NO873811L - Forbedringer ved teksturering av polyestergarn. - Google Patents

Abstract

Modifisering av polyester med tetraethylsilikat (eller lignende oxysilikon-kjedeforgrener) tilveiebringer et strekk-tekstureringsmategarn som kan strekk-tekstureres ved en hastighet på 1.000 mpm uten vidtgående filamentbrudd, og som gir det resulterende, teksturerte garn forbedret voluminøsitet og fargbarhet i forhold til umodifisert polyestergarn teksturert under lignende betingelser, og fortrinnsvis under bibehold-else av fargejevnhet.

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 orien-

tert 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 mate-

garn 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 tilgjengelig 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 isteden-for 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 tilveiebringer 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 tilveiebring garn med tilfredsstillende tekstur uten for vidtgående mengde av BFC. Ved 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 mategarn tilveiebringe andre fordeler, endog når øket hastighet ved teksturering ikke er nødvendig

ellerønskelig.

I henhold til et aspekt ved 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 reaksjonstrinn blir utført 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 3.200 mpm, for å tilveiebringe partielt orienterte garn med lav krystallinitet, hvori polyesteren er modifisert ved inn-føring i polymeren, som en oppløsning i ethylenglycol, tetraethylsilikat eller lignende oxysilikon-kjedeforgrener (TES) i en mengde som angitt omtrentlig av linjen AB i

figur 1 i den ledsagende tegning.

I henhold til et annet aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebragt et partielt orientert polyester-multifilament-trekke-tekstureringsmategarn med lav krystallinitet,

som vist av en "boil-off"-krymping av ca. 45% og en brudd-forlengelse av ca. 155%, bestående i det vesentlige av polymerisert ethylenterefthalatrester kjedeforgrenet med TES-rester i en mengde av ca. 6 MEQ, og med relativ viskositet av ca. 21 LRV. Alternativt kan "boil-off"-krymping være ca. 20-25%, bruddforlengelsen ca. 133% og mengden av TES-rester ca. 4 MEQ. Forlengelsen (til brudd) er et mål

på orientering (som er dobbeltbrekning), forlengelsen blir redusert eftersom spinne-orienteringen blirøket, mens krympingen blir påvirket av krystalliniteten, såvel som orienteringen, og blir redusert ettersom krystalliniteten øker.

Det er således tilveiebragt et multifilament-trekke-tekstureringsmategarn som er blitt fremstilt ved polymerisering av ethylen og terefthalatderivater med TES-rester som virker som kjedeforgrener og av spinne-orientering med en uttrek ningshastighet på i det minste ca. 3.000 til 4.000 mpm, fortrinnsvis en lavere hastighet, slik som ca. 3.000 til 3.200 mpm, og som er egnet for å kunne trekke-tekstureres ved en hastighet av i det minste 1.000 mpm for å tilveiebringe en opplagsenhet av teksturert garn med ikke mer enn ca. 0,5 BFC og en TYT av over 20.

I henhold til et videre aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebragt en fremgangsmåte for fremstilling av 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 ethylenterefthalatrester og av TES-rester som virker som en kjede-forgrener, og den resulterende opplagsenhet av teksturert garn har ikke mer enn ca. 0,5 BFC og over 20 TYT.

Som det vil være åpenbart, gjør de nye mategarn

og deres fremgangsmåte for fremstilling mulig tilveiebring-elsen av teksturert polyestergarn som har øket farge-opptak og/eller forbedret krus sammenlignet med tidligere, kommersielle polyestergarn teksturert under sammenlignbare betingelser.

Som det vil bli forklart nedenfor med referanse til tegningene, vil mengden av kjedeforgrener avhenge av forskjellige hensyn, spesielt spinnehastigheten, da det generelt vil være ønskelig å anvende så mye kjedeforgrener som mulig for å oppnå større fordeler hva angår bestemte hensyn, mens mengden ikke skal være så stor at den vil forårsake spinnevanskeligheter, og dette vil avhenge av uttrekningshastighet i noen grad som den ønskede mengde av kjedeforgrener vil reduseres når uttrekningshastigheten blir øket. Det er videre blitt oppnådd en fordel ved fargejevnhet av det teksturerte garn (og stoffer) ved uttrekning av filamentene av mategarnet ved lavere hastighet innen det angitte hastighetsområde. Fig. 1 er en grafisk fremstilling som viser forholdet mellom uttrekningshastighet i ypm og mengden av kjedeforgrener i MEQ. Fig. 2 er en grafisk fremstilling som viser kruse verdier (CCA) mot mengden av kjedeforgrener anvendt i eksempel 2.

Fremstilling av mategarnet, fortrinnsvis ved en kontinuerlig fremgangsmåte i hvilken trinnene ved polymerisering og spinning er koblet sammen, på grunn av den alternative fremgangsmåte som er blitt utført i noen fabrikker ved først å fremstille polyesteren og deretter ekstrudere denne i form av bånd som kjøles med vann og kuttes til pelleter eller spon som deretter igjen smeltes for en separat fremgangsmåte ved spinning til filamenter, vil hydrolysere oxysilikon-kjedeforgreneren, hvilket ikke er ønsket ved dette trinn.

Anvendelsen av TES i polyesterpolymerer er allerede blitt foreslått for forskjellige formål, spesielt ved produksjon av lavviskositetspolyester-stapelfibre for å øke pillingsmotstanden av stoffet, f.eks. Mead og Reese, US-patent 3.335.211. For dette forskjellige formål ble TES innarbeidet under dannelsen av polyesteren på lignende måte. Viktigheten ved å holde polyesteren vannfri før spinning

ble fremhevet (slutten av kolonne 3), fortrinnsvis ved å unngå en smelteoperasjon på ny. Efter fremstilling av polyesterfibrene ble de imidlertid utsatt for fuktighet,

hvor hydrolyse finner sted, og dette reduserer .hurtig viskositeten til polyesterfibrene. Dette var til fordel for forskjellige formål ved den tidligere kjente teknikkens stilling og er også fordelaktig i henhold til oppfinnelsen, som vil bli forklart.

Tetraethylsilikat, eller mer korrekt tetraethyl-orthosilikat, er lett tilgjengelig kommersielt og er følgelig foretrukket for anvendelse som kjedeforgrener i henhold til oppfinnelsen, men det vil erkjennes at andre hydrocarbyl-oxysilikonforbindelser kan anvendes, som beskrevet i US-patent 3.335.211, hvilken beskrivelse herved inntas som referanse. For enkelhets skyld vil denne foretrukne kjede-forgrener heretter bli omtalt som TES, da det er erkjent at andre ekvivalente oxysilikon-kjedeforgrenere kan anvendes.

Et viktig element ved oppfinnelsen menes å være anvendelsen av TES i små mengder (f.eks. 4-6 MEQ) som en kjedeforgrener ved fremgangsmåten for fremstilling av polyesteren som følgelig er en copolymer. Det menes at slik kjedeforgrening ikke tidligere har vært anvendt kommersielt for formålet ved å fremstille et mategarn egnet til å

kunne trekke-tekstureres ved høy hastighet, f.eks. ved 1.000 mpm, uten usedvanlig stort antall brukne filamenter, f.eks. ikke mer enn ca. 0,5 BFC, hvilket gir ønskelige voluminøse garn, f.eks. med TYT over 20. Men det er ikke nytt å foreslå anvendelsen av kjedeforgrenere for andre formål. F.eks. foreslår MacLean et al., US-patent 4.092.299,

et polyestermategarn méd høyt trekkeforhold, og dets trekke-teksturering og US-patent 4.113.704 foreslår en polyester-filamentdannende 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 forbedret produktivitet ved anvendelse av en polyfunksjonell kjedeforgrener slik som pentaerythritol. Den økede produktivitet oppnås ved økning av trekkeforholdet under trekke-teksturering og/eller økning av uttrekningshastigheten under filamentdannelse, da orienteringen (dobbeltbrekning) av mategarnet blir redusert ved anvendelse av kjedeforgrener. Pentaerythritol er foreslått som den foretrukne kjedeforgrener, men er ikke ønskelig i henhold til foreliggende oppfinnelse, da den fordamper under polymerfremstilling. Vi har funnet at anvendelse av slik fordampbar kjedeforgrener leder til problemer og følgelig mangel på jevnhet i de resulterende filamenter for trekke-tekstureringsmategarn. Skjønt en fordampbar kjedeforgrener slik som pentaerythritol, kan være helt adekvat for operasjon ved lave tekstureringshastigheter og for MacLeans formål ved økning av produktiviteten, er den ikke en løsning for problemet ved å tilveiebringe et trekke-tekstureringsmategarn egnet for trekke-teksturering ved en hastighet av f.eks. 1.000 mpm uten overdrevne brukne filamenter, f.eks. ikke mer enn ca. 0,5 BFC, som gir et ønsket volum-inøst garn, f.eks. over 20 TYT. Det må fremheves at jevnhet av polyesterfilamentene i mategarnet er av stor viktig-het for å oppnå høye trekke-tekstureringshastigheter uten overdrevne brukne filamenter.

I henhold til foreliggende oppfinnelse har vi funnet det ønskelig å anvende en kjedeforgrener som er tilstrekkelig stabil (både i monomerform under bearbeiding og ved polymerisasjon og i polymerform under dannelse av polymeren og ved spinning til filamenter og efterfølgende bearbeiding) , ikke så fordampbar slik at den forårsaker problemer og ujevnhet under fremstillingen av polymeren, og at den er oppløselig i den katalyserte glycol for å lette tilset-ning til reaksjonsingrediensene. TES oppfyller alle disse funksjoner, forutsatt at hydrolyse blir unngått, som det er sikret under normal kontinuerlig polymerlsasjon koblet med smelte-spinning.

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 helt organiske polyhydroxy-kjedeforgrenere og aromatiske, polyfunksjonelle syrer eller deres estere nevnt (kolonne 7). MacLean foreslår ikke oxysilikonforbindelser eller noen andre materialer som inneholder uorganiske rester, eller som er utsatt for hydrolyse slik som TES.

Som det vil ses nedenfor i eksemplene, hvori DMT-ester-utvekslingsfremgangsmåten er anvendt for å fremstille polyesteren, blir kjedeforgreneren vanligvis oppløst i den katalyserte EG-oppløsning som er anvendt i en ellers kon-vensjonell esterutvekslingsreaksjon mellom DMT og EG ved anvendelse av egnede katalysatorer for å fremstille for-polymeren. Videre polymerisasjon (noen ganger referert som sluttreaksjonen) utføres under vakuum med et egnet materi-ale slik som fosfor, igjen på vanlig måte for å fremstille en polymer med den krevede viskositet (målt som LRV).

Den resulterende polymer ledes derefter kontinuerlig til spinneenheten uten å tillate mellomliggende hydrolyse, og blir spunnet for å fremstille partielt orienterte filamenter med lav krystallinitet ved en uttrekningshastighet av 3.000 mpm eller mer, med spesiell omsorg ved spinnebetingelsene for å tilveiebringe ensartede filamenter, for å minimalisere brudd under spinningen eller under etter-følgende trekke-tekstureringsoperasjoner ved høy hastighet.

TES har fire reaktive grupper av hvilke to blir omsatt i den molekylære kjede. En annen reagerer for å danne en sidekjede som er referert til som en kjedegren. Dersom den andre eller dersom disse kjedegrener reagerer med et annet molekyl, dannes en kryssbinding. Da det er fire av disse reaktive steder i TES, er det to tilgjengelige for kjedeforgrening. Derfor er ekvivalentvekten halvdelen av den molekylære vekt. 4 MEQ er omtrent 0,043 vekt% av TES (430 ppm), mens 6 MEQ er nesten 0,065% (650 ppm).

Som angitt ovenfor og ellers i beskrivelsen, må mengden av kjedeforgrener innstilles omsorgsfullt, spesielt i henhold til uttrekningshastigheten dersom det skal oppnås de fulle fordeler ifølge oppfinnelsen. Optimale mengder er angitt grafisk som linjen AB i figur 1 i de vedlagte tegninger, ved inntegning av slike optimale mengder (som MEQ) mot uttrekningshastighetene (i ypm) for innretningen som jeg har anvendt. Det vil forstås at noen variasjon kan tillates, og det nøyaktige optimum kan vel avvike i henhold til forskjellige faktorer slik som ingrediensene og anvendt innretning for å fremstille polymeren og garnene, og operasjonspreferanser. Men ettersom mengden av kjede-forgrener øker, så øker smelteviskositeten generelt, og dette gir hurtig problemer, spesielt ved spinning, slik at spinning blir umulig på grunn av smeltefraktur. Det er imidlertid ønskelig å anvende så mye kjedeforgrener som mulig, i henhold til det ovennevnte, og således å oppnå de angitte fordeler i de teksturerte garn, spesielt med øket krus- og farge-opptak i forhold til garn av.umodifisert polymer. Det er således et heller trangt område av forhold av kjedeforgrener innen hvilket jeg foretrekker å operere. Som angitt, minsker dette område med den anvendte uttrekningshastighet for å fremstille DTFY, da smelteviskositeten øker, og følgelig øker spinneproblemene med økte 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 operasjonsområdet, dvs. mindre enn 3.500 mpm,

og spesielt ca. 3.000 til 3.200 mpm. Denne foretrukne,

relativt lave hastighet er overraskende, og er i motsetning til det jeg hadde ventet fra min kjennskap til dette område og til teknikkens stand, men hastigheten skal ikke være for lav, da dette vil lede til filamenter som er varmeustabile og som kan forårsake problemer ved sammensmelting eller smelting på den (første) heteinnretning i teksturerings-maskinen, eller av opphengning. Med hensyn til dette er den ønskede, minimale uttrekningshastighet betydelig høyere enn lært av Petrille og av Piazza og Reese i US-patent 3.771.307 og 3.772.872 for umodifiserte (homopolymer) PET-garn. Som allerede angitt, og som er velkjent, minsker generelt forlengelsen (til brudd) eftersom uttrekningshastigheten øker, og dette er et mål (inverst) på orienteringen. En økning i forlengelse (andre parametere blir holdt konstante) angir generelt en tendens til varme-ustabilitet av filamentene, mens en minskning i forlengelse på lignende måte angir mindre fargejevnhet. Det vil forstås at alle de tallmessige parametre som er angitt her, vil avhenge av ingrediensene, innretningen og operasjonspreferanser i noen grad. Den foretrukne verdi av 21 for LRV er derfor en for høy verdi som vil øke smelteviskositeten, hvilket leder til spinneproblemer, slik som allerede forklart. Men en for lav LRV har en tilbøyelighet til å redusere strekkeegenskapene, spesielt seigheten til filamentene, og dette leder til brudd under trekke-teksturering. Dersom likeledes krympingen er for lav, angir dette

for høy krystallinitet og leder til variabilitet som generelt viser seg først som minsket fargejevnhet, mens utilstrekkelig krsytallinitet (for høy krymping) leder til variabilitet ved andre forhold og kan gi filamenter som ikke er tilstrekkelig varmestabile, som angitt ovenfor. Det vil således forstås at spinnebetingelsene må kontrolleres nøye, og den ønskede mengde av kjedeforgrener må omsorgsfullt velges og er påvirket av uttrekningshastigheten som kan velges i henhold til de ønskede verdier i de eventuelt teksturerte garn. Dersom fargejevnhet er vesentlig, da kan en lavere hastighet av ca. 3.000 mpm være foretrukket. Dersom bedre kruseegenskaper er mer viktig, da kan det foretrekkes høyere uttrekningshastigheter. Men eftersom uttrekningshastigheten øker, kommer det til et punkt hvor nærværet av kjedeforgrener ikke åpenbart fortsetter å øke kruseverdiene, skjønt andre fordeler slik som forbedret farge-opptak, ennå vil fås.

Anvendelsen av kjedeforgrener er blitt fremhevet

å tilveiebringe vesentlig høyere spinne-spenninger i forhold til umodifisert polymer. Dette antas å være en viktig fordel ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. TES tilveiebringer en spesiell fordel ved at, efter filamentdannelse, finner hydrolyse sted, som forklart i US-patent 3.335.211, og den relative viskositeten reduseres derved,

og molékylene er ikke sammenbundet slik at det er lettere

å orientere disse, og derved reduseres trekkekraften. Dette er fordelaktig under etterfølgende trekke-teksturering.

Som angitt, er en viktig fordel ved de resulterende teksturerte garn, oppnådd ved trekke-teksturering av de forbedrede, modifiserte mategarn ifølge oppfinnelsen, det lave antall av brukne filamenter (BFC) som fås endog når tekstureringen utføres med meget høye hastigheter. De resulterende, teksturerte garn har også andre fordeler. Som det kan ses fra eksemplene, er fargbarheten, eller farge-opptak, forbedret. Dette kan i etterhånd ikke synes så overraskende, da det har. vært flere tidligere forslag for anvendelse av andre polyfunksjonelle, kjedeforgrenende.

midler i polyesterpolymerer i mye større mengder for å

oppnå bedre fargbarhet, olje-flekk-løsgjøring eller lav pilling, som angitt i kolonne 1 hos MacLean. Men på tross av disse generelle forslag for forbedring av slike verdier ifølge den tidligere kjente teknikk, antas det at ingen tidligere virkelig har fremstilt en teksturert polyester-fiber med forbedret fargbarhet ved innarbeidelse av en TES-kjedeforgrener i polymeren som er anvendt til å fremstille

DTFY.

En videre forbedring i de teksturerte garn, hvilket 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 utføre trekke-tekstureringsprosessen på en slik måte for å oppnå teksturert garn som i det minste har ekvivalente kruseverdier som de garn som allerede er kommersielt tilgjengelige. Kruseverdiene kan innstilles i noen grad ved å variere trekke-tekstureringsbetingelsene, 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 ønsket formål for teksturereren er således å oppnå eller overgå mål-kruseverdiene, mens han reduserer kostnadene ved å operere ved den maksimalt mulige hastighet.

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

BFC (Broken Filament Count) blir målt som angitt ovenfor, i antall av brukne filamenter pr. pund garn.

I praksis blir et representativt antall av garnopplagsenheter evaluert, og et gjennomsnittlig BFC oppnås ved visuell tell-ing av det totale antall av frie ender på begge ender og ved dividering med den totale vekt av garnet i disse opplagsenheter.

TYT (Textured Yarn Tester) måler krusen 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 restkrymp-ingen måles. Men kun den første sone (krusekontraksjon)

er av interesse for foreliggende formål. Spesielt tas det teksturerte garn fra dets opplagsenhet og ledes gjennom en strekkeinnretning som øker strekket til det ønskede nivå,

10 g for 160 denier garn (0,06 gpd). Garnet ledes derefter til en første drevne rull, og dens separatorrull, for å isolere den inngående spenning fra spenningen efter denne første rull. Denne rull er herefter referert til som den første rull. Dernest, i den 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 holdes 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 en fra spenningen i sone to. Periferihastigheten til rull tre er satt tilstrekkelig hurtigere enn rull to slik at rull to gir 2 g spenning til en 160 denier trådlinje (~-0,013 gpd), og ruller to og tre blir kontrollert av den første spenningssensor ved slike hastigheter for å sikre at spenningen i sone en er den som er ønsket ( ~ 0,001 gpd). Når garnet forlater det tredje sett av ruller, ledes det gjennom en andre sensor og deretter til et fjerde sett av ruller som isolerer spenningen i den andre sone fra oppviklingspenning 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 ved en forandring i denier av det teksturerte garn. Som angitt, er kun de relative hastigheter i og ut fra den første sone av interesse i dette eksempel.

TYT ble beregnet som en prosentdel fra periferihas-tighetene V1til den første rull og V"2til den andre rull:

CCA (Crimp Contraction) av teksturert garn blir bestemt på den følgende måte: En løkket hespe med en denier av 5.000 blir fremstilt ved oppvikling av det teksturerte garn på en denier haspel. Antallet av vindinger som er nød-vendig på haspelen, er lik 2.500 dividert med denieren til garnet. En 500 g vekt blir hengt opp fra den løkkede hespe for innledende strekning av hespen. Denne vekt blir derefter erstattet av en 25 g vekt for å gi en belastning av 5,0 mg/denier i hespen. Den belastede hespe blir deretter 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 den ennå er under 5,0 mg/denier belastning, blir lengden av hespen, L c, målt. Den lettere vekt blir deretter erstattet av 500 g-vekten, og lengden av hespen, L , blir målt igjen. Krusekontraksjon blir uttrykt som en prosentdel som blir beregnet med formelen:

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

Den strikkede hylse ble skyllet, farget ved 129,5°C ved anvendelse av Eastman polyester blå GLF (Dispersed Blue 27

No. 60767), skyllet på nytt, tørket, gjort flat, og lys-reflekskoeffisient og forskjellige seksjoner av hylsen ble målt med et "Color Eye Instrument" som selges av Macbeth Corporation. Reflekskoeffisientverdier blir omdannet til K/S-verdier ved anvendelse av Kubelka-Munk-funksjonen som er det teoret-iske uttrykk vedrørende reflekskoeffisient av farget garn (i dette tilfelle i hylse), i forhold til konsentrasjonen

av farge i fiberen. Seksjoner av et "kontrollgarn" blir strikket i hver hylse slik at alle K/S-verdier kan rasjonal-

iseres, dvs. uttrykkes i "% farge-opptak" mot denne kontroll som standard.

Eksempel 1

A. Copolymer for det nye og forbedrede mategarn

for trekke-teksturering (DTFY) blir fremstilt ved copolymer-isering av dimethylterefthalat (DMT), ethylenglycol (EG)

og ca. 4,8 MEQ tetraethylsilikat (TES) (ca. 4,8 mikroekvival-enter pr. g DMT). 4,8 MEQ er 0,050% av TES pr. g copolymer. TES blir oppløst i og tilsatt med katalysert glycol. Ved den krevede konsentrasjon er TES fullstendig oppløselig i den katalyserte glycol og hverken øker eller hemmer de kata-lytiske verdier av mangan og antimonsalter som er anvendt som katalysatorer. Katalysatorinnhold er identisk med de som anvendes for standard PET. Den krevede mengde av fosfor, enten som en syre eller salt, blir tilsatt når utvekslingen er fullstendig og før man går videre med polymerisasjon for å inaktivere mangankatalysatoren under polymer isasjon. 0,3% Ti02 beregnet på DMT, er tilsatt som en glycolsuspensjon

til materialet, efter at utvekslingen er fullstendig og før polymerisasjonen, for å tilveiebringe ugjennomsiktighet i de resulterende DTFY-er. Det er funnet at tilsetningen, utvekslingen og polymerisasjonsprosessbetingelser som anvendt for standard PET, er akseptable. Polymerisasjonen foregår i virkeligheten hurtigere for den nye copolymer. I prepar-atene som anvendt her, ble både copolymeren og standard (lineær polymer) PET (anvendt som kontroll) fremstilt ved

en kontinuerlig polymerisasjonsprosess. Det er funnet at den resulterende, nye copolymer har en LRV ubetydelig høyere enn den til kontrollen, noe mer enn 21 mot standard polymer med ca. 20,5. Den nye copolymer har også en ubetydelig høyere smelteviskositet enn kontrollen. Denne økte smelteviskositet var ikke tilstrekkelig til å forårsake problemer ved polymerfremstillingen, polymertransport eller spinning. Polymeren blir pumpet fra den kontinuerlige polymeriserings-innretning til spinnemaskinene hvor den spinnes til det nye og forbedrede mategarn for trekke-teksturering.

Den nye copolymer blir pumpet gjennom en filter-pakning og derefter gjennom en spinnedyse som har 34 kapil-larer, hvert 15 x 60 mils (diameter x lengde). Spinne-temperaturer er noe høyere enn de som krevet for standard PET (ca. 300°C mot ca. 293°C for standard PET). De eks-truderte filamenter blir bråkjølt ved å passere værelse-temperaturluft 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 operasjons-betingelser. Sluttbehandlingen utføres efter at filamentene er bråkjølt. Filamenter blir derefter samlet til en trådlinje og derefter behandlet som en trådlinje. Denne trådlinje ledes ved 3.600 mpm rundt den første førevalse, kalt en materull, deretter til en andre førevalse, kalt en la-ned-rull, gjennom en sammenfletningsinnretning og derefter til en egnet oppviklingsinnretning ved ca. 3.600 mpm. Periferihastigheten av la-ned-førevalsen blir innstilt til

å gi spenning mellom mate- og la-ned-førevalsene som tilveiebringer den beste kontinuerlige spinning. Disse betingelser er vesentlig de samme som for standardgarn. Spinnekontinuitet ble funnet å være utmerket. Opplagsenheter av det nye DTFY ble bedømt å være i det minste så god som de fra standardgarn.

B. En lignende copolymer ble fremstilt ved i det vesentlige å følge den samme prosedyre, med unntak av at kun 2,9 MEQ av TES ble anvendt (0,030%). Igjen oppsto ingen problemer ved fremstilling eller spinning av polymeren til filamenter.

Det nye DTFY A og B har strekkeverdier og andre fysikalske verdier som er akseptable for DTFY. Disse verdier blir uttatt og sammenlignet med standard PET kontroll DTFY

i tabell IA. Krystallinitetsverdiene (densitet og CI.)

av det nye DTFY er større enn kontrollen.

Hvert DTFY blir teksturert på en laboratoriemodell, Barmag FK6-900 tekstureringsmaskin, som er utstyrt for frik-sjons-falsk-tvunnet 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 av 0,75 mm. Tekstureringshastighetssammenligninger ble gjort over hastig-hetsområdet fra 850 til 1.150 mpm, oppdelt i 100 mpm inter-valler. Trekkeforholdet for å unngå bølging for hvert garn blir bestemt og anvendt. Temperaturene til de første og andre heteplater blir satt til 220°C og 190°C, betingelser som anvendt av flere i handelen for PET-garn. Under teksturering oppsto praktisk talt ingen brudd med de nye garn ved noen av disse hastigheter. I motsetning til dette var det alltid flere brudd for kontrollgarnet, spesielt ved høyere hastigheter. Antallet av brudd ved teksturering av disse kontrollgarn var ikke akseptable, men tilstrekkelig garn ble oppnådd for å måle verdier. Det er meget viktig at BFC ved alle disse tekstureringshastigheter for det foretrukne, nye garn (ett inneholdende ca. 4,9 MEQ) er i det minste lik BFC av kontrollen teksturert ved 850 mpm, den øvre hastig-hetsgrense som anvendt i handelen i dag. Spenningene foran skiven og efter skiven ble målt for hvert garn ved hver tekstureringshastighet. De teksturerte garn blir testet for teksturert garnverdier av brukne filamenter (BFC), og TYT- og CCA-krus- (voluminøsitet) verdier og farge-opptak med resultatene oppstilt i tabell IB. Disse resultater viser at det foretrukne, nye DTFY A har meget vesentlige fordeler i forhold til kontrollgarnet ved den meget viktige verdi av brukne filamenter (BFC), høyere krusverdier (TYT

og CCA), og vesentlig større farge-opptak, og DTFY B er dårligere enn DTFY A på grunn av det ulike innhold av kjede-forgrener, men er endog overlegen i forhold til kontrollen, spesielt i BFC ved 1.150 mpm. (Det var klart noe avvik i at resultatene ved 1.050 mpm ikke skulle være verre enn ved 1.150 mpm, men alle disse resultatene er angitt for å tilveiebringe fullstendig beskrivelse).

Når et forsøk var gjort for å gjenta eksempel 1

med høyere mengder av TES (7,4 og 9,8 MEQ), var det ingen vanskeligheter ved polymerfremstilling, men viskositeten av den resulterende polymer var økt til en grad slik at

vanskeligheter oppsto ved transportering av polymeren til spinnemaskinen og spesielt ved spinnekontinuitet. Endog når de vanlige trinn ble tatt for å forbedre spinnekontinuitet, var resultatene dårlige, flere brukne filamenter ble oppnådd, og fulle opplagsenheter kunne ikke vikles, spesielt for prøven med 9,8 MEQ. Dette viser viktigheten av valg av den korrekte mengde av kjedeforgrener. Ved gjentag-ning av fremstillingen av DTFY på denne måte med forskjellige uttrekningshastigheter og konsentrasjoner (MEQ) av TES, har det optimale forhold som vist i fig. 1, blitt utledet. Eftersom hastigheten blir redusert, er det fordeler ved fargejevnhet og i at mengden av TES kan økes (mer enn ved høyere hastigheter) uten å lide av disse problemer ved kon-tinuitet. En økning i mengden av TES leder generelt til bedre tekstureringsresultater.

Eksempel 2

Tabeller 2A og 2B viser at utførelsen av det nye DTFYS forandres når innholdet av TES forandres. Eksempel 1 er gjentatt flere ganger, hver gang med en forskjellig konsentrasjon av TES, og ved hver konsentrasjon er spinnehastigheten først satt til 3.200 mpm, deretter til 3.660 mpm og til slutt ved 4.115 mpm. Det er ingen problemer ved fremstilling av polymer eller ved polymertransport. Ved disse sammenligninger ble spinnekapasiteten holdt konstant. Det er ingen problemer ved spinning ved lavere konsentrasjoner og lavere spinnehastigheter. Men eftersom konsentrasjonen av TES blirøket, blir spinning mer og mer vanskelig ved hver hastighet og spesielt ved høyere hastigheter. Ved konsentrasjonen av 7,2 MEQ var det meget vanskelig å spinne ved 4.115 mpm, og ved 9,6MEQ var betingelsene ikke funnet å ville tillate endog en liten mengde av garn til å bli tvunnet ved 4.115 mpm. Endog ved 3.6 60 mpm ved disse konsentrasjoner på 7,2 MEQ og 9,6 MEQ var spinning vanskelig; garnet inneholdende 7,2 MEQ, hadde et fåtall brukne filamenter, og på grunn av trådlinjebrudd var spinnekontinuitet bestemt uakseptabel for kommersiell operasjon; både brukne filamenter og spinnebrudd var enda verre ved 9,6 MEQ endog ved 3.660 mpm spinnehastighet. Ved 3.200 mpm var spinning uakseptabel kun for 9,6 MEQ på grunn av brukne filamenter og brudd. Ved de høyere konsentrasjoner av TES og ved høyere hastigheter er smeltefraktur, et velkjent fenomen, årsaken til den dårlige spinning.

Verdier av de forskjellige garn er oppstilt i

tabell 2A. Økningen i orienteringen av garnene og økningen i krystallinitet med spinnehastigheter er vist for hvert nivå av TES. Minskningen i orientering med økende TES er også vist.

Hvert garn i tabell 2A er teksturert på en laboratoriemodell av en Barmag FK6-6 ved anvendelse av det samme skivehode og heteplatearrangementer som anvendt i eksempel 1, og ved en hastighet av 615 mpm, den maksimale hastighet som anbefalt av Barmag for disse tekstureringsmaskiner. Trekkeforholdet for hvert garn ble valgt slik at de teksturerte garn ville ha omtrent sammenlignbare verdier. Det var funnet at for de høyere konsentrasjoner av TES og spundne garn med høyere hastigheter var det krevede trekkeforhold høyere enn beregnet, og denieren til de teksturerte garn var lavere enn ventet ved tidspunktet når garnene ble spunnet. Arbeidsmuligheten var utmerket, spesielt for DTFYS med den lavere konsentrasjon av TES, og ble bedømt å være mye bedre enn for kontrollen.

CCA-kolonnen i tabell 2B viser at krusningen til

de nye garn ble forbedret eftersom TES-innholdet økte. Dette er også vist i figur 2 som er en grafisk fremstilling av CCA mot TES-innholdet i MEQ for hver av spinnehastighetene. Tydelig ble de høyere verdier vanligvis funnet med de høyere TES-innhold. Videre gir det med høyere hastighet spundne DTFYS de høyere CCA-verdier. Mens de høyere TES-innhold

og høyere hastigheter vil være å foretrekke med hensyn til kruseverdier, utelukker spinnevanskeligheter anvendelsen av høyere konsentrasjoner enn ca. 7 MEQ for spinning ved 3.200 mpm, ca. 4,8 MEQ for 3.6 60 mpm og ca. 1,9 for 4.115 mpm som vist i figur 1. Ved denne lave tekstureringshastighet av ca. 615 mpm var antallet av brukne filamenter til disse garn meget gode med unntak av de med høyere enn ca. 7,2 MEQ,

et resultat av det høye brukne filamentnivå i

DTFY.

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 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 for å tilveiebringe partielt orienterte garn med lav krystallinitet, hvori polyesteren er modifisert ved innfør-ing i polymeren, som en oppløsning i ethylenglycol, tetraethylsilikat i mengde omtrentlig som angitt av linjen AB i figur 1 i de medfølgende tegninger.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at filamentene blir uttrukket med en hastighet av 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 oxysilikatrester, og med relativ viskositet (LRV) på 21.

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

5. Multifilament-trekke-tekstureringsmategarn som er blitt fremstilt ved polymerisering av ethylen og terefthalatderivater med oxysilikatrester som virker som kjedeforgrener og ved spinne-orientering ved en uttrekningshastighet på ca. 3.000 til 4.000 mpm, og at det er egnet til å kunne trekke-tekstureres ved en hastighet av i det minste 1.000 mpm for å tilveiebringe en opplagsenhet 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 på ca. 3.000-3.200 mpm.

7. 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 polymeriserte ethylenterefthalatrester og av oxysilikatrester som virker som en kjedeforgrener, og den resulterende opplagsenhet av teksturert garn har ikke mer enn ca. 0,5 BFC og over 20 TYT.