EP0287604B1 - 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 Download PDF

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EP0287604B1
EP0287604B1 EP87906653A EP87906653A EP0287604B1 EP 0287604 B1 EP0287604 B1 EP 0287604B1 EP 87906653 A EP87906653 A EP 87906653A EP 87906653 A EP87906653 A EP 87906653A EP 0287604 B1 EP0287604 B1 EP 0287604B1
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polyester
polyester yarn
poy
yarn
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Hugo Specker
Paul Schaffner
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Rhone Poulenc Viscosuisse SA
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    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
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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
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/62—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters
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    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a smooth, cold-drawn, multifilament 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.
  • cold stretching we mean stretching at thread temperatures that are significantly below the glass transition temperature of the polyester, i.e. significantly below 85 ° C.
  • 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 drawing should be understood to mean that the draw ratio must be chosen so high that there are no undrawn or less than the set draw ratio in the drawn thread, which e.g. can be recognized by the Uster%, which should generally be ⁇ 1.5. For POY from the specified speed range, this means that the draw ratio must be at least 1.6, depending on the spinning speed.
  • 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 rapid 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 with which a thread can be produced which has an extremely low shrinkage and comes close to a cellulose acetate or viscose thread in its other properties.
  • the object is achieved according to the invention by the feature of claim 1 and is characterized in that the polyester POY is homogeneously cold-drawn in a first process step with a draw ratio of at least 1.6 and in a second process step is hot-relaxed with an advance of 10 to 20% .
  • the resulting thread is excellently suitable as a replacement 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 information 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 module 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 di / g, in particular 0.62 to 0.66 dl / g, measured at 25 ° C in a mixture of phenol tetrachloroethane 1: 1; thermal shrinkage at 160 ° C and 0.1 cN / tex pretensioning force of ⁇ 2%; have a shrinkage force of 0.1 cN / tex measured under the same temperature and preload conditions.
  • the largely shrunk thread has the advantage that it can be twisted directly onto a perforated dye tube in the event of bobbin dyeing without steaming and rewinding.
  • a polyester POY according to the preamble of claim 1 with an intrinsic viscosity of 0.62 di / g serves as the starting material for both examples.
  • the processing thread tension in the 2nd stage results from the process-related relaxation tension.
  • the swirling takes place at 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 mlmin and a ratio of 1: 1.8 without a drawing pin at room temperature and swirled at about 15 knots / meter immediately after the drawing zone.
  • the thread is fed through a closed radiation heater of 70 cm length at a heater temperature of 225 ° C with 20% advance.
  • the processing thread tension corresponds to the process-related relaxation tension.
  • the withdrawal speed is 110 mlmin.
  • polyester threads according to the invention are represented by their characteristic curves in FIGS. 2-4.
  • the curves obtained from the continuous and discontinuous production process are practically identical.
  • the reference numeral 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 take-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.
  • 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.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines glatten, kaltverstreckten, multifilen Filamentfadens aus Polyester-POY sowie einen nach diesem Verfahren hergestellten Faden.
  • Unter einem glatten multifilen Filamentfaden ist ein nicht texturierter Filamentfaden zu verstehen, welcher seine ungekräuselte flache Form auch nach dem Kochen in Wasser beibehält.
  • Unter Polyester ist ein thermoplastischer Kunststoff zu verstehen, welcher aus wenigstens 85 Gew.-% Terephthalsäure und Ethylenglykol hergestellt wurde.
  • Das Polyester-POY (Partial Oriented Yarn) steht für einen Polyesterfaden, mit einem Titer von etwa 50 bis 1200 dtex, welcher bei einer Geschwindigkeit von etwa 2800 bis 4000 m/min schmelzgesponnen wurde.
  • Mit Kaltverstrecken bezeichnen wir ein Verstrecken bei Fadentemperaturen, welche deutlich unterhalb der Glasumwandlungstemperatur des Polyesters, also deutlich unter 85°C liegen. Zum Beispiel 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 das Streckverhältnis so hoch gewählt werden muss, dass im verstreckten Faden keine unverstreckten oder weniger hoch als das eingestellte Streckverhältnis verstreckte Stellen vorhanden sein dürfen, was z.B. an den Uster % erkennbar ist, die im allgemeinen < 1,5 sein sollen. Für POY aus dem angegebenen Geschwindigkeitsbereich heisst dies, dass das Streckverhältnis je nach Spinngeschwindigkeit mindestens 1, 6 betragen muss.
  • Unter Heissrelaxation verstehen wir eine durch Temperaturbehandlung mit Temperaturen oberhalb der Glasumwandlungstemperatur ererwirkte Längenabnahme des Fadens. Der Betrag der Längenabnahme wird durch die sogenannte Voreilung VE bestimmt :
    Figure imgb0001
    • VL = Geschwindigkeit des Lieferwerks
    • VA = Geschwindigkeit des Abzugwerks
  • Die Herstellung von kaltgestrecktem Polyesterfaden 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 Celluloseacetat der Art mit einem Abkochschrumpf von 2 bis 6% durch direktes Schnellspinnen bei etwa 4000 m/min, ohne Verwendung 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 Faden vor der Spulenfärbung geschrumpft und auf perforierte Färbehülsen 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 Eigenschaften einem Celluloseacetat- oder Viscosefaden nahekommt.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das Merkmal des Anspruchs 1 gelöst und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Polyester-POY in einem ersten Verfahrensschritt mit einem Streckverhältnis von wenigstens 1, 6 homogen kaltverstreckt 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% Voreilung mit gleichzeitiger Wärmebehandlung wird überraschend ein praktisch schrumpffreier Faden erhalten, welcher ein fülliges, weiches, bei nicht mattiertem Polymer seidenglänzendes Flächengebilde mit gutem Fallvermögen liefert.
  • Der resultierende Faden ist in hervorragender Weise als Austauschmaterial für Celluloseacetat in glatten Flächengebilden geeignet und zeigt eine gute Eignung zum Aufrauhen.
  • Bei einervoreilung 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 fürdas Einsatzgebiet eines glatten Fadens unerwünscht ist.
  • Es istzweckmässig, die trockene Wärmebehandlung bei 140 bis 250°C, bevorzugt bei 200 bis 230°C, insbesondere bei 225°C bei einer Heizedänge von wenigstens 200 mm durchzuführen.
  • Es ist jedoch auch möglich, die Wärmebehandlung in einer Flüssigkeit, vorteilhaft in WasserlWasserdampf, bei 70 bis 140°C durchzuführen.
  • Es ist zweckmässig, die Relaxation bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 100 bis 1000 mlmin, vorzugsweise bei 300 bis 700 m/min auszuführen.
  • Der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Faden ist durch sein Festigkeits-Dehnungsdiagramm gekennzeichnet. Die Wiedergabe des vollständigen Festigkeit-Dehnungsdiagrammes hat eine gute Aussagekraft über das mechanische Verhalten des untersuchten Fadens. Darüber hinaus werden die Kennzahlen Anfangsmodul,
  • Reversibilitätsgrenze, Reissfestigkeit und Reissdehnung aus diesen in bekannter Weise bestimmt, beispielsweise der Anfangsmodul aus der linearen Steigung am Anfang des Diagramms, wobei die Reversibilitätsgrenze der Festigkeit entspricht, ab welcher das Diagramm vom linearen Verlauf abweicht.
  • Ueblicherweise werden solche Fäden auch durch eine Reihe thermomechanischer Kennzahlen beschrieben, die auf die späteren Verarbeitungsbedingungen oder Gebrauchseigenschaften bezugnehmen. Darunter versteht man die bei definierten Temperautren und Vorspannkräften in Wasser oder Heissluft resultierenden Schrumpfungen (= Längenänderungen) oder Schrumpfkräfte (siehe Erläuterungen zu der Tabelle).
  • Der erfindungsgemässe Faden muss im einzelnen die folgenden Bedingungen 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 di/g, insbesondere 0,62 bis 0,66 dl/g, gemessen bei 25°C in einem Gemisch von PhenollTetrachlorethan 1 : 1 ; einen Thermoschrumpf bei 160°C und 0,1 cN/tex Vorspannkraft von < 2%; eine bei gleichen Temperatur- und Vorspannkraft-Bedingungen gemessene Schrumpfkraft von 0,1 cN/tex aufweisen.
  • Derweitgehend 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 werden.
  • Als Ausgangsmaterial für beide Beispiele dient ein Polyester-POY gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer intrinsischen Viskosität von 0,62 di/g.
    • Beispiel 1 (kontinuierliches Verfahren)
  • Ein Polyester-POY dtex 100 f 36, produziert bei einer Spinngeschwindigkeit von 3100 m/min, wird auf einer zweistufigen Streckzwirnmaschine in der 1. Stufe bei Raumtemperatur ohne Streckstift im Verhältnis 1 : 1,8 kaltverstreckt und anschliessend in der 2. Stufe mit 10% Voreilung über einen Plattenheizer von 48 cm Länge und einer Heizertemperatur von 225°C geführt. Die Verarbeitungsfadenzugkraft in der 2. Stufe resultiert aus der prozessbedingten Relaxierspannung. Direkt anschliessend erfolgt die Verwirbelung mit ca. 25 Knoten/Meter und die Aufwicklung bei 420 m/min.
    • Beispiel 2 (diskontinuiediches Verfahren)
  • Ein bei 3100 m/min gesponnenes Polyester-POY dtex 100 f 36 wird bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 530 mlmin und einem Verhältnis von 1 : 1, 8 ohne Streckstift bei Raumtemperatur verstreckt und unmittelbar nach der Streckzone mit ca. 15 Knoten/Meter verwirbelt. In einer zweiten Arbeitsoperation wird der Faden mit 20% Voreilung durch einen geschlossenen Strahlungsheizer von 70 cm Länge bei 225°C Heizertemperatur geführt. Auch hier entspricht die Verarbeitungsfadenzugkraft der prozessbedingten Relaxierspannung. Die Abzugsgeschwindigkeit beträgt 110 mlmin.
  • Die erfindungsgemässen Polyesterfäden werden durch ihre charakteristischen Kurven in den Figuren 2-4 wiedergegeben. Hierbei sind die erhaltenen Kurven vom kontinuierlichen wie auch diskontinuierlichen Herstellungsverfahren praktisch identisch.
  • Es zeigen :
    • Fig. 1 Eine schematische Darstellung des erfindungsgemässen 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 belasteten 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 bezeichnet. 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 aufgenommen und wird vom Lieferwerk 2 in einer Streckzone 5b kaltverstreckt. Das Abzugswerk 4 läuft mit einer geringeren Geschwindigkeit 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 Temperaturbereich (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 folgenden Tabelle zusammengefasst :
    Figure imgb0002
    Figure imgb0003
    Figure imgb0004
    • * Faden wird länger
    • ** Bezogen auf die Vorspannkraft resultiert durch die Wärmeeinwirkung eine Kraftreduktion
  • Der erfindungsgemässe Faden ist für Webware, Maschenware und besonders für Polware wie Samt, Velour etc. geeignet. Die verbesserten taktilen Eigenschaften sind denjenigen von Celluloseacetat und Viscose sehr ähnlich.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines glatten, kaltverstreckten, multifilen Filamentfadens aus Polyester-POY, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyester-POY in einem ersten Verfahrensschritt 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 erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heissrelaxation bei 70 bis 140°C im nassen Medium erfolgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, 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 Faden gleichzeitig die folgenden Bedingungen erfüllt :
Figure imgb0005
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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CH423986 1986-10-24
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