NO873810L - Forbedringer ved teksturering av garn. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører forbedringer i og ved teksturering av garn, og den vedrører mer spesielt forbedret polyester-trekke-tekstureringsmategarn som har en evne til å kunne trekke-tekstureres ved høye hastigheter uten overskudd av brukne filamenter og med andre fordeler, slik høyhastighetsprosess til trekke-teksturering og en prosess for fremstilling av slike mategarn.

Fremstillingen av teksturert polyester-multifilament-garn er blitt utført kommersielt i verdensmålestokk i mange år. Den samtidige trekke-teksturering ved hjelp av en falsk-tvunnet tekstureringsprosess av delvis orientert mategarn med lav krystallinitet fremstilt ved spinne-orientering, dvs. uttrekking av smelte-spundne polyester-filamenter med høye uttrekningshastigheter av f.eks.

2743 mpm, ble beskrevet av Petrille i US-patent 3.771.307,

og mategarnene ble beskrevet av Piazza og Reese i US-patent 3.772.872. Anvendelsen av disse spinne-orienterte mategarn har gjort det mulig å øke tekstureringshastigheter vesentlig. I ca. år 1970 var kommersielt tilgjengelige tekstureringsmaskiner (falsk-tvunnet teksturering) egnet for maksimale hastigheter på kun i størrelsesordenen ca. 200 mpm (meter pr. minutt). På grunn av forbedringer ved maskindesign har det i flere år nå vært kommersielt til-gjengelig trekke-tekstureringsmaskiner med en evne til å kunne operere med meget høye hastigheter på f.eks. 1000 mpm eller mer. På tross av tilgjengeligheten av slike maskiner egnet for maskinoperasjon for slike ønskelige, meget høye hastigheter, har ikke kommersielt tilgjengelige trekke-tekstureringspolyestermategarn (DTFY) blitt teksturert kommersielt med slike høye hastigheter som maskinene er i stand til. Dette skyldes hovedsakelig et meget stort antall av brukne filamenter frembragt ved disse meget høye hastigheter. Hvilke som helst brukne filamenter er uønskelige, da de kan forårsake vanskeligheter og endog garnbrudd under etterfølgende bearbeiding og også tekstildefekter. Antallet av brukne filamenter som kan tolereres i praksis, vil avhenge av den ønskelige anvendelse av det teksturerte

garn og eventuell tekstil. I handelen blir i praksis endene av spolene undersøkt med hensyn til brukne filamenter, og antallet av utstikkende, brukne filamenter blir talt for å gi et mål på det sannsynlige antall brukne filamenter i garnet i denne oppleggsenhet. Det totale antall av disse talte, brukne filamenter blir deretter dividert med antall pund (0,454 kg) i oppleggsenheten og uttrykt som BFC. For bestemte sluttanvendelser er maksimumet som kan tolereres, mellom 0,5 og 0,6 BFC, dvs. mellom 5 og 6 brukne filamenter for hver 4,54 kg av polyestergarn, det vil forstås at ett brudd sannsynligvis vil bli talt som to brukne filamenter. Således vil en teksturerer som har en tekstureringsmaskin egnet for operasjon ved 1000 mpm eller mer, dersom polyester-trekke-tekstureringsmate-garnene som er kommersielt tilgjengelige ikke kan bearbeides på denne maskin ved mer enn ca.

850 mpm uten vesentlig å overskride det ønskede maksimum (dvs. ca. 0,5 BFC), i praksis bli tvunget til å

operere denne maskin ved denne hastighet av 850 mpm istedenfor å øke hastigheten til maksimum yteevne til maskinen.

På tross av klar kommersiell impuls for å fremskaffe polyester-trekke-tekstureringsmategarn egnet til å bli trekke-teksturert med hastigheter med mer enn 1.000 mpm uten for stor BFC, er dette problem med å til-

veiebringe et kommersielt tilfredsstillende mategarn hittil ennå ikke blitt løst.

Jeg har funnet det mulig å øke tekstureringshastigheter uten å forårsake overskudd av brukne filamenter ved økning av den anvendte uttrekningshastighet for å oppnå den ønskede spinne-orientering i mategarnet. Slike mategarn, fremstilt ved relativt høye uttrekningshastigheter av 4000 mpm, har hittil ikke blitt teksturert kommersielt i en stor skala på grunn av de medfølgende ulemper, hovedsakelig ved at de resulterende, teksturerte garn ikke har blitt så voluminøse som garn som allerede er tilgjengelige kommersielt. Voluminøsitet ble generelt målt som CCA, en verdi på i det minste ca. 4 er betraktet som ønskelig, eller som TYT, en verdi av over 20 er generelt blitt betraktet som ønskelig i dag.

Problemet som industrien står ovenfor, har derfor vært å fremskaffe et polyestermultifilament-trekke-tekstureringsmategarn (DTFY) som er egnet til å trekke-tekstureres på eksisterende, kommersielle maskiner ved en hastighet på i det minste 1000 mpm og endog å fremskaffe

en oppleggsenhet av teksturert garn, garn med f.eks. ikke mer enn ca. 0,5 BFC og over 20 TYT, idet det forstås at slike tall avhenger meget av økonomiske og andre kommersielle betraktninger og hva konkurrenter er forberedt å tilby til enhver tid. Eftersom tiden går, er etter-spørselen i hvilken som helst industri generelt tilbøyelig til å øke.

Den foreliggende oppfinnelse fremskaffer en løsning på dette problem. Ved et aspekt av oppfinnelsen er det fremskaffet en fremgangsmåte hvorved et forbedret, nytt polyestermategarn kan trekke-tekstureres ved høye hastigheter for å gi garn med tilfredsstillende tekstur uten for stor BFC. I et annet aspekt er det tilveiebragt forbedrede, nye polyestermategarn, hvorved dette problem kan løses. I et videre aspekt er det tilveiebragt en fremgangsmåte for fremstilling av disse forbedrede, nye mategarn.

I et videre aspekt kan anvendelsen av mategarnet tilveiebringe andre fordeler, endog når øket hastighet ved teksturering ikke er nødvendig eller ønskelig.

I henhold til et aspekt av oppfinnelsen er det tilveiebragt en kontinuerlig fremgangsmåte for fremstilling av polyester-trekke-tekstureringsmategarn, innbefattende trinnene ved først å danne en smeltet polyester ved reaksjon av (a) ethylenglycol med terefthalsyre og/eller

estere derav, fulgt av polykondensasjon (b), disse reaksjons-trinn utføres i nærvær av egnede katalysatorer derfor,

og derefter smelte-spinning av den resulterende, smeltede polyester til filamenter og uttrekning av disse ved en hastighet av ca. 3.000 til 4.000 mpm, fortrinnsvis ved hastigheter i den lavere del av dette område, slik som ca. 3.000

til 3200 mpm, for å fremskaffe partielt orienterte garn med lav krystallinitet, hvori polyesteren er modifisert ved innføring i polymeren, som en oppløsning i ethylenglycol,

en substans valgt fra gruppen bestående av trimesinsyre, trimelittsyre eller en ester derav i en mengde som angitt omtrentlig av linjen AB i figur 1 på den medfølgende tegning.

I henhold til et annet aspekt av oppfinnelsen er

det fremskaffet et partielt orientert polyestermultifilament-trekke-tekstureringsmategarn med lav krystallinitet, som vist ved en "boil-off"-krymping på ca. 45% og en bruddfor-lengelse på ca. 155%, bestående i det vesentlige av polymerisert ethylenterefthalatrester kjedeforgrenet med trimellitat eller trimesatrester i en mengde på ca. 6 MEQ,

og med relativ viskositet på ca. 21 LRV. Alternativt kan "boil-off"-krymping være ca. 20-25%, bruddforlengelsen ca. 133%, og mengden av trimesat eller trimellitatrester ca. 4 MEQ. Forlengelsen (for brudd) er et mål på orientering (som er dobbeltbrytning), forlengelsen blir minsket ettersom spinne-orienteringen blir øket, mens krymping blir påvirket av krystalliniteten, såvel som orienteringen, og blir minsket ettersom krystalliniteten øker. Det er således fremskaffet et multifilament-trekke-tekstureringsmategarn som er blitt fremstilt ved polymerisering av ethylen og terefthalatderivater med trimesat eller trimellitatrester som virker som kjedeforgrener og av spinne-orientering ved en uttrekningshastighet på i det minste ca. 3000 til 4000 mpm, fortrinnsvis ved lavere hastighet, slik som ca. 3000 til 3200 mpm, og som er egnet til å kunne tekstureres ved en hastighet på i det minste 1000 mpm for å fremskaffe en oppleggsenhet av teksturert garn med ikke mer enn ca.

0,5 BFC og en TYT på over 20.

I henhold til et videre aspekt ved oppfinnelsen

er det fremskaffet en fremgangsmåte for fremstilling av et falsk-tvunnet, teksturert garn, hvori et multifilament-polyestermategarn blir utsatt for samtidig trekke-teksturering ved en hastighet av i det minste 500 mpm, mategarnet består i det vesentlige av polymerisert ethylenter-ef thalatrester og av trimesat eller trimellitatrester som

virker som en kjedeforgener, og den resulterende oppleggsenhet av teksturert garn har ikke mer enn ca. 0,5 BFC og over 20 TYT.

Det vil være åpenbart at det nye mategarn og dets fremgangsmåte gjør det mulig å tilveiebringe teksturert polyestergarn medøket fargeopptak og/eller forbedret krus sammenlignet med tidligere kommersielle polyestergarn som er teksturert under sammenlignbare betingelser.

Som det vil bli forklart nedenfor med referanse

til tegningene, vil mengden av kjede-forgrener avhenge av forskjellige hensyn, spesielt spinnehastighet, da det generelt vil være ønskelig å anvende så mye kjedeforgrener som mulig for å oppnå større fordeler med hensyn til bestemte forhold, mens mengden ikke skal være så stor at det vil forårsake spinnevanskeligheter, og dette vil avhenge av uttrekningshastighet i den betydning at den ønskede mengde av kjedeforgrener vil minske eftersom uttrekningshastigheten blir øket. En fordel i fargejevnhet av teksturert garn (og tekstiler) er dessuten blitt oppnådd ved uttrekning av filamenter av mategarn ved lavere hastighet enn det angitte hastighetsområde. Fig. 1 er en grafisk fremstilling av forholdet mellom uttrekningshastighet i ypm og mengden av kjede-forgrener i MEQ. Fig. 2 er en grafisk fremstilling som viser krusegenskaper (TYT) mot mengden av kjedeforgrener som anvendt i eksempel 2.

Fremstillingen av mategarnet utføres fortrinnsvis ved en kontinuerlig prosess i hvilken trinnene ved polymerisasjon og spinning er koblet sammen da den alternative prosess som er blitt utført i noen anlegg ved først å fremstille polyesteren og deretter ekstrudere denne i form av silkebånd som kjøles med vann og kuttes til pelleter eller flak som deretter resmeltes for en separat prosess ved spinning til filamenter, kan medføre usikkerheter og problemer som kan lede til ujevnhet i de resulterende mate-garnfilamenter. Det vil poengteres at jevnhet av polyester- filamenter i mategarnet er av stor viktighet for å oppnå høye trekke-tekstureringshastigheter uten for stort antall brukne filamenter.

Et viktig element ved oppfinnelsen er antatt å være anvendelsen av trimellittsyre, eller trimesinsyre, eller et derivat derav i små mengder (f.eks. 4-6 MEQ) som en kjedeforgrener ved fremgangsmåten for fremstilling av polyesteren, som derfor er en copolymer. Det er antatt at slik kjedeforgrening ikke tidligere er blitt anvendt kommersielt for formålet ved fremstilling av et mategarn egnet til å kunne trekke-tekstureres ved høye hastigheter, f.eks. ved 1000 mpm, uten overdrevet antall brukne filamenter, f.eks. ikke mer enn ca. 0,5 BFC, som gir ønsket voluminøst garn, f.eks. med TYT over 20. Det er imidlertid intet nytt å foreslå anvendelsen av kjedeforgrenere for andre formål. F.eks. foreslår MacLean et al., U.S-patent 4.092.299, et polyestermategarn med høyt trekkeforhold og dens trekketeksturering, og US-patent 4.113.704 foreslår en polyesterfilament-dannende polymer og dens fremgangsmåte for fremstilling. Da de to patentbeskrivelser praktisk talt er identiske, vil kun US-patent 4.092.299 bli diskutert.

MacLean et al., US-patent 4.092.299, foreslår økt produktivitet ved anvendelse av en kjedeforgrener i en slik mengde at polyesteren har 1-15 eller 2-14 mikroekvi-valenter med reaktive, forgrenende steder pr. gram polymer (MEQ), og fortrinnsvis 5-12 MEQ. Den økede produktivitet blir oppnådd vedøkning av trekkeforholdet under trekke-tekstureringen og/eller økning av uttrekkshastigheten under filamentdannelsen, da orienteringen (dobbeltbrytning) av mategarnet blir redusert ved anvendelse av kjede-forgrener. Det optimale nivå ved kjedeforgrening blir diskutert i kolonne 11 og vil avhenge av mange faktorer. Pentaerythritol blir foreslått som den foretrukne kjede-forgrener, men er ikke ønskelig i henhold til foreliggende oppfinnelse da den fordamper under polymerfremstilling.

Vi har funnet at anvendelsen av slik fordampbar kjede-forgrener leder til problemer og derav følgende mangel på ensartethet i de resulterende filamenter for trekke-tekstureringsmategarn. Skjønt en fordampbar kjedeforgener slik som pentaerythritol, kan være helt adekvat for operasjon ved lave tekstureringshastigheter og for MacLeans mål for økende produktivitet, er den ikke en løsning for problemet ved tilveiebringelse av et trekke-tekstureringsmategarn egnet for trekke-teksturering ved en hastighet av, f.eks. 1000 mpm, uten overskudd av brukne filamenter,

f.eks. ikke mer enn ca. 0,5 BFC som gir et ønsket voluminøst garn, f.eks. over 20 TYT.

I henhold til foreliggende oppfinnelse har vi funnet det ønskelig å anvende en kjedeforgrener som er adekvat stabil (både i monomerform under bearbeiding og polymerisasjon og i polymerisk form under dannelse av polymeren og spinning til filamenter og etterfølgende bearbeiding) , ikke så fordampbar at det medfører problemer og ujevnhet under fremstilling av polymeren, og at den er oppløselig i den katalyserte glycol for å lette til-setning til reaksjonen. Trimellittsyre og dens esterderivater oppfyller alle disse funksjoner, og det er antatt at trimesinsyre og dens esterderivater vil ha lignende funksjoner og fordeler. Det er to hovedfremgangsmåter for å fremstille polyethylenterefthalat-polyestere, nemlig esterutveksling av dimethylterefthalat (DMT) med ethylenglycol (EG) for å danne en forpolymer, fulgt av videre polymerisasjon, eller omsetning av terefthalsyre (TPA) med EG for å danne forpolymeren, fulgt av videre polymerisasjon. Dersom DMT-fremgangsmåten blir anvendt, vil en ester,

slik som trimethyltrimellitat (TMTM), bli foretrukket, mens trimellittsyre (TMA) generelt vil bli foretrukket for TPA-fremgangsmåten.

MacLean er ikke begrenset til anvendelsen av pentaerythritol, men dekker andre kjedeforgrenende midler som har en funksjonalitet større enn 2, dvs. inneholdende mer enn 2 funksjonelle grupper slik som hydroxyl, carboxyl eller ester. Følgelig er andre polyhydroxy-kjedeforgrenere nevnt, og er aromatiske, polyfunksjonelle syrer eller deres estere (kolonne 7). Trimesinsyre, trimethyltrimesat og tetramethylpyromellitat er spesielt nevnt i linjer 41-42, men er ikke anvendt i eksemplene. I tabell IV, kolonne 12, er det anvendt trimersyre i mengder 11.800 og 23.600 ppm (angitt å være 6,5 og 12,9 MEQ, men isteden beregnet som hhv. 12,9 og 25,1 MEQ), og mellittsyre (benzenhexa-carboxylsyre) er anvendt i mengder 9,8 og 14,7 MEQ. Den eneste tekstureringshastighet nevnt av MacLean, er 182,9 mpm (kolonne 10, linje 15). Uttreknings- (spinne) hastigheter varierer mellom 3.109,0 og 4.023,4 mpm i eksempler 2 og 4, og er 5.029 og 5.486 mpm i eksempel 6 og er ellers 3.109,0 mpm. Produktivitet (MacLeans mål) som var angitt, "øker bestemt med spinnehastighet over det meste av hastighetsområdet egnet for den anvendte innretning" (kolonne 11, linjer 58-60), og det var umulig å bestemme om produktivitetskurven fortsatte å øke med spinnehastighet.

Som det vil bli vist i de etterfølgende eksempler, hvor DMT-ester-utvekslingsfremgangsmåten blir anvendt for å fremstille polyesteren, blir kjedeforgreneren passende oppløst i den katalyserte EG-oppløsning som blir anvendt i en ellers konvensjonell esterutvekslingsreaksjon mellom DMT og EG ved anvendelse av egnede katalysatorer for å fremstille forpolymeren. Ytterligere polymerisasjon (noen ganger referert som avsluttende) blir utført under vakuum med et egnet materiale slik som fosfor igjen på konvensjonell måte for å fremstille en polymer med den krevede viskositet (målt som LRV). Den resulterende polymer blir deretter fortrinnsvis ledet kontinuerlig til spinneenheten uten mellomomdannelse til flak og resmelting, og blir spunnet for å fremstille partielt orienterte filamenter med lav krystallinitet ved uttrekningshastigheter av 3.000 mpm eller mer, med spesiell omhu ved spinnebetingelsenr for å fremskaffe ensartede filamenter, for å begrense brudd under spinningen eller under etterfølgende trekke-tekstureringsoperasjoner ved høy hastighet.

TMTM har tre reaktive carboxylgrupper av hvilke to blir omsatt i molekylkjeden. Den andre reagerer for å danne en sidekjede som er referert til som en kjedeforgrener. Dersom og når disse kjedeforgrenere reagerer med et annet molekyl, dannes en kryssbinding. Det er klart mange flere kjedeforgrenere enn dannede kryssbindinger. Også på grunn av at det er kun tre av disse (carboxyl) reaktive steder i TMTM, er det kun én kjedeforgrening. Ekvivalentvekten og molekylvekten er derfor den samme. 0,15 vekt% av TMTM (på basis av vekten av polymeren) er den samme som

1.500 ppm og er nesten 6 MEQ (5,95). 0,10% av TMTM

(1.000 ppm) er på lignende måte nesten 4 MEQ. Trimesinsyre har den samme molkylvekt som trimellittsyre, så de samme verdier gjelder.

Som angitt ovenfor og ellers i beskrivelsen, må mengden av kjedeforgrener innstilles omsorgsfullt, spesielt i henhold til uttrekningshastigheten, dersom den fulle fordel av oppfinnelsen skal kunne oppnås. Optimale verdier er angitt grafisk som linjen AB i fig. 1 i de vedlagte tegninger, hvor det er inntegnet slike optimale mengder (som MEQ) mot uttrekningshastighetene (i mpm) for innret-ningen som jeg har anvendt. Det vil forstås at noen varia-sjon kan tillates, og den eksakte optimumsverdi kan vel avvike i henhold til forskjellige faktorer slik som anvendte ingredienser og innretning for å fremstille polymeren og garnet og operasjonspreferanser. Men ettersom mengden av kjedeforgrener øker, så øker generelt smelteviskositeten, og dette forårsaker snart problemer, spesielt ved spinning, slik at spinning gjøres umulig på grunn av smeltebrudd.

Det er imidlertid generelt ønskelig å anvende så mye kjede-forgrener som mulig, i overensstemmelse med det ovenfor nevnte, for således å oppnå de angitte fordeler i de teksturerte garn, spesielt i øket krus og fargeopptak i forhold til garn av umodifisert polymer. Det er således et heller smalt område ved blandingsforholdet av kjede-forgrener i hvilket jeg foretrekker å operere. Som angitt, minsker dette området med den anvendte uttrekningshastighet for å fremstille DTFY, da smelteviskositeten øker, og spinneproblemerøker følgelig medøkede hastigheter. Fargejevnheten av det teksturerte garn er videre blitt bedre når lavere uttrekningshastigheter er blitt anvendt innen det angitte område. Dersom dette er viktig, er det foretrukket en uttrekningshastighet som er relativt lav innen driftsområdet, dvs. mindre enn 3.500 mpm, og spesielt ca. 3.000 til 3.200 mpm. Denne foretrukne, relativt lave hastighet er overraskende, står i motsetning til hva jeg har forventet ut fra min kunnskap på dette område og av det som læres i faget. Hastigheten skal imidlertid ikke være for lav, da dette vil lede til filamenter som er varme-ustabile og kan forårsake problemer ved sammensmeltning eller smeltning på den (første) oppvarmingsinnretning til tekstureringsmaskinen eller ved opphengning. Med hensyn til dette er den ønskede miminale uttrekningshastighet klart større enn lært av Petrille og Piazza og Reese i US-patenter 3.771.307 og 3.772.872 for umodifiserte (homopolymere) PET-garn. Som allerede angitt, og som vel kjent, minsker forlengelsen (til brudd) generelt som uttrekningshastigheten øker, dette er et mål (inverst) for orienteringen. Således indikerer enøkning i forlengelse (andre parametre blir holdt konstante) generelt en tendens til ustabilitet til filamentene for oppvarming, mens en minskning i forlengelse indikerer på lignende måte mindre fargejevnhet. Det vil forstås at alle de angitte tallmessige parametre vil avhenge av ingredienser, innretning og operasjonspreferanser i noen grad. Den foretrukne verdi for LRV er 21, da for høy verdi vil øke smelteviskositeten, og dette leder til spinneproblemer som allerede forklart. Men for lav LRV bidrar til å redusere strekkeverdier, speiselt seig-heten til filamentene, og dette leder til brudd under trekke-tekstureringen. Dersom krympningen er for lav, indikerer dette på lignende måte for høy krystallinitet,

og dette leder til.uregelmessigheter som generelt viser seg først som minsket fargejevnhet, mens utilstrekkelig

krystallinitet (for høy krymping) leder til variabilitet ved andre forhold, og kan gi filamenter som ikke er tilstrekkelig stabile overfor varme, som angitt ovenfor. Det vil forstås at spinnebetingelser må overvåkes nøye, og den ønskede mengde av kjedeforgrener må omsorgsfullt velges og påvirkes av uttrekningshastigheten som kan velges i henhold til de ønskede verdier for de eventuelt teksturerte garn. Dersom fargejevnhet er viktig, kan en lavere hastighet på ca. 3.000 mpm være foretrukket. Dersom bedre fryseverdier er mer viktig, kan en høyere uttrekningshastighet være foretrukket. Men eftersom uttrekningshastigheten øker, kommer det til et punkt hvor nærværet av kjedeforgrener ikke kontinuerlig øker fryseverdiene, skjønt andre fordeler slik som forbedret fargejevnhet, ennå vil vise seg.

Anvendelsen av kjedeforgrener er blitt fremhevet

å fremskaffe vesentlig høyere spinnestrekning enn umodifisert polymer. Dette er antatt å være en vesentlig fordel ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Som vist, er en vesentlig fordel ved de resulterende, teksturerte garn, oppnådd ved trekke-teksturering av de forbedrede, modifiserte mategarn ifølge foreliggende oppfinnelse, det lave antall av brukne filamenter (BFC) som oppnås endog når tekstureringen utføres ved meget høye hastigheter. De resulterende, teksturerte garn har også andre fordeler. Som det kan ses fra eksemplene, er farge-evnen, eller fargeopptak, forbedret. Dette kan i etter-hånd ikke synes så overraskende, da det har vært flere tidligere forslag for anvendelse av andre trifunksjonelle kjedeforgrenende midler i polyesterpolymerer i mye større mengder (0,5-0,7 mol%, dvs. ca. 10 ganger så mye) for å oppnå bedre fargbarhet, oljeflekkfjerning eller lav pilling, som omtalt i kolonne 1 i US-patent 4.092.299. Men på tross av disse generelle forslag for forbedring av slike verdier ifølge den tidligere kjente teknikkens stilling, vites ikke at noen tidligere virkelig har fremstilt'en teksturert polyesterfiber med forbedret fargbarhet ved innarbeidelse av en trimellitat- eller trimesat-kjedeforgrener i polymeren

anvendt for fremstilling av DTFY.

En ytterligere forbedring i teksturerte garn som antas å være et resultat av kjedeforgreningen i henhold til oppfinnelsen, er de forbedrede kruseverdier som vist av CCA- og TYT-verdiene i eksemplene. Dette er en viktig kommersiell fordel. I praksis er det nødvendig å operere trekke-tekstureringsprosessen slik for å oppnå teksturerte garn som i det minste har like kruseverdier som de som allerede er tilgjengelige kommersielt. Kruseverdiene kan innstilles i noen grad ved å variere trekke-teksturerings-betingelsene, og dette kan også avhenge av dyktigheten og kunnskapen til teksturereren som kan bli tvunget til å redusere tekstureringshastigheten for å forbedre kruseverdiene til det resulterende, teksturerte garn. Et ønskelig mål for teksturereren er således å oppnå eller overgå mål-kruseverdiene mens han reduserer kostnadene ved å operere ved maksimal mulig hastighet.

Oppfinnelsen blir videre illustrert i de følgende eksempler. Garnverdiene blir målt som i US-patent 4.134.882 (Frankfort og Knox) med unntagelse som følger.

BCD (Broken Filament Count) blir målt som angitt nedenfor, ved antall av brukne filamenter pr. pund garn.

I praksis blir et representativt antall av garnoppleggs-enheter evaluert, og en gjennomsnittlig BFC oppnås ved visuell telling av det totale antall av frie ender på

begge ender, og ved dividering med den totale vekt av garn i disse oppleggsenheter.

TYT (Textured Yarn Tester) måler krusningen av et teksturert garn kontinuerlig som følger. Instrumentet har to soner. I den første sone måles krusekontraksjonen av det teksturerte garn, mens i den andre sone kan rest-krymping måles. Men kun den første sone (krusekontraksjon) er av interesse for foreliggende formål. Spesielt blir det teksturerte garn tatt ut fra sin enhetspakning og ledet gjennom en strekkeinnretning som øker strekningen til det ønskede nivå, 10 g for 160 denier garn (0,06 gpd). Garnet blir derefter ledet til en første drevet rull, og dens separatorrull for å isolere den innkommende spenning fra spenningen efter denne første rull. Denne rull blir her-efter referert til som den første rull. Dernest, i denne første sone, ledes garnet gjennom en første spenningssensor og gjennom et isolert, hult rør som er 164 cm langt og 1,27 cm i diameter og som er holdt ved 160°C, til et andre sett av ruller, en drevet rull og en separator, som isolerer spenningen i garnet i den første sone fra den i den neste sone, og til et tredje sett av ruller, en drevet rull og en separatorrull, som videre isolerer spenningen i sone 1 fra spenningen i sone 2. Periferihastigheten til rull 3 er satt tilstrekkelig hurtigere enn den til rull 2 slik at denne rull meddeler 2 g spenning til en 160-denier trådlinje (omtrent 0,013 gpd), og ruller 2 og 3 blir kontrollert av den første spenningssensor ved slike hastigheter som sikrer at spenningen i sone 1 er den som er ønsket (omtrent 0,001 gpd). Når garnet forlater det tredje sett av ruller, blir det ledet gjennom en andre sensor og derefter til et fjerde sett av ruller som isolerer spenningen i den andre sone fra oppviklingsspenning eller "waste jet". Hastigheten til det fjerde sett av ruller blir kontrollert av den andre sensor, og denne spenning er satt til 10 g for et 160-denier garn eller 0,0625 gpd. Naturligvis vil de totale spenninger forandres med en endring i denier til det teksturerte garn. Som angitt, er kun de relative hastigheter i og ut fra den første sone av interesse i dette eksempel.

TYT blir beregnet som en prosentdel av periferi-hastighetene V, til den første rull og V2til den andre rull:

CCA (Crimp Contraction) av teksturert garn blir bestemt på den følgende måte: En sløyfet hespe med en denier på 5.000 blir fremstilt ved spoling av det teksturerte garn på en denier haspel. Antallet av bindinger som er påkrevet på haspelen, er lik 2.500 dividert med denieren til garnet. En 500 g vekt blir hengt på den sløyfede hespe for innledende strekking av hespen. Denne vekt blir deretter erstattet av en 25 g vekt for å fremskaffe en be-lastning av 5,0 mg/denier i hespen. Den belastede hespe blir derefter oppvarmet i 5 minutter i en ovn forsynt med luft ved 120°C, efter hvilken tid den fjernes fra ovnen og tillates å kjøle. Mens ennå under 5,0 mg/denier belast-ning blir lengden av hespen, Lc, målt. Den lettere vekt blir deretter erstattet av 500 g-vekten, og lengden av hespen, Lg, blir målt igjen. Kruskontraksjon blir deretter uttrykt som en prosentdel som blir beregnet ved formelen:

Fargeopptak - Hvert garn ble strikket til en hylse ved anvendelse av en Lawson Hemphill FAK strikkemaskin.

Den strikkede hylse ble skyllet, farget ved 129°C ved anvendelse av Eastman polyesterblå GLF (Dispersed Blue 27 No. 60767), skyllet igjen, tørket, gjort flat, og deretter blir lysrefleksjonskoeffisienten målt på forskjellige seksjoner av hylsen med et "Color Eye Instrument", som blir markedsført av Macbeth Corporation. Verdier av refleksjons-koeffisienten blir omdannet til K/S-verdier ved anvendelse av Kubelka-Munk-funksjonen, som er det teoretiske uttrykk vedrørende refleksjonskoeffisient på farget garn (i dette tilfelle i hylsen), til konsentrasjonen av fargestoff i fiberen. Seksjoner av et "kontrollgarn" blir strikket i hver hylse slik at alle K/S-verdier kan rasjonaliseres,

dvs. uttrykkes i "% fargeopptak" mot denne kontroll som standard.

Eksempel 1

Copolymer for det nye og forbedrede mategarn for trekke-teksturering (DTFY) blir fremstilt ved copolymeriser-ing av dimethylterefthalat (DMT), ethylenglycol (EG) og ca. 4,3 MEQ trimethyltrimellitat (TMTM) (ca. 4,3 mikroekvi-valenter pr. g av DMT). 4,3 MEQ er 0,11% av TMTM pr. g av copolymer. TMTM blir oppløst i og tilsatt med den katalyserte glycol. Ved den krevede konsentrasjon er TMTM fullstendig oppløselig i den katalyserte glycol og hverken forsterker eller undertrykker de katalytiske verdier av mangan- og antimon-salter som er anvendt som katalysatorer. Katalysatorinnhold er identisk med dem som er anvendt for standard PET. Den påkrevede mengde av fosfor, enten som en syre eller et salt, blir tilsatt når utvekslingen er fullstendig og før man går videre med polymerisering for å inaktivere mangankatalysatoren under polymerisasjon. 0,3% Ti02beregnet på DMT, blir tilsatt som en glycolsuspensjon til materialet, efter at utvekslingen er fullstendig og før polymeriseringen, for å fremskaffe ugjennomsiktighet i de resulterende DTFY-er. Det er funnet at tilsetningen, utvekslings- og polymerisasjonsprosess-betingelser anvendt for standard PET, er akseptable. Poly-merisasjonen skjer i virkeligheten hurtigere for den nye copolymer. I sammensetningene som anvendt her, ble både copolymeren og standard (lineær polymer) PET (anvendt som kontroll), fremstilt ved en kontinuerlig polymerisa-sjonsprosess. Det er funnet at den resulterende, nye copolymer har en LRV ubetydelig høyere enn den til kontrollen, noe mer enn 21 mot standardpolymer med ca. 20,5. Den nye copolymeren har også en ubetydelig høyere smelteviskositet enn kontrollen. Denne økede smelteviskositet var ikke tilstrekkelig til å gi problemer ved polymerfremstilling, polymertransport eller spinning. Polymeren blir pumpet fra den kontinuerlige polymerisator til spinne-maskinene hvor den blir spunnet til det nye og forbedrede mategarn for trekke-teksturering.

Den nye copolymer blir pumpet gjennom en filter- pakning og deretter gjennom en spinnedyse som har 34 kapillarer, hver 15 x 60 mils (diameter x lengde). Spinnetemperaturer er noe høyere enn de som er krevet for standard PET (ca. 300°C mot ca. 293°C for standard PET).

De ekstruderte filamenter blir bråkjølt ved å passere værelsetemperaturluft på tvers av filamentene under spinnedysen, ved anvendelse av det samme kryss-strømningssystem som for standard PET-filamenter. Mengden av luftstrøm på tvers av filamentene blir innstilt for å oppnå de beste operasjonsbetingelser. Sluttbehandlingen utføres efter at filamentene er bråkjølt. Filamenter las derefter løpe sammen til en trådretning og håndteres derefter som en sådan. Denne trådretning føres ved 3.600 mpm rundt den første førevalse, kalt en materull, deretter en andre førevalse, kalt en la-ned ("let-down") rull, gjennom en sammenslyngningsinnretning og deretter til en egnet oppvik-lingsinnretning ved ca. 3.600 mpm. Periferihastigheten til la-ned førevalsen blir innstilt til å gi spenningen mellom matingen og la-ned førevalsene som frembringer den best sammenhengende spinning. Disse betingelser var i det vesentlige de samme som for standardgarn. Sammenhengende spinning ble funnet å være utmerket. Oppleggsenheter av det nye DTFY ble bedømt å være i det minste så bra som de fra standardgarnet.

DTFY har strekkegenskaper og andre fysikalske

verdier som er akseptable for DTFY. Disse verdier er angitt og sammenlignet med standard PET-kontroll DTFY i tabell IA.

Da det nye DTFY er spunnet ved 3.600 mpm, men har orienter-ingsegenskaper (forlengelse og dobbeltbrytning) mer lik standard POY spunnet ved 2.300 mpm, ble standard POY spunnet ved samme hastighet fremstilt og anvendt som kontroll. Krystalliniteten av det nye DTFY er større enn hver kontroll (densitet og C.I.).

Hver DTFY blir teksturert på en laboratoriemodell, Barmag FK6-900 tekstureringsmaskin, som er utstyrt for friksjons-falsktvunnet teksturering, med et Barmag T-6-arrange-ment som skiverekke/ved anvendelse av en 0-9-0-rekke av "Kyocera" keramiske skiver med et mellomrom på 0,75 mm. Tekstureringshastighetssammenligninger ble gjort over hastighetsområdet fra 750 til 1.150 mpm, oppdelt i 100 mpm intervaller. Trekkeforholdet for å unngå bølgebevegelse for hvert garn, blir bestemt og anvendt. Temperaturene til den første og andre heteplate blir satt til 220°C og 190°C, betingelser som anvendt av mange i faget for PET-garn. Under teksturering oppsto praktisk talt ingen brudd med det nye garn ved noen av disse hastigheter. Som motsetning var det flere brudd for kontrollgarnene, spesielt ved høyere hastigheter, slik som ved 950 mpm, mer ved 1.050 mpm, og ingen av kontrollgarnene kunne anvendes ved 1.150 mpm, dvs. det var ikke mulig å trekke-teksturere noen kontrollgarn ved denne hastighet. Strekk foran skiven og efter skiven ble målt for hvert garn ved hver tekstureringshastighet. De teksturerte garn ble testet med hensyn til teksturert garn-egenskaper av brukne filamenter (BFC), og TYT-og CCA-krusegenskaper og fargeopptak med resultatene oppstilt i tabell IB.

Disse resultater viser at det nye DTFY har meget vesentlige fordeler i forhold til hvert kontrollgarn med den meget viktige verdi med hensyn til brukne filamenter (BFC), spesielt ved høyere tekstureringshastigheter på mer enn 1.000 mpm, høyere krusegenskaper (TYT og CCA) og større fargeopptak.

Eksempel 2

Tabell IIB viser at yteevnen av DTFY minsker eftersom TMTM-innholdet blir minsket under ca. 4 MEQ. Eksempel 1 blir gjentatt for bokstavene S, X, V og Y, med unntak av at konsentrasjonen av TMTM blir forandret som vist i tabell IIA. Det oppstår ingen problemer ved polymerfremstillingen, polymertransport eller spinning, med unntak for bokstav Y, hvor nesten 6 MEQ ble anvendt, slik at smelteviskositeten øket og dette forårsaket noen problemer ved spinningen.

Når TMTM-konsentrasjonen blir økt ubetydelig videre til

6,3 MEQ, spinnekontinuiteten er så liten med enkelte filamenter som trekker vekk fra spinnedysen at dette enten forutsetter brudd på spinnetrådlinjen, eller de frie ender av filamentet blir gjenforenet med trådlinjen og båret til oppviklingen. Slike frie endefilamenter er meget alvorlige defekter og forårsaker problemer ved etter-følgende teksturering og gir rue stoff-flekker. Når slikt stoff blir farget, farger disse "frie-ender" dypere og gir et meget alvorlig og uønsket "flekket" utseende til stoffet. Ved disse høyere TMTM-innhold blir filament "fall-out" et slikt alvorlig problem at spinning blir kalt "umulig" på grunn av "smelte-fraktur". Forandringer i spinnebetingelser, generelt anvendt til å redusere eller eliminere "smelte-fraktur" i PET, korrigerer ikke problemet med TMTM-copolymerer hvor inneholdet er ca. 6,3 MEQ. Lignende problemer ved spinnekontinuiteten forefinnes ved 5,9 MEQ (bokstav Y), men filamenter kan bli spunnet med dårlig kontinuitet, og således er verdiene blitt målt for bokstav Y.

Ethvert slikt garn blir teksturert på en Barmag M-80, men ellers som i eksempel 1. Arbeidsmuligheten var utmerket, endog ved 1.000 mpm. Hvert teksturert garn ble evaluert med hensyn til teksturert garnegenskaper og sammenlignet med kontroller E og B spunnet ved 3.200 mpm og 3,660 mpm uten TMTM i tabell IIB. Brukne filamenter er mye færre for de TMTM-inneholdende garn enn for kontrollen, men bokstav X (inneholdende mindre enn 1 MEQ av TMTM) ga noen resultater som grenser til det som kan godkjennes. TYT-krusegenskaper til disse garn blir best forstått fra den grafiske fremstilling av TYT mot TMTM-innhold (MEQ) som vist i fig. 2. Den foretrukne konsentrasjon er ca.

4 MEQ av TMTM ved denne uttrekningshastighet (3.6 60 mpm).

Eksempel 3

Dette eksempel viser spinningen av det nye garn ved en spinnehastighet av 3.200 mpm, i det foretrukne område,

og forandringen i egenskaper eftersom TMTM-innholdet blir variert ved denne spinnehastighet, efter i det vesentlige eksempel 1 med hensyn til andre forhold. Ved denne hastighet av 3.200 mpm er det funnet at konsentrasjonen av TMTM kan økes til nivåer av 6,3 MEQ og endog oppnå mategarn godtagbart for trekke-teksturering. Polymerer kan bli fremstilt uten alvorlige problemer ved konsentrasjoner enda høyere enn ca. 6,3 MEQ, og enda opptil ca. 8 MEQ. Eftersom TMTM-konsentrasjonen øker fra 3,9 MEQ til ca. 6,3 MEQ, økte smelteviskositeten for den krevede "Relative Viscosity" vesentlig. Denne økningen er imidlertid lett kompenserbar ved polymerfremstillingen og spinningen ved 3.200 mpm ved moderate og akseptable økninger i temperatur. Men eftersom TMTM-konsentrasjon blir øket fra ca. 6,3 MEQ til ca. 8 MEQ, øker smelteviskositeten hurtig for den ønskede relative viskositet, og jeg kunne ikke kompensere for denne økning i smelteviskositeten ved anvendelse av høyere temperaturer ved polymerfremstillingen, polymertransport og spesielt ved spinning. Spesielt ved spinning øker den høyere smelteviskositeten raskt smeltefrakturen i de filamenter som spinnes, med medfølgende defekter i det som-spundne garn og gir en meget skarp økning i antallet spinnebrudd. De vanlige korrigerende handlinger ved innstilling av spinnetemperatur, variering av kapillardimensjoner og innstilling av kjøling overvinner ikke problemene, spesielt ved en TMTM-konsentrasjon på ca. 7,9 MEQ og høyere.

Tabell III sammenligner de anvendte spinnebetingelser og verdier av DTFY for de to TMTM-kjedeforgrenede garn valgt for ytterligere evaluering og en kontroll uten noe TMTM. Den best fundne spinnetemperatur for hver polymer, er oppstilt i tabellen. Denieren for hvert mategarn ble fastsatt under garnfremstillingen for å gi omtrent 150 denier teksturert garn.

Hvert garn ble teksturert ved tekstureringshastigheter fra 750 mpm til 1.050 mpm, oppdelt i 100 mpm intervaller, på FK6-900 som i eksempel 1, og resultatene er oppstilt i tabellen. Ved den laveste tekstureringshastighet er BFC ikke oppsiktsvekkende bedre for TMTM-kjedeforgrenet garn enn for kontrollen. Men eftersom tekstureringshastigheten blir økt til 850 mpm og høyere, viser begge TMTM-kjedeforgrenede garn et mye lavere BFC-nivå enn kontrollen, noe som er uakseptabelt. Når de to TMTM-kjedeforgrenede garn blir sammenlignet, er det høyere nivå av TMTM-kjedeforgrenet garn mye bedre i BFC enn det lavere nivå. Det er således klart at når man gjør optimalt DTFY ved disse lavere uttrekningshastigheter, må man anvende mer TMTM enn det som er ønsket ved en høyere uttrekningshastighet (eksempel 2). Det er også klart at mer optimisme er ønskelig for å oppnå e-t DTFY med denne uttrekningshastighet som vil gi mindre enn 0,5 BFC. Med hensyn til kruseverdiene av TYT og CCA er de TMTM-kryssbundne garn også bedre enn kontrollen; disse høyere kruseverdier gir høyere voluminøsitet og et mer behagelig grep i stoffet. Igjen har det høyere TMTM-kjedeforgrenede garn høyere teksturert garnkruseverdier enn det lavere TMTM-kjedeforgrenede . Sluttelig har ved fargeopptak, begge TMTM-kjede forgrenede garn høyere fargeopptak enn kontrollen og igjen har det med høyere konsentrasjon av TMTM-kjedeforgrenet garn det høyere fargeopptak. Vesentlig bedre fargejevnhet blir notert ved disse lavere foretrukne spinnehastigheter, hvilket er i motsetning til preferansen som angitt av MacLean som hadde et helt forskjellig formål.

Som det vil forstås for en begrunnet sammenligning, må operasjonsbetingelsene være sammenlignbare. F.eks. er det oppnådd forskjellige resultater med det samme DTFY på to tekstureringsmaskiner av forskjellige typer fremstilt av den samme fabrikant. Det er velkjent at bedre volumin-øsitet kan generelt oppnås ved formålstjenlig økning av temperaturen til den (første) heteinnretning under teksturering når det anvendes, standard lineær polymer som DTFY. Ved anvendelse av tilstrekkelige mengder av kjedeforgrener i henhold til oppfinnelsen, har jeg oppnådd lignende nivåer av voluminøsitet og fargejevnhet (under standard-betingelser ved 129,5°C) ved lavere tekstureringstemperaturer (f.eks. ca. 220°C) som jeg oppnådde ved høyere tekstureringstemperaturer (f.eks. ca. 240°C) når det ble anvendt standard lineær polymer som DTFY, og da har jeg vært i stand til å oppnå teksturert garn som er forbedret med hensyn til disse forhold ved anvendelse av høyere tekstureringstemperaturer (slik som ca. 240°C) med det kjedeforgrenede DTFY på betingelse av at tilstrekkelig kjede-forgrener er anvendt i henhold til oppfinnelsen.

Jeg tror at dersom trimethyltrimesat blir satt istedenfor trimethyl-trimellitat i de ovenfor angitte eksempler, vil det bli oppnådd i det vesentlige samme resultater.

Claims (7)

1. Kontinuerlig fremgangsmåte for fremstilling av polyester-trekke-tekstureringsmategarn, innbefattet trinnene ved først å danne en smeltet polyester ved reaksjon, i nærvær av katalysatorer derfor, av (a) ethylenglycol med terefthalsyre og/eller estere derav, fulgt av (b) polykondensasjon og deretter smelte-spinning av den resulterende smeltede polyester til filamenter og uttrekning av disse ved en hastighet på ca. 3.000 til 4.000 mpm for å tilveiebringe partielt orienterte garn med lav krystallinitet, hvori polyesteren er modifisert ved innføring i polymeren, som en oppløsning i ethylenglycol, en substans valgt fra gruppen bestående av trimesinsyre, trimellitsyre eller en ester derav, i en mengde omtrent som angitt av linjen AB i fig. 1 i de medfølgende tegninger.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ' ve.d at filamentene blir uttrukket ved en hastighet på ca. 3.000-3.200 mpm.

3. Partielt orientert polyester-multifilament-trekke-tekstureringsmategarn med lav krystallinitet, som vist ved en "boil-off"-krymping på ca. 45% og en brudd-forlengelse på ca. 155%, bestående i det vesentlige av polymeriserte ethylenterefthalatrester kjedeforgrenet med ca. 6 MEQ av trimesin- eller trimellittsyrerester, og med relativ viskositet (LRV) på ca. 21.

4. Garn i henhold til krav 3, men hvor "boil-of f "-krympingen er ca. 20-25%, bruddforlengelsen er ca. 133% og trimesin- eller trimellittsyrerester er i en mengde på ca. 4 MEQ.

5. Multifilament-trekke-tekstureringsmategarn som er blitt fremstilt ved polymerisering av ethylen og terefthalatderivater med trimesin- eller trimellittsyrerester som virker som kjedeforgrener og ved spinne-orientering ved en uttrekningshastighet på ca. 3.000 til 4.000 mpm, og som er egnet til å bli trekke-teksturert ved en hastighet på i det minste 1.000 mpm for å tilveiebringe en oppleggsenhet av teksturert garn med ikke mer enn ca. 0,5 BFC, og en TYT på over 20.

6. Garn i henhold til krav 5, karakterisert ved at filamentene blir uttrukket ved en hastighet av ca. 3.000-3.200 mpm.

7. Fremgangsmåte for fremstilling av falsk-tvunnet-teksturert garn, hvori et multifilament-polyester-mategarn blir utsatt for samtidig trekke-teksturering ved en hastighet av i det minste 500 mpm, mategarnet består i det vesentlige av polymeriserte ethylenterefthalatrester og av trimesin- eller trimellittsyrerester som virker som en kjedeforgrener, og den resulterende enhetspakning av teksturert garn har ikke mer enn ca. 0,5 BFC, og over 20 TYT.