ausführungsformen werden folgendermaßen gemäß der vorliegenden Erfindung geschaffen:
1) ein Verfahren zur Herstellung von spinnorientierten feinen Polyesterfilamenten;
2) spinnorientierte feine Polyesterfilamente mit Denier-Werten von etwa 1 oder weniger und mit verbesserter mechanischer Qualität und verbesserter Einheitlichkeit im Denier, wodurch diese Filamente insbesondere zur schnellen Verarbeitung zu Textilien geeignet sind;
3) spinnorientierte feine Polyesterfilamente, die besonders zur Verwendung als Streckvorlagegarne in Schnelltexturier-, Kräusel- und Kettgarnstreckverfahren geeignet sind;
4) spinnorientierte feine Polyesterfilamente, die besonders zur Verwendung als direkt einsetzbare Textilgarne geeignet sind, ohne daß zusätzliche Streck- oder Wärmebehandlungen zu erfolgen brauchen, in kritisch gefärbten glatten Geweben und Gestricken, zur Verwendung als Vorlagegarne zum Luftdüsentexturieren und Stauchkammerkräuseln, bei denen kein Strecken erforderlich ist, und die bei Bedarf gleichmäßig kaltverstreckt werden können, um Kettgarne mit höherem Schrumpf bei einer gleichmäßigen Färbung herzustellen, die sich für Endgebrauchszwecke mit kritischer Färbung eignen;
5) gestreckte spinnorientierte feine Polyesterfilamente, die besonders geeignet sind zur Verwendung als Textilgarne in kritisch gefärbten glatten Geweben und Gestricken, und Verfahren zur Herstellung dieser feinen gestreckten Garne aus feinen Filamenten;
6) Garne aus gebauschten feinen Polyesterfilamenten, die sich unter atmosphärischen Bedingungen ohne Verwendung von Farbträgern gleichmäßig färben lassen, und ein Verfahren zur Herstellung dieser Garne aus gebauschten feinen Filamenten;
7) Garne aus gemischten Filamenten, worin die feinen Filamente dieser Erfindung entsprechen, und insbesondere Garne aus gemischten Filamenten, worin alle Filamente dieser Erfindung entsprechen, sich jedoch im Denier-Wert, Querschnitt und/oder Schrumpfvermögen unter scheiden.
Insbesondere wird gemäß der vorliegenden Erfindung folgendes geschaffen:
ein Verfahren zur Herstellung von spinnorientierten feinen Polyesterfilamenten mit einem Denier-Wert im Bereich von 1 bis 0,2, worin
(i) das Polyesterpolymer so gewählt ist, daß es eine relative Viskosität (LRV) im Bereich von 13 bis 23, einen Schmelzpunkt bei Null-Scherung (TMo) im Bereich von 240 ºC bis 265 ºC und eine Glasumwandlungstemperatur (Tg) im Bereich von 40 ºC bis 80 ºC besitzt;
(ii) der Polyester geschmolzen und auf eine Temperatur (Tp) im Bereich von 25 ºC bis 55 ºC, vorzugsweise im Bereich von 30 ºC bis 50 ºC, über dem scheinbaren Schmelzpunkt (Tm)a des Polymers erhitzt wird;
(iii) die entstandene Schmelze schnell genug gefiltert wird, damit die Verweilzeit (tr) im Hohlraum des Filters kürzer ist als 4 minuten;
(iv) die gefilterte Schmelze mit einer Massendurchsatzmenge (w) im Bereich von 0,07 bis 0,7 Grammpro Minute (g/min) durch eine Spinndüsenkapillare extrudiert wird und die Kapillare so gewählt wird, daß sie eine Querschnittsfläche (Ac) im Bereich von 125 x 10&supmin;&sup6; cm (19,4 mils²) bis 1250 x 10&supmin;&sup6; cm² (194 mils²), vorzugsweise im Bereich von 125 x 10&supmin;&sup6; cm² (19,4 mils²) bis 750 x 10&supmin;&sup6; cm² (116,3 mils²), und eine solche Länge (L) und einen solchen Durchmesser (DRND) aufweist, daß das Verhältnis (L/DRND)mindestens 1,25 und vorzugsweise weniger als 6 und insbesondere weniger als 4 beträgt;
(v) die extrudierte Schmelze auf einem Stück (L ) von mindestens 2 cm und weniger als (12 dpf1/2) cm vor einer direkten Abkühlung geschützt wird, wenn sie aus der Spinndüsenkapillare austritt, wobei dpf der Denier-Wert pro Filament des feinen spinnorientiertenpolyesterfilaments ist, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 0,2 dpf und insbesondere im Bereich von 0,8 bis 0,2 dpf, und wünschenswerterweise eine durchschnittliche Denier-Schwankung (DS) von weniger als 4 % und vorzugsweise von weniger als 3 % und insbesondere von weniger als 2 % längs des Fadens aufweist;
(vi) der sich abschwächende spinnfaden bis unter die Glasumwandlungstemperatur (Ta) des Polymers abgekühlt wird, vorzugsweise durch radial gerichtete Luft mit einer Temperatur (Ta), die niedriger ist als die Tg des Polymers, und einer Geschwindigkeit (Va) im Bereich von 10 bis 30 m/min;
(vii) der Spinnfaden auf eine scheinbare Spinnfadendehnung (&epsi;a) im Bereich von 5,7 bis 7,6 und eine scheinbare innere Spinnfadenspannung ( a) im Bereichvon 0,045 bis 0,195 Gramm pro Denier (g/d), vorzugsweise im Bereich von 0,045 bis 0,105 g/d, abgeschwächt wird, um Filamente herzustellen, die sich insbesondere als Streckvorlagegarne eignen, gekennzeichnet durch eine Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) im Bereich von 0,5 bis 1 g/d; und auf eine scheinbare innere Spinnfadenspannung ( a) vorzugsweise im Bereich von 0,105 bis 0,195 g/d, um Filamente herzustellen, die sich insbesondere als direkt einsetzbare Garne eignen, gekennzeichnet durch eine Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) im Bereich von 1 bis 1,75 g/d;
(viii) die abgekühlten und abgeschwächten Filamente mit Hilfe einer reibungsarmen Fläche in einem Abstand (Lc) im Bereich von 50 cm bis 140 cm, vorzugsweise im Bereich von 50 cm bis (50 + 90 dpf1/2) cm, zu einem Multifilamentbündel zusammengeführt werden;
(ix) das Multifilamentbündel mit einer Geschwindigkeit (V) im Bereich von 2 bis 6 Kilometer pro Minute (km/min), vorzugsweise im Bereich von 2 bis 5 km/min und insbesondere im Bereich von 2,5 bis 5 km/min, abgezogen wird, worauf das abgezogene Bündel mit einer Geschwindigkeit aufgewickelt wird, die 95 % bis 100 % der Abzugsgeschwindigkeit beträgt. Die Filamente weisen vorzugsweise einen Denier-Wert im Bereich von 0, 6 bis 0,2 und eine Denier-Schwankung (DS) von weniger als 2 % auf.
Ebenso werden gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden spinnorientierten feinen Polyesterfilamente und die daraus hergestellten Produkte geschaffen:
Spinnorientierte feine Polyesterfilamente mit einem Denierwert pro Filament (dpf) von 1 oder weniger, vorzugsweise im Bereich von 0,8 bis 0,2 dpf, wobei der Polyester dadurch gekennzeichnet ist, daß er eine relative Viskosität (LRV) im Bereich von 13 bis 23, einen Schmelzpunkt bei Null-Scherung (TMo) im Bereich von 240ºC bis 265ºC und eine Glasumwandlungstemperatur (Tg) im Bereich von 40 ºC bis 80 ºC besitzt, und die feinen Filamente des weiteren gekennzeichnet sind durch.
(i) einen Kochschrumpf (S) von weniger als dem maximalen Schrumpfpotential (Sm),wobei Sm = [(550-EB)/6,5] % und die prozentuale Reißdehnung (EB) im Bereich von 40 % bis 160 % liegt;
(ii) eine maximale Schrumpfspannung (STmax) im Bereich von 0,05 bis 0,2 g/d mit einer Spitzentemperatur T(STmax) im Bereich von 5ºC bis 30ºC über der Glasumwandlungstemperatur (Tg) des Polymers;
(iii) eine Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) im Bereich von 0,5 bis 1,75 g/d, so daß das Verhältnis [(TB)n/T&sub7;] mindestens (5/T&sub7;) und vorzugsweise mindestens (6/T&sub7;) beträgt, wobei (TB)n die Zugfestigkeit beim Bruch ist, normalisiert auf eine relative Referenzviskosität von 20,8 und auf einen Prozentsatz an Mattierungsmittel (z. B. TiO&sub2;) von 0 %;
(iv) wünschenswerterweise eine durchschnittliche Denier- Schwankung (DS) von weniger als 4 %, vorzugsweise von weniger als 3 % und insbesondere von weniger als 2% längs des Fadens;
spinnorientierte feine Filamente, insbesondere geeignet zur Verwendung als Streckvorlagegarne (DFY), gekennzeichnet durch einen Kochschrumpf (S) von mindestens 12 %, eine Reißdehnung (EB) im Bereich von 80 % bis 160 % und eine Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7; im Bereich von 0,5 bis 1 g/d;
spinnorientierte feine Filamente, insbesondere geeignet zur Verwendung als direkt einsetzbare Garne (DUY), gekennzeichnet durch eine Schrumpfdifferenz (ΔS = DHS - S) von weniger als +2 %, wobei der Kochschrumpf (S) und der Trockenwärmeschrumpf (DHS) im Bereich von 2 % bis 12 % liegen, so daß der Denier-Wert der Filamente nach dem Kochschrumpf, dpf (ABO), 1 oder weniger beträgt, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 0,2 dpf und mehr bevorzugt im Bereich von 0,8 bis 0,2 dpf liegt; eine Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) im Bereich von 1 bis 1,75 g/d; eine Reißdehnung (EB) im Bereich von 40 % bis 90 % und einen Modul nach dem Strecken (Mpy) im Bereich von 2 bis 12 g/d;
spinnorientierte feine Filamente mit dem Vermögen, gleichmäßig kaltverstreckbar zu sein, gekennzeichnet durch eine Schrumpfdifferenz (ΔS = DHS - S) von weniger als + 2 %, wobei der Kochschrumpf (S) und der Trockenwärmeschrumpf (DHS) im Bereich von 2 % bis 12 % liegen, einen Beginn der Kaltkristallisation Tcc (DSC) von weniger als 105 ºC sowie einen augenblicklichen Zugmodul (Mi) von mindestens 0;
gestreckte, spinnorientierte feine Polyesterfilamente mit Denier-Werten nach dem Kochschrumpf dpf (ABO) im Bereich von 1 oder weniger, vorzugsweise im Bereich von 0,8 bis 0,2 dpf, wobei die gestreckten Filamente des weiteren gekennzeichnet sind durch:
(i) einen Kochschrumpf (S) und einen Trockenwärmeschrumpf (DHS) im Bereich von 2 % bis 12 %;
(ii) eine Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) von mindestens 1 g/d, sodaß das Verhältnis (TB)n/T&sub7;] mindestens (5/T&sub7;), vorzugsweisemindestens (6/T&sub7;) beträgt, wobei (TB)n die Zugfestigkeit beim Bruch ist, normalisiert auf eine relative Referenzviskosität von 20,8 und einen Prozentsatz an Mattierungsmittel (z.B. TiO&sub2;) von 0 %;, und eine Reißdehnung (EB) im Bereich von 15 % bis 55 %;
(iii) einen Modul nach dem Strecken (Mpy), vorzugsweise im Bereich von 5 bis 25 g/d;
(iv) wünschenswerterweise eine durchschnittliche Denier- Schwankung (DS) von weniger als 4 %, vorzugsweise von weniger als 3 % und insbesondere von weniger als 2 %;
gebauschte spinnorientierte feine Polyesterfilamente mit einem Denier-Wert nach dem Kochschrumpf dpf (ABO) im Bereich von 1 bis 0,2 dpf, vorzugsweise von 0,8 bis 0,2 dpf, wobei die gebauschten Filamente des weiteren gekennzeichnet sind durch einen Kochschrumpf (5) und einen Trockenwärmeschrumpf im Bereich von 2 % bis 12 %, eine Reißdehnung (EB) im Bereich von 15 % bis 55 %, eine Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) von mindestens 1 g/d, und vorzugsweise mit einem Modul nach dem Strecken (Mpy) im Bereich von 5 bis 25 g/d, und eine relative Dispersionsfärbegeschwindigkeit (RDDR), normalisiert auf 1 dpf, von mindestens 0,1;
gemischte Filamentgarne, wobei die feinen Filamente dieser Erfindung entsprechen, und speziell gemischte Filamentgarne, bei denen alle Filamente dieser Erfindung entsprechen, sich jedoch im Denier-Wert, Querschnitt und/oder Schrumpfvermögen unterscheiden.
Solche insbesondere bevorzugten spinnorientierten, gebauschten und gestreckten flachen Filamente kännen mit kationischen Farbstoffen gefärbt werden unter der Voraussetzung, daß sie Struktureinheiten aus Ethylen-5-M-sulfoisophthalat im Bereich von 1 bis 3 Mol-% enthalten, wobei M ein Kation eines Alkalimetalls ist, zum Beispiel von Natrium oder Lithium.
Solche insbesondere bevorzugten spinnorientierten, gebauschten und gestreckten flachen Filamente, die mit kationischen Farbstoffen unter atmosphärischen Bedingungen ohne Farbstoffträger gleichmäßig dispersionsgefärbt werden können, sind gekennzeichnet durch eine dynamische Verlustmodul-Spitzentemperatur T (E"max) von weniger als etwa 115 ºC, vorzugsweise von weniger als 110 und sind aus einem Polyesterpolymer, im wesentlichen aus Poly(ethylenterephthalat), bestehend aus ersten einander abwechselnden Hydrocarbolendioxy-Struktureinheiten A [-O-C&sub2;H&sub4;-O-] und Hydrocarbolendicarbonyl- Struktureinheiten B [-(O)-C&sub6;H&sub4;-C(O)-], modifiziert mit kleineren Anteilen an anderen Hydrocarbolendioxy-Struktureinheiten A und/oder Hydrocarbolendicarbonyl-Struktureinheiten B, die sich von den ersten Struktureinheiten unterscheiden, so daß ein Polyesterpolymer mit einem Schmelzpunkt bei Null-Scherung (TMo) im Bereich von 240 ºC bis 265 ºC und einer Glasumwandlungstemperatur (Tg) im Bereich von 40 ºC bis 80 ºC entsteht.
Die Filamente gemäß der vorliegenden Erfindung können zwecks verbesserter ästhetischer Griff- und visueller Eigenschaften und verbesserten Komforts unrund sein, wobei die unrunden Filamente einen Formfaktor (SF) von mindestens 1,25 besitzen, wobei der Formfaktor (SF) definiert ist durch das Verhältnis des gemessenen Filamentparameters (P) und des errechneten Parameters (PRND) für ein rundes Filament mit äquivalenter Querschnittsfläche. Hohlfilamente können mittels Nachkoaleszenz aus segmentierten Spinndüsenkapillaröffnungen ersponnen werden, um leichtere Stoffe mit größerem Bausch und größerem Filamentbiegemodul zu erzielen, um die Falleigenschaften zu verbessern.
Weitere Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung werden hier erkennbar.
FIG. 1 ist eine graphische Darstellung der Spinnfadengeschwindigkeit (V) in einer Kurve als Funktion der Länge (x), wobei die Spinngeschwindigkeit von der Geschwindigkeit bei der Extrusion (Vo) bis zur Endgeschwindigkeit (Abzugsgeschwindigkeit) zunimmt, nachdem die Abschwächung beendet ist (die typischerweise stromab am Konvergenzpunkt Vc gemessen wird); wobei die scheinbare innere Spinnfadenspannung ( a) angenommen wird als proportional dem Produkt der Spinnfadenviskosität an der Einschnürungsstelle (η)N&sub6; (d.h. hier als annähernd proportional etwa dem Verhältnis LRV/Tp befunden wird, wobei Tp in ºC ausgedrückt ist) und dem Geschwindigkeitsgradienten an der Einschnürungstelle (dV/dx) (der hier als annähernd proportional etwa V²/dpf, insbesondere im Spinngeschwindigkeitsbereich von etwa 2 bis 4 km/min, und proportional etwa V3/2/dpf bei höheren Spinngeschwindigkeiten befunden wird, z. B. im Bereich von etwa 4 bis 6 km/min). Die Temperatur des Spinnfadens ist ebenfalls in einer Kurve als Funktion der Spinnfadenlänge (x) dargestellt und nimmt, wie festgestellt wird, gleichmäßig mit der Länge ab im Vergleich zu dem steilen Anstieg der Spinnfadengeschwindigkeit an der Einschnürungsstelle.
FIG. 2 ist eine graphische Darstellung der Doppelbrechung (Δn) der spinnorientierten Filamente als Funktion der scheinbaren inneren Spinnfadenspannung ( a), worin die Steigung als "spannungsoptischer Koeffizient SOC" bezeichnet wird und die Linien A, B und C jeweils SOC-Werte von 0,75; 0,71 und 0,645 (g/d)&supmin;¹ aufweisen, wobei der durchschnittliche SOC-Wert etwa 0,7 beträgt, und worin die Linien A und C typische Beziehungen darstellen, die in der Literatur für 2GT-Polyester zu finden sind. Die Werte der scheinbaren inneren Spinnfadenspannung ( a) stimmen gut überein mit Werten, die in der Literatur zu finden sind.
FIG. 3 ist eine graphische Darstellung der Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) der spinnorientierten Filamente als Funktion der scheinbaren inneren Spinnfadenspannung ( a). Auf Grund der nahezu linearen Beziehung von Doppelbrechung (Δn) und T&sub7; als Funktion der scheinbaren inneren Spinnfadenspannung ( a), die in FIG. 2 und FIG. 3 dargestellt ist, kann T&sub7; als geeigneter Parameter angewandt werden, der repräsentativ für die durchschnittliche Orientierung der Filamente ist. Die Doppelbrechung (Δn) ist ein Strukturparameter, der typischerweise sehr schwierig zu messen ist bei feinen Filamenten mit Denier-Werten von weniger als 1.
FIG. 4 ist eine graphische Darstellung der bevorzugten Werte der scheinbaren inneren Spinnfadenspannung ( a) und der Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) der spinnorientierten Filamente als Funktion des Dehnungsverhältnisses ER (= V/Vo) des Spinnfadens auf einer Skala der natürlichen Logarithmen (wo zum Beispiel die ER-Werte von 200 und 2000 auf der x-Achse als 0,2 und 2 ausgedrückt sind, d.h. als ER/1000); wobei der natürliche Logarithmus 1n(ER) hier als scheinbare Spinnfadenspannung ( a) bezeichnet wird, wobei V die Endgeschwindigkeit (Abzugsgeschwindigkeit) des Spinnfadens ist und Vo die Kapillarextrusionsgeschwindigkeit ist. Das Verfahren gemäß der Erfindung wird beschrieben durch den eingeschlossenen Bereich A-D-L-I, wobei der Bereich A-D-H-E (II) zur Herstellung von direkt einsetzbaren Filamenten bevorzugt wird und der Bereich E-H-L-I (I) zur Herstellung von Streckvorlagegarnen bevorzugt wird. Besonders bevorzugte Verfahren werden durch die Bereiche B-C-G-F und F-G-K-I dargestellt.
FIG. 5 ist eine repräsentative Instron-Spannungs-Dehnungs-Kurve, die die graphische Berechnung des "Sekantenmoduls" nach dem Strecken (Mpy) darstellt, der errechnet wirdaus der Zugfestigkeit bei 7% Dehnung (T&sub7;), bezeichnet durch den Punkt C, und aus der Zugfestigkeit bei 20 % Dehnung (T&sub7;), bezeichnet durch den Punkt A, und definiert durch den Ausdruck (1,2T&sub2;&sub0; - 1,07(T&sub7;)/0,13; und die den Sekantenwert Mpy (hier bezeichnet als tan β) mit dem "Tangentenwert" Mpy vergleicht (hier bezeichnet als tan α, d.h. als Steigung des Liniensegments AB). Bei Garnen, die einen augenblicklichen Modul M. (= d(Spannung)/d(Dehnung) aufweisen, der größer ist als etwa 0, ist der Wert von tan β etwa der gleiche wie der von tan α.
FIG. 6 ist eine graphische Darstellung des Sekantenwertes Mpy (tan β in FIG. 5) als Funktion der Doppelbrechung (Δn) von spinnorientierten Filamenten. Bei Garnen, bei denen tan αβ im wesentlichen gleich tan β ist, wird der Modul nach dem Strecken (M ) zu einem geeigneten Maß der Molekülorientierung.
FIG. 7 ist eine graphische Darstellung der relativen Dispersionsfärbegeschwindigkeit (RDDR), normalisiert auf 1 dpf, als Funktion der durchschnittlichen Doppelbrechung der Filamente (Δn).
FIG. 8 ist eine graphische Darstellung des amorphen Freivolumens der Filamente der Faser (Vf,am, wie im folgenden definiert) als Funktion der Spitzentemperatur des dynamischen Verlustmoduls der Faser T(E"max), der hier als Maß für die Glasumwandlungstemperatur genommen wird, die typischerweise 20 ºC bis etwa 50 ºC über der Tg des Polymers liegt. Ein abnehmender Wert T(E"max) entspricht einem größeren amorphen Freivolumen (Vf,am) und daher einer besseren Färbbarkeit, die hier gemessen wird als relative Dispersionsfärgeschwindigkeit (RDDR) (normalisiert auf 1 dpf) von mindestens etwa 0,1.
FIG. 9 ist eine graphische Darstellung der Filamentdichte (p) als Funktion der Doppelbrechung (Δn), worin die diagonalen Linien Kombinationen von Dichte ( ) und (Δn) mit größer werdender, teilweise amorpher Orientierung (fa) darstellen, die bei der Berechnung des in FIG. 8 dargestellten Freivolumens Vf,am verwendet werden.
FIG. 10 ist ein representatives Spektrum der Differentialscanningkalorimetrie (DSC), das die Wärmeumwandlungen darstellt, die der Glasübergangstemperatur (Tg), dem Beginn der "kalten" Kristallisation Tcc (DSA) und dem Schmelzpunkt der Faser bei Null-Scherung TM entsprechen, der auf Grund der Orientierungswirkung und der Kristallinität des Faserschmelzpunktes höher als der Schmelzpunkt TMo des Polymers ist. Um den Schmelzpunkt des Polymers bei Null-Scherung (TMo) zumessen, erfolgt ein zweites DSC-Erhitzen der vorher geschmolzenendsc-Faserprobe, um das DSC-Spektrum des Polymers zu gewinnen, bevor die Faser extrudiert wurde.
FIG. 11 ist ein repräsentatives Spektrum der Schrumpfspannung (ST) und der Temperatur der spinnorientierten feinen Polymerfilamente gemäß der Erfindung, das die maximale Schrumpfspannung die Spitzentemperatur T(STmax) und die bevorzugte "Heißfixierungs"-Temperatur Tset zeigt, unterhalb derer die Heißfixierung die Färbbarkeit nicht wesentlich nachteilig beeinflußt.
FIG. 12 zeigt repräsentative Kurven der Zugfestigkeit (T = Belastung (g)/ursprünglicher Denier-Wert) als Funktion der prozentualen Dehnung bei einem typischen Steckvorlagegarn gemäß der Erfindung (Kurve C), bei einem typischen direkt einsetzbaren Garn gemäß dieser Erfindung (Kurve B) und bei den bevorzugten direkt einsetzbaren Garnen gemäß der Erfindung nach der Wärmebehandlung und Entspannung (Kurve A), d.h. ähnlich wie nach dem Färben.
FIG. 13 ist eine graphische Darstellung der bevorzugten Werte für die Zugfestigkeit beim Bruch (TB)n, normalisiert bezüglich der Wirkungen der relativen Viskosität und des Prozentsatzes an Mattierungsmittel (zum Beispiel an TiO&sub2;), als Kurve für das Verhältnis (TB/n)/T&sub7; als Funktion des Umkehrwertes der T&sub7; (d.h. als Funktion von 1/T&sub7;), wobei die Kurve A [(TB)n/T&sub7;] (5/T&sub7;) ist und die Kurve B [(TB)n/T&sub7;] = (6/T&sub7;) ist.
FIG. 14 ist ein Diagramm des Verhältnisses von T&sub7;/(V²/dpf) als Funktion des Produkts aus der Anzahl der Filamente pro Garnextrusionsbündel (#c) und dem Verhältnis (Dref/Dsprt)², wobei Dref und Dsprt die Durchmesser einer Referenzspinndüse (z.B. etwa 75 cm) bzw. der Testspinndüse sind. Die Steigung "n" aus der 1n-1n-Kurve beträgt, wie festzustellen ist, etwa minus 0,7 (-0,7); d.h. die Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) verändert sich, wie festzustellen ist, proportional zu (V²/dpf) und zu [(#c) (Dref/Dsprt)²]&supmin;&sup0;,&sup7;, d.h. die Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) nimmt annähernd linear mit einer Zunahme der Filamentextrusionsdichte zu der Potenz von plus 0,7 (+0,7) ab, und dadurch kann die Filamentextrusionsdichte als Prozeßparameter herangezogen werden, um Filamente mit feinerem Denier-Wert bei höheren Spinngeschwindigkeiten zu erspinnen. Bei höheren Spinngeschwindigkeiten, z.B. im Bereich von 4 bis 6 km/min, ist festzustellen, daß die scheinbare Spinnfadenspannungweniger schnell mit der Spinngeschwindigkeit (V) zunimmt; d.h. sie ist, wie festzustellen ist, proportional (V3/2/dpf).
Das zur Herstellung von spinnorientierten Filamenten gemäß der Erfindung verwendete Polyesterpolymer wird so gewählt, daß es eine relative Viskosität (LRV) im Bereich von 13 bis 23, einen Schmelzpunkt bei Null-Scherung (TMo) im Bereich von 240 ºC bis 265 ºC und eine Glasumwandlungstemperatur (Tg) im Bereich von 40 ºC bis 80 ºC besitzt (wobei TMo und Tg gemessen werden aus dem zweiten DSC-Heizzyklus unter Stickstoffgas bei einer Aufheizgeschwindigkeit von 20 ºC pro Minute). Das Polyesterpolymer ist ein lineares Kondensationspolymer, bestehend aus einander abwechselnden Struktureinheiten A und B, wobei A eine Hydrocarbolendioxy-Einheit mit der Form [-O-R'-O-] ist und B eine Hydrocarbolendicarbonyl-Einheit mit der Form [-C(O)-R"C(O)-] ist, worin R' vor allem [-C&sub2;H&sub4;-] wie in der Ethylendioxy(glycol)-Einheit [-O-C&sub2;H&sub2;-O-] ist, und R" vor allem [-C&sub6;H&sub4;-] wie in der 1,4-Benzoldicarbonyl-Einheit [-C(O)-C&sub6;H&sub4;-C(O)-] ist, so daß zum Beispiel mindestens 85 % der wiederkehrenden Struktureinheiten als Ethylenterephthalat [-O-C&sub2;H&sub4;-O-C-(O)-C&sub6;H&sub4;-C(O)-] vorhanden sind.
Ein geeignetes Polymer, basierend auf Poly(ethylenterephthalat), das hierin als PET oder 2GT bezeichnet wird, kann hergestellt werden mit dem DMT-Verfahren, wie es beschrieben wird von H. Ludwig in seinem Buch "Polyester Fibers, Chemistry and Technology", John Wiley and Sons Limited (1971), und mit dem TpA-Verfahren, wie es beschrieben wird von Edging in dem USA-Patent Nr.4,110,316. Dazu gehören auch Copolyester, in denen zum Beispiel bis zu 15 % der Hydrocarbolendioxy- und/oder Hydrocarbolendicarbonyl -Einheiten ersetzt werden durch andere Hydrocarbolendioxy- und Hydrocarbolendicarbonyl -Einheiten, um eine verbesserte Dispersionsfärbbarkeit bei niedriger Temperatur, verbesserten Komfort und verbesserte ästhetische Eigenschaften zu erzielen. Geeignete Ersatzeinheiten sind zu USA-Patent Nr.3,748,844 (Spalte 4) von Pacofsky und dem USA-Patent Nr.4,639,347 (Spalte 3) von Hancock et al.
Das Polyesterpolymer kann auch mit ionischen Farbstoffplätzen modifiziert werden, zum Beispiel mit Ethylen-5M-sulfoisophthalatresten, wobei M ein Alkalimetallkation wie Natrium oder Lithium ist, wobei zum Beispiel Ethylen-5M-natriumsulfoisophthalatreste im Bereich von 1 bis 3 Mol-% zugesetzt werden können, um eine Färbbarkeit der Polyesterfilamente mit kationischen Farbstoffen zu erzielen, wie sie offenbart wird in dem USA-Patent Nr. 3,018,272 von Griffing und Remington, dem USA-Patent Nr.4,929,698 von Hagewood etal., dem USA-Patent Nr.4,041,689 (Bsp. VI) von Duncan und Scrivener und dem USA-Patent Nr.3,772,872 (Bsp. VII) von Piazza und Reese. Um die Färbbarkeit oder andere Eigenschaften der spinnorientierten Filamente und der gestreckten Filamente daraus einzustellen, kann dem Polyesterpolymer etwas Diethylenglycol (DEG) zugesetzt werden, wie dies offenbart wird indem USA-Patent Nr. 4,025,592 von Bosley und Duncan, sowie in Kombination mit Kettenverzweigungsmitteln, wie dies beschrieben wird in dem USA-Patent Nr.4,945,151 von Goodley und Taylor.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt das bevorzugte Verfahren zur Herstellung von spinnorientierten Polyesterfilamenten mit einer Feinheit zum Beispiel im Bereich von 1 bis 0,2 Denier pro Filament (dpf), vorzugsweise im Bereich von 0,8 bis 0,2 Denier pro Filament (dpf):
(a) das Schmelzen und Erhitzen des Polyesters in der weiter oben beschriebenen Weise auf eine Temperatur (Tp) im Bereich von etwa 25 ºC bis etwa 55 ºC, vorzugsweise im Bereich von etwa 30 ºC bis etwa 50 ºC, über der scheinbaren Schmelztemperatur (TM)a, wobei (TM)a höher ist als die Schmelztemperatur bei Null-Scherung (TMo) auf Grund der Scherwirkung des Polymers beim Extrudieren und hier definiert ist durch:
(TM)a = [TMo + 2 x 10&supmin;&sup4; (L/DRND)Ga],
wobei L die Länge der Kapillare ist und D der Kapillardurchmesser bei einer runden Kapillare oder bei einer unrunden Kapillare ist, wobei DRND (cm) bei einer unrunden Kapillare der errechnete äquivalente Durchmesser einer runden Kapillare mit gleicher Querschnittsfläche Ac (cm²) ist, und Ga (s&supmin;¹) die scheinbare Kapillarschergeschwindigkeit ist, die hier weiter unten definiert ist;
(b) das ausreichend schnelle Filtrieren der entstandenen Polymerschmelze durch ein inertes Medium, wie es z. B. beschrieben wird von Phillips in dem USA-Patent Nr.3,965,010, in einem Pakkungshohlraum (ähnlich dem in FIG. 2-31 in dem USA-Patent Nr. 3,249,669 von Jamieson beschriebenen), damit die Verweilzeit (tr) kürzer wird als 4 Minuten, wobei (tr) definiert ist durch das Verhältnis (VF/Q) des Freivolumens (VF, cm³) des Filterhohlraums (gefüllt mit dem inerten Filtermedium) und der Volumendurchsatzmenge der Polymerschmelze (Q, cm³/min) durch den Filterhohlraum. Die Menge des Volumendurchsatzes (Q) durch den Filterhohlraum ist definiert durch das Produkt der Kapillarmassendurchsatzmenge (w, g/min) und die Anzahl der Kapillaren (#c) pro Hohlraum, dividiert durch die Dichte der Schmelze (die hier mit etwa 1,2195 g/cm³ angenommen wird); d.h. Q = # cw/1,2195. Das Freivolumen (VF, cm³) des Filterhohlraums (gefüllt mit dem inerten Filtermedium) wird experimentell ermittelt durch standardmäßige Flüssigkeitsverdrängungsverfahren mit Hilfe einer Flüssigkeit mit geringer Oberflächenspannung, zum Beispiel Ethanol. Durch Ersetzen der Kapillarmassendurchsatzmenge (w) durch ihr Äquivalent w = (dpf x V)/9] (wobei V die Spinnfaden abzugsgeschwindigkeit ist, ausgedrückt in km/min) in der obigen Gleichung für die Verweilzeit tr der Schmelze ist festzustellen, daß die Verweilzeit tr kürzer wird mit größer werdendem Denier-Wert der Filamente, zunehmender Abzugsgeschwindigkeit (V) und zunehmender Anzahl der Filamente (#c) pro Filterhohlraum, und länger wird mit einer Verminderung des Freivolumens (VF) des Filterhohlraums. Das Freivolumen (VF) des Filterhohlraums kann verringert werden durch Veränderung der Abmessungen des Packungshohlraums und durch Verwendung von inertem Material, das ausreichende Filterkapazitäten mit weniger Freivolumen schafft. Die Anzahl der Filamente (d.h. der Kapillaren) pro Filterhohlraum (#c) kann bei einer vorgegebenen Garnnummer erhöht werden durch Extrudieren von mehr als einem Multifilamentbündel aus einem einzelnen Filterhohlraum, d.h. durch Erspinnen einer größeren Anzahl von Filamenten und anschließendem Splitten des Filamentbündels in kleinere Filamentbündel (hier Vielfadenbildung genannt) mit dem gewünschten Garn-Denier, vorzugsweise mit Hilfe von trennenden Führungsspitzen für dosiertes Appretieren, die in einem Abstand von etwa 50 cm bis etwa (50 + 90 dpf1/2) cm angeordnet sind;
(c) das Extrudieren der filtrierten Polymerschmelze mit einer Massendurchsatzmenge (w) im Bereich von 0,07 bis 0,7 Gramm pro Minute (g/min) durch eine Spinndüsenkapillare, wobei die Kapillare so gewählt wird, daß sie eine Querschnittsfläche Ac = (π/4)DRND² im Bereich von 125 x 10&supmin;&sup6; cm² (19,4 mils²) bis 1250 x 10&supmin;&sup6; cm² (194 mils²), vorzugsweise im Bereich von 125 x 10&supmin;&sup6; cm² (19,4 mils²) bis 750 x 10 cm (116,3 mils²), und eine solche Länge (L) und einen solchen Durchmesser (DRND) aufweist, daß das Verhältnis L/DRND im Bereich von 1,25 bis 6 und vorzugsweise im Bereich von 1,25 bis 4 liegt, wobei
Ga (s&supmin;¹) = [(32/60π)(w/ )/(DRND³) ist
und w die Kapillarmassendurchsatzmenge (g/min) ist, die Dichte der Polyesterschmelze (angenommen mit 1,2195 g/cm³) ist und der Kapillardurchmesser (hier weiter oben definiert) in Zentimetern (cm) ist;
(d) das Schützen der soeben extrudierten Polymerschmelze auf einer Länge LDQ von mindestens 2 cm und weniger als (12 dpf1/2) cm vor einer direkten Abkühlung, wenn sie aus der Spinndüsenkapillare austritt, wobei dpf der Denier-Wert pro Filament des feinen spinnorientierten Polyesterfilaments ist;
(e) das vorsichtige Abkühlen der extrudierten Schmelze bis unter die Glasumwandlungstemperatur (Tg) des Polymers, wobei die Abkühlung zustandegebracht werden kann durch Anwendung einer laminaren Kreuzstom-Abkühlvorrichtung, die versehen ist mit einem Verzögerungsschlauch (wie beschrieben ist in dem USA-Patent Nr. 4,529,368 von Makansi), und vorzugsweise durch eine radial gerichtete Luft (wie beschrieben ist in dem USA-Patent Nr.3,067,458 von Dauchert), wobei die Temperatur (Ta) der Abkühlungsluft niedriger ist als etwa die Tg und die Geschwindigkeit (Va) der Abkühlungsluft im Bereich von etwa 10 bis etwa 30 m/min liegt;
(f) dabei das Abschwächen der abgekühlten Schmelze auf eine scheinbare Spinnfadendehnung (&epsi;a) im Bereich von 5,7 bis 7,6, vorzugsweise im Bereich von 6 bis 7,3, wobei die scheinbare Spinnfadendehnung &epsi;a definiert ist als der natürliche Logarithmus (1n) des Spinnfadendehnungsverhältnisses (ER) und ER das Verhältnis der Abzugsgeschwindigkeit (V) und der Kapillarextrusionsgeschwindigkeit (Vo) ist, d.h. daß (&epsi;a) für DRND in Zentimetern gegeben ist durch:
1n (ER) = 1n (V/(Vo) = 1n [(2,25 x 10&sup5; π )(DRND²/dpf)];
g) während des Abschwächens die Entwicklung einer scheinbaren inneren Spinnfadenspannung ( a) im Bereich von 0,045 bis 0,195 g/d, vorzugsweise im Bereich von 0,045 bis 0,105 g/d, zur Herstellung von spinnorientierten Filamenten, die insbesondere geeignet sind für Streckvorlagegarne (DFY), gekennzeichnet durch Zugfestigkeitswerte bei 7% Dehnung (T&sub7;) im Bereich von 0,5 bis 1 g/d, und vorzugsweise eine scheinbare Spinnfadenspannung ( a) im Bereich von etwa 0,105 bis etwa 0,195 g/d zur Herstellung von spinnorientierten Filamenten, die insbesondere geeignet sind für direkt einsetzbare Garne (DUY), gekennzeichnet durch eine Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) im Bereich von 1 bis 1,75 g/d; wobei die scheinbare innere Spinnfadenspannung ( a) hier definiert ist durch das Produkt der scheinbaren Viskosität der sich abschwächenden Schmelze (ηm) und des Gradienten der Spinnfadengeschwindigkeit (dV/dx) an der Stelle, wo die Abschwächung nahezu abgeschlossen ist (hier als 'Einschnürungsstelle' bezeichnet), und die scheinbare innere Spinnfadenspannung ( a), wie festzustellen ist, größer wird mit größer werdender LRV des Polymers und größer werdender Abzugsgeschwindigkeit (V) und kleiner wird mit zunehmendem dpf der Filamente, der Anzahl der Filamente (#c) bei einer vorgegebenen Düsenoberfläche (Ao cm²) und der Polymertemperatur (Tp), und hier ausgedrückt ist durch ein empirisches analytisches Verhältnis in Form von:
( a) =k(LRV/LRV&sub2;&sub0;,&sub8;)(TR/Tp)&sup6; (V²/dpf)(Ao/#c)&sup0;,&sup7;,
wobei k einen annähernden Wert von 10&supmin;² ( m/SOC) besitzt, wobei m die Dichte der spinnorientierten Filamente ist (z.B. im Bereich von etwa 1,345 bis etwa 1,385 g/cm³, d.h. etwa 1,36 g/cm³) und SOC der "spannungsoptische Koeffizient" für das Polyesterpolymer ist (z.B. etwa 0,7 im reziproken g/d für ein 2GT-Homopolymer); TR die durch (TMo + 40ºC) definierte Referenztemperatur des Polymers ist, wobei TMo der Schmelzpunkt des Polymers bei Null-Scherung (DSC) ist; Tp die Spinntemperatur der Polymerschmelze in ºC ist; V die in km/min ausgedrückte Abzugsgeschwindigkeit ist; #c die Anzahl der Filamente (d.h. der Kapillaren) für eine vorgegebene Extrusionsfläche A ist, ausgedrückt als #c/cm²; LRV der gemessene (labormäßige) Wert der relativen Viskosität ist und LRV&sub2;&sub0;,&sub8; der entsprechende LRV-Referenzwert (wobei die LRV im folgenden definiert wird) für das Polyesterpolymer mit der gleichen "Newtonschen" Schmelzviskosität bei Null-Scherung bei 295 ºC ist wie der eines 2GT-Homopolymers mit einem LRV-Wert von 20,8 (wobei z. B. ein kationisch färbbarer Polyester mit einer LRV von 15, wie festzustellen ist, eine Schmelzviskosität aufweist, die angegeben ist durch einen Kapillardruckabfall im Bereich des 2GT-Homopolymers mit einer LRV von etwa 20, und deshalb eine bevorzugte Referenz -LRV für diese modifizierten Polymere etwa 15,5 beträgt und experimentell bestimmt wird aus Messungen des Standard-Kapillardruckabfalls);
(h) das Zusammenführen der abgekühlten und vollständig abgeschwächten Filamente zu einem Multifilamentbündel mit Hilfe einer reibungsarmen Fläche (d.h. auf eine Weise, bei der die Filamente weder gescheuert noch abgerieben werden), zum Beispiel durch eine Appretierwalze und vorzugsweise durch eine Führungsspitze für dosiertes Appretieren (die beschrieben ist in dem USA-Patent Nr. 4,926,661 von Agers) in einem Abstand (Lc) von der Platte der Spinndüse im Bereich von etwa 50 cm bis etwa 140 cm, vorzugsweise im Bereich von etwa 50 cm bis etwa (50+90 dpf1/2) cm, wobei die Appretur gewöhnlich eine wäßrige Emulsion von etwa 5 Gew. -% bis etwa 20 Gew. -% Feststoffen ist und die Appretur auf dem Garn etwa 0,4 Gew. -% bis etwa 2 Gew.-% Feststoffe enthält, je nach den Verarbeitungserfordernissen für den Endzweck;
(i) das Verflechten des Filamentbündels mit Hilfe eines Luftstrahls, im wesentlichen entsprechend der Beschreibung durch Bunting und Nelson in dem USA-Patent Nr.2,985,995 und durch Gray in dem USA-Patent Nr.3,563,021, wobei der Grad der Verflechtung zwischen den Filamenten (hierin als Schnellstiftzahl RPC bezeichnet und gemessen nach Ritt in dem USA-Patent Nr.3,290,932) abhängig von der Aufmachung des Garns und den Verarbeitungserfordernissen für den Endzweck gewählt wird;
(j) das Abziehen des Multifilamentbündels mit einer Geschwindigkeit (V), die hier definiert ist als die Oberflächengeschwindigkeit der ersten angetriebenen Walze, im Bereich von 2 bis 6 km/min, vorzugsweise im Bereich von 2 bis 5 km/min und insbesondere im Bereich von 2,5 bis 4,5 km/min, worauf das abgezogene Bündel mit einer Geschwindigkeit aufgewickelt wird, die 95 % bis 100 % der Abzugsgeschwindigkeit beträgt. In diesem Falle werden die durch die aerodynamischen Fadenspannung entstehenden Rücksprungkräfte vermindert durch das Entspannen des Spinnfadens zwischen der ersten angetriebenen Walze und der Aufwickelwalze durch einen Zuführungsüberschuß im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 5 % ohne Aufbringen von Wärme (bis auf den Einsatz eines erhitzten Fluids in der Verflechtungsdüse, zum Beispiel von erhitzter Luft oder mit Wasser gesättigter Luft), damit sich keine Appreturabscheidungen an den Flächen der Verflechtungsdüsen bilden, wie beschrieben von Harns in dem USA-Patent Nr. 4,932,109.
Die feinen Polyesterfilamente gemäß dieser Erfindung werden hergestellt durch ein vereinfachtes direktes Spinnorientierungsverfahren (SDSO), bei dem weder Strecken noch Wärmebehandlung erfolgen und dabei ein bevorzugtes Gleichgewicht von Schrumpf- und Färbbarkeitseigenschaften erzielt wird, wodurch die feinen Polyesterfilamente gemäß dieser Erfindung insbesondere geeignet gemacht werden als Ersatz für natürliche Endlosfilamente, zum Beispiel für Seide. Durch sorgsame Wahl der SDSO-Prozeßparameter werden feine Filamente mit sehr guter mechanischer Qualität und sehr guter Gleichmäßigkeit hergestellt, sodaß die feinen Filamente, die Schrumpfgrade von weniger als 12% aufweisen, für direkt einsetzbare Multifilamentgarne (DUY) verwendet werden und verarbeitet werden können, ohne daß Filamentbrüche beim Schnellverweben und -verstrikken entstehen, und Filamente, die Schrumpfgrade von vorzugsweise mehr als etwa 12 % aufweisen, für Multifilament-Streckvorlagegarne (DFY) in textilen Schnellstreckverfahren verwendet werden können, zum Beispiel beim Friktionsdrehtexturieren, Luftstrahltexturieren, Stauchkammerkräuseln und Kettgarnstrecken, ohne daß Filamentbrüche entstehen.
Die feinen Filamente gemäß dieser Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, daß sie eine sehr gute mechanische Qualität besitzen, wodurch die aus diesen Filamenten hergestellten Garne in Hochgeschwindigkeits-Textilverfahren, zum Beispiel beim Streckungsfalschdrehen und Luftstrahltexturieren, Kettgarnstrecken, Zahnradstrecken und Stauchkammerkräuseln sowie beim Luftstrahl- und Wasserstrahlweben und beim Kettwirken, ohne Filamentbrüche verwendet werden können, und die Filamente gemäß dieser Erfindung sind des weiteren dadurch gekennzeichnet, daß sie sehr gute Einheitlichkeit im Denier-Wert (hier definiert durch die Schwankung des Deniers längs des Fadens, DS) aufweisen, wodurch sie in kritisch gefärbten Stoffen eingesetzt werden können. Die Filamente gemäß dieser Erfindung können verwendet werden als Filamente in Streckvorlagegarnen (und kabeln), und vorzugsweise sind Filamente mit einem Kochschrumpf (5) und einem Trockenwärmeschrumpf (DHS) von mehr als 12 % insbesondere geeignet für Streckvorlagegarne, und Filamente gemäß dieser Erfindung, die Schrumpfwerte von weniger als 12 % aufweisen, sind insbesondere geeignet als flache, untexturierte Multifilamentgarne und als Garne für solche Texturierverfahren wie das Luftstrahltexturieren, das Zahnradkräuseln und das Stauchkammerkräuseln, wobei kein Strecken zu erfolgen braucht, und die flachen und texturierten Filamente gemäß dieser Erfindung kännen zu Stapelfasern und Flocken geschnitten werden, während die Filamente mit Schrumpfgraden von weniger als etwa 12 % jedoch gleichmäßig kaltverstreckt werden können, wie es beschieben wird von Knox und Noe in dem USA-Patent Nr. 5,066,447.
Im Gegensatz zu den gemäß der Erfindung hergestellten feinen Polyesterfilamenten sind feine Filamente, die mit Spinntechnologien hergestellt werden, zu denen zum Beispiel aerodynamische oder mechanische Streck- und/oder Wärmebehandlungsschritte zur Verminderung des Denier-Wertes der Filamente und/oder zur Verstärkung der Molekülorientierung und/oder der Kristallinität gehören, im allgemeinen gekennzeichnet durch 1) eine hohe Schrumpfspannung (STmax) von mehr als 0,2; 2) eine Schrumpf-Spitzenspannung, die bei Temperaturen T(STmax) von mehr als etwa 100 ºC (d.h. von mehr als den atmosphärischen Färbetemperaturen) auftritt; 3) einen Trockenwärmeschrumpf (DHS), der zunimmt mit einer Behandlungstemperatur über dem normalen Textilfärbe- und Appretierungstemperaturbereich von etwa 100 ºC bis etwa 180 ºC (d.h. mit einem d(DHS/dt > 0 bei T = 100 ºC bis 180 ºC) und einer Schrumpfdifferenz (ΔS = DHS-S) von mehr als 2 %, wobei S der Kochschrumpf ist und DHS der Trockenwärmeschrumpf ist, wodurch die feinen Polyesterfilamente oder daraus hergestellte Textilprodukte vor oder nach dem Färben bei hohen Temperaturen behandelt werden müssen, um den aus diesen feinen Filamenten hergestellten Textilstoffen ausreichende Wärmemaßbeständigkeit zu verleihen; und 4) geringere Färbbarkeit, wodurch das Färben unter Druck bei hohen Temperaturen mit chemischen Färbehilfsmitteln erfolgen muß, die Farbstoffträger genannt werden, um satte Farbtöne und einheitlich gefärbte Stoffe zustandezubringen.
Insbesondere werden gemäß der vorliegenden Erfindung geschaffen:
1. Spinnorientierte feine Polyesterfilamente von 1 dpf oder weniger, vorzugsweise von weniger als 0,8 dpf, insbesondere von weniger als 0,6 dpf und größer als 0,2 dpf, wobei der Polyester eine relative Viskosität (LRV) im Bereich von 13 bis 23, eine Schmelztemperatur des Polymers bei Null-Scherung (TM ) im Bereich von 240 ºC bis 265 ºC und eine Glasumwandtungstemperatur (Tg) des Polymers im Bereich von 40 ºC bis 80 ºC besitzt, und die Filamente des weiteren gekennzeichnet sind durch:
(a) eine Schrumpfdifferenz (ΔS = DHS-S) von weniger als +2 %, vorzugsweise von weniger als +1 %, und insbesondere von weniger als 0 %, wobei S der Kochschrumpf ist und DHS der Trockenwärmeschrumpf ist, gemessen bei 180 ºC;
(b) einemaximaleschrumpfspannung (STmax) von 0,05 bis 0,2 g/d, wobei die Spitzentemperatur der maximalen Schrumpfspannung T(STmax) zwischen etwa (Tg + 5ºC) und etwa (Tg + 30ºC) liegt, d.h. zwischen etwa 75 ºC und etwa 100 ºC bei Poly(ethylenterephthalat) mit einer Tg des Polymers von etwa 70 ºC;
(c) eine Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) im Bereich von 0,5 bis 1,75 g/d und ein Verhältnis [(TB)n/T&sub7;]) von mindestens (5/T&sub7;), vorzugsweise von mindestens (6/T&sub7;),wobei (TB)n die Reißfestigkeit beim Bruch ist, normalisiert auf eine relative Referenzviskosität von 20,8 und einen Prozentsatz an Mattierungsmittel (z. B. an TiO&sub2;) von 0 %, definiert durch (TB)n = (TB) [20,8/LRV)&sup0;,&sup7;&sup5;] (1-x)&supmin;&sup4;; wobei die Reißfestigkeit (TB) =T(1+EB/100) ist; EB, die prozentuale Reißdehnung, zwischen 40 % und 160 % liegt, x die anteilmäßigen Gew. -% an Mattierungsmittel darstellt und T die Zugfestigkeit ist, definiert als Reißlast (in g), dividiert durch den urspünglichen Denier-Wert in ungestrecktem Zustand;
(e) eine durchschnittliche Denier-Schwankung (DS) von weniger als 4 %, vorzugsweise von weniger als etwa 3 % und insbesondere von weniger als 2% längs des Fadens.
2. Spinnorientierte feine Filamente, insbesondere geeignet zur Verwendung als Streckvorlagegarne (DFY), zum Beispiel für das Schnellstreckfalschdrehen und das Luftstrahltexturieren, das Kettgarnstrecken, das Streckkräuseln und das Stauchkammertexturieren, wobei die Filamente des weiteren gekennzeichnet sind durch:
(a) einen Kochschrumpf (S) und einen Trockenwärmeschrumpf (DHS) von mehr als etwa 12 % und weniger als etwa dem maximalen Schrumpfpotential (5 = [(550-EB) /6,5])%, bei einer Reißdehnung (EB) im Bereich von 80 % bis 160 %;
(b) eine Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) im Bereich von 0,5 bis 1 g/d.
3. Spinnorientierte feine Filamente, insbesondere geeignet zur Verwendung als direkt einsetzbare Garne (DUY), des weiteren gekennzeichnet durch:
(a) einen Kochschrumpf (S) und einen Trockenwärmeschrumpf (DHS) im Bereich von 2 % bis 12 %, vorzugsweise im Bereich von 6 % bis 12 % bei Geweben und vorzugsweise im Bereich von 2 % bis 6 % bei Gestricken, so daß der Denier-Wert der Filamente nach dem Kochen, dpf(ABO) =dpf(BBO) x ((100/100-S)], im Bereichvonlbis 0,2 dpf, vorzugsweise im Bereich von 0,8 bis 0,2 dpf und insbesondere im Bereich von 0,6 bis 0,2 dpf liegt;
(b) eine Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) im Bereich von 1 bis 1,75 g/d mit einer Reißdehnung (EB) im Bereich von etwa 40 % bis etwa 90 %;
(c) einen Modul nach dem Strecken (Mpy), der definiert ist durch den Sekanten-tan β in Fig. 5 (d.h. Mpy = 1,2 T&sub2;&sub0; -1,07 T&sub7;)/ 0,13), im Bereich von 2 bis 12 g/d.
4. Spinnorientierte feine Filamente mit dem Vermögen, sich ohne Heißfixierung kaltverstrecken zu lassen, zur Herstellung von textilen Filamenten, des weiteren gekennzeichnet durch:
(i) einen Kochschrumpf (S) und einen Trockenwärmeschrumpf (DHS) von weniger als 12 %;
(ii) einem Beginn der Kaltkristallisation Tcc (DCS) von weniger als 105 ºC, gemessen durch Differentialscanningkalorimetrie (DSC) bei einer Aufheizgeschwindigkeit von 20 ºC pro Minute;
(iii) einen augenblicklichen Zugmodul M. (= d(Spannung)/d(Dehnung)] x 1001 von mehr als etwa 0, wobei [d(Spannung)/d(Dehnung)] die Tangente an einer Kurve der Spannung (g pro Denier im gestreckten Zustand) als Funktion der prozentualen Dehnung ist, und wobei die Streckspannung die Streckkraft (in g) ist, dividiert durch den Denier im gestreckten Zustand), wobei der Denier im gestrecktem Zustand definiert ist durch das Verhältnis des Deniers im ungestreckten Zustand und des Reststreckverhältnisses (RDR = 1 + EB, %/100);
Der Schrumpf (S) der gestreckten Filamente kann bei Bedarf ohne größeren Verlust an Färbbarkeit vermindert werden unter der Voraussetzung, daß die Temperatur nachdem Heißfixieren (Tset) niedriger ist als etwa die Temperatur, bei der die Schrumpfspannung keine größere weitere Verminderung mit ansteigender Temperatur erfährt; d.h. daß T vorzugsweise niedriger gehalten wird als etwa die Temperatur, bei der die schnelle (Re)-Kristallisation einzusetzen beginnt. Der maximale Wert für T ist hier definiert als die Temperatur, bei der die Steigung [d(ST)/dT] einer Schrumpfspannung als Funktion des Temperaturspektrums plötzlich in ihrem Wert abnimmt (weniger negativ wird) - siehe FIG. 11.
5. Bevorzugte gestreckte Garne, die hergestellt werden durch Strecken der spinnorientierten Filamente gemäß dieser Erfindung, wobei diese gestreckten Garne gekennzeichnet sind durch:
(a) einen Denier-Wert pro Filament nach dem Kochschrumpf dpf (ABO) im Bereich von 1 bis 0,2 dpf und vorzugsweise im Bereich von 0,8 bis 0,2 dpf;
(b) einen Kochschrumpf (S) und einen Trockenwärmeschrumpf (DHS) im Bereich von 2 % bis 12 %, vorzugsweise im Bereich von 2 % bis 6 % bei Gestricken und vorzugsweise im Bereich von 6 % bis 10 % bei Geweben;
(c) eine Zugfestigkeit bei 7% Dehnung (T&sub7;) von mindestens 1 g/d, so daßdas Verhältnis [(TB)n/T&sub7;] mindestens (5/T&sub7;), vorzugsweise (6/T&sub7;) beträgt, wobei TBn Zugfestigkeit beim Buch ist, normalisiert auf eine relative Referenzviskosität von 20,8 und einen Prozentsatz an Mattierungsmittel (zum beispiel TiO&sub2;) von 0% und mit einem EB-Wert von 15 % bis 55 %;
(e) einen Modul nach dem Strecken (Mpy) im Bereich von 5 bis 25 g/d;
(f) eine relative Dispersionsfärbegeschwindigkeit (RDDR), normalisert auf 1 dpf, von mindestens 0,1 und vorzugsweise von mindestens 0,15;
(g) eine Spitzentemperatur bei einem dynamischen Verlustmodul T(E"max) von weniger als etwa 115 ºC und vorzugsweise von weniger als etwa 110 ºC;
h) eine durchschnittliche Schwankung des Denier-Wertes (DS) von weniger als 4 %, vorzugsweise von weniger als 3 %, insbesondere von weniger als 2 %, längs des Fadens.
6. Es werden Garne (oder Kabel) aus bauschigen feinen Filamenten geschaffen durch Hindurchführen der Garne aus feinen Filamenten gemäß dieser Erfindung durch ein Bauschverfahren, zum Beispiel das Luftstrahltexturieren, das Falschdrehungstexturieren, das Stauchkammer- und das Zahnradkräuseln; wobei die bauschigen Filamente dadurch gekennzeichnet sind, daß sie Denier-Werte der einzelnen Filamente (nach dem Schrumpf) von weniger als 1, vorzugsweise von weniger als 0,8 aufweisen, wobei der Kochschrumpf (S) und der Trockenwärmeschrumpf (DHS) weniger als 12% betragen, und gekennzeichnet sind durch eine T(E"max) von weniger als 115 ºC, vorzugsweise von weniger als 110 ºC, und einen RDDR-Wert von mindestens 0,1 und vorzugsweise von mindestens 0,15.
Besonders bevorzugte Filamente zur Verwendung in direkt einsetzbaren Garnen (oder Kabeln) sind auch gekennzeichnet durch:
(a) eine durchschnittliche Kristallgröße (CS), gemessen von der 010-Ebene aus durch Weitwinkel-Röntgenstreuung (WAXS), von etwa 50 bis etwa 90 Angström (Å) mit einer anteiligen Volumenkristallinität Xv = ( m -1,335)/0,12 zwischen etwa 0,2 und etwa 0,5 bei Dichtewerten ( m) zwischen etwa 1,355 und etwa 1,395 g/cm³, korrigiert auf den Prozentsatz an Mattierungsmittel;
(b) eine Funktion der anteiligen durchschnittlichen Orientierung f = Δn/Δn* (wobei Δn* die durchschnittliche Intrinsik-Doppelbrechung ist (hier definiert mit einem Wert von 0,22) zwischen etwa 0,25 und etwa 0,5, mit einer Funktion der anteiligen amorphen Orientierung fa = (f-Xvfc)/(1-Xv)) von wenigerals etwa 0,4, vorzugsweise von weniger als etwa 0,3, wobei (Δn) die durchschnittliche Doppelbrechung ist und f die Funktion der anteiligen kristallinen Orientierung ist, fc = (180-COA)/180, wobei COA der Winkel der kristallinen Orientierung ist, gemessen durch WAXS;
(c) ein amorphes Freivolumen (Vf,am) von mindestens etwa 0,5 x 10&sup6; Kubik-Angström (A³), vorzugsweise von mindestens 1 x 10&sup6; A³ wobei Vf,am hier definiert ist durch (CS)³[(1-Xv)/-Xv)][(1-fa)/fa], wodurch eine Spitzentemperatur des dynamischen Verlustmoduls T(E"max) von weniger als etwa 115 ºC und vorzugsweise von weniger als etwa 110 ºC zustandekommt;
(d) eine relative atmosphärische Dispersionsfärbegeschwindigkeit (RDDR), normalisiert auf 1 dpf, von mindestens 0,1 und vorzugsweise von mindestens 0,15.
Die Garneigenschaften werden gemessen wie in den USA-Patenten Nr.4,134,882, Nr. 4,156,071 und Nr. 5,066,447, nur daß die relative Dispersionsfärbegeschwindigkeit (RDDR) auf 1 dpf normalisiert wird, der Trockenwärmeschrumpf (DHS) bei 180 ºC gemessen wird und die labormäßige relative Viskosität (LRV) definiert wird nach Broaddus in dem USA-Patent Nr.4,712,998 und gleich etwa (HRV-1,2) ist, wobei die HRV angegeben ist in den USA-Patenten Nr.4,134,882 und Nr.4,156,071 ist. Der Wert von LRV&sub2;&sub0;,&sub8; wird angenommen als die relative Referenzviskosität des Polyesterpolymers mit gleicher "Newtonscher" Schmelzviskosität bei Null-Scherung zu der von 20,8 LRV des 2GT-Homopolymers (indem z.B. der gleiche Kapillardruckabfall bei gleicher Massendurchsatzmenge und Temperatur hergestellt wird). In den Tabellen I bis VIII werden alphanumerische Werte, die "zur Potenz" einer Zahl "erhoben" werden, ausgedrückt mit Hilfe des Symbols "^" (zum als 10² = 10^2); sehr kleine oder sehr große Zahlen (wie zum Beispiel 0,00254 cm und 254 000 cm/min) werden der Bequemlichkeit halber ausgedrückt als 0,254 und 254, wobei die Einheiten als "cm x 10^2" bzw. als "cm/ x 10^-3 an gegeben sind; Striche (---) anstelle einer Zahl bedeuten, daß der Wert nicht gemessen wurde; "NA" anstelle einer Zahl bedeutet, daß der gemessene Wert nicht zutrifft, und Strichpfeile (T) dazu dienen zur Angabe, daß Werte eines vorgegebenen Parameters für eine vorgegebene Position die gleichen sind wie diejenigen des vorhergehenden Wertes. Die Spinngeschwindigkeit (V) wurde in yd/min gemessen und im Text umgerechnet in km/min und auf die zweite Dezimalstelle gerundet (z. B. 4500 yd/min = 4,115 km/min => 4,12).
Die bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung werden durch die folgenden Beispiele veranschaulicht:
Poly(ethylenterephthalat), das eine Polymer-LRV im Bereich von 13 bis 23 (die einem [η]-Wert im Bereich von 0,5 bis 0,7 entspricht), vorzugsweise im Bereich von 13 bis 18 bei ionisch modifizierten Polyestern und im Bereich von 18 bis 23 bei nichtionisch modifizierten Polyestern, einen Schmelzpunkt bei Null-Scherung (TMo) im Bereich von 240 ºC bis 265 ºC und eine Glasumwandlungstemperatur (Tg) im Bereich von 40 ºC bis 80 ºC besitzt und kleinere Mengen an Mattierungsmitteln und Oberflächenreibungsmodifikatoren (z. B. TiO&sub2;und SiO&sub2;) enthält, wird bei einer Polymertemperatur Tp(ºC) geschmolzen und während einer Verweilzeit (Rückhaltezeit) tr,min) durch ein inertes Medium gefiltert und dann durch Spinndüsenkapillaren mit einem Durchmesser (DRND) und mit einer Länge (L) bei einer Kapillar-Massendurchsatzmenge w [= (dpf x V) /9], g/min] extrudiert, wodurch sich eine scheinbare Kapillarschergeschwindigkeit (Ga,s&supmin;¹ = [(32/60π)(w/ )/(DRND³)]) ergibt, wobei die kapillardimensionen in Einheiten von Zentimetern und die Abzugsspinngeschwindigkeit (V) in Einheiten von km/min ausgedrückt sind.
Die Filamente in den meisten der Beispiele hier wurden ersponnen aus Spinndüsen mit einer Filamentdichte pro Extrusionsoberfläche im Bereich von typischerweise 2,5 bis 13, wohingegen es möglich war, Filamentbündel mit einer Filamentextrusionsdichte von mindestens 25 unter der Voraussetzung, daß das Kapillarlochmuster (die Schar der Filamente) auf die Abkühlungsart (d.h. den Radialstrom als Funktion des Kreuzstroms) und auf die Länge/das Profil des anfänglichen Abkühlungsverzögerungs"schleiers" und auf ein Luftgeschwindigkeitsprofil (siehe Beispiel 1) optimiert wurde, wobei die Extrusionsdichte der Filamente definiert ist durch das Verhältnis der Anzahl der Filamente (#c), dividiert durch die Extrusionsoberfläche (Ao), (d.h. #c/Ao, cm&supmin;²), zu erspinnen und abzukühlen in einen "Schleier", der die soeben extrudierten Filamente auf einer Länge von mindestens 2cm und höchstens (12dpf1/2, cm) vor der direkten Abkühlungsluft schützt; und wurden dann vorsichtig abgekühlt auf eine Temperatur, die niedriger ist als etwa die Tg des Polymers, vorzugsweise mit Hilfe von radial gerichteter Luft mit einer Temperatur Ta (hier von etwa 22 ºC), die niedriger ist als etwa die Tg des Polymers (wobei T hier etwa 70 ºC bei einem 2 GT-Homopolymer betrug, und mit einer linearen Geschwindigkeit Va (m/min) im Bereich von 10 bis 30 m/min. Die verwendeten geeigneten Spinnvorrichtungen sind im wesentlichen diejenigen, die beschrieben sind in den USA-Patenten Nr. 4,134,882; 4,156,071 und 4,529,368.
Die Schwankung des Denier-Wertes längs des Fadens (DS) und die Schwankung der Streckspannung (DTV) wurden minimiert durch Ausgleichen der Werte für die Länge der verzögerten Abkühlung (LDQ), der Temperatur der Abkühlungsluft (Ta), der Strömungsgeschwindigkeit der Abkühlungsluft (Va) und der Konvergenzlänge (Lc), wobei eine für die Kontinuität des Spinnens gewählt wurde. Durch Erhöhen der Spinntemperatur des Polymers (Tp) (jedoch um weniger als etwa (TM)a + 55 ºC] nehmen die Kontinuität des Spinnens und die mechanische Qualität gewöhnlich zu (d.h. TB, g/d), gewöhnlich nimmt jedoch die Einheitlichkeit längs des Fadens ab, und der Schrumpf nimmt zu. Um den Verlust an Einheitlichkeit längs des Fadens beim Spinnen mit hohen Temperaturen (Tp) zu minimieren, was für die mechanische Qualität erforderlich ist, kann Wärme auf die extrudieten Filamente aufgebracht werden durch Verwendung von Kapillaren mit einer hohen Schergeschwindigkeit (Ga) (d.h. von Kapillaren mit kleinem Durchmesser). Jedoch wurde die Funktionsfähigkeit des Spinnens unerwarteterweise schlechter, wenn Kapillaren mit hoher Scherung bei hohen L/DRND-Verhältnissen verwendet wurden, zum Beispiel bei Verwendung einer Kapillare von 9x50 mils (siehe Beispiel III). Es wird vermutet, daß es bei diesen niedrigen Kapillar-Massendurchsatzmengen und den Bedingungen einer hohen Scherung zu einer anfänglichen durch die Scherung eingebrachten Anordnung der Moleküle (z. B. einer geringeren Kettenentropie und möglicherweise zu einer anfänglichen "Keimbildung") in der Polymerschmelze kommt, insbesondere bei einer vor dem Extrudieren gefilterten Polymerschmelze, bei Verweilzeiten (tr) von mehr als etwa 4 Minuten, wobei diese Anordnung der Moleküle (die mögliche anfängliche Keimbildung), wie man annimmt, den scheinbaren Schmelzpunkt des Polymers von dem Wert mitnullscherung (TMo) auf einenscheinbarenwert (TM)a ansteigen läßt. Das führt dazu, daß die Spinntemperaturdifferenz Tp - (TM)a vermindert wird. Um eine ausreichend große Spinntemperaturdifferenz aufrechtzuerhalten, muß die Temperatur Tp der Polymermasse, wie festgestellt wurde, weiter erhöht werden, wie dies angegeben wird durch das Maß, das definiert ist durch den Ausdruck: 2x10&supmin;&sup4; (L/DRND)Ga,ºC für die gewählten Werte von L,DRND und Ga.
Um ein Gleichgewicht von Spinnkontinuität, mechanischer Qualität und Gleichmäßigkeit längs des Fadens zustandezubringen, wird die scheinbare innere Spinnfadenspannung ( a) an der "Einschnürungsstelle" im Bereich von 0,045 bis 0,195 g/d reguliert und dabei die Streckdehnung (&epsi;a) der Schmelze im Bereich von 5,7 bis 7,6 reguliert. Die abgeschwächten und abgekühlten Filamente werden zu einem Multifilamentbündel zusammengeführt und mit einer Spinngeschwindigkeit (V, km/min) abgezogen, die durch die Oberflächen geschwindigkeit der ersten angetriebenen Walze definiert wird. Die äußere Spinnfadenspannung, die durch die Reibungsflächen (und den Luftwiderstand) entsteht, wird vor dem Ausbilden des Garnkörpers dadurch beseitigt, daß ein leichter Überschuß an Spinnfaden zwischen der ersten angetriebenen Walze und der Aufwicklung zugeführt wird, gewöhnlich etwa 0,5 bis 5 %. An der Konvergenzstelle wird Appretur aufgebracht, und es erfolgt eine Verflechtung, vorzugsweise nach der ersten angetriebenen Walze. Die Werte für die Appretur auf dem Garn (in Gew. -%) und der Grad der Verwirrung der Filamente miteinander (RPC) werden so gewählt, daß die Verarbeitungserfordernisse für den Endgebrauch erfüllt werden.
Feine Polyesterfilamente gemäß der Erfindung sind von guter mechanischer Qualität und Gleichmäßigkeit und besitzen eine lineare Dichte, die geringer ist als etwa die von natürlicher Raupenseide, jedoch größer ist als die von Spinnenseide, d.h. von 1 bis 0,2 den pro Filament, und besitzen ein Vermögen, gleichmäßig färbbar zu sein ohne Anwendung von hohen Temperaturen und Färbehilfschemikalien, d.h. das ähnlicher demjenigen von Naturseiden ist.
Bei Bedarf können die Garne aus Filamenten mit feinem Denier- Wert in vorteilhafter Weise mit Alkalilauge in der Spinnappretur behandelt werden (gemäß der Erfindung, wie erläutert von Grindstaff und Reese in der gleichfalls annängigen erteilten Patentanmeldung mit der laufenden Nr.07/420,459 (US-A-5,069,244), eingereicht am 12. Oktober 1989), um ihre hydrophilen Eigenschaften zu verbessern und den Feuchtigkeitstransport und Komfort zu erhöhen. Es können Filamente mit unterschiedlichen Denier-Werten und/oder Querschnitten eingebracht werden, um das Aneinanderhaften zwischen den Filamenten zu vermindern und dadurch die ästhetischen Griffeigenschaften und den Komfort zu verbessern. Spezielle Färbbarkeitseffekte lassen sich erzielen durch Vermengen von Filamenten von unterschiedlichen Polymermodifikationen miteinander, zum Beispiel von einem Homopolymer, das mit Dispersionsfarbstoffen färbbar ist, und von ionischen Copolymeren, die mit kationischen Farbstoffen färbbar sind.
Feine Filamente mit niedrigerem Schrumpflassen sich bei Bedarf erzielen durch Einbringen von Kettenverzweigungsmitteln in der Größenordnung von etwa 0,1 Mol-%, wie dies zum Teil beschrieben ist von Knox in dem USA-Patent Nr.4,156,071, von Maclean in dem USA-Patent Nr.4,092,229 und von Reese in den USA-Patenten Nr. 4,883,032; Nr. 4,996,740 und Nr. 5,034,174; und/oder durch erhöhen der Viskosität des Polymers um etwa +0,5 bis etwa +1,0 LRV-Einheiten.
Die Garne aus feinen Filamenten gemäß dieser Erfindung eignen sich zum Beispiel zum Kettstrecken, Luftstrahltexturieren, Falschdrehungstexturieren, Zahnradkräuseln und Stauchkammerkräuseln, und die Garne aus Filamenten mit geringem Schrumpf können verwendet werden als direkt einsetzbare flache Textilgarne und als vorlagegarne zum Luftstrahltexturieren und Stauchkammerkräuseln, bei denen kein Strecken zu erfolgten braucht. Die Filamente (und daraus hergestellte Kabel) können (bei Bedarf) auch gekräuselt und zu Stapelfasern und Flocken zerschnitten werden. Die aus diesen verbesserten Garnen hergestellten Stoffe können durch herkömmliches Anrauhen und Aufrauhen oberflächenbehandelt werden, so daß sie einen vebursartigen Griff erhalten. Die oberflächenreibungseigenschaften der Filamente lassen sich verändern durch die Wahl des Querschnitts, des Mattierungsmittels und durch solche Behandlungen wie das Ätzen mit Alkalien. Die verbesserte Kombination von Festigkeit und Gleichmäßigkeit der Filamente macht diese Filamente insbesondere geeignet für Endgebrauchszwecke, für die Garne aus feinen Filamenten ohne gebrochene Filamente (und Filamentbruch) und gleichmäßiges Färben mit kritischen Farben erforderlich sind.
Die Garne aus Polyesterfilamenten mit feinem Denier gemäß der Erfindung eignen sich insbesondere zur Herstellung von Stoffen mit hoher Fadendichte und Feuchtigkeitsbarriere, zum Beispiel für Regenbekleidung und medizinische Kleiderstücke. Die Oberfläche der Gestricke und Gewebe kann veburiert (aufgerauht oder angerauht) werden. Um den Denier-Wert noch weiter zu vermindern, können die Filamente (vorzugsweise in Form des Stoffs) mit herkömmlichen Alkaliverfahren behandelt werden. Die Garne aus feinen Filamenten, insbesondere die kationisch färbbaren, können auch als Umwindungsgarn für elastomere behandelte Garne (und Bänder) verwendet werden, vorzugsweise durch Luftstrahlverwirrung, wie beschrieben ist von Strachan in dem USA-Patent Nr.3,940,917. Die feinen Filamente gemäß der Erfindung können im Prozeß beim Spinnen oder außerhalb des Prozesses mit Polyester- (oder Nylon-) filamenten mit höheren Denier-Werten vermengt werden, damit Überfärbungseffekte und/oder ein gemischtes Schrumpf- und Nachbauschbarkeitsvermögen entstehen, wobei der Bausch außerhalb des Prozesses ausgebildet werden kann, zum Beispiel durch einen zugeführten Überschuß in Gegenwart von Wärme während des Kettbäumens/Kettschlichtens oder in Form von Stoff, zum Beispiel im Färbebad. Der Grad der Verflechtung und die Art/Menge der während des Spinnens aufgebrachten Appretur wird gewählt je nach den Notwendigkeiten der textilen Verarbeitung und den gewünschten ästhetischen Endeigenschaften des Garns/ des Stoffs.
Das Verfahren gemäß dieser Erfindung und das durch dieses hergestellten Produkts werdenweiter veranschaulicht durch die folgenden Beispiele:

BEISPIEL 1

Es wurden Garne aus 100 und 300 Filamenten mit einem Nenn-dpf von 0,5 ersponnen aus Poly(ethylenterephthalat) mit einer LRV von 19 (was etwa 0,60 [η] entspricht), das 0,3 Gew.-%TiO&sub2; enthielt.
Die Garne aus 300 Filamenten wurden ersponnen mit Hilfe von Spinndüsen von unterschiedlicher Konstruktion, sodaß z. B. vorhanden waren: (i) 2 oder mehr Kapillaren aus einer einzigen zylindersenkung ohne Verschmelzen der Filamente untereinander durch Einregulierung des Abstands zwischen den Kapillaren auf mehr als etwa 40 mils (1 mm); (ii) 300 "gleich beabstandete" einzelne Kapillaren, und (iii) 300 Kapillaren, angeordnet in konzentrischen Ringen, die "anfänglich" etwa 50 % der "äußeren" Hälfte der verfügbaren Extrusionsoberfläche (Ao) einnahmen, sodaß die effektive Extrusionsdichte der Filamente (EFD) von etwa 12,5 auf etwa 25 anstieg; jedoch flossen die Polymerschmelzeströme aus den Spinndüsen (iii) unmittelbar nach der Extrusion zusammen und bildeten ein konisches Bündel ähnlich dem aus den Spinndüsen (i) und (ii), und wiesen dadurch eine effektive Extrusionsdichte der Filamente (EFD) in der Größenordnung von derjenigen bei den Spinndüsenkonstruktionen (i) und (ii) auf, d.h. von weniger als 25 und mehr als 12,5, wobei die effektive Extrusionsdichte der Filamente (EFD) bei solchen Konfigurationen von ungleich verteilten Filamenten experimentell unter Befolgung des graphischen Verfahrens in Figur 14 bestimmt wird. Wie experimentell festgestellt wurde, weisen über die gesamte Extrusionsfläche gleich beabstandete Filamente und in konzentrischen Ringen am Umkreis beabstandete Filamente etwa die gleiche effektive Extrusionsdichte der Filamente auf, da die Filamentbündel unmittelbar nach der Extrusion ähnliche Konfigurationen annehmen. Die Angaben in Tabelle I für die Garne aus 300 Filamenten wurden ersponnen mit Kapillaren, die in konzentrischen Ringen angeordnet waren, die anfänglich etwa 50 % der verfügbaren Extrusionsoberfläche einnahmen. Die soeben extrudierten Filamente wurden abgekühlt auf Zimmertemperatur unter Verwendung einer Radialabkühlungsvorrichtung, im wesentlichen gemäß der Beschreibung in dem USA-Patent Nr.4,156,071, nur daß diese einen schützenden "Schleier" mit der Länge (LDQ) von etwa 1 Zoll (2,54 cm bei Garnen, die mit 3500 yd/m (3,2 km/min) ersponnen wurden, und von etwa 2,25 Zoll (5,72 cm) bei Garnen aufwiesen, die mit 4500 yd/m (4,12 km/min) ersponnen wurden. Die mit 3500 yd/m (3,2 km/min) ersponnenen Garne wiesen einen Kochschrumpf (S) auf, durch den sich diese Garne zum Beispiel insbesondere eignen als Streckvorlagegarne (DFY) beim Kettstrecken, Luftdüsenstrecktexturieren, Falschdrehungsstrecktexturieren und Streckkräuseln. Wurde die Spinngeschwindigkeit auf 4500 yd/m (4,115 km/min) erhöht, ging der Kochschrumpf (S) auf Werte von weniger als 12 % mit einer Schrumpfdifferenz (ΔS = DHS - S) von weniger als +2%, einer maximalen Schrumpfspannung (STmax) von weniger als 0,175 g/d bei Spitzentemperaturen T(STmax) von weniger als 100 ºC und einer Streckgrenze (hierin annähernd erreicht durch die Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung, T&sub7;) von mehr als 1 g/d zurück, wodurch diese Filamente vollständig geeignet wurden für Direkteinsatzzwecke, ohne daß sie zusätzlich gestreckt oder wärmebehandelt werden mußten, zum Beispiel zur Verwendung als Filamente in Garnen aus flachen, luftdüsentexturierten und stauchkammergekräuselten textilen Filamenten
Es wurde festgestellt, daß die Filamente, die ersponnen wurden aus Spinndüsenmit einer Querschnittsfläche (Ac) von 176,8 mils² (0,1140mm²; 1,14x10&supmin;³ cm²), eine geringere Zugfestigkeit beim Bruch (TB) aufwiesen als die Filamente, die ersponnen wurden aus Spinndüsenkapillaren mit einer Ac von 28,3 mils² (0,0182 mm²; 1,82x10&supmin;&sup4; cm²). Die geringere Zugfestigkeit der Garne in diesem Beispiel 1 ist zum Teil auch auf die geringere LRV des Polymers zurückzuführen (19 gegenüber 20,8). Die normalisierten Werte für TB (hierin durch (TB)n) bezeichnet) werden definiert durch das Produkt aus der gemessenen Zugfestigkeit beim Bruch (TB) und dem Faktor (20,8/LRV)&sup0;,&sup7;&sup5;(1-X)&supmin;&sup4;, der für diese Garne etwa 1,057 beträgt; und dadurch sind die normalisierten Zugfestigkeiten beim Bruch (TB)n um etwa 6 % höher im Vergleich zur Referenz-LRV und dem Prozentsatz an TiO&sub2; von 20,8 bzw. von 0 %.
Die Garne aus feinen Filamenten in diesem Beispiel ließen sich bei atmosphärischen Bedingungen (100 ºC) auf dunkle Farbtöne färben, ohne daß Farbstoffträger eingesetzt wurden, gegeben durch einen Wert der relativen Dispersionsfärbegeschwindigkeit (RDDR) (normalisiert auf 1 dpf) von etwa 0,16 gegenüber einem RDDR-Wert von 0,055 bei einem herkömmlichen, vollständig gestrecktem Garn.
Damit Garne mit weniger Filamenten (und mit einem niedrigerem Denier-Wert) entstehen, kann zum Beispiel das Garnbündel aus 300 Filamenten in 2, 3 oder 4 einzelne Bündel aus Garn mit jeweils 150, 100 und 75 Filamenten gesplittet werden, vorzugsweise mit Hilfe von trennenden Führungsspitzen für dosiertes Appretieren am Ausgang der Radialabkühlungskammer. Durch das Aufspalten in viele Fäden wird einen höhere Massendurchsatzmenge (w) durch den Filterpackungshohlraum möglich, und dadurch kann die Verweilzeit (tr) pro Fadenlauf in dem Packungshohlraum vermindert werden.

BEISPIEL II

Es wurden feine Filamente ersponnen aus Poly(ethylenterephthalat) mit einer Nenn-LRV von 20,8 (etwa 0,65 [η]), das 0,1 Gew. -% TiO&sub2; enthielt, mit einer Abzugsgeschwindigkeit (V) von 4000 yd/m (3,66 km/min) mit Hilfe einer Radialabkühlungsvorrichtung, im wesentlichen wie in Beispiel 1 beschrieben, nur daß diese einen verzögernden schützenden "Schleier" mit der Länge (LDQ) von etwa 2,25 Zoll (5,72 cm) aufwiesen. Die Beispiele II-5 und II-6 wiesen eine schlechte Ausführbarkeit auf, und es wurde kein Garn zusammengeführt. Wie angenommen wird, tragen die niedrigen scheinbaren Schergeschwindigkeiten (Ga) bei den Filamenten mit 0,5 dpf, die mit 4000 yd/m (3,66km/min) ersponnen wurden durch Kapillaren von 15 x 60 mils (0,38 x 1,52 mm; 0,038 x 0,152cm), zu der schlechtenausführbarkeit und zu den Filamentbrüchen bei. Selbst das Erhöhen der Temperaturen Tp auf etwa 299 ºC führte zu keinem akzeptablen Verfahren. Temperaturen von mehr als 299 ºC - 300 ºC wurden nicht ausprobiert, da Bedenken bestanden in bezug auf die schlechte Einheitlichkeit des Denier-Wertes längs des Fadens. Einzelheiten zum Produkt und zum Verfahren sind in Tabelle I zusammengestellt.

BEISPIEL III

In Beispiel III wurden Garne aus 68 und 136 Filamenten (ungefacht und gefacht) ersponnen, im wesentlichen gemäß Beispiel 1, nur daß das Zusammenführen bei den Beispielen III-1 bis III-9 und in III-11 bis III-25 mit einer Führungsspitze für dosiertes Appretietieren erfolgte, wie es beschrieben ist in deir USA-Patent Nr. 4,926,661. Bei Beispiel III-10 diente eine dosierende Appretierwalzenfläche dazu, die Filamente in der in den Beispielen I und II beschriebenen Weise zusammenzuführen. Weitere Einzelheiten des Verfahrens sind in den Tabellen I und II zusammengestellt. Die Filamente von Beispiel III-1 bis III-5 und von III-12 bis III-15 weisen T&sub7;-Werte von mehr als etwa 1 g/d auf, wodurch diese insbesondere geeignet sind zur Verwendung als Filamente in direkt einsetzbaren Garnen aus textilen Filamenten und als Vorlagegarne beim Luftstrahltexturieren, bei dem kein Strecken erfolgt, und bei Bedarf gleichmäßig ohne Wärme (Kälte) beim Kettgarnstrecken (und beim Luftstrahltexturieren) gestreckt werden können, wie es beschrieben wurde von Knox und Noe in dem USA-Patent Nr.5,066,447. Die Filamente in III-6,7 und in III-16 bis III-25 mit T&sub7;-Werten von weniger als etwa 1 g/d eignen sich insbesondere als Filamente in Streckvorlagegarnen (DFY), zum Beispiel zum Falschdrehungsstrecktexturieren (FTT) oder zum Luftstrahlstrecktexturieren (AJT), oder als Streckvorlagegarne beim Kettgarnstrecken.
In den Beispielen III-1 bis III-5 wurden Garne aus 68 Filamenten von 50 den ersponnen aus einem einzigen Packungshohlraum und so an der Konvergenzführung gefacht, daß Garne aus 136 Filamenten von 100 den mit einer sehr guten mechanischen Qualität entstanden. Bei Beispiel III-4 trat zum Beispiel eine Spinnkontinuität von 0,39 Brüchen pro 1000 lbs. (0,86 pro 1000kg) auf, die etwa gleichwertig 9,5 Brüchen pro 10&sup9; Metern ist. Die Garne in Beispiel III-4 wurden mit etwa 10 cm Verflechtung (gemessen mit dem in dem USA-Patent Nr.3,290,932 beschriebenen Schnellstiftzählverfahren) aufgewickelt zum Luftstrahltexturieren auf einer Barmag FK6T-80, ohne gestreckt zu werden, und mit einer Verflechtung von etwa 5 - 7 RPC aufgewikkelt zum Direkteinsatz als flache Textilgarne in Geweben und Kettgewirken. Die Beispiele III-6 und -7 wurden ohne Filamentbrüche um das 1,44-fache bzw. das 1,7-fache gestreckt, sodaß gestreckte Garne aus 68 Filamenten von 35 den entstanden. Das Beispiel III-6 wird bevorzugt gegenüber III-7, da die Spinnproduktivität (gesponnener Denier x Spinngeschwindigkeit) von III-6 um etwa 25 % höher ist als die von Beispiel III-7. Die Garne in Beispiel III-6 wurden mit Erfolg in der Kette kaltverstreckt mit einem Streckverhältnis von 1,44.
Es war vorauszusehen, daß sich durch Vergrößerung des Verhältnisses L/DRND der 9mils (0,229mm; 0,0229 cm) messenden Kapillarspinndüsen von 2,22 auf 5,56 gemäß den Erläuterungen von Frankfort und Knox indem USA-Patent Nr.4,134,882 die mechanische Qualität sehr stark verbessern würde, da sie für eine erhöhte Scherungsaufheizung der in Extrusion befindlichen Polymerschmelze sorgt, wobei der Grad der Kapillarscherungsaufheizung geschätzt wurde durch den Ausdruck 660 (wL/D&sup4;)&sup0;,&sup6;&sup8;&sup5;, ºC bei Frankfort und Knox, wobei D in mils angegeben ist und w in lbs./h angegeben ist, wobei jedoch in den Beispielen III-8 und III-11 Filamentbrüche festzustellen waren.
Eine akzeptable Qualität wurde erzielt bei Beispiel III-12, bei welchem die Verweilzeit (tr) während des Filterns in dem Pakkungshohlraum verringert wurde durch Erspinnen von 136 Filamenten gegenüber 68 Filamenten. Das Garnbündel konnte als ein einzelnes Bündel aus 136 Filamenten abgezogen oder so aufgelöst werden, daß zwei Garnbündel aus je 68 Filamenten aufgewickelt wurden. Wie festgestellt wurde, sind Verweilzeiten (tr) von weniger als etwa 4 Minuten bei Kapillarspinndüsen mit einem hohen L/DRND-Verhältnis notwendig für das Spinnen, ohne daß hohe Polymer- "Eingangs" temperaturen (%) angewandt werden müssen. Zu einer ausführlicheren Erläuterung bezüglich des Spinnens mit Kapillarspinndüsen mit hoher Scherung siehe Beispiel IX. In den Beispielen III-12 bis III-15 wurden aus 136 Filamenten bestehende Garne ersponnen durch 136 Kapillaren von 9 x 36 mils (0,229 x 0,916 mm; 0,0229 x 0,0916 cm) pro Spinndüse, und dadurch wurde die Verweilzeit (tr) beim Filtern um 50 % verringert, sodaß Garne mit guter mechanischer Qualität entstanden. Die Garne aus Filamenten mit der hohen Nummer eignen sich besonders zum Luftstrahlstrecktexturieren (AJT) und zum Falschdrehungstexturieren (FTT), wobei eine gerade Konfiguration der Strecktexturiermaschine bevorzugt wird. Garne aus den Beipielen III-19; 22; 24 und 25 wurden verwendet, um kettgestreckte flache Garne mit einem Nenn-dpf von 0,5 herzustellen, wie in Beispiel XII beschrieben ist.
Die Struktureigenschaften der Filamente von Beispiel III-10 sind repräsentativ für spinnorientierte Filamente gemäß dieser Erfindung, die einen Schrumpf von weniger als 6 % aufweisen. Beispiel III-10 wies eine Dichte ([ gemessen -Faser - 0,0087 (% TiO&sub2;)] von 1,3667 g/³cm (die korrigiert wurde für 0,03 % TiO&sub2;), was eine errechnete Kristallinität der Volumenfraktion [Xv = ( m-1,335)/0,12] von 0,264 und eine Kristallinität der Gewichtsfraktions [Xw = (1,455/ c)Xv] von 0,281 ergibt; eine durchschnittliche Kristallgröße (CS) von 70 Ångström (Å); einen durchschnittlichenkristallorientierungswinkel (COA) von 12 Grad, der einer Funktion der Orientierung im kristallinen Zustand [fc = (180 - COA)/180] von 0,93 entspricht; eine durchschnittliche Doppelbrechung (Δn) von 0,0744, die eine Funktion der durchschnittlichen Orientierung im kristallinen Zustand [f = A /0,22] von 0,34 und eine Funktion der Orientierung im amorphen Zustand [fa = (f-Xvfc)/(1-Xv)] von 0,13 ergibt, und ein amorphes Freivolumen [Vf,am) = [(1-Xv)/XV] [(1-fa )/fa]CS³] von etwa 6 x 10&sup6; Kubik-Ångström (Å³) auf. Die Filamente in diesem Beispiel wiesen auch eine Doppelbrechungsdifferenz (Δ&sub9;&sub5;&submin;&sub5;) von 0,0113; einen Niso - Wert von 1,5882; eine Schallgeschwindigkeit (SV) von 2,72 km/s, die einen Schallmodul (Mson) von 83,6 g/d ergibt; eine maximale Schrumpfspannung (STmax) von 0,143 g/d bei einerspitzentemperaturt(Smax ) von 80 ºC; einen Kochschrumpf (S) von 4,6%, der einen Schrumpfmodul [Ms = (STmax)/S)100] von 3,1 g/d ergibt; einen Trockenwärmeschrumpf (DHS) von 5,0%, der eine Schrumpfdifferenz (ΔS = DHS - S) von weniger als +1 % ergibt; einen Anfangsmodul von 71,610 g/d mit einem Modul nach dem Strecken (Mpy) von 5,35 g/d; und eine unkorrigierte Dispersionsfärbegeschwindigkeit (DDR) von 0,144 und eine relative Dispersionsfärbegeschwindigkeit RDDR, normalisiert auf 1 dpf, von etwa 0,104 auf.

BEISPIEL IV

Es wurde Poly(ethylenterephthalat) mit einer Nenn-LRV von 21,2 (etwa 0,66 [η]) mit 0,035; 0,3 und 1 Gew.-%TiO&sub2; unter Verwendung einer Radialabkühlungs-Spinnvorrichtung versponnen, im wesentlichen gemäß der Beschreibung in Beispiel 1, nur daß die Länge (LDQ) des Verzögerungs-"Schleiers" etwa 2 5/8 Zoll (6,7 cm) betrug und die Filamentbündel 43 Zoll (109 cm) von der Spinndüsenplatte entfernt durch eine Spitze für dosiertes Appretieren zusammengeführt wurden. Weitere Einzelheiten zum Verfahren sind in den Tabellen III und IV zusammengestellt. Wie festzustellen war, nimmt die Zugfestigkeit beim Bruch (TB) dieser feinen Filamente beim Erhöhen der Gew. -% an TiO&sub2; ab. Die Menge an TiO&sub2; wird gewöhnlich variiert zwischen etwa 0,035 % für die minimalen Notwendigkeiten der Reibung zwischen Garn und Metall und zwischen Garn und Garn, und weniger als etwa 1,5 %, typischerweise weniger als etwa 1 %, für die gewünschte mechanische Qualität und die gewünschten visuellen ästhetischen Eigenschaften.

BEISPIEL V

Es wurde Poly(ethylenterephthalat) mit einer Nenn-LRV von 21,1 (etwa 0,55 [η]) mit einem Gehalt von 0,03 Gew.-% TiO&sub2; unter Verwendung einer Vorrichtung ähnlich wie in Beispiel IV versponnen. In den Beispielen V-1 bis V-4; IV-9 und IV-10 wurden Spinndüsenkapillaren von 12 x 50 mils (0,305 x 1,270 mm; 0,0305 x 0,127cm) verwendet. In den Beispielen V-5, 7, 8 und V-11 bis 13 wurden Spinndüsenkapillaren von 9 x 36 mils (0,229 x 0,914 mm; 0,0229 x 0,914 cm) verwendet, und in Beispiel V-6 wurden Spinndüsenkapillaren von 6 x 18 mils (0,152 x 0,457 mm, 0,0152 x 0,0457 cm) verwendet, um Vorlagegarne aus 100 Filamenten von 85 den zum Kettstreck- und zum Luftdüsenstrecktexturieren (AJT) zuerspinnen. Die Länge der verzögerten Abkühlung (LDQ) wurde in den Beispielen V-8 und V-10 von 2 5/8 Zoll (6,7 cm) auf 4 5/8 Zoll (11,7 cm) erhöht. Durch Erhöhung der Verzögerungslänge (LDQ) erhöhten sich die Ungleichmäßigkeit längs des Fadens um das 4-fache und die Ungleichmäßigkeit des Denier-Wertes zwischen den Filamenten um das 2-fache. Wenn die Verzögerungslänge (LDQ) weniger als etwa (12 dpf1/2) cm beträgt, läßt sich eine gute Gleichmäßigkeit erzielen.
Beispiel V-7 wurde in den Beispielen V-11 bis V-13 mit 2400, 3000 und 3500 yd/m (2,2; 3,05 und 3,35 km/min) wiederholt, wobei die Kapilarmassendurchsatzmenge (w) so variiert wurde, daß ein solches Streckvorlagegarn ersponnen wurde, daß der ersponnene dpf auf einen endgültigen Denier-Wert von etwa 0,5 dpf gestreckt wurde [wobei der gestreckte dpf ersponnener dpf/Streckverhältnis ersponnener dpf x (gestrecktes Garn RDR/ersponnenes Garn RDR] ist, wobei das Reststreckverhältnis RDR = (1 + EB, %/100)] ist. Die Beispiele V-11 bis V-13 wiesen Zugfestigkeitswerte bei 7 % Dehnung (T&sub7;) von weniger als etwa 1 g/d auf, wodurch sie besonders geeignet sind als Streckvorlagegarne, selbst wenn der Schrumpf der ungestreckten Garne weniger als 12 % betrüge. Die Ergebnisse des Kettgarnstreckens sind in Beispiel VII zusammengestellt.

BEISPIEL VI

In Beispiel VI wurde Beispiel V-13 mit 3300 yd/m (3,02 km/min) bei unterschiedlichen Spinn-Deniers, Verzögerungslängenbeimabkühlen (LDQ), Spinntemperaturen (Tp) und und Konvergenzführungslängen (LC) wiederholt. Beispiel VI-2 mit einer Denier-Schwankung (DS) von 3,8 % wurde mit Erfolg um das 1,35-fache gestreckt, so daß ein gestrecktes Garn aus 100 Filamenten von 0,3 dpf mit einer Denier- Schwankung von 2,3 %, einer Zugfestigkeit von 4,4 g/d, einem EB- Wert von 32,5 % und einem Kochschrumpf (S) von 6,3 % entstand. Bei diesem Beispiel wurde festgestellt, daß dann, wenn der Denier-Wert des gesamten Garnbündels und der Denier-Wert der einzelnen Filamente vermindert werden, sich die Gleichmäßigkeit längs des Fadens verschlechtert, bis der Prozeß wieder ins Gleichgewicht gekommen ist. Um eine gute Spinnkontinuität bei diesen niedrigen Massendurchsatzmengen zu gewährleisten, muß die Polymertemperatur erhöht werden. Die Denier-Schwankung längs des Fadens (DS) verminderte sich von 12,1 % (Bsp. VI-1) auf weniger als 4 %, indem die Verzögerungslänge (LDQ) auf etwa 2,9 cm verringert wurde und die Konvergenzlänge (LC) von 109 cm auf 81 cm vermindert wurde. Bei Garnen mit einem dpf von weniger als 0,5 lassen sich schwer die gleichen DS-Werte erreichen wie bei denen mit einem dpf von 0,5 bis etwa 1. Einzelheiten zum Verfahren und zum Produkt sind in den Tabellen III und IV zusammengestellt.

BEISPIEL VII

Es wurden feine trilobale Filamente ersponnen aus Poly(ethy lenterephthalat mit einer Nenn-LRV von 21 (etwa 0,65 [η]), das 0,035 Gew. -% TiO&sub2; enthielt, unter Verwendung von Spinndüsenkapillaren von 9 x 36 mils (0,229 x 0,914 mm; 0,0229 x 0,0914cm) und von Dosierkapillaren von 12 x 50 mils (0,305 x 1,270 mm; 0,0305 x 0,127 cm) und Y-förmigen Auslaßöffnungen mit einer Fläche (Ac) von etwa 197 mils (1,27mm ; 0,0127cm), was einem DRND-Wert von etwa 15,9 mils (0,40 mm; 0,04cm) entspricht, mit einem L/DRND Verhältnisvon etwa 1,5 (im wesentlichen so, wie beschrieben in den Beispielen 45 - 47 in dem USA-Patent Nr. 4,195,051). Die 9 x 36 mils messenden Dosierkapillaren sorgten für eine bessere mechanische Qualität und Denier-Gleichmäßigkeit längs des Fadens als die 12 x 50 mils messenden Dosierkapillaren. Die Garne aus 100 Filamenten konnten auf einen Nenn-Denier von 50 oder etwa 0,5 dpf gestreckt werden, ohne daß Filamentbrüche entstanden.

BEISPIEL VIII

Es wurde Poly(ethylenterephthalat) -Polymer, das mit etwa 2 Mol-% Ethylen-5-natriumsulfoisophthalat modifiziert worden war, mit einer Nenn-LRV von etwa 15,3 ersponnen unter Verwendung einer Abkühlvorrichtung mit laminarem Querstrom mit einer Verzögerungslänge von 2,2 Zoll (5,6 cm), im wesentlichen gemäß der Beschreibung in dem USA-Patent Nr.4,529,638, wobei das Filamentbündel bei etwa 43 Zoll (109 cm) mit Führungsspitzen für dosiertes Appretieren zusammengeführt wurde. Die niedrigere LRV wird gewöhnlich bei ionisch modifizierten Polyestern bevorzugt, weil die Ionenplätze als Vernetzungsmittel wirken und zu einer höheren Schmelzviskosität führen. Das hier verwendete Produkt mit einer LRV von 15 wies eine Schmelzviskosität von etwa der eines Homopolymers mit einer LRV von 20 auf. Wenn jedoch jemand ein Homopolymer mit niedriger LRV verspinnen möchte, ist es typischerweise vorteilhaft, Viskositätsaufbaustoffe zuzusetzen, zum Beispiel Tetraethylsilicat (gemäß der Beschreibung von Mead und Reese in dem USA-Patent Nr.3,335,211). Im allgemeinen werden vorzugsweise ionisch modifizierte Polyester mit einer LRV im Bereich von etwa 13 bis etwa 18 und nichtionisch modifizierte Polyester mit einer LRV im Bereich von etwa 18 bis etwa 23 versponnen. Die Abzugsgeschwindigkeiten wurden von 2400 yd/min (2,2 km/min) auf 3000 yd/min (2,74 km/min) erhöht. Wie erwartet, wiesen die Garne aus kationischem Polymer niedrigere TB-Werte auf, die auf ihren niedrigeren LRV's basierten. Die niedrigere LRV wird bei Filamentgarnen bevorzügt, die in vebursartigen und angerauhten Stoffen und bei Kabeln verwendet werden, die zu Flocken zerschnitten werden sollen. Die Garne in gestrecktem Zustand konnten, ohne daß Filamente brachen, zu Garnen aus 100 Filamenten von etwa 50 den verstreckt werden. Der kationisch modifizierte Polyesterwies einen RDDR-Wert von 0,225 auf gegenüber 0,125 bei dem unter ähnlichen Bedingungen versponnenen 2GT-Homopolymer.

BEISPIEL IX

Es wurde Poly(ethylenterephthalat) mit einer Nenn-LRV von 21,9 (etwa 0,67 [η]) und mit einem Gehalt von 0,3 Gew.-% TiO&sub2; versponnen unter Verwendung einer Vorrichtung ähnlich der in Beispiel IV mit einer Luftströmungsgeschwindigkeit von etwa 30 m/min. In den Beispielen IX-1 bis IX-3 wurden Spinndüsenkapillaren von 12 x 50 mils (0,305x 1,270 mm; 0,0305x 0,127cm) verwendet. Indenbeispielen IX-4 bis IX-8 wurden Spinndüsenkapillaren von 9 x 36 mils (0,229 x 0,914 mm; 0,0229 x 0,0914cm) verwendet, und in den Beispielen IX-9 bis IX-11 wurden Spinndüsenkapillaren von 6 x 18 mils (0,152 x 0,457 mm; 0,0152 x 0,0457 cm) verwendet, um schrumpfarme Garne aus 100 Filamenten von 50 den zu erspinnen, die sich als direkt einsetzbare Textilgarne für Kettgewirke und Gewebe und als Vorlagegarne für das Luftstrahl- und das Stauchkammertexturieren eignen, bei denen kein Strecken erforderlich ist.
Es wurde erwartet, daß sich die mechanische Qualität verbessern würde, wenn der Kapillarscherwert (Ga) erhöht wird, wie erläutert von Frankfort und Knox in dem USA-Patent Nr.4,134,882. Diese Verbsserung war festzustellen bei den Kapillaren von 9 x 36 mils gegenüber den Kapillaren von 12 x 50 mils; jedoch waren unerwarteterweise höhere Polymertemperaturen erforderlich, um mit den Kapillaren von 6 x 18 mils zu spinnen. Aus Berechnungen der Erhöhung der Polymertemperaturinfolgederhöherenschergeschwindigkeit (G )bei
den Kapillaren von 6 x 18 mils wurde erwartet, daß die Kapillaren von 6 x 18 mils eigentlich niedrigere Polymertemperaturen (%) erfordern würden als diejenigen bei den Kapillaren von 9 x 36 und von 12 x 50 mils, wie von Frankfort und Knox erläutert. Es war jedoch erforderlich, die Polymertemperatur um etwa 5 - 6 ºC zu erhöhen, um bei den Kapillarspinndüsen mit hoher Scherkraft von 6 x 18 mils eine akzeptable Spinnkontinuität zu erzielen. Es wird spekuliert, daß bei diesen niedrigen Massendurchsatzmengen (w) die höhere Scherung bei den Kapillaren von 6 x 18 mils auch eine Molekülausrichtung in der Polymerschmelze auslöst und sogar eine Keimbildung einbringen kann mit der Wirkung, daß der scheinbare Schmelzpunkt des Polymers (TM)a ansteigt, wie das durch den folgenden empirischen Ausdruck für (TM)a als Funktionder Kapillarscherwerts (Ga) dargestellt ist: d.h. (TM)a =TMo +2x10&supmin;&sup4; [(L/DRND)(Ga),ºC. Die Temperaturdifferenz beim Spinnen des Polymers, die hierin definiert ist als:
[Tp- (TM)a] = [(Tp - Mo) - [2 x 10&supmin;&sup4; (L/DRND)Ga],
wird effektiv vermindert, wenn das Produkt aus scheinbarem Scherwert (Ga) und Verhältnis L/DRND größer wird; und dadurch ist eine Erhöhung der Polymertemperatur Tp erforderlich, um eine minimale Spinntemperaturdifferenz von mindestens etwa 25 ºC und vorzugsweise von mindestens etwa 30 ºC für die Kontinuität des Spinnens aufrechtzuerhalten. Das widerspricht dem, was aus den Erläuterungen von Frankfort und Knox zu erwarten ist. Die Ergebnisse zum Verfahren und zum Produkt sind in den Tabellen IV und V zusammengestellt.

BEISPIEL X

Es wurde Poly(ethylenterephthalat) mit einer Nenn-LRV von 21,9 (etwa 0,67 [η]) und mit einem Gehalt von 0,3 Gew. -% TiO&sub2; versponnen unter Verwendung einer Vorrichtung ähnlich der in Beispiel IV mit einer Luftströmungsgeschwindigkeit, die von etwa 11 bis etwa 30 m/min variiert wurde. In den Beispielen X-1 bis X-9 wurden Spinndüsenkapillaren von 12 x 50 mils (0,305 x 1,270 mm; 0,0305 x 0,127 cm) verwendet, und in den Beispielen X-10 bis X-16 wurden Spinndüsenkapillaren von 9 x 36 mils (0,229 x 0,914 mm; 0,0229 x 0,0914 cm) verwendet, um schrumpfarme Garne aus 100 Filamenten von 70 den zu erspinnen mit T&sub7;-Werten von mehr als etwa 1 g/d, wodurch sich diese insbesondere als direkt eingsetzbare Textilgarne für Kettgewirke und Gewebe und als Vorlagegarne für das Luftstrahl- und das Stauchkammertexturieren eignen, bei denen kein Strecken erforderlich ist. Es wurde festgestellt, daß sich die mechanische Qualität bei höheren Polymertemperaturen und niedrigeren Luftströmungsgeschwindigkeiten verbesserte. Die Änderung der Konvergenzführungslänge Lc hatte wenig Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften, wie diese festgestellt wurde bei Filamenten mit höherem dpf (Deutsches Patent Nr.2,814,104 an Bayer). Leider bewirkten die Prozeßveränderungen, die die mechanische Qualität verbessern, eine Verschlechterung der Gleichmäßigkeit des Deniers längs des Fadens. Zum erfolgreichen Erspinnen von feinen Filamenten mit einer guten mechanischen Qualität und auch mit einer guten Gleichmäßigkeit des Denier-Wertes ist ein Gleichgewicht zwischen dem "heißen" Polymer für die mechanische Qualität und der "schnellen" Abkühlung des Polymers für die Gleichmäßigkeit erforderlich. Das widerspricht den Erläuterungen von Frankfort und Knox, bei denen die Kombination des "heißen" Polymers mit einer langsamen Abkühlung durch Anwendung von niedrigen Abkühlungsgeschwindigkeiten, Verzögerungsschleiern und/oder verzögerter Abkühlung im erhitzten Zustand dazu dienten, Filamente von guter Qualität mit Denier-Werten von mehr als 1 herzustellen. Durch das Ausgleichen der höheren "Eingangs" -Temperaturen des Polymers (Tp) mit dem Scherungserhitzen über Kapillarspinndüsen mit kleinerem Durchmesser und der schnellen Abkühlung über kürzere Verzögerungslängen (LDQ) wird im allgemeinen ein besseres Gleichgewicht der Garneigenschaften ermöglicht. Durch Verkürzung der Konvergenzlänge (Lc) wurde die Gleichmäßigkeit größer und wurden die Aufwickelspannungen geringer auf Grund eines geringeren Luftwiderstands. Bei den höheren Spinn-Deniers bei Frankfort und Knox wurden keine größeren Verbesserungen bei der Verkürzung der Konvergenzlänge festgestellt. Die Ergebnisse zum Verfahren und zum Produkt sind in den Tabellen V und VI zusammengestellt.

BEISPIEL XI

Es wurden die Vorlagegarne aus feinen Filamenten aus Beispiel V-11, 12 und 13 jeweils gleichmäßig kalt und bei 155 ºC verstreckt bei Streckverhältnissen von 1,45; 1,5 und 1,55, sodaß gestreckte Garne aus 100 Filamenten von 50 den entstanden, die als textile Flachgarne verwendet werden konnten. Die Streckgarne aus feinen Filamenten wiesen eine sehr gute mechanische Qualität und Gleichmäßigkeit des Deniers längs des Fadens bei einem Kochschrumpf (S) von weniger als etwa 6 % auf. Die kaltverstreckten Garne wiesen etwas weniger Schrumpf auf als die heißverstreckten Garne und waren auch etwas gleichmäßiger. Bei niedrigeren Verflechtungsgraden und einer anderen Appretur können diese Garne kaltverstreckt und luftstrahltexturiert werden in Übereinstimmung mit den Erläuterungen von Knox und Noe in dem USA-Patent Nr.5,066,447. Diese aus feinen Filamenten ersponnenen Garne könnten auch als Vorlagegarne für das Luftstrahl-, das Stauchkammer- und das Friktionsdrehtexturieren verwendet werden. Die Ergebnisse zum Kettstreckverfahren und zum Produkt sind in Tabelle VII zusammengestellt.

BEISPIEL XII

Es wurden die Beispiele III-20 bis -25 wiederholt, wobei die Spinngeschwindigkeit und der Spinn-Denier verändert wurden, so daß Streckvorlagegarne entstanden, die so gestreckt werden konnten, daß Garne aus 68 Filamenten von 35 den entstanden. Die Garne in gesponnenem Zustand mit einem Nenn-Denier von 50 bis 60 mit sehr guter mechanischer Qualität und Gleichmäßigkeit des Denier-Wertes wurden kaltverstreckt und bei 160 ºC bis 180 ºC heißfixiert, so daß Garne aus schrumpfarmen Filamenten mit einem Nenn-dpf von 0,5 ohne Verlust an mechanischer Qualität und an Gleichmäßigkeit des Denier- Wertes längs des Fadens entstanden. Einzelheiten zum Spinnverfahren und zum Produkt sind in den Tabellen IV und V zusammengestellt, und die entsprechenden Einzelheiten zum Streckverfahren und zum Produkt sind in Tabelle VII zusammengestellt.

BEISPIEL XIII

In Beispiel XIII wurde die Möglichkeit zur Herstellung von Garnen aus feinen Filamenten mit einem hohen T&sub7;-Wert untersucht. Es wurde eine Spinnvorrichtung ähnlich der in Beispiel 10 verwendet. Es wurde Poly(ethylenterephthalat) mit einer Nenn-LRV von 20,8 (0,65 [η]) und einem Gehalt von 0,3 Gew.-% TiO&sub2; durch Spinndüsenkapillaren von 9 x 36 mils (0,229 x 0,914 mm; 0,0229 x 0,0914 cm) extrudiert und abgekühlt unter Verwendung einer Radialabkühlungsvorrichtung nach der Beschreibung in Beispiel 1, nur daß diese eine Verzögerungslänge LDQ von etwa 2,25 Zoll (517 cm) aufwies. Die abgekühlten Filamente wurden bei einer Konvergenzlänge (Lc) von etwa 32 Zoll (81,3 cm) von der Platte der Spinndüse mit Hilfe von Führungsspitzen für dosiertes Appretieren zu Garnbündeln zusammengeführt. Die Abzugsgeschwindigkeit (V) wurde von 4500 yd/min (4,12 km/min) bis 5300 yd/min (4,85 km/min) variiert, so daß direkt einsetzbare Textilgarne aus 68 und aus 100 Filamenten mit T&sub7;-Werten von etwa 1 bis 1,5 g/d entstanden. Die Einzelheiten zum Spinnverfahren und zum Produkt sind in Tabelle VI zusammengestellt. Die Zugfestigkeitswerte in Beispiel XIII waren schlechter auf Grund der Anwendung einer niedrigeren Polymerschmelzetemperatur (Tp) und höherer Strömungsgeschwindigkeitender Abkühlungsluft (Va) als in Beispiel X.

BEISPIEL XIV

Es wurde ein Garn aus 100 Filamenten von 91 den, das gemäß dem Beispiel IV hergestellt worden war, luftstrahltexturiert unter Verwendung einer Barmag FK6T80 bei 300 km/min; wobei die Garne im gesponnenen Zustand mit Streckverhältnissen von 1,0; 1,1; 1,2 und 1,32 kaltverstreckt (bei etwa 40 ºC) und anschließend unter Verwendung eines herkömmlichen Luftstrahls mit 125 lbs/in² (8,8kg/cm²) luftstrahltexturiert wurden, sodaß bauschige Garne mit Filament- Deniers von etwa 0,7 bis 0,9 dpf (vor dem Kochschrumpf) und von etwa 0,77 bis 0,94 dpf (nach dem Kochschrumpf) entstanden. Der Denier-Wert des Garns aus texturierten Filamenten, bei dem keine Streckung erfolgte, wies eine Erhöhung des Garn-Deniers von etwa 11 % auf infolge des Bauschs (z. B. der Filamentschlingen, wobei das Verhältnis (Denier)AJT/DenierFLACh vorzugsweise größer ist als als etwa 1,1); jedoch jedoch wies der Filament-Denier keine Denier- Erhöhung auf. Wie erwartet, waren die Festigkeiten des texturierten Garns niedriger als die eines flachen Streckgarns infolge der Filamentschlingen, waren jedoch geeignet für Endgebrauchszwecke in bauschigen Stoffen. Selbst bei einem 1,32-fachen Streckverhältnis, wodurch ein texturiertes Garn mit einer Restdehnung von 27,2 % entstand (die einem Reststreckverhältnis RDR von 1,27 entsprach) betrugen der Kochschrumpf (S) und der trocken Wärmeschrumpf (DHS) nur etwa 12,7 % bzw. 11 % bei einem Schrumpfwert (AS = DHS - S) von weniger als etwa (1,7 %). Beim Heißfixieren können diese Schrumpfwerte bei Bedarf auf etwa 2 04 vermindert werden. Die Beispiele XIV- 1 und -2 wurden gleichmäßig teilkaltverstreckt, wie dies hier definiert ist, durch Anwendung eines RDR's von mindestens etwa dem 1,4- fachen in dem gestreckten Garn. Das Vermögen dieser feinen Filamente, sich gleichmäßig teilverstrecken zu lassen, wird der kristallinen Struktur der Filamente im gesponnenen Zustand zugeschrieben, bei der ein Wärmeschrumpf von weniger als etwa 12 %, vorzugsweise von weniger als etwa 10 % und insbesondere von weniger als etwa 8 % zustandekommt laut Knox und Noe in dem USA-Patent Nr.5,066,447. In Beispiel XIV-5 bis XIV-8 wurden Garne aus 68 Filamenten nacheinander kaltverstreckt und luftstrahltexturiert. Der Schrumpf nahm mit dem Streckverhältnis zu und wies einen Weg zu luftstrahltexturierten Garnen mit höherem Schrumpf. Die Angaben zum Verfahren und zum Produkt fur Beispiel XIV sind in Tabelle VIII zusammengestellt.
Durch Verwirbelung (Fachen) von 2 oder mehr kaltverstreckten, luftstrahltexturierten Textilgarnen miteinander, wobei mindestens ein luftstrahltexturiertes Garn auf Schrumpfwerte von weniger als etwa 3 % heißfixiert wurde und ein zweites luftstrahltexturiertes Garn nicht heißfixiert wurde und deshalb einen höheren Schrumpf aufweist, ergibt sich ein vereinfachter Weg zu einem Garn mit gemischtem Schrumpf. Ähnliche luftstrahltexturierte Garne mit gemischtem Schrumpf können zustandegebracht werden, wenn die Komponente mit geringerem Schrumpf durch andere Verfahren geschaffen wird, zum Beispiel durch Heißverstrecken mit oder ohne Heißfixierung. Wahlweise kännen luftstrahltexturierte Garne mit gemischtem Schrumpf hergestellt werden durch Verwirbelung von 2 oder mehr Bündeln aus gestreckten Filamenten, wobei beide Bündel durch Kaltverstrecken ohne Nachwärmebehandlung gestreckt werden, die Bündel jedoch auf unterschiedliche Dehnungen kaltverstreckt werden, vorzugsweise um etwa 10 % oder mehr. Das entstandene Streckgarn mit gemischtem Schrumpf kann luftstrahltexturiert werden, so daß ein texturiertes (gebauschtes) Garn mit gemischtem Schrumpf entsteht. Es können auch Filamente mit anderen Denier-Werten und/oder Querschnitten verwendet werden, um die Haftfestigkeit der Filamente aneinander zu vermindern und dadurch die ästhetischen Griffeigenschaften und den Komfort zu verbessern. Durch Verwirbelung von gestreckten Filamenten mit unterschiedlichen Polymermodifikationen miteinander, zum Beispiel eines mit Dispersionsfarbstoffen färbbaren Homopolymers und von mit kationischen Farbstoffen färbbaren ionischen Copolymeren, lassen sich spezielle Effekte erzielen. Einzelheiten zum Luftstrahltexturierverfahren und zum Produkt sind in Tabelle VIII zusammengestellt.

BEISPIEL XV

In Beispiel XV wurden Garne zur Verwendung als streckvorlagegarne (DFY) mit Falschdrehungstexturierung (FTT) ersponnen. Beispiel XV-1, ein Garn aus 68 Filamenten von einem Nenn-Denier von 58, wurde mit 500 m/min auf einer Maschine L900 PU mit einem D/Y- Verhältnis von 1,707 mit einem Streckverhältnis von 1,628 texturiert, so daß texturierte Garne aus 68 Filamenten mit einem Nenn- Denier von 37 (0,54 dpf) mit einer Zugfestigkeit (T) von 4,1 g/d, einer Reißdehnung (EB) von 26,8 %, einer Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (T ) von 2,19 g/d und einem Anfangsmodul (M) von 44,69/d entstanden. In Beispiel XV-2 wurde ein Streckvorlagegarn aus 200 Filamenten mit einem Nenn-Denier von 118 zum Falschdrehungstexturieren hergestellt wie in Beispiel XV-1, nur mit einem D/Y-Verhältnis von 1,59 bei einem Streckverhältnis von 1,461, sodaß texturierte Garne aus 200 Filamenten mit einem Nenn-Denier von 83,5 (0,42 dpf) und mit einer Zugfestigkeit (T) von etwa 3,25 g/d und einer Reißdehnung (EB) von etwa 23,9% entstanden. Die Garne aus 200 Filamenten wurden ebenfalls mit Erfolg "teilkettgestreckt" gemäß den Erläuterungen von Knox und Noe im USA-Patent Nr. 5,066,447 bei einem Streckverhältnis von 1,49, sodaß ein Flachgarn aus 200 Filamenten mit einem Nenn-Denier von 79,6 mit einer Zugfestigkeit von 4,81 g/d und einer Reißdehnung (EB) von 45,1 % entstanden. In Beispiel XV-3 wurde ein Garn aus 100 Filamenten mit einem Nenn-Denier von 38 zur Verwendung als Streckvorlagegarn für das Falschdrehungstexturieren und das Kettstrecken hergestellt. Die Ausführbarkeit des Verfahrens bei Beispiel XV-3 war mit Kapillaren von 6 x 18 mils (0,152 x 0,457 mm) besser als mit Kapillaren von 9 x 36 mils (0,229 x 0,914 mm). Die Garne von Beispiel XV-3 wurden in einem Bedingungsbereich von Beispiel XVIII kettgestreckt, sodaß Garne aus 100 Filamenten von 0,22 bis 0,27 dpf für Gewebe und Gestricke entstanden.

BEISPIEL XVI

In Beispiel XVI wurde ein Polyesterpolymer mit einer LRV von 21,2 und einem TiO&sub2;-Gehalt von 0,035 Gew.-% bei 285 ºC durch Dosierkapillaren von 9 x 36 mils (0,229 x 0,914 mm) mit einer Austrittsöffnung mit einem wie vier Diamanten geformten, gewellten bandförmigen Querschnitt mit einer Fläche von 318 mils² (0,205 mm²) extrudiert. Die Garnbündel aus 100 Filamenten von 80 den wurden unter Verwendung einer Radialabkühlungsvorrichtung ähnlich der in Beispiel III verwendeten mit einer Verzögerungslänge von 2,9 cm abgekühlt und durch eine aufbringende Führungsspitze für dosiertes Appretieren 109 cm von der Platte der Spinndüse zusammengeführt und mit einer Spinngeschwindigkeit von 2350 yd/min (2,15 km/min) abgezogen. Die mit Luft von 47,5 m/min auf Zimmertemperatur abgekühlten Garne wiesen eine Denier-Schwankung von etwa 1,6 - 1,8 längs des Fadens, einen BOS-Wert von etwa 2,8 %, eine durchschnittliche Reißdehnung (EB) von 92,9 % und eine durchschnittliche Zugfestigkeit beim Bruch (TB) von 4,56 g/d auf, so daß sich ein Verhältnis (TB)n/T&sub7; von etwa 4,3 ergab. Durch Verminderung der Geschwindigkeit der Abkühlungsluft auf 21,7 m/min erhöhte sich der TB-Wert auf etwa 4,64 g/d bei einem Verhältnis (TB)n/T&sub7; von etwa 4,5. Die niedrigeren T -Werte (d.h. von weniger als etwa 5) sind eine Folge der gewellten Querschnittsform der Filamente, und diese Filamente können verwendet werden in Verfahren wie dem Falschdrehungstexturieren (FTT) und dem Luftstrahltexturieren (AJT), wo Filamentbruch erwünscht ist, damit noch feinere Filamente (d.h. von noch weniger als etwa 0,2 dpf) entstehen, wegen des der Spinnfaser ähnlicheren ästhetischen Aussehens.

BEISPIEL XVII

In Beispiel XVII wurden Garne aus 50 Filamenten mit einem Nenn-Denier von 43 mit einem konzentrischen Hohlraum von etwa 16 - 17 %mit 3500 yd/min (3,2 km/min) und mit 4500 yd/min (4,12 km/min) ersponnen. Die Hohlfilamente wurden durch Nachverschmelzen eines Polymers mit einer Nenn-LRV von 21,2 bei 290 ºC unter Verwendung von segmentierten Kapillaröffnungen mit Dosierkapillaren von 15 x 72 mils (0,381 x 1,829 mm) hergestellt, im wesentlichen in der Weise, die beschrieben wurde von Champaneria et al. in dem USA-Patent Nr.3,745,061, von Farley und Barker in dem Britischen Patent Nr. 1,106,263, von Hodge in dem USA Patent Nr.3,924,988 (Figur 1), von Patenten Nr. 838,141 und 1,106,263. Die Geometriedereintrittskapillare (Senkbohrung) zu den segmentierten Öffnungen wurde so eingeregelt, daß die Auswölbung des Extrudats optimiert und das vorzeitige Zusammenfallen des hohlen Schmelzspinnfadens minimiert wurde. Das Verhältnis des Innen- und des Außendurchmessers des durch die segmentierten Öffnungen gebildeten kreisförmigen Querschnitts wurde so eingestellt, daß ein prozentualer Hohlraumanteil von mehr als etwa 10 % und vorzugsweise von mehr als etwa 15 % zustandekam. Wie festgestellt wurde, wird der Hohlraumanteil größer mit der Extrusionshohlraumfläche (πID²/4), der Massendurchsatzmenge, der Viskosität der Polymerschmelze (d.h. proportional zu LRV/Tp) und mit größer werden der Abzugsgeschwndigkeit (V), und die obigen Prozeßparameter werden so gewählt, daß ein Hohlraumanteil (VC) von mindestens etwa 10 % und vorzugsweise von mindestens etwa 15 % erzielt wird. Die feinen Hohlfilamente wurden zum Beispiel abgekühlt unter Verwendung einer Radialabkühlungsvorrichtung, die mit einem kurzen Verzögerungsschleier gemäß der Beschreibung in Beispiel XVI versehen war, nur daß die Luftströmung auf etwa 16 m/min vermindert wurde, und über eine aufbringende Führungsspitze für dosiertes Appretieren in einem Abstand von weniger als etwa 140 cm zusammengeführt. Garne, die mit 3,2 km/min ersponnenwurden, wiesen eine Zugfestigkeit, eine Dehnung und einen Modul von etwa 3 gpd, 90 % bzw. 45 gpd sowie eine Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) von etwa 0,88 g/d auf. Die Garne, die mit 4,115 km/min ersponnen wurden, wiesen eine Zugfestigkeit, eine Dehnung und einen Modul von etwa 2,65 gpd, 46 % bzw. 64 gpd sowie eine Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) von etwa 1,5 g/d auf. Die Garne, die mit 3,2 und 4,12 km/min ersponnen wurden, wiesen Kochschrumpfwerte (5) von etwa 3 - 5 % auf.

BEISPIEL XVIII

In Beispiel XVIII wurden die Spinngarne aus Beispiel XV-3 in einem Streckverhältnisbereich von 1,4 bis 1,7 gestreckt, sodaß gestreckte Filamentgarne mit Denier-Werten von 26,6 bis 22,2 entstanden, wobei sich die Zugfestigkeiten von 4,38 g/d auf 5,61 g/d erhöhten und sich die Reißdehnungen (EB) mit größer werdendem Streckverhältnis von 36,6 % auf 15,8 % verminderten. Alle Streckgarne wiesen Kochschrumpfwerte (5) von etwa 4% auf. Zur Zusammenstellung der Verfahrens- und Produktangaben siehe Tabelle VIII.

BEISPIEL XIX

In den Beispielen XIX-1 und XIX-2 wurden Garne aus 200 Filamenten und 168 Filamenten (Vorlagegarne aus Beispiel XV-3 bzw. XV-4) mit einem Nenn-dpf von 0,5 mit 4400 yd/min (4,02 km/min) zur Verwendung als direkt einsetzbare Flachgarne in Gewirken und Gestricken ersponnen. Diese Garne können auch luftstrahltexturiert werden (AJT), ohne gestreckt zu werden, so daß schrumpfarme AJT- Garne mit einem Nennschrumpf von 3 % entstehen.

BEISPIEL XX

In dem Beispiel XX wurden Mischfilamentgarne hergestellt durch Verspinnen von Filamenten mit Sub-Deniers gemäß der Erfindung zusammen mit Filamenten mit höheren Denier-Werten, wie zum Beispiel der von Knox im USA-Patent Nr.4,156,071 beschriebenen schrumpfarmen Filamente und/oder der von Piazza und Reese im USA-Patent Nr. 3,772,872 beschriebenen Hochschrumpf-Filamente, sodaß das Potential für einen gemischten Schrumpf (z. B. ein Nachbauschen in dem Stoff) hergestellt wurde, zum Beispiel in dem Falle, in dem die schrumpfarmen Filamente gemäß dieser Erfindung mit den hochschrumpfenden Filamenten von Piazza und Reese kombiniert werden. Durch Wärmebehandlung innerhalb des Prozesses mit Hilfe eines beheizten Rohres oder einer Dampfdüse, bei der im wesentlichen keine Verminderung des Denier-Wertes der Filamente (d.h. keine räumliche Strekkung) in den Garnen aus schrumpfarmen Filamenten mit einem gemischten dpf stattfindet, zum Beispiel bei denen, die hergestellt wurden durch gemeinsames Erspinnen von Filamenten gemäß dieser Erfindung mit denen von Knox in dem USA-Patent Nr.4,156,071 beschriebenen, wird ein Weg zu speziellen nachbauschbaren Filamentgarnen mit gemischtem Schrumpf geschaffen, bei denen der Schrumpf der Filamente mit Sub-Deniers gemäß dieser Erfindung im wesentlichen unverändert bleibt, wohingegen der Schrumpf der Filamente mit höheren Denier- Werten (z.B. von 2 - 4 dpf) ansteigt vom anfänglichen Kochschrumpf (5) von weniger als etwa 6 - 10 % auf mehr als 10 %, typischerweise auf etwa 15 - 35 %. Die mit der erwähnten Wärmezwischenbehandlung hergestellten Garnen mit gemischtem Schrumpf unterscheiden sich von denen, die hergestellt werden durch das Kombinieren der schrumpfarmen Filamente gemäß dieser Erfindung mit den stärker schrumpfenden Filamenten von Piazza und Reese dadurch, daß die wärmebehandelten hochschrumpfenden Filamente eine sehr stark verbesserte Schrumpfspannung aufweisen (z.B. von mindestens etwa 0,15 g/d), durch die die Entwicklung des Bauschs aus dem gemischten Schrumpf selbst in sehr dicht strukturierten Geweben ermöglicht wird.
Die Kombination von hohem Schrumpf und hoher Schrumpfspannung (hierin "Schrumpfkraft" genannt) wurde bis heute nur erzielt, indem zum Beispiel herkömmliche LOY-, MOY- und POY-Garne vollständig gestreckt und anschließend nicht oder bei tiefen Temperaturen abgekühlt wurden. Die Filamente mit Sub-Deniers gemäß der Erfindung wandern bei gemischtem Schrumpf zur Oberfläche und sorgen selbst bei den am dichtesten strukturierten Stoffen fur weiche, warme und volle ästhetische Griffeigenschaften. Die Wärmebehandlung wird typischerweise, nachdem die Filamente vollkommen abgeschwächt und bis unter ihre Glasumwandlungstemperatur abgekühlt sind, und in einer solchen Weise vorgenommen, daß die Spannungszunahme während der Wärmebehandlung von einer Größenordnung ist, die gleich derjenigen bei der festgestellten Zunahme der Schrumpfspannung durch die Wärmebehandlung ist. Durch die Wahl der Wärmebehandlungsbedingungen bei mehr als etwa der Kaltkristallisationstemperatur Tcc (DSC), (typischerweise von etwa 95 bis etwa 115 ºC) und weniger als etwa der maximalen Kristallisationstemperatur Tc (typischerweise von etwa 150 bis etwa 180 ºC bei den meisten Polyestern) entstehen Filamente mit hoher Schrumpfspannung und sehr guter Färbbarkeit (z.B. mit einem hohen RDDR-Wert), während durch Behandlung bei Temperaturen von mehr als der Tc-Temperatur Filamente mit hoher Schrumpfspannung und verminderter Färbbarkeit entstehen. Die Filamente können erhitzt werden, indem sie entweder durch überhitzten Dampf von hohem Druck (z. B. von 40 - 140 psi bei etwa 245 ºC) geführt oder durch ein beheiztes Rohr geführt werden. Die Filamente mit hohem und mit niedrigem dpf können aus getrennten Packungshohlräumen ersponnen und dann so kombiniert werden, daß sie ein einziges Filamentbündel mit gemischtem dpf bilden, oder können aus einem einzigen Packungshohlraum ersponnen werden, worin die Dimensionen der Kapillaren (L und D) und die Anzahl der Kapillaren #c so gewählt werden, daß sich unterschiedliche Massendurchsatzmengen ergeben, z. B. durch Auswahl von Kapillaren in einer Weise, daß das Verhältnis der Denier-Werte der ersponnenen Filamente [(dpf) b/ (dpf) a] annähernd gleich [(LaDb/LbDa)n x (Va/Vb) x (Db/Da)³] ist, wobei a und b Filamente mit unterschiedlichen Denier-Werten bezeichnen; n = 1 bei Newtonschen Polymerschmelzen ist (und hierin experimentell durch herkömmliche Kapillardruckabfalltests bestimmt wird), und der gemessene durchschnittliche dpf = L(#adpfa + (#bdpfb)/(#a+#b)] ist. Das obige Wärmebehandlungsverfahren kann auch angewandt werden, um den niedrigeren Schrumpf der Filamente mit Sub-Deniers gemäß der Erfindung zu erhöhen, wie er durch die Notwendigkeiten des speziellen Endzwecks definiert ist, zum Beispiel durch Erhöhung von etwa 3 % auf etwa 6 - 8 % bei einer höheren Schrumpfspannung (und Schrumpfkraft) bei dicht strukturierten Geweben.

BEISPIEL XXI

In Beispiel XXI wurden ungesteckte textile Flachgarne aus 68 Filamenten von 50 den gleichmäßig kaltverstreckt und bei 160 ºC, 170 ºC und 180 ºC wärmebehandelt, so daß Streckgarne aus 50 Filamenten von 36 den mit einem Kochschrumpf (S) von etwa 4 - 5 % mit einem T&sub7;-Wert von etwa 3,5 g/d, einer Zugfestigkeit von etwa 4,5 g/d und einer Reißdehnung (EB) von etwa 27 % entstanden. Die Streckgarne hatten einen Uster-Prozentwert von etwa 2, 1 - 2,4 % und können für kritisch gefärbte Stoffe verwendet werden.

BEISPIEL XXII

Die Filamente mit feinem Denier-Wert gemäß dieser Erfindung können verwendet werden, um elastomere Garne (und Bändchen) durch Hochgeschwindigkeits-Luftstrahlverwirrung zu umhüllen, wie erläutert von Strachan in dem USA-Patent Nr.3,940,917. Feine Polyesterfilamente, die aus einem zum Zwecke der kationischen Färbbarkeit modifizierten Polymer hergestellt sind, eignen sich insbesondere für elastomere Garne, zum Beispiel aus Lycra , um ein "Auslaufen" des Farbstoffs aus den elastomeren Garnen zu verhindern, wie dies festgestellt wurde bei Lycra , das mit einem homopolymeren Polyester umhüllt ist, der mit nichtionischen Dispersionsfarbstoffen gefärbt wurde. Die direkt einsetzbaren Filamente gemäß dieser Erfindung werden bevorzugt (und diejenigen mit erhöhtem Schrumpf und erhöhter Schrumpfspannung und Schrumpfkraft nach der Beschreibung in Beispiel XX werden insbesondere bevorzugt) zum Umhüllen durch Luftstrahlverwirrung und ermöglichen das Färben der umhüllten elastomeren Garne unter atmosphärischen Bedingungen ohne Verwendung von Trägern, z. B. ähnlich den Färbebadbedingungen beim Färben von mit Nylonfilamenten umhüllten elästomeren Garnen (mit Ausnahme der mit anionischen Säurefarbstoffen gefärbten).
Einige Stoffbeispiele, die aus den Garnen gemäß der Erfindung hergestellt wurden, sind: 1) ein barrierebildender medizinischer Stoff, hergestellt mit einem direkt einsetzbaren flachen Füllgarn aus 100 schrumpfarmen Filamenten von 70 den und einem herkömmlichen kettgestreckten POY-Garn aus 34 Filamenten von 70 den in der Kette und dann gewebt auf einer Hochleistungs-Wasserdüsenwebmaschine mit 420 Picks pro Minute, so daß ein Gewebe in Leinwandbindung mit 164 Fäden pro Zoll in der Kette und 92 Picks pro Zoll im Füllgarn entsteht; 2) ein Straßenanzugstoff aus Kettatlas, hergestellt unter Verwendung des oben genannten direkt einsetzbaren Garns aus 100 Filamenten von 70 den in der Kette und durch Kombination desselben mit einen falschdrehungstexturierten Füllgarn aus 100 Filamenten von 60 den, so daß ein Kettatlas mit 172 Fäden pro Zoll in der Kette und 100 Picks pro Zoll im Füllgarn entsteht; und 3) ein Chinakreppgewebe, hergestellt mit dem oben genannten direkt einsetzbaren Garn aus 100 Filamenten von 70 den in der Kette und einem falschdrehungstexturierten Zweifachgarn aus 100 Filamenten von 60 den im Füllgarn.
Der Bequemlichkeit halber sind die hierin verwendeten Symbole, Umrechnungen und analytischen Ausdrücke im folgenden aufgeführt:
PET Poly(ethylenterephthalat)
2GT PET
TiO&sub2; Titandioxid
SiO&sub2; Siliciumdioxid
( )f "der Faser"
( )p "des Polymers"
( )m "gemessen"
dpf Denier pro Filament (1g/9000m)
dpf (ABO) dpf nach dem Kochschrumpf
dpf (BBO) dpf vor dem Kochschrumpf
DS Denier-Schwankung längs des Fadens (+ 3 Sigma)
DTV Schwankung der Streckspannung (%)
[η] Intrinsikviskosität (IV)
LRV Relativeviskosität (labormäßig)
IV Intrinsikviskosität
LRV&sub2;&sub0;.&sub8; LRV des Polyesterpolymers, das die gleiche Newtonsche Schmelzviskosität bei Nullscherung wie das Homopolymer (unmodifiziertes 2GT) von 20,8 LRV bei 295 Grad Celsius (ºC) besitzt
C Gradcelsius
ηa Scheinbare Schmelzviskosität (Poise)
ηo Schmelzviskosität, wenn Schergeschwindigkeit T 0 geht
X Gewichtsanteil an Mattierungsmittel
TMo Schmelzpunkt des Polymers bei Nullscherung (ºC)
(TM)a Scheinbarer Schmelzpunkt des Polymers (ºC)
Tg Glasumwandlungstemperatur des Polymers (ºC)
Tp Spinntemperatur der Polymerschmelze (ºC)
Ta Temperaturderabkühlungsluft (ºC)
Ts Oberflächentemperatur des Spinnfadens
tr Verweilzeitbeimfiltern (min)
w Kapillarmassendurchsatzmenge (g/min)
q Kapillarvolumendurchsatzmenge (cm/min)
Q Strömungsmenge in Spinnpackung (g/min)
#c Anzahl der Filamente pro Spinnpackung
F Freivolumen (cm³) der Spinnpackung (gefüllt)
L Kapillarlänge (cm)
L/DRND Verhältnis Kapillarlänge - Durchmesser
DRND Kapillardurchmesser gleich runder Kapillare mit gleicher Querschnittsfläche (A
Dref Durchmesser der Referenzspinndüse
Dsprt Durchmesser der Test-Spinndüse
Ac Querschnittsflächederkapillare (cm²)
Ga Scheinbare Kapillarschergeschwindigkeit (s&supmin;¹)
&epsi;a Scheinbare Spinnfadendehnung
ER Scheinbares Dehnungsverhältnis des Spinnfadens
EFD Extrusionsdichte des Filaments
dV/dx Geschwindigkeitsgradient
a Scheinbare innere Spinnfadendehnung (g/d)
Va Laminargeschwindigkeit der Abkühlungsluft (m/min)
LDQ Abkühlungsverzögerungslänge (cm)
Lc Konvergenzlänge (cm)
Vc Spinngeschwindigkeit bei Konvergenz (km/min)
V Spinn(abzugs)geschwindigkeit (km/min)
Vo Kapillarextrusionsgeschwindigkeit (m/min)
Ao Extrusionsfläche der Spinnpackung (cm²)
dV/dx Geschwindigkeitsgradient des Spinnfadens (min&supmin;¹)
η Schmelzviskosität (Poise)
DQ Abkühlungsverzögerung
( )N Gemessen an der "Einschnürungs"stelle
ypm, y/min Yards pro Minute
mpm, m/min Meter pro Minute
gpm, g/min Gramm pro Minute
m Gemessene Faserdichte (g/cm³)
c Faserdichte nach Korrektur für Mattierungsmittel
a Dichte in amorphem Zustand (1,335 g/cm³)
x Dichte im kristallinen Zustand (1,455 g/cm²)
XV Volumenfraktionskristallinität
Xw Gewichtsfraktionskristallinität
S Prozentualer Kochschrumpf
DHS Prozentualer Trockenwärmeschuumpf
Δs Schrumpfdifferenz (DHS - S)
Sm Maximales Schrumpfpotential (%)
ST Schrumpfspannung (g/d)
STmax Maximale Schrumpfspannung (g/d)
T(STmax) Spitzentemperatur der Schrumpfspannung (ºC)
PS Schrumpfkraft (g/d) (%)
TSET Maximale eingestellte Temperatur
Mi Augenblicklicher Zugmodul (g/d)
M Anfänglicherzugmodul (Youngschermodul) (g/d)
MPY Modul nachdem Strecken (g/d)
T&sub7; Zugfestigkeit bei 7 % Dehnung (g/d)
T&sub2;&sub0; Zugfestigkeit bei 20 % Dehnung (g/d)
T Zugfestigkeit (g/d)
TB Zugfestigkeit beim Bruch (g/dd)
(TB) n Normalisierte TB(g/d)
gpdd, g/dd Gramm pro Denier in gestrecktem Zustand
gpd, g/d Gramm pro Denier (in ursprünglichem ungestrecktem Zustand)
SF Formfaktor (= PM/PRND)
PM Gemessener Umkreis (P)
PRND P eines runden Filaments von gleicher Fläche
RDDR Relative Dispersionsfärbegeschwindigkeit (min1/2)
DDR Dispersionsfärbegeschwindigkeit (min1/2)
RDR Reststreckverhältnis
1.abx Streckverhältnis, z.B. mit dem Wert "1.ab"
EB Reißdehnung (%)
tan α Sekantenmodul nach dem Strecken (g/d)
tan β Tangentenmodul nach dem Strecken (g/d)
Δn Doppelbrechung
Δa Doppelbrechung in amorphen Bereichen
Δo Doppelbrechung in kristallinen Bereichen
Ao Intrinsik-Doppelbrechung
SOE Spannungsoptischer Koeffizient (gpd)&supmin;¹
fa Funktion der Orientierung in amorphem Zustand
fc Funktion der Orientierung in kristallinem Zustand
COA Kristallorientierungswinkel (WAXS)
LPS Abstandderlangenperiode (SAXS, A)
CS Durchschnittlichekristallgröße (A)(WAXS, 010)
Tcc (DSC) DSC-Kaltkristallisationstemperatur (ºC)
T(E"max) E"-Spitzentemperatur (Tα)
E" Dynamischerverlustmodul (g/d)
Mson Schallmodul
MS Schrumpfmodul (g/d)
SV Schallgeschwindigkeit (km/min)
Vf,am Amorphes Freivolumen (A³) (1 A³ = 1 x 10&supmin;³ nm³)
Å Ångström (=0,1 nm)
mil 0,001 Zoll = 0,0254 mm = 25,4 Mikrometer
µ Mikrometer (10&supmin;&sup6; m = 10&supmin;&sup4; cm = 10&supmin;³ mm)
km/min Kilometer/min = 10³ Meter/min
A Hydrocarbolendioxy-Einheiten [-O-R'-O-]
B Hydrocarbolendicarbonyl-Einheiten [-C(O)-R"-C(O)-]
R', R" Hydrocarbolen-Gruppe
C,H,O Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff
-O- "Oxy"-Bindung (Etherbindung)
-C(O)- Carbonylgruppe
RPC Schnellstiftzahl
FOY Appretur auf dem Garn in Gew. -%
AJT Luftstranltexturierung
LOY Schwach orientierte Garne
MOY Mittelstark orientierte Garne
HOY Stark orientierte Garne
POY Teilorientiertes Garn
SOY Spinnorientierte Garne
DUY Direkt einsetzbare Garne
FDY Vollständig gestreckte Garne
PBY Nachbauschbaregarne
WDFY Vorlagegarn zum Kettstrecken
DFY Streckvorlagegarn
DTFY Vorlagegarn zum Strecktexturieren
FTT Falschdrehungstexturieren
SBC Stauchkammerkräuseln
SBT Stauchkammertexturieren
SDSO Vereinfachte direkte Spinnorientierung
WAXS Weitwinkel-Röntgenstreuung
SAXS Kleinwinkel-Räntgenstreuung
DSC Differentialscanningkalorimetrie
RAD Radialabkühlung
XF Kreuzzstromabkühlung
DT Streckspannung (gpd)
DTV Streckspannungsschwankung (%)
IFDU Gleichmäßigkeit des Deniers zwischen Filamenten
RND Rund
TRI Trilobal
RIB Band
HOL Hohl
ABO nach dem Kochschrumpf
BBO vor dem Kochschrumpf
RV Relative Viskosität
FVC Anteiliger Hohlraumgehalt
EVA Extrusionshohlraumbereich
ID Innendurchmesser
OD Außendurchmesser
d Filamentdurchmesser (cm)
Niso Isotroper Brechungsindex
HRV LRV+1,2
RV 1,28 (HRV)
(ηo)2GT [0,0653(LRV+ 1,2)³,³³] bei 295 ºC
(ηo)Tp 295 ºC x (295/Tp)6
ft³ 0,0284 m³
µ (Mikrometer) 10&supmin;&sup4; cm
mil (0,001") 2,54 x 10&supmin;³ cm = 25,4 µm
m/min 0,9144 yd/min
dpf 1 g/9000 m
g/min 0,132 pph
d (cm) 11,89 x 10&supmin;&sup4; (dpf/p)1/2
(TM)a (TM)o + 2 x 10&supmin;&sup4; (L/D)Ga, ºC
Ga (s&supmin;¹) (32/60π)(w/1,2195)(1/DRND)³, s&supmin;¹
tR(min) [1,2195VF (cm³)]/(w#c), min
a 10&supmin;³( /soc)(LRV/LRV&sub2;&sub0;,&sub8;)(TR/TP)
[V²/dpf] [Ao(cm)/#c&sup0;,&sup7; g/d
ER V/Vo =2,25 x 10&sup5; (1,2195π)(DRND²/dpf)
&epsi;R Ln(ER)
Ts 660 (wL/D&sup4;)&sup0;,&sup6;&sup8;&sup5;, ºC, wobei W = pph ist und L und D in mils angegeben sind
TR (TM)a + 40 ºC
w dpf V (m/min)/900 = dpf V (km/min) /9, g/min
DRND 2(Ac/π)1/2, cm
XV ( - a)/( c - a)
XW ( c/ )Xv
c 1,455g/cm³
a 1,335g/cm³
cor gemessen - 0,0087 (%TiO&sub2;), g/cm³
ΔS (DHS, % - S, %)
SM (550 - EB, %)/6,5, %
Mpy (1,2 T&sub2;&sub0; -1,07 T&sub7;)/(1,2 -1,07), g/d
TB (Zugfestigkeit, T) (RDR), g/d
RDR (1 + EB, %/100)
(TB)n TB + LRV&sup0;,&sup7;&sup5; (1 - x)&supmin;&sup4;
Δn Δc + Δa = Δo [Xvfc + (1 -Xv)fa]
fc (1 - COA/180)
f Δn/Δo = 1/2 (3< cos> ² -1)
Δo 0,220
SOC Δn/ a = 0,7 (g/d)&supmin;¹
Vf,am CS³[(1-Xv)/Xv][1-fa)/fa],A³
ΔP = 4 (L/DRND)nηaGa, n = 1 für Newtonsche Schmelzen
und wenn Ga T 0 geht
(dpf)b(dpf)a [(L/D)a/(L/D)b]n[(Va/Vb)((Db/Da)³
ΔP 4(L/D)ηaGa = 4 (L(D)τWand
τWand ηaGa
Ga (32(π )(w/D³),s&supmin;¹
Vo (w/ )/(Fläche), cm/min
g/d 1,0893N/dtex
1 g 0,9804 x 10³ Dyn
1 N 10³ Dyn
PSI 0,0703k9/cm²
g/cm² 0,9( )(g/d) = ( )(g/dtex)
EVA π(ID²)/4)
FVC (ID/OD)²
PS (ST, g/d) x (S, %)
ABO BBO[100/(100-S)]
In der folgenden Tabelle 1 sind die Beispiele 1-2; 1-4; 2-6, 5-6; 5-8 und 5-10 Vergleichsbeispiele. TABELLE I TABELLE II TABELLE III TABELLE IV TABELLE V TABELLE VI TABELLE VII TABELLE VIII
"NA" bedeutet "NOT APPLICABLE" = entfällt (nicht zutreffend)
WD = KETTSTRECKEN
COLD = KALTSTRECKEN
AJT = LUFTSTRAHLTEXTURIEREN

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von spinnorientierten feinen Polyesterfilamenten mit einem Denier-Wert im Bereich von 1 bis 0,2, worin

(i) das Polyesterpolymer so gewählt ist, daß es eine relative Viskosität (LRV) im Bereich von 13 bis 23, einen Schmelzpunkt bei Null-Scherung (TMo) im Bereich von 240 ºC bis 265 ºC und eine Glasumwandlungstemperatur (Tg) im Bereich von 40 ºC bis 80 ºC besitzt;

(ii) der Polyester geschmolzen und auf eine Temperatur (Tp) im Bereich von 25 ºC bis 55 ºC über dem scheinbaren Schmelzpunkt (TM)a des Polymers erhitzt wird;

(iii) die entstandene Schmelze schnell genug gefiltert wird, damit die Verweilzeit (tr) im Hohlraum des Filters kürzer ist als 4 Minuten;

(iv) die gefilterte Schmelze mit einer Massendurchsatzmenge (w) im Bereich von 0,07 bis 0,7 g/min durch eine Spinndüsenkapillare extrudiert wird und die Kapillare so gewählt wird, daß sie eine Querschnittsfläche (Ac) im Bereich von 125 x 10&supmin;&sup6; cm² bis 1250 x 10&supmin;&sup6; cm² und eine solche Länge (L) und einen solchen Durchmesser (DRND) aufweist, daß das Verhältnis (L : DRND) mindestens 1,25 und weniger als 6 beträgt;

(v) die extrudierte Schmelze auf einem Stück (LDQ) von mindestens 2 cm und weniger als (12 dpf1/2) cm vor einer direkten Abkühlung geschützt ist, wenn sie aus der Spinndüsenkapillare austritt, wobei dpf der Denier-Wert pro Filament des feinen spinnorientierten Polyesterfilaments ist;

(vi) die extrudierte Schmelze bis unter die Glasumwandlungstemperatur (TG) abgekühlt und auf eine scheinbare Spinnfadendehnung (&epsi;A) im Bereich von 5,7 bis 7,6 und eine scheinbare innere Spinnfadenspannung ( a) im Bereich von 0,045 bis 0,195 g/d abgeschwächt wird;

(vii) die abgekühlten Filamente dann mit Hilfe einer reibungsarmen Fläche in einem Abstand (Lc) von der Spinndüsenplatte im Bereich von 50 cm bis 140 cm zu einem Multifilamentbündel zusammengeführt werden; und

(viii) das Multifilamentbündel mit einer Geschwindigkeit (V) im Bereich von 2 bis 6 km/min abgezogen wird und mit einer Geschwindigkeit aufgewickelt wird, die 95 % bis 100 % der Abzugsgeschwindigkeit beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Polyester Struktureinheiten aus Ethylen-5-M-sulfoisophthalat im Bereich von 1 bis 3 Mol-% enthält, wobei M ein Alkalimetallkation ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Polyester im wesentlichen Poly(ethylenterephthalat) ist, bestehend aus ersten einander abwechselnden Hydrocarbolendioxy-Struktureinheiten A [-O-C&sub2;H&sub4;-O-] und Hydrocarbolendicarbonyl-Struktureinheiten B [-(O)C-C&sub6;H&sub4;-C(O)-], modifiziert mit kleineren Anteilen an anderen Hydrocarbolendioxy-Struktureinheiten A und/oder Hydrocarbolendicarbonyl-Struktureinheiten B, die sich von den ersten einander abwechselnden Hydrocarbolendioxy-Struktureinheiten A und Hydrocarbolendicarbonyl-Struktureinheiten B unterscheiden, so daß ein Polyesterpolymer mit einem Schmelzpunkt bei Null-Scherung (TM)o im Bereich von 240 ºC bis 265 ºC und einer Glasumwandlungstemperatur (Tg) im Bereich von 40 ºC bis 80 ºC entsteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, worin die scheinbare Spinnfadendehnung (&epsi;a) im Bereich von 6 bis 7,3 liegt und die scheinbare innere Spinnfadenspannung ( a) so reguliert wird, daß eine durchschnittliche Orientierung, dargestellt durch eine Festigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;), im Bereich von 0,5 bis 1,75 g/d erzielt wird.

5. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 4, worin die Temperatur des Polymers (Tp) im Bereich von 30 ºC bis 50 ºC über dem scheinbaren Schmelzpunkt (TM)a des Polymers liegt, die Querschnittsfläche der Spinndüsenkapillare (Ac) im Bereich von 125 x 10&supmin;&sup6; cm² bis 750 x 10&supmin;&sup6; cm² liegt, die Dichte des Extrusionsfilaments (#c/Ao) im Bereich von 2,5 bis 25 filamenten/cm² liegt und die Abkühlung der extrudierten Schmelze mit Hilfe von radial gerichteter Luft mit einer Temperatur (Ta) erfolgt, die niedriger ist als etwa die Glasübergangstemperatur (Tg) des Polymers, und mit einer Geschwindigkeit (Va) im Bereich von 10 bis 30 m/min, und das Zusammenführen mit einer Führungsspitze für dosiertes Appretieren in einem Abstand (Lc) im Bereich von 50 cm bis (50 + 90 dpf1/2) cm erfolgt und die Abzugsgeschwindigkeit (V) im Bereich von 2 bis 5 km/min liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Filamente einen Denier-Wert im Bereich von 0,6 bis 0,2 und eine Denier-Schwankung (DS) von weniger als 2 % aufweisen.

7. Spinnorientierte Polyesterfilamente mit einer Feinheit im Bereich von 1 bis 0,2 den pro Filament, wobei der Polyester eine relative Viskosität (LRV) im Bereich von 13 bis 23, einen Schmelzpunkt bei Null-Scherung (TMo) im Bereich von 240ºC bis 265ºC und eine Glasumwandlungstemperatur (Tg) des Polymers im Bereich von 40 ºC bis 80 ºC besitzt, und die Filamente folgendes aufweisen:

(i) einen Kochschrumpf (S) von weniger als dem maximalen Schrumpfpotential (Sm), wobei Sm = ((550-EB) /6,5] % ist und die prozentuale Reißdehnung (EB) im Bereich von 40 % bis 160 % liegt,

(ii) eine maximale Schrumpfspannung (STmax) im Bereich von 0,05 bis 0,2 g/d mit einer Spitzentemperatur T(STmax) im Bereich von 5ºC bis 30ºC über der Glasumwandlungstemperatur (Tg) des Polymers;

(iii) eine Festigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) im Bereich von 0,5 bis 1,75 g/d derart, daß das Verhältnis [(TB)n/T&sub7;] mindestens (5/T&sub7;) beträgt, wobei (TB)n die normierte Reißfestigkeit ist;

(iv) eine durchschnittliche Denier-Schwankung (DS) von weniger als 4 % längs des Fadens.

8. Filamente nach Anspruch 7, wie sie besonders geeignet sind zur Verwendung als Streckvorlagegarne, und die einen Kochschrumpf (S) und einen Trockenwärmeschrumpf (DHS) von mindestens 12 %, eine Reißdehnung (EB) im Bereich von 80 % bis 160 % und eine Festigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) im Bereich von 0,5 bis 1 g/d aufweisen.

9. Filamente nach Anspruch 7, wie sie besonders geeignet sind zur Verwendung als direkt eingesetzte Textilgarne, und die eine Schrumpfdifferenz (ΔS) von weniger als +2 % aufweisen, wobei der Kochschrumpf (S) und der Trockenwärmeschrumpf (DHS) im Bereichvon 2 % bis 12 % liegen, so daß der Denier-Wert der Filamente nach der Schrumpfung kleiner ist als 1, und einen T&sub7;-Wert im Bereich von 1 bis 1,75 g/d, einen (EB)-Wert im Bereich von 40 % bis 90 % und einen Modul nach dem Strecken (Mpy) im Bereich von 2 bis 12 g/d aufweisen, wobei Mpy = (1,2 T&sub2;&sub0;-1,07 T&sub7;)/0,13 ist.

10. Filamente nach Anspruch 7 mit einem Vermögen, gleichmäßig kaltverstreckbar zu sein, und mit einer Schrumpfdifferenz (ΔS) von weniger als + 2 % wobei der Kochschrumpf (S) und der Trockenwärmeschrumpf (DHS) beide im Bereich von 2 % bis 12 % liegen, einem Beginn der Kaltkristallisation Tcc (DSC) von weniger als 105 ºC sowie einem augenblicklichen Zugmodul von mindestens 0.

11. Gestreckte, spinnorientierte Polyesterfilamente mit Denier-Werten nach dem Kochschrumpf dpf (ABO) im Bereich von 1 bis 0,2 dpf, worin der Polyester eine relative Viskosität (LRV) im Bereich von 13 bis 23, einen Schmelzpunkt des Polymers bei Null- Scherung (TMo) im Bereich von 240 ºC bis 265 ºC und eine Glasumwandlungstemperatur (Tg) des Polymers im Bereich von 40ºC bis 80ºC besitzt, und die gestreckten Filamente folgendes aufweisen:

(i) einen Kochschrumpf (S) und einen trocken Wärmeschrumpf (DHS) im Bereich von 2 % bis 12 %;

(ii) eine Festigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) von mindestens 1 g/d, sodaß das Verhältnis ((TB)n/T&sub7;] mindestens (5/T&sub7;) beträgt, wobei (TB)n die normierte Reißfestigkeit ist, und die Reißdehnung (EB) im Bereich von 15 % bis 55 % liegt;

(iii) einen Modul nach dem Strecken (Mpy) im Bereich von 5 bis 25 g/d;

12. Gebauschte spinnorientierte Polyesterfilamente mit einer Feinheit im Bereich von 1 bis 0,2 dpf (nach dem Kochschrumpf), worin der Polyester eine relative Viskosität (LRV) im Bereich von 13 bis 23, einen Schmelzpunkt des Polymers bei Null-Scherung (TMo) im Bereich von 240 ºC bis 265 ºC und eine Glasumwandlungstemperatur (Tg) des Polymers im Bereich von 40 ºC bis 80 ºC besitzt, und die Filamente folgendes aufweisen:

(i) einen Kochschrumpf (S) und einen Trockenwärmeschrumpf im Bereich von 2 % bis 12 %;

(ii) eine Festigkeit bei 7 % Dehnung (T&sub7;) von mindestens etwa 1 g/d und eine Reißdehnung (EB) im Bereich von 15 % bis 55 %, wobei der Modul nach dem Strecken (Mpy) im Bereich von 5 bis 25 g/d liegt.

13. Filamente nach Anspruch 11 oder 12, worin die Filamente weiter gekennzeichnet sind durch eine Spitzentemperatur bei einem dynamischen Verlustmodul T(E"max) von weniger als 115 ºC.

14. Filamente nach Anspruch 11 oder 12, worin die Filamente weiter gekennzeichnet sind durch eine relativen Dispersionsfarbstoffwert (RDDR) von mindestens 0,1.

15. Filamente nach einem der Ansprüche 7 bis 14, worin die Filamente einen Formfaktor (SF) von mindestens 1,25 besitzen.

16. Filamente nach einem der Ansprüche 7 bis 15, worin die Filamente einen Denier-Wert im Bereich von 0,8 bis 0,2 dpf besitzen.

17. Filamente nach einem der Ansprüche 7 bis 16, worin die Filamente eine durchschnittliche Denier-Schwankung (DS) von weniger als 2 % längs des Fadens aufweisen.

18. Filamente nach einem der Ansprüch 7 bis 17, worin die Polyesterfaser Struktureinheiten aus Ethylen-5-M-sulfoisophthalat im Bereich von 1 bis 3 Mol-% enthält, wobei M ein Alkalimetallkation ist.

19. Filamente nach einem der Ansprüche 7 bis 18, worin der Polyester im wesentlichen Poly(ethylenterephthalat) ist, bestehend aus ersten einander abwechselnden Hydrocarbolendioxy-Struktureinheiten A [-O-C&sub2;H&sub4;-O-] und Hydrocarbolendicarbonyl-Struktureinheiten B (-C-(O)-C&sub6;H&sub4;-C(O)-], modifizier mit kleineren Anteilen an anderen Hydrocarbolendioxy-Struktureinheiten A und/oder Hydrocarbolendicarbonyl-Struktureinheiten B, die sich von den ersten einander abwechselnden Hydrocarbolendioxy-Struktureinheiten A und Hydrocarbolendicarbonyl-Struktureinheiten B unterscheiden, so daß ein Polyesterpolymer mit einem Schmelzpunkt bei Null-Scherung (TMo) im Bereich von 240 ºC bis 265 ºC und einer Glasumwandlungstemperatur (Tg) im Bereich von 40 ºC bis 80 ºC vorliegt.