EP0287604A1 - Verfahren zur herstellung eines glatten polyesterfadens und polyesterfaden hergestellt nach dem verfahren. - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines glatten polyesterfadens und polyesterfaden hergestellt nach dem verfahren.

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EP0287604A1
EP0287604A1 EP87906653A EP87906653A EP0287604A1 EP 0287604 A1 EP0287604 A1 EP 0287604A1 EP 87906653 A EP87906653 A EP 87906653A EP 87906653 A EP87906653 A EP 87906653A EP 0287604 A1 EP0287604 A1 EP 0287604A1
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tex
thread
polyester
shrinkage
poy
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Viscosuisse SA
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    • D02J1/22—Stretching or tensioning, shrinking or relaxing, e.g. by use of overfeed and underfeed apparatus, or preventing stretch
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/12—Stretch-spinning methods
    • D01D5/16—Stretch-spinning methods using rollers, or like mechanical devices, e.g. snubbing pins
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
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    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a smooth, cold-drawn, ultimate filament thread made of polyester POY and a thread produced by this method.
  • a smooth multifilament filament thread is to be understood as a non-textured filament thread, which retains its uncurled flat shape even after boiling in water.
  • Polyester is to be understood as a thermoplastic which was produced from at least 85% by weight of terephthalic acid and ethylene glycol.
  • the polyester POY Partially Oriented Yarn
  • a polyester thread with a titer of about 50 to 1200 dtex which was melt-spun at a speed of about 2800 to 4000 m / min.
  • the delivery roll can be unheated for stretching or have a temperature of up to 70 ° C.
  • the drawing can be carried out with or without the use of a drawing pin.
  • Homogeneous cold stretching should be understood to mean that the stretching ratio must be chosen so high that there are no undrawn or stretched points in the stretched thread or less than the set stretching ratio, which can be seen, for example, from the Uster%, which is in the generally should be ⁇ 1.5.
  • the draw ratio must be at least 1.6 depending on the spinning speed.
  • hot relaxation we mean a decrease in length of the thread caused by temperature treatment at temperatures above the glass transition temperature.
  • the amount of the decrease in length is determined by the so-called lead VE:
  • DE-A-28 39 672 discloses a polyester exchange thread for cellulose acetate of the type with a boil-off shrinkage of 2 to 6% by direct cutting spinning at about 4000 m / min, without using a drafting system and without heat treatment. A boil-off shrinkage of less than 2% is described as extremely low and difficult to achieve directly.
  • the known thread has the disadvantage that it still has too high a shrinkage.
  • such a thread must be shrunk before the bobbin dyeing and rewound onto perforated dye tubes.
  • the object of the invention is to provide a method by means of which a thread can be produced which has an extremely low shrinkage and, in its other properties, comes close to a cellulose acetate or viscose thread.
  • the object is achieved according to the invention by the feature of claim 1 and is characterized in that the polyester POY in a first process step with a stretching device. V of at least 1.6 homogeneously cold-stretched and hot-relaxed in a second process step with an advance of 10 to 20%.
  • the resulting thread is outstandingly suitable as an exchange material for cellulose acetate in smooth fabrics and shows a good suitability for roughening.
  • the thread will shrink too much; with a lead of more than about 20%, a crimp occurs, which is undesirable for the area of application of a smooth thread.
  • the thread produced by the method according to the invention is characterized by its strength-elongation diagram.
  • the reproduction of the complete strength-elongation diagram has good informative value about the mechanical behavior of the examined thread.
  • the key figures of the initial module, The reversibility limit, tensile strength and elongation at break are determined from these in a known manner, for example the initial modulus from the linear slope at the beginning of the diagram, the reversibility limit corresponding to the strength from which the diagram deviates from the linear course.
  • the thread according to the invention must simultaneously meet the following conditions: it must have an initial modulus of 200 to 800 cN / tex, in particular 350 to 500 cN / tex; a reversibility limit of 4 to 12 cN / tex, in particular 6 to 12 cN / tex; a boil-off shrinkage of 0 to 2.8%, in particular 0 to 2%; an intrinsic viscosity of 0.60 to 0.75 dl / g, in particular 0.62 to 0.66 dl / g, measured at 25 ° C. in a mixture of phenol / tetrachloroethane 1: 1; a thermal shrinkage at 160 ° C. C and 0.1 cN / tex pretensioning force of ⁇ 2%; a shrinking force of 0.1 cN / tex measured under the same temperature and pretensioning force conditions.
  • the largely shrunk thread has the advantage that in the case of bobbin dyeing, it can be twisted directly onto a perforated dye tube without steaming and rewinding.
  • a polyester POY according to the preamble of claim 1 with an intrinsic viscosity of 0.62 dl / g serves as the starting material for both examples.
  • Example 1 continuous process
  • the processing wire tensile force in the 2nd stage results from the process-related relaxation tension.
  • the swirling takes place with approx. 25 knots / meter and the winding at 420 m / min.
  • a polyester POY dtex 100 f 36 spun at 3100 m / min is drawn at a take-off speed of 530 m / min and a ratio of 1: 1.8 without a drawing pin at room temperature and immediately after the drawing zone at approx. 15 knots / Meters swirled.
  • the yarn at 20% overfeed through a closed radiant heater of 70 cm length at 225 ⁇ C heater temperature out.
  • the processing thread tension corresponds to the process-related relaxation tension.
  • the take-off speed is 110 m / min.
  • polyester threads according to the invention are represented by their characteristic curves in FIGS. 2-4.
  • the curves obtained from the continuous as well as the discontinuous manufacturing process are practically identical.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the method according to the invention
  • FIG. 2 ac strength-elongation curves a) PES dtex 84 f 36 ab Cops, unshrunk (comparative example) b) PES with 10% lead (relaxed) c) PES with 20% lead
  • reference number 1 denotes a first delivery plant 1.
  • the delivery unit 1 is followed by a second delivery unit 2 with a separating roller 2 '.
  • a heater 3 is arranged between the delivery unit 2 and a take-off unit 4 with a separating roller 4 ', which is followed by a winding unit.
  • An undrawn polyester POY 5a is taken up by the delivery unit 1 and is cold-drawn by the delivery unit 2 in a stretching zone 5b.
  • the draw-off unit 4 runs at a lower speed than the delivery unit 2, as a result of which the drawn thread passes through the heater 3 with an adjustable advance in a relaxation zone 5c. The result is a heat-relaxed thread with the properties according to the invention.
  • Example A Cops 10% VE 20% VE
  • the effective shrinkage module (Sm a ) takes into account the three components titer (T), effective shrinkage (Se) and the effective shrinkage force Sk a and is calculated as follows:
  • the thread according to the invention is suitable for woven goods, knitted goods and especially for pile goods such as velvet, velor etc.
  • the improved tactile properties are very similar to those of cellulose acetate and viscose.
  • First delivery unit Second delivery unit with separating roller 2 'heater Extracting unit with separating roller 4 * a PES-POY thread b Stretch zone c Relaxation zone

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Description

Verfahren zur Herstellung eines glatten Polyesterfadens und Polyesterfaden hergestellt nach dem Verfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellun eines glatten, kaltverstreckten, ultifilen Filamentfadens aus Polyester-POY sowie einen nach diesem Verfahren hergestellten Faden.
Unter einem glatten multifilen Filamentfaden ist ein nicht tex- turierter Filamentfaden zu verstehen, welcher seine ungekräusel te flache Form auch nach dem Kochen in Wasser beibehält.
Unter Polyester ist ein thermoplastischer Kunststoff zu verste¬ hen, welcher aus wenigstens 85 Gew.-% Terephthalsäure und Ethy- lenglykol hergestellt wurde.
Das Polyester-POY (Partial Oriented Yarn) steht für einen Poly¬ esterfaden, mit einem Titer von etwa 50 bis 1200 dtex, welcher bei einer Geschwindigkeit von etwa 2800 bis 4000 m/min schmelz¬ gesponnen wurde.
Mit Kaltverstrecken bezeichnen wir ein Verstrecken bei Fadentem peraturen, welche deutlich unterhalb der Glasumwandlungstempera tur des Polyesters, also deutlich unter 85'C liegen. Zum Bei¬ spiel kann die Lieferrolle zum Verstrecken ungeheizt sein oder eine Temperatur bis 70*C haben. Die Verstreckung kann mit oder ohne Verwendung eines Streckstiftes erfolgen.
Unter homogenem Kaltverstrecken soll verstanden werden, dass da Streckverhältnis so hoch gewählt werden muss, dass im verstreck ten Faden keine unverstreckten oder weniger hoch als das einge¬ stellte Streckverhältnis verstreckte Stellen vorhanden sein dür fen, was z.B. an den Uster % erkennbar ist, die im allgemeinen <1,5 sein sollen. Für POY aus dem angegebenen Geschwindigkeits- bereich heisst dies, dass das Streckverhältnis je nach Spinnge- schwindigkeit mindestens 1,6 betragen muss.
Unter Heissrelaxation verstehen wir eine durch Temperaturbehand¬ lung mit Temperaturen oberhalb der Glasumwandlungstemperatur er¬ erwirkte Längenabnahme des Fadens. Der Betrag der Längenabnahme wird durch die sogenannte Voreilung VE bestimmt:
L = Geschwindigkeit des Lieferwerks A = Geschwindigkeit des Abzugwerks
Die Herstellung von kaltgestrecktem Polyesterf den aus mit mehr als 4000 m/min gesponnenem POY ist bekannt (JP-A-53-14 37 28).
Aus der DE-A-28 39 672 ist ein Polyester-Austauschfaden für Cel- luloseacetat der Art mit einem Abkochschrumpf von 2 bis 6 % durch direktes SchneiIspinnen bei etwa 4000 m/min, ohne Verwen¬ dung eines Streckwerks und- ohne Wärmebehandlung bekannt. Darin wird ein Abkochschrumpf kleiner als 2 % als extrem niedrig und schwer direkt erzielbar bezeichnet.
Der bekannte Faden hat vor allem den Nachteil, dass er noch einen zu hohen Schrumpf aufweist. Ausserdem muss ein solcher Fa¬ den vor der Spulenfärbung geschrumpft und auf perforierte Färbe¬ hülsen umgespult werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem ein Faden hergestellt werden kann, der einen extrem niedrigen Schrumpf aufweist und dabei in seinen anderen Eigen¬ schaften einem Celluloseacetat- oder Viscosefaden nahekommt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das Merkmal des An¬ spruchs 1 gelöst und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Po¬ lyester-POY in einem ersten Verfahrensschritt mit einem Streck- Verhältnis von wenigstens 1,6 homogen kaltverstreck-t und in einem zweiten Verfahrensschritt mit einer Voreilung von 10 bis 20 % heissrelaxiert wird.
Im Bereich von 10 bis 20 % Voreilung, bevorzugt 12 bis 18 % Vor¬ eilung mit gleichzeitiger Wärmebehandlung wird überraschend ein praktisch schrumpffreier Faden erhalten, welcher ein fülliges, weiches, bei nicht mattiertem Polymer seidenglänzendes Flächen¬ gebilde mit gutem Fallvermögen liefert.
Der resultierende Faden ist in hervorragender Weise als Aus¬ tauschmaterial für Celluloseacetat in glatten Flächengebilden geeignet und zeigt eine gute Eignung zum Aufrauhen.
Bei einer Voreilung von weniger als 10 % resultiert ein Faden mit einem zu hohen Schrumpf; bei einer Voreilung von mehr als etwa 20 % tritt eine Kräuselung auf, welche für das Einsatzge¬ biet eines glatten Fadens unerwünscht ist.
Es ist zweckmässig, die trockene Wärmebehandlung bei 140 bis 250"C, bevorzugt bei 200 bis 230βC, insbesondere bei 225βC bei einer Heizerlänge von wenigstens 200 mm durchzuführen.
Es ist jedoch auch möglich, die Wärmebehandlung in einer Flüs¬ sigkeit, vorteilhaft in Wasser/Wasserdampf, bei 70 bis 140°C durchzuführen.
Es ist zweckmässig, die Relaxation bei einer Abzugsgeschwindig¬ keit von 100 bis 1000 m/min, vorzugsweise bei 300 bis 700 m/min auszuführen.
Der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Faden ist durch sein Festigkeits-Dehnungsdiagramm gekennzeichnet. Die Wie¬ dergabe des vollständigen Festigkeit-Dehnungsdiagrammes hat eine gute Aussagekraft über das mechanische Verhalten des untersuch¬ ten Fadens. Darüber hinaus werden die Kennzahlen Anfangsmodul, Reversibilitätsgrenze, Reissfestigkeit und Reissdehnung aus die¬ sen in bekannter Weise bestimmt, beispielsweise der Anfangsmodul aus der linearen Steigung am Anfang des Diagramms, wobei die Re¬ versibilitätsgrenze der Festigkeit entspricht, ab welcher das Diagramm vom linearen Verlauf abweicht.
Ueblicherweise werden solche Fäden auch durch eine Reihe thermo- mechanischer Kennzahlen beschrieben, die auf die späteren Verar¬ beitungsbedingungen oder Gebrauchseigenschaften bezugnehmen. Darunter versteht man die bei definierten Temperautren und Vor¬ spannkräften in Wasser oder Heissluft resultierenden Schrump¬ fungen (= Längenänderungen) oder Schrumpfkräfte (siehe Erläute¬ rungen zu der Tabelle) .
Der erfindungsgemässe Faden muss im einzelnen die folgenden Be¬ dingungen gleichzeitig erfüllen: Er muss einen Anfangsmodul von 200 bis 800 cN/tex, insbesondere von 350 bis 500 cN/tex; eine Reversibilitätsgrenze von 4 bis 12 cN/tex, insbesondere 6 bis 12 cN/tex; einen Abkochschrumpf von 0 bis 2,8 %, insbesondere 0 bis 2 %; eine intrinsische Viskosität von 0,60 bis 0,75 dl/g, insbe¬ sondere 0,62 bis 0,66 dl/g, gemessen bei 25"C in einem Gemisch von Phenol/Tetrachlorethan 1:1; einen Thermoschrumpf bei 160CC und 0,1 cN/tex Vorspannkraft von <2 %; eine bei gleichen Tempe¬ ratur- und Vorspannkraft-Bedingungen gemessene Schrumpfkraft von 0,1 cN/tex aufweisen.
Der weitgehend ausgeschrumpfte Faden hat den Vorteil, dass er im Falle einer Spulenfärbung direkt, ohne Dämpfen und Umspulen auf eine perforierte Färbehülse gezwirnt werden kann.
Die Erfindung soll anhand von Beispielen näher erläutert wer¬ den.
Als Ausgangsmaterial für beide Beispiele dient ein Polyester-POY gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer intrinsischen Viskosität von 0,62 dl/g. Beispiel 1 (kontinuierliches Verfahren)
Ein Polyester-POY dtex 100 f 36, produziert bei einer Spinnge¬ schwindigkeit von 3100 m/min, wird auf einer zweistufigen Streckzwirnmaschine in der 1. Stufe bei Raumtemperatur ohne Streckstift im Verhältnis 1:1,8 kaltverstreckt und anschliessen in der 2. Stufe mit 10 % Voreilung über einen Plattenheizer von 48 cm Länge und einer Heizertemperatur von 225"C geführt. Die Verarbeitungs adenzugkraft in der 2. Stufe resultiert aus der prozessbedingten Relaxierspannung. Direkt anschliessend erfolgt die Verwirbelung mit ca. 25 Knoten/Meter und die Auf icklung bei 420 m/min.
Beispiel 2 (diskontinuierliches Verfahren)
Ein bei 3100 m/min gesponnenes Polyester-POY dtex 100 f 36 wird bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 530 m/min und einem Verhält¬ nis von 1:1,8 ohne Streckstift bei Raumtemperatur verstreckt und unmittelbar nach der Streckzone mit ca. 15 Knoten/Meter verwir¬ belt. In einer zweiten Arbeitsoperation wird der Faden mit 20 % Voreilung durch einen geschlossenen Strahlungsheizer von 70 cm Länge bei 225βC Heizertemperatur geführt. Auch hier entspricht die Verarbeitungsfadenzugkraft der prozessbedingten Relaxier¬ spannung. Die Abzugsgeschwindigkeit beträgt 110 m/min.
Die erfindungsgemässen Polyesterfäden werden durch ihre charak¬ teristischen Kurven in den Figuren 2-4 wiedergegeben. Hierbei sind die erhaltenen Kurven vom kontinuierlichen wie auch diskon¬ tinuierlichen Herstellungsverfahren praktisch identisch.
Es zeigen:
Fig. 1 Eine schematische Darstellung des erfindungsge¬ mässen Verfahrens Fig. 2 a-c Festigkeits-Dehnungskurven a) PES dtex 84 f 36 ab Cops, ungeschrumpft (Vergleichsbeispiel) b) PES mit 10 % Voreilung (relaxiert) c) PES mit 20 % Voreilung
Fig. 3 a-c Thermoschrumpfkurven an unbelasteten Fäden a) PES dtex 84 f 36 ab Cops, ungeschrumpft (Vergleichsbeispiel) b) PES mit 10 % Voreilung (relaxiert) c) PES mit 20 % Voreilung
Fig. 4 a-c Thermoschrumpfkurven an mit 0,1 cN/tex be¬ lasteten Fäden a) PES dtex 84 f 36 ab Cops, ungeschrumpft (Vergleichsbeispiel ) b) PES mit 10 % Voreilung (relaxiert) c) PES mit 20 % Voreilung
In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 1 ein erstes Lieferwerk 1 be¬ zeichnet. Dem Lieferwerk 1 ist ein zweites Lieferwerk 2 mit einer Separierrolle 2' nachgeschaltet. Ein Heizer 3 ist zwischen dem Lieferwerk 2 und einem Abzugswerk 4 mit einer Separierrolle 4' angeordnet, dem eine Wickeleinheit nachgeschaltet ist. Ein unverstrecktes Polyester-POY 5a wird vom Lieferwerk 1 aufgenom¬ men und wird vom Lieferwerk 2 in einer Streckzone 5b kaltver¬ streckt. Das Abzugswerk 4 läuft mit einer geringeren Geschwin¬ digkeit als das Lieferwerk 2, wodurch der verstreckte Faden mit einer einstellbaren Voreilung in einer Relaxationszone 5c den Heizer 3 durchläuft. Es resultiert ein heissrelaxierter Faden mit den erfindungsgemässen Eigenschaften.
Deutlich erkennbar sind die ausgeprägten Relaxierschultern der erfindungsgemässen Fäden in Fig. 2 sowie die im Verhältnis zu einem Normalfaden tiefen Schrumpfwerte über den gesamten Tempe¬ raturbereich (Fig. 3). Zudem erkennt man in Fig. 4 den markanten Vorspann-Kraft-Einfluss auf die Schrumpfung. Die Ergebnisse werden der besseren Uebersicht wegen in der fol¬ genden Tabelle zusammengefasst:
Normalfaden Beispiel A Beispiel B Cops 10 % VE 20 % VE
Intrinsische Viskosität dl/g 0,62 0,62 0,62
Titer dtex 71,7 65,6 74,4
Festigkeit cN/tex 41,0 37,5 32,0
Bruchdehnung % 21,0 29,0 41,0
Reversibilitätsgrenze cN/tex 18,0 8,4 6,0 titerbezogen
Anfangsmodul ) ~~ cN/tex 900 650 330 titerbezogen
Kochschrumpfung) x % 10,3 1.9 1,2
Thermoschru pf ) % 12,8 2,5 1.0 bleibend
Schrumpfung ) 2 % 10,7 1.0 1.1* effektiv
Schrumpf raft ) 3 cN/tex 3,2 0,6 0,01** titerbezogen
Thermoschrumpf- )- ' cN/tex 30,0 25,0 1,0 modul
Garnungleich- ster % 0,9 0,9 1.2 mässigkeit
Doppelbrechung Δn-10-3 180,0 145,0 123,0
) 1 Bleibende Längenänderung nach spannungsfrei durchgeführtem
Schrumpfprozess (in Heissluft bei 160βC, 15 min bzw. in
Heisswasser bei 98βC, 15 min) )2 Längenänderung am mit 0,1 cN/tex belasteten Faden während der Temperatureinwirkung (160βC, 15 min) )3 Spezifische Kraftveränderung am mit 0,1 cN/tex belasteten
Faden während der Temperatureinwirkung (160*C, 15 min) )4 Spezifische Kraft bei 100 % theor. Dehnung )Ξ Der effektive Schrumpfmodul (Sma) berücksichtigt die drei Komponenten Titer (T), effektive Schrumpfung (Se) und die effektive Schrumpfkraft Ska und wird wie folgt berechnet:
Sk [cN] -10 100
Smβ(cN/teχ] = TCdtex.
Se[%]
Faden wird länger
Bezogen auf die Vorspannkraft resultiert durch die Wärme¬ einwirkung eine Kraftreduktion
Der erfindungsgemässe Faden ist für Webware, Maschenware und be¬ sonders für Polware wie Samt, Velour etc. geeignet. Die verbes¬ serten taktilen Eigenschaften sind denjenigen von Cellulose- acetat und Viscose sehr ähnlich.
Bezeichnungen
Erstes Lieferwerk Zweites Lieferwerk mit Separierrolle 2' Heizer Abzugswerk mit Separierrolle 4* a PES-POY-Faden b Streckzone c Relaxationszone

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines glatten, kaltverstreckten, multifilen Filamentfadens aus Polyester-POY, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Polyester-POY in einem ersten Verfahrens¬ schritt mit einem Streckverhältnis von wenigstens 1,6 homogen kaltverstreckt und in einem zweiten Verfahrensschritt mit einer Voreilung von 10 bis 20 % heissrelaxiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heissrelaxation bei 140 bis 250"C in trockenem Medium er¬ folgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heissrelaxation bei 70 bis 140βC im nassen Medium erfolgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Abzugsgeschwindigkeit bei der Heissrelaxation 100 bis 1000 m/min beträgt.
5. Polyester-Filamentfaden hergestellt nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Festig- keits-Dehnungsverlauf innerhalb der Kurven (b) und (c) der Fig. 2 liegt.
6. Polyester-Filamentfaden nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Faden gleichzeitig die folgenden Be¬ dingungen erfüllt:
Anfangsmodul 200-800 cN/tex
Reversibilitätsgrenze 4-12 cN/tex
Abkochschrumpf <3 %
Intrinsische Viskosität 0,60-0,75 dl/g Thermoschrumpf <2 %
(bei 160βC, 0,1 cN/tex Vorspannkraft)
Thermoschrumpfkraft <0,1 cN/tex
(bei 160βC, 0,1 cN/tex Vorspannkraft)
Schrumpfmodul 0-30 cN/tex
EP87906653A 1986-10-24 1987-10-20 Verfahren zur herstellung eines glatten polyesterfadens und polyesterfaden hergestellt nach dem verfahren Expired - Lifetime EP0287604B2 (de)

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