专利摘要:

公开号:WO1989003437A1
申请号:PCT/CH1988/000179
申请日:1988-10-06
公开日:1989-04-20
发明作者:Hugo Specker
申请人:Viscosuisse Sa;
IPC主号:D01F6-00
专利说明:
[0001] Verfahren zur Herstellung eines glatten Polyesterfadens und Polyesterfaden hergestellt nach dem Verfahren
[0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kaItverstreckten, glatten Polyester-Filamentfadens aus POY mit einer intrinsisehen Viskosität von 0,6 bis 0,9 dl/g sowie einen Polyester-Filamentfaden hergestellt nach dem Verfahren.
[0003] Unter einem glatten multifilen Filamentfaden ist ein nicht texturierter Filamentfaden zu verstehen, welcher seine ungekräuselte flache Form auch nach dem Kochen in Wasser beibehält.
[0004] Unter Polyester ist ein thermoplastischer Kunststoff zu verstehen, welcher aus wenigstens 85 6ew.-% Terephthalsäure und Ethylenglykol hergestellt wurde.
[0005] Polyester-POY (Partial Oriented Yarn) steht für einen Polyesterfaden, welcher bei einer Geschwindigkeit von etwa 2500 bis 3500 m/min von der Spinndüse abgezogen, d.h. gesponnen wurde. Der Abzug von der Spinndüse kann mittels des Spulers direkt erfolgen oder es kann noch ein Rollenpaar dazwischen geschaltet sein. Das Rollenpaar läuft dann mit gleicher oder geringfügig anderer Geschwindigkeit als der Spuler, was der Steuerung der Fadenspannung dient, um so den Wickelaufbau zu verbessern. Was die genaue Spinngeschwindigkeit für ein gutes POY anbetrifft, so hängt diese von verschiedenen Spinnbedingungen ab, vor allem aber vom Fibrillentiter. So ist für einen Fibrillentiter von 1 dtex eher die untere Grenze richtig, für einen Fibrillentiter von 10 dtex eher die obere.
[0006] Mit Kaltverstrecken bezeichnen wir ein Verstrecken bei Fadentemperaturen, welche deutlich unterhalb der Glasumwandlungstemperatur des Polyesters, also deutlich unter 85°C liegen. Zum Beispiel kann die Lieferrolle zum Verstrecken ungeheizt sein oder eine Temperatur bis 70°C haben.
[0007] Unter homogenem Kaltverstrecken soll verstanden werden, dass das Streckverhältnis so hoch gewählt werden muss, dass im verstreckten Faden keine unverst reckten oder ungenügend verstreckten, d.h. unter dem eingestellten Streckverhältnis verstreckte Stellen vorhanden sein dür- fen, was z.B. an den Uster % erkennbar ist, die im allge- gemeinen <1,4 sein sollen. Für POY aus dem angegebenen Ge- schwindigkeitsbereich heisst dies, dass das Streckverhältnis je nach Spinngeschwindigkeit mindestens 1,8 betragen muss.
[0008] Unter Heiss re laxation verstehen wir eine durch Temperatur- behandlung mit Temperaturen oberhalb der Glasumwand Lungstemperatur erwirkte Längenabnahme des Fadens. Der Betrag der Längenabnahme wird durch die sogenannte Voreilung [VE] bestimmt :
[0009]
[0010] Die prozentuale Schrumpfung oder Relaxation [S[ steht mit der Vorei lungsangabe [VE] in folgender Beziehung:
[0011] VE = Vorei lung
[0012] L = Geschwindigkeit des Lieferwerks
[0013] V A = Geschwindigkeit des Abzugwerks
[0014] S = Relaxation
[0015] Die Herstellung von kaltgestrecktem Polyesterfaden aus mit mehr als 3500 m/min gesponnenem POY ist bekannt (JP-A-53- 14 37 28).
[0016] Bekannte normal verstreckte Fäden aus Polyester-POY haben den Nachteil, dass ein daraus hergestelltes Flächengebilde bei einer spannungsfreien bzw. fadenzugkraftfreien Behandlung in kochendem Wasser oder in Heissluft nicht thermostabil ist. Dieses negative Verhalten beim Weiterverarbeiten, d.h. nach einer spannungsfreien, thermischen Behandlung, ist in einer ausgeprägten Relaxierschulter im KraftDehnungsdiagramm sichtbar.
[0017] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem ein Polyester-Filamentfaden hergestellt werden kann, der die genannten Nachteile nicht aufweist und zudem einen hohen Anf angsmodul, hohe Festigkeit und einen niedrigen Schrumpf aufweist.
[0018] Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das Merkmal des Anspruchs 1 gelöst und ist dadurch gekennzeichnet, dass das POY mit einem konstanten Streckverhältnis zwischen 1,8 und 2,5 kaItverstreckt und anschliessend mit einer konstanten Voreilung zwischen 3 und 10 % relaxiert wird.
[0019] Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass bei thermischer Einwirkung nur sehr geringe Dimensionsänderungen auftreten. Nach der Heisswasserbehandlung bleibt ein relativ hoher Anfangsmodul erhalten. Es ist damit erstmals ge lungen mit e inem Po lye s t e r-POY , e ine r int r ins is c h en Viskosität von 0,6 bis 0,9 dl/g durch Kaltverstreckung und anschliessende Heissrelaxierung dimensionsstabile, hochfeste Filamentfäden aus Polyester herzustellen. Als bevorzugter Viskositätsbereich für das Ausgangsmaterial hat sich eine Viskosität von 0,62 bis 0,82 dl/g, insbesondere 0,67 dl/g gemessen bei 25°C in einem Gemisch von Phenol/Tet rachlorethan 1:1 erwiesen .
[0020] Ein Relaxieren in trockenem Medium hat mehrere Vorteile gegenüber einer Nassrelaxierung. Es bringt wesentliche produktionstechnische Vereinfachungen wie Vermeidung einer Trocknungsstufe, Energieeinsparung, keine Maschinenverschmutzung, keine Belastung der Klimatisierung durch Abgabe von Wasserdampf.
[0021] Es werden Fäden erhalten, welche sich beim thermischen Weiterbehandeln in ihrem Kraft-Dehnungsverha Lten gegenüber dem Ausgangsmaterial nur unwesentlich verändern. Ein solcher Effekt war von vornherein nicht zu erwarten.
[0022] Ein hoher Anfangsmodul von >800 cN/tex hat den Vorteil, dass bei der Herstellung von textilen Flächengebilden die Gefahr von Schädigungen durch bekannte, beim Web-, Strickoder Wirkprozess auftretende Fadenzugkraftspitzen wesentlich reduziert wird. In vielen Fällen wird ein Faden mit tieferem Anfangsmodul den durch die hohen Geschwindigkeiten der Verarbeitungsmaschinen gestellten Anforderungen nicht mehr genügen. Es ist daher zweckmässig, einen Anfangsmodul von 800 bis etwa 1200 cN/tex und höher mit einem relativ niedrigviskosen Ausgangspolymer herzustellen. Dabei soll gleichzeitig eine Reversibilitätsgrenze über 9 cN/tex weiterverarbeitungsbedingte Fadenzugkraft spitzen auffangen. Solche Fadenzugkraft spitzen führen zu Fehlern im Flächengebilde und damit zu einer Verringerung der Produktionsleistung. Es wird eine möglichst hohe Reversibilitätsgrenze angestrebt.
[0023] Es ist auch zweckmässig eine Bezugsdehnung bei 45 cN/tex von weniger als 9 % zu wählen (Bezugsdehnung D45). Durch eine spannungsfreie Heisswasserbehand Lung bei etwa 98°C soll sich diese Bezugsdehnung möglichst wenig verändern. Die dadurch erreichte Dimensionsstabilität ermöglicht vorteilhafte Weiterverarbeitungsbedingungen.
[0024] Diese Forderung ist dann erfüllt, wenn die Summe der Bezugsdehnungen (D45) vor und nach der Behandlung in kochendem Wasser weniger als 20 %, insbesondere weniger als 18 %, bevorzugt weniger als 17 % beträgt. Als Bezugsdehnung (D45) wird zweckmässig die Dehnung gewählt, die bei 45 cN/tex gemessen wird und als ein Mass zur Charakterisierung des KD-Verlaufes der Fäden angesehen werden kann.
[0025] Der erf indungsgemässe Faden soll folgende Bedingungen gleichzeitig erfüllen:
[0026] Er muss einen Anfangsmodul von mindestens 800 cN/tex, insbesondere von 800 bis 1200 cN/tex; eine Reversibilitatsgrenze von 8 bis 12 cN/tex, insbesondere 8 bis 10 cN/tex; eine Bruchdehnung von weniger als 18 %, bevorzugt zwischen 14 und 16 %; einen Abkochschrumpf von 0 bis 2,8 %, insbesondere 0 bis 2 %; eine intrinsische Viskosität von 0,60 bis 0,90 dl/g, insbesondere 0,62 bis 0,70 dl/g aufweisen.
[0027] Ein solcher Faden soll des weiteren einen The rmoschrümpf bei 160°C von weniger als 7 % aufweisen.
[0028] Zudem sollten nach einer fadenzugkraftfreien, d.h. spannungslosen Heisswasserbehandlung bei 98ºC folgende physi kalische Eigenschaften resultieren:
[0029] Anfangsmodul >600 cN/tex
[0030] Reversibilitätsgrenze >8 cN/tex
[0031] Dehnbarkeit <19 %
[0032] Der weitgehend ausgeschrumpfte Faden hat den Vorteil, dass er im Falle einer Spulenfärbung direkt, ohne Dämpfen und Umspulen auf eine perforierte Färbehülse gezwirnt werden kann.
[0033] Die Erfindung soll anhand von Beispielen näher erläutert werden.
[0034] Als Ausgangsmaterial dient für alle Beispiele ein Polyester-POY gemäss dem Obe rbeg r if f des Anspruchs 1 mit einer intrinsischen Viskosität von 0,67 dl/g.
[0035] Beispiel 1
[0036] Eine geeignete Polyethylenterephthalatmasse wurde bei 285°C in einem Extruder geschmolzen und bei 3100 m/min durch Düsen zu einem Polyester-POY mit dem Titer dtex 140 f 24 glänzend rund gesponnen, auf einer Streckmaschine im Verhältnis 1:2.12 mit Streckstift kalt verstreckt und anschliessend bei 5 % Voreilung kontinuierlich relaxiert. Die Relaxation erfolgte mittels eines Plattenheizers von 20 cm Länge bei 225°C. Anschliessend wird der Faden entsprechend einer Verwirbelungsintensitat von ca. 20 Knoten/m verwirbelt. Die Liefergeschwindigkeit vor der Verstreckung beträgt 203,7 m/min, vor der Relaxierzone 431,8 m/min, die Abzugsgeschwindigkeit ermittelbar nach der Relaxierung beträgt 411,2 m/min. Der resultierende Faden wird aufgespult. Beispiele 2 und 3
[0037] Varianten gemäss Tabelle I
[0038] In der Tabelle I sind die Versuchsbedingungen der Beispiele 1 bis 3 zusammengefasst.
[0039]
[0040] Es resultieren die in Tabelle 2 dargestellten Messergebnisse sowie die in der Graphik der Figuren 2-4 aufgezeichneten KD-Kurven. Dabei ist zu beachten, dass zur Charakterisierung des erfindungsgemässen Fadens neben den Untersuchungen am unbehandelten Faden Messungen an einem spannungslos während 15 min im kochenden Wasser behandelten Faden, zwingend sind.
[0041] Die erfindungsgemässen Polyesterfilamentfäden werden durch ihre charakteristischen KD-Kurven in den Figuren 2-4 beschrieben. Es zeigen:
[0042] Fig. 1 Eine schematische Darstellung des erfindungsgemässen Verfahrens
[0043] Fig. 2 a-d Festigkeits-Dehnungskurven a) Erfindungsgemässer PES dtex 70 f 24 Filamentfaden b) nach spannungsfreier Behandlung des Fadens in kochendem Wasser gemäss a) c) PES (Vergleich) d ) nach spannungsfreier Behandlung des Fadens in kochendem Wasser gemäss c)
[0044] F i g . 3 a+b Festigkeits-Dehnungskurven a ) erfindungsgemässer PES dtex 90 f 24 b) nach spannungsfreier Behandlung in kochendem Wasser
[0045] F i g . 4 a-d Festigkeits-Dehungskurven a ) erf indungsgemässer PES dtex 150 f 30 b ) nach spannungsfreier Behandlung des Fadens in kochendem Wasser gemäss a) c ) PES dtex 167 f 30 ungeschrümpft (Vergleich) d ) nach spannungsfreier Behandlung des Fadens in kochendem Wasser gemäss c)
[0046] In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 1 ein erstes Lieferwerk
[0047] 1 bezeichnet. Dem Lieferwerk 1 ist ein zweites Lieferwerk
[0048] 2 mit einer Separierrolle 2' nachgeschaltet. Ein Heizer 3 ist zwischen dem Lieferwerk 2 und einem Abzugswerk 4 mit einer Sepa r ie r ro lle 4' angeordnet, dem eine Wickeleinheit nachgeschaltet ist. Ein unverst recktes Polyester-POY 5a wird vom Lieferwerk 1 aufgenommen und über einen Streckstift 1a vom Lieferwerk 2 in einer Streckzone 5b kaltverstreckt. Das Abzugswerk 4 Läuft mit einer geringeren Geschwindigkeit als das Lieferwerk 2, wodurch der verstreckte Faden mit einer einstellbaren Voreilung in einer Relaxationszone 5c den Heizer 3 durchläuft. Es resultiert ein heissrelaxierter Faden mit den erfindungsgemässen Eigenschaften.
[0049] In Fig. 2 ist erkennbar, dass beispielsweise die Summe der 45 cN/tex-Bezugsdehnungen des erfindungsgemässen Fadens vor und nach einer zusätzlichen Heisswasserbehand Lung <18 % beträgt. Bei vergleichbaren Fäden liegt dieser Wert durchwegs über 18 % . Dies bedeutet, dass im gesamten Messbereich des KD-Verlaufes die Summen der Bezugsdehnungen vor und nach der erwähnten Heisswasserbehandlung kleiner sind als bei bekannten Polyester-Filamentfäden (Fig. 2 c und d). Dieses charakteristische Merkmal verleiht dem erfindungsgemässen Polyesterfaden seine einmaligen Eigenschaften, welche ihn zum Einsatz als dimensionsstabilen hochfesten Faden geeignet machen.
[0050] Fig. 3 zeigt praktisch den gleichen Kurvenverlauf wie Fig. 2 bei einem höheren Titer.
[0051] In Fig. 4 verlaufen die Kurven a und b leicht flacher. Bekannte aus POY verstreckte Polyester-Fäden zeigen nach der spannungslosen Behandlung in kochendem Wasser einen wesentlich ausgeprägteren Sehrümpfsattel (d), zudem liegen die Festigkeiten deutlich unter dem Niveau des erfindungsgemässen Fadens.
[0052] Die Ergebnisse werden der besseren Uebersicht wegen in der folgenden Tabelle II zusammengefasst. [A] bedeutet Faden unbehandelt ab Spule; [B ] bedeutet Fadenwerte nach spannungsloser Behandlung in kochendem Wasser.
[0053]
[0054] Der erfindungsgemässe Faden ist besonders geeignet zur Verwendung für Nähfäden, Näh- und Stickzwirne für Bekleidungstextilien, Abbindfäden für Schussraschelartikel und als Hochmodul-Niederschrumpfgarn für halbtechnisehe Artikel wie beispielsweise Leichte Beschichtungsgewebe. Der Faden ist aber auch zum Einsatz für Abdeckblachen, Geotextilien und Vorhänge geeignet.
权利要求:
Claims Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines kaItverstreckten, glatten, Polyester-Filamentfadens aus POY mit einer intrinsischen Viskosität von 0,6 bis 0,9 dl/g, dadurch gekennzeichnet, dass POY mit einem konstanten Streckverhältnis zwischen 1,8 und 2,5 homogen kaltverstreckt und ansch Liessend mit einer konstanten Voreilung zwischen 3 und 10 % relaxiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Relaxierung im trockenen Medium erfolgt.
3. Polyester-Filamentfaden, hergestellt nach dem Verfahren der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Filamentfaden einen Anfangsmodul von >800 cN/tex und eine Reversibilitätsgrenze von >9 cN/tex aufweist.
4. Polyester-Filamentfäden nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsdehnung (D45) bei 45 cN/tex <9 % beträgt.
5. Polyester-Filamentfaden nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der 45 cN/tex-Bezugsdehnungen von einem unbehandelten Filamentfaden und von einem spannungslos in Heisswasser behandelten Filamentfäden <20 % beträgt.
6. Polyester-Filamentfaden nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Filamentfaden nach einer fadenzugkraftfreien Behandlung in kochendem Wasser gleichzeitig die folgenden Bedingungen erfüllt: Anfangsmodul >600 cN/tex Reversibilitätsgrenze >8 cN/tex Dehnbarkeit <19 %
7. Polyester-Filamentfaden nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchdehnung <18 % und die Thermoschrumpfung bei 160ºC <7 % und die Kochschrumpfung <3 % betragen.
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