JP2004532356A

JP2004532356A - Methods for spinning and winding polyester filaments, polyester filaments obtained by the spinning method, stretch texture processing of the polyester filaments, and bulky polyester filaments obtained by stretch texture processing

Info

Publication number: JP2004532356A
Application number: JP2002539597A
Authority: JP
Inventors: ディートマーヴァンデル; アヒムドゥリング; ウルリッヒミルヴァルト; クライン、アレクサンダー
Original assignee: ツィマー・アクチエンゲゼルシャフト
Priority date: 2000-11-03
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2004-10-21
Also published as: DE50105726D1; MXPA03001318A; EA003882B1; HK1054577A1; AU2002224824A1; BR0113527A; CN1210448C; JP2004513249A; CN1432079A; EG23028A; CN1432078A; EA200201194A1; CA2405495A1; DE50105643D1; WO2002036862A8; EP1330563B1; EA003951B1; KR20030043790A; EA200201196A1; EP1330563A1

Abstract

Production of preoriented and melt spun polyester filaments comprising 90 wt.% of polybutylene terephthalate (PBT) of the total polyester filament weight and/or polytrimethylene terephthalate (PTMT) involves setting the spin draft, cooling directly and bundling together at a gap of 500-2500 mm. Production and winding of preoriented and melt spun polyester filaments comprising at least 90 wt.% of polybutylene terephthalate (PBT) of the total polyester filament weight and/or polytrimethylene terephthalate (PTMT) and is preferably wholly of PTMT. The spin draft is set at 70-500. The filaments are cooled directly on leaving the spinneret for a length of 30-200 mm, to a temperature below the setting point, and bundled together at a gap of 500-2500 mm from the under side of the spinneret. The filament tension before and between the godet rollers is 0.05-0.20 cN/dtex. The filament winding speed is 2200-6000 m/min. The polyester contains a polymer additive to increase its stretch, mixed in at a rate of 0.05-2.5 wt.% of the total filament weight. Independent claims are included for: (1) preoriented polyester filaments which, after four weeks of storage, have a stretch to break of 90-165%, a boiling shrinkage of at least 30%, a normal uster of =1.1%, a double refraction of 0.030-0.058, a density of =1.35 g/cm 3> and preferably =1.33 g/cm 3>, a variation coefficient of the shearing load and stretch to break of =4.5%; and (2) a bulked polyester filament, where the POY yarns are passed through a draw texturizing unit at a speed of at least 500 m/min. with a drafting ratio of at least 1:1.35 to give a bulked filament yarn with a shear strength of >=26 cN/tex and a stretch to break of >=30% or >=36%.

Description

【０００１】
【従来の技術】
本発明は、ポリエステルフィラメントの全重量を基準にして少なくとも９０重量％がポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）および／またはポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＭＴ）、好ましくはＰＴＭＴからなるＰＯＹ（ｖｏｒｏｒｉｅｎｔｉｅｒｔｅｎ）ポリエステルフィラメントを紡糸し、巻取る方法に関するものであり、その方法によって得ることができるＰＯＹポリエステルフィラメントにも関する。本発明は、さらに、その紡糸して巻上げたポリエステルフィラメントを延伸テクスチャー加工するための方法に関し、それによって得ることができるバルキーポリエステルフィラメントにも関する。
【０００２】
二段法での連続ポリエステルフィラメント、特に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィラメントの製造は、すでに知られている。この方法では、第一段階は、フラットＰＯＹフィラメントの紡糸および巻上げからなり、第二段階で充分に延伸して熱硬化するかまたは延伸テクスチャー加工して、バルキーフィラメントにする。
【０００３】
この分野の概要は、ミュンヘンのＨａｎｓｅｒによって出版されたＦ．Ｆｏｕｒｎｅによる書籍ＳｙｎｔｈｅｔｉｓｃｈｅＦａｓｅｒｎ（１９９５）によって提供されている（非特許文献１参照。）。しかし、ＰＥＴ繊維の製造しか記載されておらず、統一された紡糸技術は提供されておらず、極めて多様な特徴が記載されている概要にすぎない。
【０００４】
ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステルなどを含む多様な紡糸可能なポリマーからの繊維の製造は、ドイツ特許第３８１９９１３Ａ号の主題の一部である（特許文献１参照。）。しかし、ポリマーが加工される温度から認識できるように、実施例にはＰＥＴ繊維の製造しか記載されていない。
【０００５】
連続ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＭＴ）またはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）フィラメントの製造に伴う問題は、紡糸直後及び巻取り中ばかりでなく、巻取り後数時間の間、室温で保存中ＰＯＹフィラメントが収縮する傾向が非常に強いことであり、その結果、糸は短くなる。そのためパッケージは締めつけられるので、極端な場合、パッケージは、巻取マンドレル上にきつく締めつけられて、もはや除去できない。さらに、パッケージは、硬い端とくびれた中心部を備えるいわゆるサドルを形成する。結果として、フィラメントの繊維データ、例えばウースタ値は、さほど一定でなくなり、パッケージをほどく時に問題が生じる。唯一の対策は、パッケージ重量を４ｋｇ未満に制限することである。こうした問題は、ＰＥＴ繊維の加工では生じない。
【０００６】
ＰＥＴフィラメントと対比して、ＰＯＹＰＢＴまたはＰＴＭＴフィラメントは、保存中に老化が激しいことが、さらに観察される。構造の硬化が起こり、後結晶化が検出されうるほど大きく沸騰水収縮率を減少させる。こうしたＰＢＴまたはＰＴＭＴフィラメントは、延伸テクスチャー加工において欠陥を生じ、テクスチャー加工糸の破断強度を有意に低下させるその後の加工にはある程度しか適さない。その結果、テクスチャー加工速度または延伸比が低下する。
【０００７】
例えば、ＣｈｅｍｉｃａｌＦｉｂｅｒｓＩｎｔ．、５０巻（２０００）、５３ページに報告されているように、および９月１３から１５日のドルンビルンでの第３９回国際合成繊維会議（３９ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＭａｎｍａｄｅＦｉｂｒｅＣｏｎｇｒｅｓｓ）で討議されたように、一方のＰＥＴと他方のＰＢＴおよびＰＴＭＴの間のこれらの違いは、構造および特性の違いに帰する（非特許文献２参照。）。従って、異なる鎖構成が特性の違いの原因となると考えられる。
【０００８】
これらの問題を解決する第一のアプローチは、国際公開公報第９９／２７１６８号および欧州特許第０，７３１，１９６Ｂ１号に記載されている（特許文献２および３参照。）。国際公開公報第９９／２７１６８号は、少なくとも９０重量％がポリトリメチレンテレフタレートであり、５％と１６％の間の沸騰水収縮率および２０％から６０％の破断伸びを有するポリエステル繊維を開示している。国際公開公報第９９／２７１６８号に記載されているポリエステル繊維は、紡糸および延伸によって製造される。報告されている最大紡糸引取速度は、２１００ｍ／分である。この方法は、紡糸速度が遅いため、非経済的である。加えて、得られるポリエステル繊維は、報告されている特性値が示すとおり、非常に結晶性であり、故に、延伸テクスチャー加工法にはある程度しか適さない。
【０００９】
欧州特許第０，７３１，１９６Ｂ１号には、延伸後巻取り前に糸を熱処理して、収縮する傾向を減少させることによる、合成糸を紡糸し、延伸し、巻取る方法が記載されている。用いることができる合成繊維には、ポリトリメチレンテレフタレート繊維が挙げられる。欧州特許第０，７３１，１９６Ｂ１号では、細長い加熱表面の直ぐ近くに、しかし本質的には接触せずにそれに沿って合成糸を導くことよって、熱処理を行う。熱処理の適用は、加工費用を増し、その上、延伸テクスチャー加工にある程度しか適さない高結晶性の合成糸をもたらす。
【００１０】
Ｄｒ．Ｈ．Ｓ．ＢｒｏｗｎおよびＨ．Ｈ．Ｃｈｕａｈによる論文：「ポリトリメチレンテレフタレートをベースにした紡織フィラメント糸のテクスチャー加工（Ｔｅｘｔｕｒｉｎｇｏｆｔｅｘｔｉｌｅｆｉｌａｍｅｎｔｙａｒｎｓｂａｓｅｄｏｎｐｏｌｙｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）」、ＣｈｅｍｉｃａｌＦｉｂｅｒｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、４７巻、１９９７年２月の７２から７４ページには、４５０ｍ／分および８５０ｍ／分のテクスチャー加工速度でのＰＯＹポリトリメチレンテレフタレートフィラメントの延伸テクスチャー加工が記載されている（非特許文献３参照。）。この開示によると、４５０ｍ／分の低いほうのテクスチャー加工速度のほうが、ポリトリメチレンテレフタレートフィラメントには適している。それは、このケースでより良好な材料特性を有する繊維が得られるからである。ポリトリメチレンテレフタレート繊維の破断強度は、２６．５ｃＮ／ｔｅｘ（テクスチャー加工速度４５０ｍ／分）および２９．１５ｃＮ／ｔｅｘ（テクスチャー加工速度８５０ｍ／分）、ならびに破断伸びは、３８．０％（テクスチャー加工速度４５０ｍ／分）および３３．５％（テクスチャー加工速度８５０ｍ／分）と報告されている。
【００１１】
国際公開公報第０１／０４３９３号には、３から４０％の範囲の沸騰水収縮率を有するＰＴＭＴフィラメントが記載されている（特許文献４参照。）。しかし、この値は、フィラメントが形成された直後に測定されたものである。この値は、添付の図１によって証明されるように、標準条件のもとで４週間の保存の間に２０％未満に低下する。
【００１２】
図１は、標準条件のもとでの保存時間の関数としての３つのＰＴＭＴＰＯＹボビンに関する沸騰水収縮率の変化を記載している。調査した３つのボビンは、異なる初期値を有していた。４０％より大きい高い初期値を有するボビン＃１６および１７は、４週間後に３０％を超える、好ましくは４０％を超える沸騰水収縮率を有する。しかし、初期沸騰水収縮率値が４０％未満である時、沸騰水収縮率の値が４週間の保存時間後に３０％の臨界値未満に低下するであろうことは、ボビン１８から明白である。
【００１３】
図２は、ＰＴＭＴＰＯＹの力−伸び図の略図である。同じ破断伸びについて、図２ａ）は、１５％以上の自然延伸比（ＮＶＶ）を特徴とする本発明による図を示し、図２ｂ）は、ＮＶＶ＝０％を特徴とする図を示す。
【００１４】
沸騰水収縮率は、繊維の加工性および結晶性の尺度である。国際公開公報第０１／０４３９３号に記載されている繊維には、加工が本質的により困難であり、より低い延伸比および／またはより低いテクスチャー加工速度でしか加工することができない比較的高い結晶性を有する合成樹脂が含まれる。
【００１５】
【特許文献１】
独国特許出願公開第３８１９９１３号明細書
【特許文献２】
国際公開第９９／２７１６８号パンフレット
【特許文献３】
欧州特許第０７３１１９６号明細書
【特許文献４】
国際公開第０１／０４３９３号パンフレット
【非特許文献１】
エフ．フルネ（Ｆ．Ｆｏｕｒｎｅ）著，「合成繊維（ＳｙｎｔｈｅｔｉｓｃｈｅＦａｓｅｒｎ）」，（独国），ハンゼル（Ｈａｎｓｅｒ），１９９５年
【非特許文献２】
「国際化学繊維刊行物（ＣｈｅｍｉｃａｌＦｉｂｅｒｓＩｎｔ．）」，５０巻，２０００年，ｐ．５３
【非特許文献３】
エイチ．エス．ブラウンおよびエイチ．エイチ．チュア著（Ｈ．Ｓ．ＢｒｏｗｎａｎｄＨ．Ｈ．Ｃｈｕａｈ），「ポリトリメチレンテレフタレートをベースにした紡織フィラメント糸のテクスチャー加工（Ｔｅｘｔｕｒｉｎｇｏｆｔｅｘｔｉｌｅｆｉｌａｍｅｎｔｙａｒｎｓｂａｓｅｄｏｎｐｏｌｙｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）」，ＣｈｅｍｉｃａｌＦｉｂｅｒｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，４７巻，１９９７年２月，ｐ．７２〜７４
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ＰＯＹポリエステルフィラメントの製造および巻取りが簡単である、フィラメントの全重量を基準にして少なくとも９０重量％がＰＢＴおよび／またはＰＴＭＴであるＰＯＹポリエステルフィラメントを紡糸し、巻取る方法を提供することである。より詳細には、本ＰＯＹポリエステルフィラメントは、９０％から１６５％の範囲の破断伸び値、フィラメント特性値に関する高い均質性、および低い結晶性を示す。
【００１７】
本発明のさらなる目的は、ＰＯＹポリエステルフィラメントを紡糸し、巻取るための経済的な工業的方法を提供することである。本発明の方法は、非常に速い、好ましくは２２００ｍ／分より速い紡糸引取速度、およびパッケージについて４ｋｇより大きい高い糸重量を可能ならしめるものである。
【００１８】
本発明のさらなる目的は、本発明の方法によって得ることができるＰＯＹポリエステルフィラメントの保存性を改善することである。それらは、長期間、例えば４週間、保存することができる。理想的には、パッケージは保存の間に圧縮されず、特に、巻取マンドレル上にきつく締めつけられず、硬い端とくびれた中心部を備えるサドルを形成せず、そのため、パッケージをはずす際に巻戻しに問題がないものになる。
【００１９】
本発明によると、ＰＯＹポリエステルフィラメントは、延伸または延伸テクスチャー加工操作、特に、速い、好ましくは４５０ｍ／分より速いテクスチャー加工速度でのさらなる加工が容易になる。延伸テクスチャー加工によって得ることができるフィラメントは、優れた材料特性、例えば、２６ｃＮ／ｔｅｘより大きい破断強度、およびＨＥフィラメントについては３０％より大きい、またはＳＥＴフィラメントについては３６％より大きい破断伸びを有するものになる。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
これらの目的およびはっきりとは述べていないが、最初に本明細書中で論議した関連事項から容易に推論できるまたは明らかである他の目的は、請求項１のすべての特徴を含む紡糸および巻取りの方法によって達成される。本発明による方法の有利な変形は、請求項１に従属する従属請求項において保護される。本紡糸法によって得ることができるＰＯＹポリエステルフィラメントを、独立の物質請求項に記載する。ＰＯＹポリエステルフィラメントの延伸テクスチャー加工は、方法請求項６において特許請求するが、物質請求項７および８は、延伸テクスチャー加工によって得ることができるバルキーフィラメントに関する。
【００２１】
従って、本発明は、
ａ）紡糸線伸長率を７０から５００の範囲に設定すること、
ｂ）紡糸ノズルから出て直ぐ、長さ３０ｍｍから２００ｍｍの冷却遅延ゾーンにフィラメントを通すこと、
ｃ）凝固温度より低い温度にフィラメントを冷却すること、
ｄ）紡糸ノズルの下面から５００ｍｍと２５００ｍｍの間の距離でフィラメントが集束すること、
ｅ）引取ゴデッドの前および間の糸張力を０．０５ｃＮ／ｄｔｅｘと０．２０ｃＮ／ｄｔｅｘの間、好ましくは０．１５ｃＮ／ｄｔｅｘに設定すること、
ｆ）０．０２５ｃＮ／ｄｔｅｘと０．１５ｃＮ／ｄｔｅｘの間の糸張力で糸を巻き取ること、
ｇ）巻取り速度を２２００ｍ／分と３５００ｍ／分の間に設定すること
からなることを特徴とする、ポリエステルフィラメントの全重量を基準にして少なくとも９０重量％がポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）および／またはポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＭＴ）、好ましくはＰＴＭＴからなるＰＯＹポリエステルフィラメントを製造し、巻取る方法を提供する。
【００２２】
この予測しえない方法は、標準条件のもと、４週間の保存後でさえ優れた材料特性を維持するＰＯＹポリエステルフィラメントを提供する。老化による糸の均質価の有意な悪化およびボビン上での紡糸繊維の収縮は、観察されない。
【００２３】
同時に、本発明の方法は、多数のさらなる利点を有する。これらには、以下のことが挙げられる：
○本発明の方法は、大きな工業規模で、容易に、且つ、経済的に実施される。さらに詳細には、本方法は、少なくとも２２００ｍ／分の速い引取速度での紡糸および巻取り、および４ｋｇより大きい高い糸重量を保持するパッケージの生産を可能ならしめる。
○本発明の方法は、紡糸添加剤の使用を不必要にする。結果として、著しく経済的にポリエステルフィラメントを得ることができる。
○従って、本方法によって得ることができるＰＯＹポリエステルフィラメントは、延伸または延伸テクスチャー加工操作において、容易に、経済的に、且つ、大きな工業規模で、さらに加工することができる。この操作において、テクスチャー加工を４５０ｍ／分より速い速度で行うことができる。
○本方法によって得ることができるＰＯＹポリエステルフィラメントは、均質性が高いため、ＰＯＹポリエステルフィラメントの均質で実質的に欠陥のない染色およびさらなる加工を確実にする良好なパッケージ構造を実現することが容易である。
○延伸テクスチャー加工によって得ることができるフィラメントは、２６ｃＮ／ｔｅｘより大きい高い破断強度、およびにＨＥフィラメントについては３０％より大きい、ＳＥＴフィラメントについては３６％より大きい高い破断伸びを示す。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明は、フィラメントの全重量を基準にして少なくとも９０重量％が、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）および／またはポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＭＴ）からなるＰＯＹポリエステルフィラメントを製造および巻取る方法を提供する。ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）および／またはポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＭＴ）は、当業者に知られている。ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）は、テレフタル酸と等モル量の１，４−ブタンジオールとの重縮合によって得ることができ、ポリトリメチレンテレフタレートは、テレフタル酸と等モル量の１，３−プロパンジオールとの重縮合によって得ることができる。二つのポリエステルの混合物も考えられる。本発明によると、ＰＴＭＴが好ましい。
【００２５】
ポリエステルは、ホモポリマーであってもよいし、コポリマーであってもよい。有用なコポリマーには、ＰＴＭＴおよび／またはＰＢＴ繰り返し単位のほか、ポリエステルの全繰り返し単位を基準にして１５ｍｏｌ％以下の通例のコモノマー、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコール、イソフタル酸および／またはアジピン酸の繰り返し単位を含むコポリマーを特に挙げることができる。しかし、本発明のためには、ポリエステルホモポリマーが好ましい。
【００２６】
本発明のポリエステルは、触媒、安定剤、静電防止剤、酸化防止剤、難燃剤、染料、染料吸収改質剤、光安定剤、有機亜リン酸エステル、光増白剤および艶消し剤などのさらなる添加剤を、通例の量、混合物として含むことができる。好ましくは、本ポリエステルは、フィラメントの全重量を基準にして０から５重量％の添加剤を含む。
【００２７】
本ポリエステルは、さらに、フィラメントの全重量を基準にして少しの割合、好ましくは０．５重量％以下の分枝成分を含むことができる。本発明による好ましい分枝成分には、トリメリット酸もしくはピロメリット酸などの多官能酸、またはトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、グリセロールなどの三から六価のアルコールもしくは対応するヒドロキシ酸が挙げられる。
【００２８】
本発明に有用なポリエステルは、好ましくは熱可塑性成形することができ、およびフィラメントに紡糸し、巻き上げることができる。これに関連して、特に有利なポリエステルは、０．７０ｄｌ／ｇから０．９５ｄｌ／ｇの極限粘度数を有する。
【００２９】
本発明の方法において、ポリエステルの溶融体または溶融体混合物は、望ましい繊維線密度（Ｔｉｔｅｒ）が得られるよう、既知の式によって計算した一定速度で紡糸用ポンプによって紡糸ノズルパックにポンピングされ、そのパックのダイプレートの穴を通して押出されて、溶融フィラメントを形成する。
【００３０】
溶融体は、例えば、押出し機内でポリマーチップから調製することができ、この場合、チップを、先ず、３０ｐｐｍ以下の含水量、特に１５ｐｐｍ以下の含水量に乾燥することが特に好ましい。
【００３１】
一般には紡糸温度と呼ばれ、紡糸用ポンプの前で測定される溶融体の温度は、用いられるポリマーまたはポリマーブレンドの融点に依存する。好ましくは、下記の式１によって与えられる範囲に定められる。
式１：
Ｔ_ｍ＋１５℃≦Ｔ_ｓｐ≦Ｔ_ｍ＋４５℃
（式中、
Ｔ_ｍは、ポリエステルの融点［℃］であり、
Ｔ_ｓｐは、紡糸温度［℃］である）
特定したパラメータは、出来るだけ低いことが好ましい、加水分解および／または熱による粘度低下を制限するために役立つ。本発明に関しては、０．１２ｄｌ／ｇ未満、特に０．０８ｄｌ／ｇ未満の粘度低下が望ましい。
溶融体の均質性は、紡糸フィラメントの特性に直接的な影響を及ぼす。従って、少なくとも一つの要素を備え、紡糸用ポンプのあとに取り付けられるスタティックミキサーを用いて、溶融体を均質化することが好ましい。
【００３２】
ダイプレート温度は、紡糸温度によるが、プレートの二次加熱システムによって調節される。有用な二次加熱システムには、例えば、“Ｄｉｐｈｙｌ”で加熱されたスピニングビームまたは付加的な対流もしくは輻射加熱器が挙げられる。ダイプレートの温度は、通例、紡糸温度と等しい。
【００３３】
ダイプレートにおける温度上昇は、紡糸ノズルパックにおける圧力傾斜によって達成することができる。既知の派生文献、例えば、Ｋ．Ｒｉｇｇｅｒｔ，「ＦｏｒｔｓｃｈｒｉｔｔｅｉｎｄｅｒＨｅｒｓｔｅｌｌｕｎｇｖｏｎＰｏｌｙｅｓｔｅｒ−Ｒｅｉｆｅｎｋｏｒｄｇａｒｎ」，Ｃｈｅｍｉｅｆａｓｅｒｎ２１巻，３７９ページ（１９７１）には、１００ｂａｒの圧力降下につき約４℃の温度上昇が記載されている。
【００３４】
さらに、ルーズなフィルタ手段、特に、０．１０ｍｍと１．２ｍｍの間、好ましくは０．１２ｍｍと０．７５ｍｍの間の平均粒径を有する鋼砂および／または４０μｍ以下の繊度を有する金属織物もしくは不織金属布から形成されうるフィルタディスクの使用によって、ダイ圧力を調節することが可能である。
加えて、ダイホール内の圧力降下は、全体の圧力に寄与する。ダイ圧力は、好ましくは８０ｂａｒと４５０ｂａｒの間、特に１００ｂａｒと２５０ｂａｒの間に設定される。
【００３５】
紡糸線伸長率ｉ_ｓｐ、すなわち、引取速度の押出し速度に対する比率は、米国特許第５，２５０，２４５号に従って、ポリマーまたはポリマー混合物の密度、紡糸ノズル孔径およびフィラメント線密度から下記の式２によって計算される。
式２：
ｉ_ｓｐ＝２．２５・１０^５・（δ・π）・Ｄ^２（ｃｍ）／ｄｐｆ（ｄｅｎ）
（式中、
δ＝溶融体の密度［ｇ／ｃｍ^３］；ＰＴＭＴについては、１．１２ｇ／ｃｍ^３
Ｄ＝紡糸ノズル孔径［ｃｍ］
ｄｐｆ＝フィラメントあたりのデニール［ｄｅｎ］。
本発明の範囲では、紡糸線伸長率は、７０と５００の間、好ましくは１００と２５０の間である。
紡糸ノズル孔の長さ／直径比は、好ましくは１．５と６の間、特に１．５と４の間に選択される。
【００３６】
押出されたフィラメントは、冷却遅延ゾーンを通過する。冷却遅延ゾーンは、紡糸ノズル孔から出てくるフィラメントを冷却ガスの直接的な作用から保護し、伸長または冷却を遅らせる遅緩ゾーン（Ｒｕｅｃｋｓｐｒｕｎｇｚｏｎｅ）として紡糸パックの直ぐ下に配置される。この遅緩ゾーンの活性部は、フィラメントが加熱壁に囲まれるように、紡糸パックの拡張部としてスピニングビームの中に構成される。非活性部は、絶縁層および非加熱フレームによって形成される。活性部の長さは、０から１００ｍｍの間であり、非活性部の長さは、２０から１２０ｍｍの間であるが、全長が３０から２００ｍｍ、好ましくは３０から１２０ｍｍであることを条件とする。
【００３７】
遅緩ゾーン活性部の代替として、再加熱器をスピニングビームの下に配置することができる。活性部とは対照的に、円筒または長方形断面のこのゾーンは、スピニングビームから独立した加熱システムを少なくとも一つ具備する。
同心円状に紡糸ラインを囲む放射多孔冷却システムの場合、冷却遅延は、円筒シュラウドを用いて達成される。
その後、フィラメントは、凝固温度より低い温度に冷却される。本発明の目的には、凝固温度は、溶融体が固体状態になる温度である。
【００３８】
本発明に関連して、本質的にもはや粘着性でない温度までフィラメントを冷却することは、特に有利であると分った。結晶化温度より低い温度、特に、ガラス転移温度より低い温度にフィラメントを冷却することは、特に有利である。
フィラメントを冷却するための手段は、先行技術からわかる。冷却用ガス、特に冷却した空気を用いることは、本発明では特に有用である。冷却用空気の温度は、好ましくは１２℃から３５℃の範囲であり、特に１６℃から２６℃の範囲である。冷却用空気の速度は、０．２０ｍ／秒から０．５５ｍ／秒の範囲が有利である。
【００３９】
フィラメントは、例えば、多孔壁を有する個別冷却管からなる単繊維システムを用いて冷却してもよい。個々のフィラメント各々の冷却は、積極的な冷却用空気の供給によって、またはフィラメントの自己吸気効果を利用することによって達成される。個々の管の代替として、よく知られている直交流冷却システムを用いることも可能である。
【００４０】
冷却および伸長領域の特に好ましい実施形態において、遅延ゾーンから出てくるフィラメントは、長さ１０から１７５ｃｍ、好ましくは１０から８０ｃｍのゾーンで冷却用空気に曝される。長さ１０から４０ｃｍのゾーンは、フィラメントあたり１．５ｄｔｅｘ以下の巻上げ時の線密度を有するフィラメントに特に適し、２０から８０のゾーン長は、フィラメントあたり１．５ｄｔｅｘと９．０ｄｔｅｘの間の線密度を有するフィラメントに特に適する。その後、断面収縮を調節し、紡糸ライン走行方向に寸法調節することによって、フィラメントおよび随伴する空気は、０．２から２０：１の範囲、好ましくは０．４から５：１の範囲の引取り時の空気対紡糸ライン速度の比率に調整され、断面を小さくしたチャンネルに一緒に通される。
【００４１】
フィラメントは、凝固点より低い温度に冷却された後、集束されて、糸束にされる。紡糸ノズルの下面からの集束位置の本発明で適する距離は、糸の速度および／または糸の温度のオンライン測定のための従来の方法、例えば、ＴＳＩ社／ドイツのレーザードップラー風速計またはＧｏｒａｔｅｃ製作所／ドイツ製の赤外線カメラ、ＩＲＩＩＳ１６０型を用いて測定することができる。それは、５００から２５００ｍｍ、好ましくは５００から１８００ｍｍの範囲である。３．５ｄｔｅｘ以下の線密度を有するフィラメントは、好ましくは１５００ｍｍ以下のより短い距離で集束されるが、より太いフィラメントは、好ましくはより大きな距離で集束される。
【００４２】
紡糸フィラメントと接触するすべての表面は、好ましくは低摩擦材料で製造されることが、本発明の目的には有利である。これによって、フィラメントの破断が実質的に回避され、より高い品質のフィラメント糸が提供される。Ｃｅｒａｍｔｅｃ社／ドイツからの「ＴｒｉｂｏＦｉｌ」仕様の低摩擦表面が、この目的に特に適する。
【００４３】
フィラメントは、望ましい量の紡糸仕上げ剤を糸に均一に供給する給油器ピンにおいて集束される。特に適する給油器ピンは、入口部、給油開口部を具備する糸導管および出口部によって特徴づけられる。入口部は、漏斗様であり、そのため、まだ乾燥しているフィラメントによる接触が回避される。フィラメントの接触点は、紡糸仕上げ剤の供給後に糸導管内で生じる。糸導管および給油開口部の幅は、糸の線密度およびフィラメントの数に従う。１．０ｍｍから４．０ｍｍの範囲の開口部および幅が特に適する。給油器の出口部は、好ましくは油溜めを具備する均質化ゾーンとして形成される。こうした給油器は、例えば、Ｃｅｒａｍｔｅｃ社／ドイツまたはＧｏｕｌｓｔｏｎ社／米国から入手することができる。
【００４４】
油塗布の均質性は、本発明にとって大きな意義がある。均質性は、例えば、Ｃｈｅｍｉｅｆａｓｅｒｎ／Ｔｅｘｔｉｌｉｎｄｕｓｔｒｉｅ，４２／９４１９９２年１１月の８９６ページに記載されている方法のようにＲｏｓｓａメータを用いて測定することができる。好ましくは、こうした手順は、９０ディジット未満、特に６０ディジット未満の油塗布に関する標準偏差値を提供する。４５ディジット未満、特に３０ディジット未満の油塗布標準偏差値が、本発明の目的には特に好ましい。９０または４５ディジットの標準偏差値は、それぞれ６．２％または３．１％の変動率にほぼ相当する。
気泡は、油塗布に相当な変化を起こしうるので、紡糸仕上げラインおよびポンプを自己脱気性であるように設計して、気泡の発生を防止することは本発明の目的にはとくに有利である。
【００４５】
本発明によると、糸が巻上げられる前にフィラメントを交絡させることが、特に好ましい。本発明に関連して、閉じた糸導管を有するノズルは、こうしたシステムが低い糸張力および高い空気圧の時でさえ供給スロットにおける糸のひっかかりを妨げるので、特に適することがわかるであろう。この交絡ノズルは、好ましくは、ゴデット間に配置され、糸の出口張力を、入口ゴデットと出口のゴデットの速度差によって調節する。糸の出口張力は、０．２０ｃＮ／ｄｔｅｘを越えるべきではなく、主として、０．０５ｃＮ／ｄｔｅｘと０．１５ｃＮ／ｄｔｅｘの間の値を有する。交絡空気圧は、０．５ｂａｒと５．５ｂａｒの間、３５００ｍ／分以下の巻取り速度の場合には、多くとも３．０ｂａｒである。
【００４６】
糸は、好ましくは、少なくとも１０ｎ／ｍのノード数に交絡させる。１００ｃｍ未満の最大無ノード間隙および１００％未満のノード数変動率値は、特に重要なことである。有利には、１．０ｂａｒより高い空気圧の利用によって、変動率が７０％以下であり、最大無ノード間隙が５０ｃｍである高い均質性によって特徴づけられる１５ｎ／ｍ以上のノード数が達成される。実用では、Ｔｅｍｃｏ社／ドイツのＬＤタイプのシステム、Ｓｌａｃｋ＆Ｐａｒｒ社／米国のダブルシステムまたはＨｅｂｅｒｌｅｉｎ社のＰｏｙｊｅｔタイプのノズルが特に有用であることがわかった。
【００４７】
第一ゴデット装置の円周速度は、引取速度と呼ばれる。巻取集成装置において糸が空ボビン上に巻上げられて、パッケージ（ボビン）を形成する前にさらなるゴデットシステムが用いられる。
安定した、欠陥の無いパッケージは、欠陥の無い糸の引取りおよび理想的には欠陥の無い後続加工のための基本前提条件である。従って、本発明に関連して、利用される巻取り張力は、０．０２５ｃＮ／ｄｔｅｘから０．１５ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲、好ましくは０．０３ｃＮ／ｄｔｅｘから０．０８ｃＮ／ｄｔｅｘである。
【００４８】
本発明による方法の重要なパラメータは、引取ゴデット前および間に設定される糸張力である。知られているように、この張力は、本質的に、Ｈａｍａｎａの実配向張力、糸路および給油器上の摩擦張力、ならびに糸−空気摩擦張力から成る。本発明の目的には、引取ゴデット前および間の糸張力は、０．０５ｃＮ／ｄｔｅｘから０．２０ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲、好ましくは０．０８ｃＮ／ｄｔｅｘと０．１５ｃＮ／ｄｔｅｘの間の範囲である。
【００４９】
０．０５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満の過度に低い張力は、もはや所望の部分配向度を与えない。張力が０．２０ｃＮ／ｄｔｅｘを越える時、この張力は、ボビンを巻取り、保存する間に記憶効果をおこし、これが、糸パラメータの低下を導く。
本発明によると、張力は、ノズルからの給油器の距離、摩擦表面ならびに給油器と引取ゴデット間の間隙の長さによって調節される。この間隙の長さは、６．０ｍ以下がよく、好ましくは２．０ｍ未満であり、紡糸システムおよび引取機は、直線糸路を確保するために、平行構成などの方式で配置される。
【００５０】
幾何学的パラメータは、集束点と巻取りの間の糸の調節時間も表す。その時間中の急速な緩和は、造られるパッケージの品質に対して影響を及ぼす。そのように定義される調節時間は、好ましくは５０ｍｓと２００ｍｓの間であるように選択される。
ＰＯＹの巻取り速度は、本発明によると、２２００ｍ／分と３５００ｍ／分の間である。
【００５１】
本発明による方法は、ヤーンパッケージの周囲環境を４５℃以下、特に、１２℃と３５℃の間の温度、および４０から８５％の相対湿度であるように調整することによって有利に行われる。ＰＯＹは、好ましくは、後続の加工まで、４５℃以下の温度で保存される。ＰＯＹパッケージを後続の加工の前に１２から３５℃、相対湿度４０から８５％で、少なくとも４時間保存すると、さらに有利である。
【００５２】
標準条件のもとで４週間保存した後、本発明によるフィラメントは、
ａ）９０％と１６５％の間、好ましくは９０％と１３５％の間の破断伸び、
ｂ）少なくとも３０％、好ましくは４０％以上の沸騰水収縮率、
ｃ）１．１％より低い、好ましくは０．９％より低いノーマルウースタ、
ｄ）０．０３０と０．０５８の間の複屈折、
ｅ）１．３５ｇ／ｃｍ^３未満、好ましくは１．３３ｇ／ｃｍ^３未満の密度、
ｆ）４．５％以下、好ましくは２．５％以下の破断荷重変動率、および
ｇ）４．５％以下、好ましくは２．５％以下の破断伸び変動率
を有する。
用語「標準条件」は、当業者に知られており、ＤＩＮ５３８０２標準規格によって規定されている。ＤＩＮ５３８０２による「標準条件」では、温度は、２０±２℃であり、相対湿度は６５±２％である。
【００５３】
さらに沸騰水収縮率が、巻上げ直後に測定した時、５０％と６５％の間であり、標準条件のもとで４週間保存した後、少なくとも３０％、好ましくは４０％以上であることは、本発明の目的に、特に有利である。意外にも、このようにして製造したＰＯＹボビンは、このあとの加工性に優れていることが判った。
【００５４】
ここで、工業的実施において、ＰＯＹの製造、保存または輸送において、標準条件が必ずしも守られるとは限らないことを念頭においておかなければならない。しかし、低結晶性繊維では、しばしば、ＰＯＹボビンの形、延伸比および／またはテクスチャー加工速度の変化を減少させなければならないという問題、および後の加工において糸切れの発生が増大するという問題を生じるだろう。沸騰水収縮率について上述した仕様に従う糸は、従来の糸よりこうした問題に関わる度合いが少ない。
【００５５】
また、本発明の好ましい糸は、２ヶ月の保存期間後でさえ、ＤＴＹに基づく色の深みの変化を示さないことが、判った。２０ヶ月の保存期間後の色の変化は、周囲温度が４５℃以下であることを条件として、９５±３％以内である。
さらに、好ましいフィラメントは、１５％以上の自然延伸比を有する。さらに好ましくは、自然延伸比は、１８から６５％の範囲である。自然延伸比が高いほど、延伸性が良好である。同じ張力では、自然延伸比が高いほうが、高い延伸比を生じる。
【００５６】
自然延伸比は、力−伸び図の％が平坦なセクション（％）として規定される。このパラメータは知られており、引張試験機によって、強度および伸びの測定に係わる１回の操作で測定される。
【００５７】
図２ａ）および２ｂ）は、自然延伸比（ＮＶＶ）を示すパラメータの略図であるが、図２ｂ）における自然延伸比は、０である。図は、各々、伸びに対する力のプロットであり、示した図は、パラメータを説明するための図である。
【００５８】
自然延伸比は、繊維配向の尺度であり、１５％未満のＮＶＶ値は、ポリエステルの結晶化の開始を表すものと考えられる。低いＮＶＶ値は、例えば、ＰＥＳのガラス転移温度より少なくとも８℃高い温度で巻上げるまでに繊維を熱処理することによって得られる。
【００５９】
前述の材料パラメータを測定するための方法は、当業者によく知られている。それらは、技術文献から知ることができる。大部分のパラメータは、多様な方法で測定することができるが、フィラメントパラメータを測定するための以下の方法は、本発明の目的に特に有利であろう：
固有粘度は、ウベローデ毛管粘度計において２５℃で測定され、よく知られている式によって計算される。用いられる溶媒は、フェノールと１，２−ジクロロベンゼンの３：２（重量／重量）混合物である。溶液の濃度は、溶液１００ｍｌに対して０．５ｇのポリエステルである。
【００６０】
融点、結晶化温度およびガラス転移温度は、各々、Ｍｅｔｔｌｅｒ社のＤＳＣ熱量計を用いて測定される。サンプルは、最初、２８０℃に加熱して融解し、その後、急冷する。ＤＳＣ測定は、２０℃から２８０℃の範囲で、１０Ｋ／分の加熱速度で行われる。温度の値は、プロセッサによって決定される。
【００６１】
フィラメント密度は、密度勾配カラムにおいて２３±０．１℃の温度で測定される。用いられる試薬は、ｎ−ヘプタン（Ｃ_７Ｈ_１６）およびテトラクロロメタン（ＣＣｌ_４）である。その密度測定の結果を用いて、非晶質ポリエステルの密度Ｄ_ａおよび結晶質ポリエステルの密度Ｄ_ｋを基に結晶性を計算することができる。この計算は、文献に記載されており、例えば、ＰＴＭＴについての対応する値は、Ｄ_ａ＝１．２９５ｇ／ｃｍ^３およびＤ_ｋ＝１．４２９ｇ／ｃｍ^３である。
【００６２】
線密度は、精密なリールおよび秤量手段を用いて、既知の方法で測定される。用いられる初張力は、好ましくは、ＰＯＹについては０．０５ｃＮ／ｄｔｅｘであり、ＤＴＹについては０．２ｃＮ／ｄｔｅｘである。
【００６３】
破断強度および破断伸びは、Ｓｔａｔｉｍａｔ装置を用いて、以下の条件のもとで測定される：
固定長は、ＰＯＹについて２００ｍｍおよびＤＴＹについて５００ｍｍであり、伸長速度は、ＰＯＹについて２０００ｍｍ／分およびＤＴＹについて１５００ｍｍ／分であり、ならびに初張力は、ＰＯＹについて０．０５ｃＮ／ｄｔｅｘおよびＤＴＹについて０．２ｃＮ／ｄｔｅｘである。最大破断荷重値を線密度で割って、破断強度を決定し、破断伸びは、最大荷重で決定される。
沸騰水収縮率は、無張力状態で、９５±１℃で１０±１分間、水中でフィラメントのかせを処理することによって測定される。かせは、ＰＯＹについては０．０５ｃＮ／ｄｔｅｘおよびＤＴＹについては０．２ｃＮ／ｄｔｅｘの初張力で巻取ることによって調製され、熱処理前および後のかせの長さの測定は、０．２ｃＮ／ｄｔｅｘで行われる。長さの差を用いて、既知の方法で沸騰水収縮率を計算する。
【００６４】
複屈折は、ドイツ特許第１９，５１９，８９８号に記載されている方法によって測定される。この特許の開示は、参照として本明細書に明確に取り入れられる。
【００６５】
テクスチャー加工されたフィラメントのけん縮パラメータは、１２０℃の開放温度で、Ｓｔｅｉｎ／ドイツ社からのＴｅｘｔｕｒｍａｔ装置を用いて、ＤＩＮ５３８４０のパート１に従って測定される。
ノーマルウースタ値は、４−ＣＸウースタ試験機を用いて測定され、ウースタ％値として報告される。試験速度は、１００ｍ／分であり、試験時間は、２．５分である。
【００６６】
本発明によるＰＯＹは、さらなる加工、特に延伸テクスチャー加工が容易である。本発明において、延伸テクスチャー加工は、好ましくは、少なくとも５００ｍ／分のテクスチャー加工速度、特に好ましくは少なくとも７００ｍ／分のテクスチャー加工速度で行われる。延伸比は、好ましくは少なくとも１．３５：１、特に、少なくとも１．４０：１である。高温加熱器タイプの機械、例えば、Ｂａｒｍａｇ社のＡＦＫ機を用いて延伸テクスチャー加工することは、特に有利である。
このようにして製造されたバルキーフィラメントは、欠陥の数が少なく、ならびに分散染料（ＴｅｒａｓｉｌＮａｖｙ）を用い、担体を用いず、９５℃での煮沸条件で染色すると、優れた色の深みおよび色の均質性を示す。
【００６７】
本発明によって製造したバルキーＳＥＴフィラメントは、好ましくは、２６ｃＮ／ｔｅｘより大きい破断強度および３６％より大きい破断伸びを有する。第二加熱器での熱処理なしに得ることができるバルキーＨＥフィラメントの場合、破断強度は、好ましくは２６ｃＮ／ｔｅｘより大きく、破断伸びは、３０％より大きい。
本発明によるフィラメントのかさおよび弾性挙動は、優れている。
【００６８】
さて、実施例によって例となる本発明の実施形態をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に制限されない。
【００６９】
【実施例】
実施例１および２
紡糸および巻取り
０．９３ｄｌ／ｇの固有粘度数、３２５Ｐａ・ｓの溶融粘度（２．４Ｈｚ、２５５℃で測定）、２２７℃の融点、７２℃の結晶化温度および４５℃のガラス転移温度を有するＰＴＭＴチップを１３０℃でタンブル乾燥して、１１ｐｐｍの含水率にした。
そのチップをＢａｒｍａｇ社の３Ｅ４押出機内で溶融した。溶融体の温度が２５５℃であった。次に、１５の要素（Ｅｌｅｍｅｎｔ）および１５ｍｍの内径を有するＳｕｌｚｅｒ社のＳＭＸ型スタティックミキサーを備える製品ラインを通して、溶融体を紡糸ポンプに供給した。溶融体の輸送量は、６分の滞留時間では６３ｇ／分であり、紡糸ポンプから紡糸ノズルパックまで送られた量は、３０．７ｇ／分であった。１０ｍｍの内径を有するＦｌｕｉｔｅｃ社のＨＤ−ＣＳＥタイプの一要素のスタティックミキサーを、紡糸ポンプのあと、しかし紡糸ノズルパックへの入口前に取り付けた。ポンプおよび紡糸ノズルパックを備える、製品ラインおよび紡糸ブロックのための第二加熱システムは、２５５℃に設定された。紡糸ノズルパックは、フィルタ手段として、高さ３０ｍｍの粒径３５０から５００μｍの鋼砂ならびに２０μｍの不織フィルタおよび４０μｍの織フィルタも具備した。直径０．２５ｍｍおよび長さ１．０ｍｍの穴３４個を具備する直径８０ｍｍの紡糸ノズルプレートを通して、溶融体を押出した。ダイ圧力は、１２０ｂａｒであった。
【００７０】
冷却遅延ゾーンは、加熱壁３０ｍｍと絶縁、非加熱フレーム７０ｍｍとから成り、長さ１００ｍｍであった。１５００ｍｍの長さにわたって紡糸ラインに対して水平に流れる空気で、溶融フィラメントを冷却した。冷却用空気は、０．３５ｍ／秒の流量、１８℃の温度および８０％の相対湿度を有した。フィラメントは、紡糸ノズルの約８００ｍｍ下で固体になった。
紡糸ノズルから１０５０ｍｍの距離に配置された糸給油器を用いて、集束前に糸を紡糸仕上げ剤で処理した。給油器は、ＴｒｉｂｏＦｉｌ表面および直径１ｍｍの注入口開口部を有した。塗付した紡糸仕上げ剤の量は、繊維重量を基準にして０．４０％であった。
【００７１】
その後、集束された糸を巻取機に供給した。給油器と第一引取ゴデットの間の距離は、３．２ｍであった。調節時間は、速度によるが、１４４または１６８ｍｓであった。一対のゴデットに糸がＳ字型に巻き付いた。Ｔｅｍｃｏ交絡ノズルは、ゴデット間に位置し、１．５ｂａｒの空気圧を用いて操作した。速度設定に合わせて、Ｂａｒｍａｇ社のタイプＳＷ６巻取機の巻取り速度を巻取り糸張力が５ｃＮであるように設定した。約３４℃の温度がヤーンパッケージの周囲環境において保障されるように、部屋の条件を２４℃および相対湿度６０％に調整した。
本試験に関連して、引取速度は、２９４０ｍ／分（実施例１）または２５０６ｍ／分（実施例２）のいずれかであった。表１は、その他の実験パラメータを示し、表２は、得られたＰＯＹフィラメントの材料特性を示す。いずれかの設定で、１０ｋｇの重量のボビンを製造することができ、巻取マンドレルから容易に取り外すことができた。
【００７２】
【表１】

【００７３】
【表２】

【００７４】
延伸テクスチャー加工
ＰＴＭＴフィラメントボビンをＤＩＮ５３８０２に規定の標準条件のもとで４週間保存し、その後、Ｂａｒｍａｇ社ＦＫ６−Ｓ−９００延伸テクスチャー加工機に供した。ＳＥＴフィラメントを製造するための延伸テクスチャー加工の実験パラメータを表３にまとめ、得られたバルキーＳＥＴフィラメントの材料特性を表４にまとめる。
テクスチャー加工の欠陥は、次の極限値設定：ＵＰ／ＬＰ＝３．０ｃＮ、ＵＭ／ＬＭ＝６．０ｃＮで、ＢａｒｍａｇのＵＮＩＴＥＮＳシステムを用いて測定した。
【００７５】
【表３】

【００７６】
【表４】

【００７７】
バルキング挙動は、第二加熱器を低温で操作することによって、すなわち、いわゆるＨＥフィラメントを製造することによって変化させることができる。けん縮収縮率は、その後、約４７％に増大する。破断伸びは、その後、３３％に低下する。
【図面の簡単な説明】
【図１】標準条件のもとでの保存時間の関数としての３つのＰＴＭＴＰＯＹボビンに関する沸騰水収縮率の変化を示す図である。
【図２】ＰＴＭＴＰＯＹの力−伸び図の略図である。[0001]
[Prior art]
The present invention comprises spinning a POY (vorientienten) polyester filament comprising at least 90% by weight, based on the total weight of the polyester filament, of polybutylene terephthalate (PBT) and / or polytrimethylene terephthalate (PTMT), preferably PTMT; It relates to a winding method and also relates to a POY polyester filament obtainable by that method. The invention further relates to a method for stretch texturing the spun and wound polyester filaments, and also to the bulky polyester filaments obtainable thereby.
[0002]
The production of continuous polyester filaments, especially polyethylene terephthalate (PET) filaments, in a two-stage process is already known. In this method, the first stage consists of spinning and winding flat POY filaments, and the second stage is fully stretched and thermoset or stretch textured into bulky filaments.
[0003]
An overview of this field can be found in F.C., published by Hanser, Munich. It is provided by Book Fourth Synthetische Fasern (1995) (see Non-Patent Document 1). However, it only describes the production of PET fibers, does not provide a unified spinning technique, and is merely an outline describing extremely diverse characteristics.
[0004]
The production of fibers from a variety of spinnable polymers, including polypropylene, polyamide, polyester, etc., is part of the subject of DE 38 19 913 A. However, as can be seen from the temperature at which the polymer is processed, the examples only describe the production of PET fibers.
[0005]
A problem with the production of continuous polytrimethylene terephthalate (PTMT) or polybutylene terephthalate (PBT) filaments is that the POY filaments shrink during storage at room temperature for several hours after winding, as well as immediately after spinning and during winding. The tendency is very strong, so that the yarn is short. As a result, the package is clamped, so in extreme cases the package is clamped tightly on the winding mandrel and can no longer be removed. In addition, the package forms a so-called saddle with hard edges and a constricted center. As a result, the fiber data of the filament, such as the Wooster value, is not very constant, which causes problems when unpacking the package. The only measure is to limit the package weight to less than 4 kg. These problems do not arise in the processing of PET fibers.
[0006]
It is further observed that POY PBT or PTMT filaments, in contrast to PET filaments, age severely during storage. Hardening of the structure occurs, reducing boiling water shrinkage so greatly that post-crystallization can be detected. Such PBT or PTMT filaments cause defects in stretch texturing and are only partially suitable for subsequent processing which significantly reduces the breaking strength of the textured yarn. As a result, the texture processing speed or the draw ratio decreases.
[0007]
See, for example, Chemical Fibers Int. Vol. 50 (2000), page 53, and as discussed at the 39th International Manmade Fiber Conference in Dornbirn, September 13-15. These differences between PET and the other PBT and PTMT are attributable to differences in structure and properties (see Non-Patent Document 2). Thus, different chain configurations are believed to cause differences in properties.
[0008]
A first approach to solving these problems is described in WO 99/27168 and EP 0,731,196 B1 (see patent documents 2 and 3). WO 99/27168 discloses polyester fibers that are at least 90% by weight polytrimethylene terephthalate and have a boiling water shrinkage of between 5% and 16% and an elongation at break of between 20% and 60%. ing. The polyester fibers described in WO 99/27168 are produced by spinning and drawing. The reported maximum spinning take-off speed is 2100 m / min. This method is uneconomic because of the low spinning speed. In addition, the resulting polyester fibers are very crystalline, as indicated by the reported property values, and are therefore only partially suitable for stretch texturing.
[0009]
EP 0,731,196 B1 describes a method of spinning, drawing and winding synthetic yarn by heat treating the yarn after drawing and before winding to reduce the tendency to shrink. I have. Synthetic fibers that can be used include polytrimethylene terephthalate fibers. In EP 0,731,196 B1, heat treatment is carried out by directing a synthetic yarn along, but essentially without, an elongated heating surface. The application of heat treatment increases processing costs, and also results in highly crystalline synthetic yarns that are only partially suitable for stretch texturing.
[0010]
Dr. H. S. Brown and H.C. H. A paper by Chuah: "Texturing of textile yarns based on polymethylene terephthalate", Chemical Fibers, p. 74, p. 74, pp. 74, pp. 72, p. And texturing of POY polytrimethylene terephthalate filaments at texturing speeds of 450 m / min and 850 m / min (see Non-Patent Document 3). According to this disclosure, a lower texturing speed of 450 m / min is more suitable for polytrimethylene terephthalate filaments. This is because fibers with better material properties are obtained in this case. The breaking strength of the polytrimethylene terephthalate fiber was 26.5 cN / tex (texturing speed 450 m / min) and 29.15 cN / tex (texturing speed 850 m / min), and the breaking elongation was 38.0% (texturing). Speed of 450 m / min) and 33.5% (texturing speed of 850 m / min).
[0011]
WO 01/04393 describes a PTMT filament having a boiling water shrinkage in the range of 3 to 40% (see Patent Document 4). However, this value was measured immediately after the filament was formed. This value drops to less than 20% during 4 weeks of storage under standard conditions, as evidenced by the accompanying FIG.
[0012]
FIG. 1 describes the change in boiling water shrinkage for three PTMT POY bobbins as a function of storage time under standard conditions. The three bobbins examined had different initial values. Bobbins # 16 and 17 having high initial values greater than 40% have boiling water shrinkage greater than 30% after 4 weeks, preferably greater than 40%. However, it is evident from bobbin 18 that when the initial boiling water shrinkage value is less than 40%, the boiling water shrinkage value will drop below the critical value of 30% after 4 weeks of storage time. .
[0013]
FIG. 2 is a schematic diagram of a force-elongation diagram of a PTMT POY. For the same elongation at break, FIG. 2a) shows a diagram according to the invention featuring a natural stretch ratio (NVV) of 15% or more, and FIG. 2b) shows a diagram featuring NVV = 0%.
[0014]
Boiling water shrinkage is a measure of fiber processability and crystallinity. The fibers described in WO 01/04393 are inherently more difficult to process and have relatively high crystallinity which can only be processed at lower draw ratios and / or lower texturing speeds. And a synthetic resin having the formula:
[0015]
[Patent Document 1]
German Patent Application Publication No. 3819913 [Patent Document 2]
WO 99/27168 pamphlet [Patent Document 3]
European Patent No. 073196 [Patent Document 4]
WO 01/04393 pamphlet [Non-patent document 1]
F. F. Fourne, “Synthetic Fiber Fasern”, (Germany), Hansel, 1995 [Non-Patent Document 2]
“International Chemical Fibers Int.”, Vol. 50, 2000, p. 53
[Non-Patent Document 3]
H. S. Brown and H. H. T. S. Brown (HS Brown and HH Chuah), "Texturing of textile filaments based on polyterylene phthalate phthalate phthalate phthalate phthalate terephthalene terephthalate terephthalate terephthalate terephthalate terephthalate terephthalene terephthalate terephthalate terephthalate terephthalate terephthalate terephthalates," Texturing of textile filament yarns based on polyterylene terephthalene phthalate phthalate phthalate terephthalene terephthalate terephthalene terephthalene terephthalate terephthalene terephthalate terephthalate terephthalene terephthalate terephthalate terephthalate terephthalate terephthalate terephthalene). , February 1997, p. 72-74
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
It is an object of the present invention to provide a method for spinning and winding POY polyester filaments in which at least 90% by weight, based on the total weight of the filament, is PBT and / or PTMT, wherein the production and winding of POY polyester filaments is simple. To provide. More specifically, the present POY polyester filaments exhibit elongation at break in the range of 90% to 165%, high homogeneity with respect to filament property values, and low crystallinity.
[0017]
It is a further object of the present invention to provide an economical industrial method for spinning and winding POY polyester filaments. The process of the present invention allows for very fast spin-off speeds, preferably greater than 2200 m / min, and high yarn weights of more than 4 kg for the package.
[0018]
A further object of the present invention is to improve the storage stability of POY polyester filaments obtainable by the method of the present invention. They can be stored for a long time, for example for 4 weeks. Ideally, the package will not be compressed during storage, and will not, in particular, be tightly tightened on the winding mandrel and will not form a saddle with a hard edge and a constricted center, so that when the package is unwound, There is no problem in returning.
[0019]
According to the invention, the POY polyester filaments facilitate a drawing or drawn texturing operation, in particular further processing at a high speed, preferably a texturing speed of more than 450 m / min. Filaments obtainable by stretch texturing have excellent material properties, such as a breaking strength of more than 26 cN / tex and a breaking elongation of more than 30% for HE filaments or more than 36% for SET filaments. become.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
These objects and other objects which are not explicitly mentioned, but which can be easily deduced or apparent from the related matters firstly discussed herein are spinning and winding including all the features of claim 1. Is achieved by the method. Advantageous variants of the method according to the invention are protected in the dependent claims dependent on claim 1. The POY polyester filaments obtainable by the present spinning method are described in the independent substance claim. The stretch texturing of POY polyester filaments is claimed in method claim 6, while material claims 7 and 8 relate to bulky filaments obtainable by stretch texturing.
[0021]
Therefore, the present invention
a) setting the spinning wire elongation in the range of 70 to 500;
b) passing the filament through a cooling delay zone 30 mm to 200 mm in length immediately out of the spinning nozzle;
c) cooling the filament to a temperature below the solidification temperature;
d) the filaments converging at a distance between 500 mm and 2500 mm from the underside of the spinning nozzle;
e) setting the yarn tension before and during the take-off goding between 0.05 cN / dtex and 0.20 cN / dtex, preferably 0.15 cN / dtex;
f) winding the yarn with a yarn tension between 0.025 cN / dtex and 0.15 cN / dtex;
g) at least 90% by weight, based on the total weight of the polyester filaments, of polybutylene terephthalate (PBT) and / or wherein the winding speed is set between 2200 m / min and 3500 m / min. Provided is a method for producing and winding POY polyester filaments composed of polytrimethylene terephthalate (PTMT), preferably PTMT.
[0022]
This unpredictable method provides POY polyester filaments that, under standard conditions, retain excellent material properties even after 4 weeks of storage. No significant deterioration of the homogeneity of the yarn due to aging and no shrinkage of the spun fiber on the bobbin is observed.
[0023]
At the same time, the method of the invention has a number of further advantages. These include the following:
-The method of the present invention is easily and economically implemented on a large industrial scale. More particularly, the method allows for spinning and winding at a high take-off speed of at least 2200 m / min and the production of packages holding a high yarn weight of more than 4 kg.
O The method of the present invention obviates the use of spin additives. As a result, polyester filaments can be obtained very economically.
ＰＯ Accordingly, the POY polyester filaments obtainable by this method can be further processed easily, economically and on a large industrial scale in drawing or drawn texturing operations. In this operation, texturing can be performed at a speed higher than 450 m / min.
O The POY polyester filaments obtainable by the present method have a high homogeneity, so that it is easy to achieve a good package structure that ensures homogeneous and virtually defect-free dyeing and further processing of the POY polyester filaments. is there.
O The filaments obtainable by stretch texturing show a high breaking strength of more than 26 cN / tex and a high breaking elongation of more than 30% for HE filaments and more than 36% for SET filaments.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention provides a method for making and winding POY polyester filaments comprising at least 90% by weight, based on the total weight of the filaments, of polybutylene terephthalate (PBT) and / or polytrimethylene terephthalate (PTMT). Polybutylene terephthalate (PBT) and / or polytrimethylene terephthalate (PTMT) are known to those skilled in the art. Polybutylene terephthalate (PBT) can be obtained by polycondensation of terephthalic acid with an equimolar amount of 1,4-butanediol, and polytrimethylene terephthalate can be obtained by equimolar amount of 1,3-propanediol with terephthalic acid. With polycondensation. A mixture of two polyesters is also conceivable. According to the present invention, PTMT is preferred.
[0025]
The polyester may be a homopolymer or a copolymer. Useful copolymers include, in addition to PTMT and / or PBT repeat units, up to 15 mol% of common comonomers, based on total repeat units of the polyester, such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,4-cyclohexanediene. Mention may in particular be made of copolymers comprising repeating units of methanol, polyethylene glycol, isophthalic acid and / or adipic acid. However, for the present invention, polyester homopolymers are preferred.
[0026]
The polyester of the present invention includes a catalyst, a stabilizer, an antistatic agent, an antioxidant, a flame retardant, a dye, a dye absorption modifier, a light stabilizer, an organic phosphite, a photo brightener and a matting agent. Can be included in customary amounts, as a mixture. Preferably, the polyester contains from 0 to 5% by weight of additives, based on the total weight of the filament.
[0027]
The polyester may further comprise a small proportion, preferably 0.5% by weight or less, of the branched component, based on the total weight of the filament. Preferred branching components according to the invention include polyfunctional acids such as trimellitic acid or pyromellitic acid, or tri- to hexahydric alcohols such as trimethylolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, glycerol or the corresponding hydroxy acids. No.
[0028]
Polyesters useful in the present invention can preferably be thermoplastically molded and spun into filaments and rolled up. In this context, particularly advantageous polyesters have an intrinsic viscosity of from 0.70 dl / g to 0.95 dl / g.
[0029]
In the process of the present invention, a melt or melt mixture of polyester is pumped into a spinning nozzle pack by a spinning pump at a constant speed calculated according to a known formula, so as to obtain a desired fiber linear density (Titer), and the pack is melted. Extruded through holes in a die plate to form a molten filament.
[0030]
The melt can be prepared, for example, from polymer chips in an extruder, in which case it is particularly preferred to first dry the chips to a water content of 30 ppm or less, especially 15 ppm or less.
[0031]
Generally referred to as the spinning temperature, the temperature of the melt as measured before the spinning pump depends on the melting point of the polymer or polymer blend used. Preferably, it is set in the range given by the following equation 1.
Equation 1:
T _m + 15 ° C. ≦ T _sp ≦ T _m + 45 ° C.
(Where
T _m is the melting point of the polyester [° C.]
T _sp is the spinning temperature [° C.]
The parameters specified serve to limit hydrolysis and / or thermal viscosity reduction, which is preferably as low as possible. For the present invention, a viscosity reduction of less than 0.12 dl / g, especially less than 0.08 dl / g, is desirable.
The homogeneity of the melt has a direct effect on the properties of the spun filament. Therefore, it is preferred to homogenize the melt using a static mixer provided with at least one element and mounted after the spinning pump.
[0032]
The die plate temperature depends on the spinning temperature but is regulated by a secondary heating system of the plate. Useful secondary heating systems include, for example, a spinning beam heated with "Diphyl" or additional convective or radiant heaters. The temperature of the die plate is usually equal to the spinning temperature.
[0033]
The temperature rise in the die plate can be achieved by a pressure ramp in the spinning nozzle pack. Known derivative documents, for example, K. Rigert, "Fortsschritte in der Herstellung von Polyester-Reifenkordgarn", Chemiefasern, Vol. 21, p. 379 (1971) describes a temperature increase of about 4 ° C. for a pressure drop of 100 bar.
[0034]
Furthermore, loose filter means, in particular steel sand having an average particle size of between 0.10 mm and 1.2 mm, preferably between 0.12 mm and 0.75 mm and / or a metal fabric having a fineness of 40 μm or less or Through the use of a filter disk, which can be formed from a non-woven metal cloth, it is possible to adjust the die pressure.
In addition, the pressure drop in the die hole contributes to the overall pressure. The die pressure is preferably set between 80 and 450 bar, in particular between 100 and 250 bar.
[0035]
Spinline extension ratio i _sp, i.e. calculation, the ratio of the extrusion rate of the take-up speed, according to U.S. Pat. No. 5,250,245, the density of the polymer or polymer mixture, by equation 2 below from the spinning nozzle hole diameter and the filament linear density Is done.
Equation 2:
i _sp = 2.25 · 10 ⁵ · (δ · π) · D ² (cm) / dpf (den)
(Where
δ = density of melt [g / cm ³ ]; for PTMT 1.12 g / cm ³
D = Spinning nozzle hole diameter [cm]
dpf = denier per filament [den].
Within the scope of the present invention, the spinline elongation is between 70 and 500, preferably between 100 and 250.
The length / diameter ratio of the spinning nozzle holes is preferably selected between 1.5 and 6, especially between 1.5 and 4.
[0036]
The extruded filament passes through a cooling delay zone. The cooling retard zone protects the filaments coming out of the spinning nozzle holes from the direct action of the cooling gas and is located directly below the spin pack as a slowing zone (Recksprunzone) to delay elongation or cooling. The active portion of this slow zone is configured in the spinning beam as an extension of the spin pack so that the filament is surrounded by a heated wall. The non-active portion is formed by the insulating layer and the non-heating frame. The length of the active part is between 0 and 100 mm and the length of the non-active part is between 20 and 120 mm, provided that the total length is between 30 and 200 mm, preferably between 30 and 120 mm. .
[0037]
As an alternative to the slow zone active, a reheater can be placed below the spinning beam. In contrast to the active part, this zone of cylindrical or rectangular cross section has at least one heating system independent of the spinning beam.
In the case of a radial perforated cooling system that concentrically surrounds the spin line, cooling delay is achieved using a cylindrical shroud.
Thereafter, the filament is cooled to a temperature below the solidification temperature. For the purposes of the present invention, the solidification temperature is the temperature at which a melt becomes a solid state.
[0038]
In the context of the present invention, it has been found to be particularly advantageous to cool the filament to a temperature which is essentially no longer tacky. It is particularly advantageous to cool the filament to a temperature below the crystallization temperature, in particular below the glass transition temperature.
Means for cooling the filament are known from the prior art. The use of a cooling gas, especially cooled air, is particularly useful in the present invention. The temperature of the cooling air is preferably in the range from 12 ° C to 35 ° C, especially in the range from 16 ° C to 26 ° C. The speed of the cooling air is advantageously in the range from 0.20 m / s to 0.55 m / s.
[0039]
The filaments may be cooled, for example, using a single fiber system consisting of individual cooling tubes with porous walls. Cooling of each individual filament is achieved by an active supply of cooling air or by taking advantage of the self-aspirating effect of the filament. As an alternative to individual tubes, it is also possible to use well-known cross-flow cooling systems.
[0040]
In a particularly preferred embodiment of the cooling and elongation zone, the filaments emerging from the delay zone are exposed to cooling air in a zone of length 10 to 175 cm, preferably 10 to 80 cm. Zones of 10 to 40 cm in length are particularly suitable for filaments having a winding linear density of less than 1.5 dtex per filament, and zone lengths of 20 to 80 have a linear density between 1.5 and 9.0 dtex per filament. Particularly suitable for filaments having Thereafter, by adjusting the cross-sectional shrinkage and sizing in the direction of spinning line travel, the filaments and associated air are taken off in the range of 0.2 to 20: 1, preferably in the range of 0.4 to 5: 1 It is adjusted to the air-to-spinning line speed ratio at the time and is passed together through a channel of reduced cross section.
[0041]
After being cooled to a temperature below the freezing point, the filaments are bundled into a bundle. Suitable distances according to the invention for the focus position from the underside of the spinning nozzle are conventional methods for online measurement of yarn speed and / or yarn temperature, for example TSI / Laser Doppler anemometer from Germany or Goratec / It can be measured using an infrared camera IRIIS 160 manufactured by Germany. It ranges from 500 to 2500 mm, preferably from 500 to 1800 mm. Filaments having a linear density of less than or equal to 3.5 dtex are preferably focused at shorter distances of less than or equal to 1500 mm, while thicker filaments are preferably focused at greater distances.
[0042]
It is advantageous for the purposes of the present invention that all surfaces in contact with the spun filaments are preferably made of a low friction material. This substantially avoids filament breakage and provides a higher quality filament yarn. A low friction surface of the "TriboFil" specification from Ceramtec / Germany is particularly suitable for this purpose.
[0043]
The filaments are bundled at lubricator pins that evenly supply the desired amount of spin finish to the yarn. Particularly suitable lubricator pins are characterized by an inlet, a thread conduit with a lubrication opening and an outlet. The inlet is funnel-like, so that contact by filaments that are still dry is avoided. The point of contact of the filaments occurs in the yarn conduit after the supply of the spin finish. The width of the yarn conduit and the filling opening depends on the linear density of the yarn and the number of filaments. Openings and widths in the range of 1.0 mm to 4.0 mm are particularly suitable. The outlet of the oiler is preferably formed as a homogenization zone with a sump. Such lubricators can be obtained, for example, from Ceramtec / Germany or Goulston / USA.
[0044]
The homogeneity of the oil application is of great significance for the present invention. Homogeneity can be measured using a Rossa meter, for example, as described in Chemiefasern / Textilindustrie, 42/94, page 896, November 1992. Preferably, such a procedure provides a standard deviation value for oil application of less than 90 digits, especially less than 60 digits. Oil application standard deviation values of less than 45 digits, especially less than 30 digits, are particularly preferred for the purposes of the present invention. A standard deviation value of 90 or 45 digits corresponds approximately to a volatility of 6.2% or 3.1%, respectively.
Since air bubbles can cause considerable changes in oil application, it is particularly advantageous for the purposes of the present invention to design the spin finish line and pump to be self-degassing to prevent the formation of air bubbles.
[0045]
According to the invention, it is particularly preferred that the filaments are entangled before the yarn is wound up. In the context of the present invention, nozzles with closed thread conduits will prove particularly suitable, as such systems prevent thread snagging in the feed slot even at low thread tensions and high air pressures. The entanglement nozzle is preferably arranged between the godets and regulates the yarn outlet tension by the speed difference between the inlet godet and the outlet godet. The exit tension of the yarn should not exceed 0.20 cN / dtex and mainly has a value between 0.05 cN / dtex and 0.15 cN / dtex. The confounding air pressure is at most 3.0 bar for winding speeds between 0.5 bar and 5.5 bar and below 3500 m / min.
[0046]
The yarn is preferably entangled to a node count of at least 10 n / m. Maximum node-free gaps of less than 100 cm and node number variation values of less than 100% are of particular importance. Advantageously, the use of pneumatic pressures higher than 1.0 bar achieves a node count of 15 n / m or more, characterized by a high homogeneity with a volatility of less than 70% and a maximum no-node gap of 50 cm. In practice, Temco / German LD type systems, Slack & Parr / US double systems or Heberlein Poyjet type nozzles have been found to be particularly useful.
[0047]
The circumferential speed of the first godet device is called the take-off speed. The yarn is wound on an empty bobbin in a winding arrangement and an additional godet system is used before forming a package (bobbin).
A stable, defect-free package is a basic prerequisite for defect-free yarn take-up and ideally for defect-free subsequent processing. Thus, in the context of the present invention, the winding tension utilized is in the range from 0.025 cN / dtex to 0.15 cN / dtex, preferably from 0.03 cN / dtex to 0.08 cN / dtex.
[0048]
An important parameter of the method according to the invention is the thread tension set before and during the take-off godet. As is known, this tension consists essentially of the actual orientation tension of Hamana, the friction tension on the yarn path and the lubricator, and the yarn-air friction tension. For the purposes of the present invention, the yarn tension before and during the take-off godet ranges from 0.05 cN / dtex to 0.20 cN / dtex, preferably between 0.08 cN / dtex and 0.15 cN / dtex. .
[0049]
Excessively low tension, less than 0.05 cN / dtex, no longer provides the desired degree of partial orientation. When the tension exceeds 0.20 cN / dtex, this tension causes a memory effect during winding and storage of the bobbin, which leads to a reduction in the yarn parameters.
According to the invention, the tension is adjusted by the distance of the oiler from the nozzle, the friction surface and the length of the gap between the oiler and the take-off godet. The length of this gap is preferably less than 6.0 m, preferably less than 2.0 m, and the spinning system and the take-up machine are arranged in a manner such as a parallel configuration to ensure a straight yarn path.
[0050]
The geometric parameters also represent the adjustment time of the yarn between the point of convergence and winding. Rapid relaxation during that time affects the quality of the package being built. The adjustment time so defined is preferably chosen to be between 50 ms and 200 ms.
The winding speed of the POY is between 2200 m / min and 3500 m / min according to the invention.
[0051]
The method according to the invention is advantageously carried out by adjusting the surrounding environment of the yarn package to a temperature below 45 ° C., in particular between 12 ° C. and 35 ° C., and a relative humidity of 40 to 85%. The POY is preferably stored at a temperature below 45 ° C. until further processing. It is further advantageous to store the POY package at 12 to 35 ° C. and 40 to 85% relative humidity for at least 4 hours before further processing.
[0052]
After storage for 4 weeks under standard conditions, the filaments according to the invention are:
a) elongation at break between 90% and 165%, preferably between 90% and 135%;
b) boiling water shrinkage of at least 30%, preferably 40% or more;
c) Normal woster less than 1.1%, preferably less than 0.9%;
d) birefringence between 0.030 and 0.058,
e) a density of less than 1.35 g / cm ³ , preferably less than 1.33 g / cm ³ ;
f) has a breaking load variation of 4.5% or less, preferably 2.5% or less, and g) a breaking elongation variation of 4.5% or less, preferably 2.5% or less.
The term "standard conditions" is known to the person skilled in the art and is defined by the DIN 53802 standard. Under “standard conditions” according to DIN 53802, the temperature is 20 ± 2 ° C. and the relative humidity is 65 ± 2%.
[0053]
Further, the boiling water shrinkage, as measured immediately after winding, is between 50% and 65%, and after storage for 4 weeks under standard conditions, is at least 30%, preferably 40% or more, It is particularly advantageous for the purposes of the present invention. Surprisingly, it has been found that the POY bobbin manufactured in this way has excellent workability thereafter.
[0054]
It has to be borne in mind here that in industrial practice, standard conditions are not always observed in the production, storage or transport of POYs. However, low crystalline fibers often have the problem that changes in the shape, draw ratio and / or texturing speed of the POY bobbin must be reduced, and that the occurrence of thread breakage in subsequent processing increases. right. Yarns that follow the above specification for boiling water shrinkage are less susceptible to these problems than conventional yarns.
[0055]
It has also been found that the preferred yarns of the present invention do not show a change in color depth based on DTY, even after a storage period of 2 months. The change in color after a storage period of 20 months is within 95 ± 3%, provided that the ambient temperature is below 45 ° C.
Further, preferred filaments have a natural draw ratio of 15% or more. More preferably, the natural stretch ratio is in the range of 18 to 65%. The higher the natural stretching ratio, the better the stretchability. At the same tension, a higher natural stretch ratio results in a higher stretch ratio.
[0056]
The natural stretch ratio is defined as the flat (%) section of the force-elongation diagram. This parameter is known and is measured by a tensile tester in a single operation involving the measurement of strength and elongation.
[0057]
2a) and 2b) are schematic illustrations of the parameters indicating the natural stretch ratio (NVV), where the natural stretch ratio in FIG. 2b) is zero. Each figure is a plot of force against elongation, and the figure shown is a diagram for explaining parameters.
[0058]
The natural draw ratio is a measure of fiber orientation, and an NVV value of less than 15% is considered to indicate the onset of crystallization of the polyester. Low NVV values are obtained, for example, by heat treating the fibers to a temperature at least 8 ° C. above the glass transition temperature of the PES.
[0059]
Methods for measuring the aforementioned material parameters are well known to those skilled in the art. They can be found in the technical literature. While most parameters can be measured in a variety of ways, the following methods for measuring filament parameters will be particularly advantageous for the purposes of the present invention:
Intrinsic viscosity is measured at 25 ° C. in an Ubbelohde capillary viscometer and calculated by well-known formulas. The solvent used is a 3: 2 (weight / weight) mixture of phenol and 1,2-dichlorobenzene. The concentration of the solution is 0.5 g of polyester per 100 ml of solution.
[0060]
Melting points, crystallization temperatures and glass transition temperatures are each measured using a Mettler DSC calorimeter. The sample is first heated to 280 ° C. to melt and then quenched. The DSC measurement is performed at a heating rate of 10 K / min in the range of 20 ° C to 280 ° C. The value of the temperature is determined by the processor.
[0061]
Filament density is measured at a temperature of 23 ± 0.1 ° C. in a density gradient column. Reagent used is n- heptane _(C _{7 H 16)} and tetrachloromethane (CCl _4). Using the results of the density measurements, it is possible to calculate the crystallinity based on density D _a and the density D _k crystalline polyester amorphous polyester. This calculation is described in the literature, for example, corresponding values for PTMT _is D a = 1.295g / cm ³ and _D k = _1.429g / cm ^3.
[0062]
The linear density is measured in a known manner using precision reels and weighing means. The initial tension used is preferably 0.05 cN / dtex for POY and 0.2 cN / dtex for DTY.
[0063]
Breaking strength and elongation at break are measured using a Statimat device under the following conditions:
The fixed length is 200 mm for POY and 500 mm for DTY, the elongation rate is 2000 mm / min for POY and 1500 mm / min for DTY, and the initial tension is 0.05 cN / dtex for POY and 0.2 cN for DTY. / Dtex. The maximum breaking load value is divided by the linear density to determine the breaking strength, and the breaking elongation is determined by the maximum load.
Boiling water shrinkage is measured by treating the filament skein in water at 95 ± 1 ° C. for 10 ± 1 minutes under tension. The skein is prepared by winding at an initial tension of 0.05 cN / dtex for POY and 0.2 cN / dtex for DTY, and measuring the length of the skein before and after heat treatment at 0.2 cN / dtex. Done. The difference in length is used to calculate the boiling water shrinkage in a known manner.
[0064]
Birefringence is measured by the method described in German Patent No. 19,519,898. The disclosure of this patent is expressly incorporated herein by reference.
[0065]
The crimping parameters of the textured filaments are measured according to DIN 53840 Part 1 using a Texturmat apparatus from Stein / Germany at an opening temperature of 120 ° C.
Normal Worster values are measured using a 4-CX Wooster tester and are reported as Worster% values. The test speed is 100 m / min and the test time is 2.5 minutes.
[0066]
The POY according to the invention is easy for further processing, especially for stretch texturing. In the present invention, the stretch texturing is preferably carried out at a texturing speed of at least 500 m / min, particularly preferably at a texturing speed of at least 700 m / min. The draw ratio is preferably at least 1.35: 1, in particular at least 1.40: 1. Stretch texturing using a machine of the high temperature heater type, for example an AFK machine from Barmag, is particularly advantageous.
The bulky filaments produced in this way have a low number of defects and, when dyed with a disperse dye (Terasil Navy), without a carrier and at 95 ° C., give excellent color depth and color. Shows homogeneity.
[0067]
The bulky SET filaments produced according to the invention preferably have a breaking strength of more than 26 cN / tex and a breaking elongation of more than 36%. For bulky HE filaments that can be obtained without heat treatment in a second heater, the breaking strength is preferably greater than 26 cN / tex and the breaking elongation is greater than 30%.
The bulk and elastic behavior of the filaments according to the invention are excellent.
[0068]
Now, exemplary embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
[0069]
【Example】
Examples 1 and 2
Spinning and winding 0.93 dl / g intrinsic viscosity, 325 Pa · s melt viscosity (measured at 2.4 Hz, 255 ° C.), melting point of 227 ° C., crystallization temperature of 72 ° C., and glass transition temperature of 45 ° C. The PTMT chips were tumble dried at 130 ° C. to a moisture content of 11 ppm.
The chips were melted in a Barmag 3E4 extruder. The temperature of the melt was 255 ° C. The melt was then fed to the spin pump through a product line equipped with a Sulzer SMX type static mixer having 15 elements (Element) and an inside diameter of 15 mm. The amount of the melt transported was 63 g / min for a residence time of 6 minutes, and the amount sent from the spinning pump to the spinning nozzle pack was 30.7 g / min. A one-piece static mixer of the Fluitec HD-CSE type with an internal diameter of 10 mm was installed after the spinning pump but before the entrance to the spinning nozzle pack. The second heating system for the product line and spinning block, including the pump and spinning nozzle pack, was set at 255 ° C. The spinning nozzle pack also provided as filter means a 30 mm high steel sand of 350 to 500 μm particle size and a 20 μm non-woven filter and a 40 μm woven filter. The melt was extruded through an 80 mm diameter spinning nozzle plate with 34 holes 0.25 mm in diameter and 1.0 mm long. The die pressure was 120 bar.
[0070]
The cooling delay zone consisted of a heated wall 30 mm and an insulated, non-heated frame 70 mm and was 100 mm long. The molten filament was cooled with air flowing horizontally to the spinning line over a length of 1500 mm. The cooling air had a flow rate of 0.35 m / s, a temperature of 18 ° C. and a relative humidity of 80%. The filament became solid approximately 800 mm below the spinning nozzle.
Prior to bundling, the yarn was treated with a spin finish using a yarn lubricator located at a distance of 1050 mm from the spinning nozzle. The lubricator had a TriboFil surface and a 1 mm diameter inlet opening. The amount of spin finish applied was 0.40% based on fiber weight.
[0071]
Thereafter, the bundled yarn was supplied to a winder. The distance between the lubricator and the first take-off godet was 3.2 m. Adjustment time was 144 or 168 ms, depending on speed. The yarn was wound around the pair of godets in an S-shape. The Temco entanglement nozzle was located between the godets and operated using 1.5 bar air pressure. According to the speed setting, the winding speed of the Barmag type SW6 winder was set such that the winding yarn tension was 5 cN. Room conditions were adjusted to 24 ° C. and 60% relative humidity so that a temperature of about 34 ° C. was guaranteed in the environment surrounding the yarn package.
In connection with this test, the take-off speed was either 2940 m / min (Example 1) or 2506 m / min (Example 2). Table 1 shows other experimental parameters, and Table 2 shows the material properties of the obtained POY filament. With either setting, a bobbin weighing 10 kg could be manufactured and easily removed from the winding mandrel.
[0072]
[Table 1]

[0073]
[Table 2]

[0074]
Stretched and textured PTMT filament bobbins were stored under standard conditions specified in DIN 53802 for 4 weeks and then provided to a Barmag FK6-S-900 stretched and textured machine. Table 3 summarizes the experimental parameters of stretch texturing for producing SET filaments, and Table 4 summarizes the material properties of the bulky SET filaments obtained.
Textured defects were measured using Barmag's UNITENS system with the following extreme settings: UP / LP = 3.0 cN, UM / LM = 6.0 cN.
[0075]
[Table 3]

[0076]
[Table 4]

[0077]
The bulking behavior can be changed by operating the second heater at a low temperature, that is, by producing a so-called HE filament. The crimp shrinkage then increases to about 47%. The elongation at break then drops to 33%.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 illustrates the change in boiling water shrinkage for three PTMT POY bobbins as a function of storage time under standard conditions.
FIG. 2 is a schematic diagram of a force-elongation diagram of a PTMT POY.

Claims

A method for producing and winding a POY (porientienten) polyester filament comprising at least 90% by weight or more of polybutylene terephthalate (PBT) and / or polytrimethylene terephthalate (PTMT), preferably PTMT, based on the total weight of the polyester filament. Wherein the method comprises:
a) setting the spinning line elongation (Spinnverzug) in the range of 70 to 500;
b) passing the filament through a cooling delay zone 30 mm to 200 mm in length immediately out of the spinning nozzle;
c) cooling the filament to a temperature below the solidification temperature;
d) the filaments converging at a distance between 500 mm and 2500 mm from the underside of the spinning nozzle;
e) setting the yarn tension before and during the take-off goding between 0.05 cN / dtex and 0.20 cN / dtex;
f) winding the yarn with a yarn tension between 0.025 cN / dtex and 0.15 cN / dtex;
g) setting the winding speed between 2200 m / min and 3500 m / min.

The method according to claim 1, wherein PBT and / or PTMT having an intrinsic viscosity in the range of 0.7 dl / g to 0.95 dl / g are used.

The method according to claim 1 and / or 2, wherein the winding is performed by setting the temperature around the yarn package to 45 ° C or less.

The method according to at least one of claims 1 to 3, wherein the POY bobbin is stored at 12-35 [deg.] C and 40-85% relative humidity for at least 4 hours before subsequent processing.

After storage for 4 weeks under standard conditions specified in DIN 53802,
a) elongation at break between 90% and 165%;
b) boiling water shrinkage of at least 30%,
c) Normal wuster lower than 1.1%,
d) birefringence between 0.030 and 0.058,
e) a density of less than 1.35 g / cm ³ , preferably less than 1.33 g / cm ³ ;
5. A method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that it has f) a breaking load variation of 4.5% or less and g) a breaking elongation variation of 4.5% or less. Possible POY polyester filament.

6. A bulky polyester filament is produced, wherein the filament according to claim 5 is processed into bulky yarn in a draw texturing machine at a speed of at least 500 m / min and a draw ratio of at least 1.35: 1. Method.

A bulky polyester SET filament obtainable by the method according to claim 6, wherein the breaking strength is greater than 26 cN / tex and the breaking elongation is greater than 36%.

A bulky polyester HE filament obtainable by the method according to claim 6, wherein the breaking strength is greater than 26 cN / dtex and the breaking elongation is greater than 30%.