[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Polymermischungen
auf Basis Polyester oder Polyamid mit einer Abzugsgeschwindigkeit beim Spinnen von
≥ 1500 m/min zu Filamenten mit einer Reißdehnung ≤ 180 %, wobei dem Polyester oder
Polyamid ein zweites Polymer zugesetzt wird.
[0002] Das Verspinnen von Polymermischungen ist aus einer Anzahl von Schriften bekannt:
[0003] JP 56-85420 A (Teijin) beschreibt ein unverstrecktes Polyamid-Garn, wobei durch Zusatz
von 0,5 - 10 Gew.-% eines Bisphenol-Polycarbonates eine verbesserte Produktivität
erreicht wird.
[0004] EP 0 035 796 A (Teijin) beschreibt synthetische Fasern, unter anderem aus Polyester
oder Polyamid, welche 1 - 15 Gew.-% eines Polysulfon-Polymeren mit einem hohen Glasumwandlungspunkt
T
G ≥ 150 °C enthalten. Das Additiv verbleibt in kugelähnlicher Form in der Matrix und
beeinflußt die Oberflächenstruktur der Filamente und die Fadenreibung. Die Spinngeschwindigkeit
liegt bei 2000 - 5500 m/min.
[0005] EP 0 041 327 B (ICI) offenbart Fasern aus PET oder PA-6,6, welche 0,1 - 10 Gew.-%
eines weiteren Polymeren mit anisotropen Eigenschaften (LCP-Typen) enthalten. Die
Spinngeschwindigkeiten betragen 1000 bis 5000 m/min. Erzielt wird eine Geschwindigkeitsunterdrückung
(WUSS) durch höhere Reißdehnung des Spinnfadens und damit höhere Verstreckverhältnisse
und Produktivitätssteigerung.
[0006] EP 0 080 274 B (ICI) betrifft Fasern aus PET, PA-6,6 oder PP, die 0,1 - 10 Gew.-%
eines weiteren Polymeren enthalten, welches in der Schmelze mit einer durchschnittlichen
Teilchengröße von 0,5 - 3 µ vorliegt und beim Schmelzspinnen zu Fibrillen deformiert
wird. Die Spinngeschwindigkeiten liegen bei 2000 bis 6000 m/min, wobei eine Geschwindigkeitsunterdrückung
(WUSS) von mindestens 20 % durch höhere Reißdehnung bzw. niedrigere Doppelbrechung
des (PET-)Spinnfadens und damit höhere Verstreckverhältnisse und Produktivitätssteigerung
erreicht wird. Bevorzugte Additiv-Polymere sind Polyethylenglykol oder PA-6,6 für
PET beziehungsweise Polyolefine für PA-6,6. Der Effekt reagiert stark auf Produktionsparameter,
wie Durchsatz, Spinntemperatur, Mischungsart oder Extrudertyp. Eine Übertragung auf
Produktionsanlagen unterschiedlicher Kapazität, Ausrüstungstypen oder Titerprogramme
wird durch diese Sensibilität schwierig.
[0007] JP 56-91013 A (Teijin) offenbart ein unverstrecktes Polyester-Garn, wobei durch Zusatz
von 0,5 - 10 Gew.-% eines Styrolpolymers eine verbesserte Produktivität durch Erhöhung
der Reißdehnung des Spinnfadens bei Geschwindigkeiten zwischen 850 - 8000 m/min, bevorzugt
≥ 2500 m/min und entsprechend höherer Verstreckverhältnisse erzielt wird.
[0008] EP 0 047 464 B (Teijin) betrifft ein unverstrecktes Polyester-Garn, wobei durch Zusatz
von 0,2 - 10 Gew.-% eines Polymeren des Typs (̵ CH
2-CR
1R
2 )̵
n, wie Poly(4-methyl-1-penten) oder Polymethylmethacrylat, eine verbesserte Produktivität
durch Erhöhung der Reißdehnung des Spinnfadens bei Geschwindigkeiten zwischen 2500
- 8000 m/min und entsprechend höheren Verstreckverhältnissen erhalten wird. Notwendig
ist eine feine und gleichmäßige Dispersion des Additiv-Polymers durch Mischen, wobei
der Teilchendurchmesser ≤ 1 µm zur Vermeidung von Fibrillenbildung sein muß. Maßgebend
für die Wirkung soll das Zusammenwirken dreier Eigenschaften sein - die chemische
Additivstruktur, die ein Verdehnen der Additivmoleküle kaum zuläßt, die geringe Mobilität
und die Kompatibilität von Polyester und Additiv.
[0009] EP 0 631 638 B (AKZO) beschreibt Fasern aus überwiegend PET, welches 0,1 - 5 Gew.-%
eines zu 50 - 90 % imidisierten Polymethacrylsäurealkylesters enthält. Die bei Geschwindigkeiten
von 500 - 10.000 m/min erhaltenen und nachfolgend endverstreckten Fasern weisen einen
höheren Anfangsmodul auf. Das Verspinnen bei sehr hohen Geschwindigkeiten (wie 8000
m/min) soll bei üblichen Fadenbruchzahlen möglich sein. Bis 8000 m/min werden teilorientierte
Garne erhalten, die noch nicht auf Enddehnung verstreckt sind und sich z. B. zu texturierten
Garnen verarbeiten lassen. In den Beispielen für Industriegarne läßt sich der Einfluß
auf den Modul nicht ohne weiteres nachvollziehen; i. a. sind die erzielten Festigkeiten
niedriger, was ein erheblicher Nachteil für dieses Produkt ist. Bei textilen Anwendungen
sind lediglich verstreckte Garne beschrieben. Die zugehörigen unverstreckten Garne
ab 6000 m/min Spinngeschwindigkeit zeigen Reißdehnungen ≤ 65,3 %, die wegen der einhergehenden
hohen Kristallisation (Kochschrumpf ≤ 6,5 %) in der Strecktexturierung nicht verarbeitbar
sein dürften.
[0010] Das Verspinnen von Polymermischungen zu synthetischen Fasern hat das Ziel, bei einer
bestimmten Spinngeschwindigkeit eine höhere Reißdehnung im Spinnfaden zu erhalten
als ohne Modifizierung durch Zusatz-Polymer. Dadurch soll ein höheres Verstreckverhältnis
zur Herstellung des Endgarns möglich sein, was eine höhere Produktivität der Spinneinheit
bewirken soll. Nach EP 0 041 327 B ist etwa mit einem

zu rechnen, wenn E/E' die Reißdehnungen nicht modifiziert/modifiziert sind. Eine
Überprüfung der Formel zeigt, daß der Effekt bei hohen Dehnungserhöhungen (E' - E)
am größten wird. Zu hohe Dehnungen und damit reduzierter Orientierungsgrad des Spinnfadens
sind aber für die Verarbeitung in schnellen Strecktexturierprozessen ungeeignet.
[0011] Ein anderer Weg der Produktivitätssteigerung wird in EP 0 080 274 B durch die Größe
WUSS ≥ 20 % beschrieben. Bei einer mindestens 20 % höheren Spinngeschwindigkeit wird
die gleiche Reißdehnung im Spinnfaden erhalten wie bei der entsprechend niedrigeren
Geschwindigkeit mit unmodifiziertem Polymer. Laufverhalten in der Spinnerei bei höherer
Geschwindigkeit und in der Weiterverarbeitung sowie Eigenschaften der dort hergestellten
Endgarne sind nicht offenbart.
[0012] Die Produktionssteigerung zielt auf eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des
Herstellungsprozesses. Diese wird durch Produktionserschwernisse und teurere Hochgeschwindigkeitseinrichtungen
in gewissem Maße wieder geschmälert. Wesentlich von Einfluß sind die zusätzlichen
Kosten für das Additivpolymer, so daß es in Abhängigkeit von der Zugabemenge sogar
einen Nullpunkt für die Wirtschaftlichkeit gibt. Auch spielt die Verfügbarkeit der
Additivpolymere am Markt eine wichtige Rolle. Aus diesen Gründen scheiden eine Vielzahl
der in der Literatur beschriebenen Additive für die großtechnische Umsetzung aus.
[0013] Der Produzent oder Verfahrensgeber muß die gesamte Produktionskette berücksichtigen
und kann an der Produktionssteigerung eines Teilschrittes (z. B. der Spinnerei) nicht
haltmachen. Die Folgeprozesse dürfen nicht beeinträchtigt werden. Insbesondere ist
es ein Hauptziel dieser Erfindung, die Weiterverarbeitungsbedingungen in den Folgeschritten
nicht zu schmälern, bevorzugt zu verbessern, und das trotz erhöhter Spinngeschwindigkeit.
[0014] So werden beim Stand der Technik für Polymermischungen sehr hohe Reißdehnungen auch
für hohe Spinngeschwindigkeiten genannt, die eine starke Reduzierung des Orientierungsgrades
kennzeichnen. Derartige Spinnfäden sind bekannterweise nicht lagerstabil und lassen
sich in Friktionstexturierprozessen bei hohen Geschwindigkeiten nicht anlegen und
verarbeiten. Bei hohen Spinngeschwindigkeiten angegebene Reißdehnungen < 70 % wiederum
weisen auf einen erheblichen Kristallisationsgrad hin, der die erzielbaren Festigkeiten
im Texturierprozeß reduziert. Für im Spinnprozeß vollständig orientierte Garne durch
Anwendung höchster Spinngeschwindigkeiten (HOY) ist eine Erhöhung der Reißdehnung
grundsätzlich problematisch für die mechanische Stabilität des Garns in textilen Verarbeitungsstufen
wie der Weberei. Die erhöhte Dehnung reduziert die Orientierung, was einen geringeren
Modul zur Folge hat, der als qualitätsmindernd anzusehen ist.
[0015] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verarbeitung von Polymermischungen
auf Basis von Polyester oder Polyamid mit einer Abzugsgeschwindigkeit ≥ 1500 m/min
zu Filamenten mit einer Reißdehnung ≤ 180 % aufzuzeigen, bei dem die vorstehend genannten
Nachteile nicht oder nur in einem geringeren Umfang auftreten. Insbesondere sollte
das dem Polyester oder Polyamid zuzusetzende Additiv-Polymer preisgünstig sein, beim
Verspinnen zu einer Produktionssteigerung gegenüber nicht modifiziertem Matrixpolymer
führen und die Verarbeitung des Spinnfadens bei hoher Geschwindigkeit ermöglichen.
[0016] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß den Angaben
der Patentansprüche. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Polyester
oder Polyamid ein zweites amorphes Polymer in einer Menge von 0,05 bis 5 Gew.-% zugesetzt
wird, wobei das zweite Polymer ein Copolymer ist, welches aus mindestens zwei der
folgenden Monomereinheiten aufgebaut ist:
- 0 bis 90
- Gew.-% A, wobei A ein Monomer der Formel CH2 = C(R)-COOR1 ist, mit R gleich -H oder -CH3 und R1 gleich geradkettigem oder verzweigtem C1-10-Alkyl oder Cyclohexyl,
- 0 bis 40
- Gew.-% B, wobei B ein Monomer bestehend aus Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid ist,
und
- 5 bis 85
- Gew.-% C, wobei C ein Monomer bestehend aus Styrol oder methylsubstituiertem Styrol
ist,
und wobei (Gew.-% A + Gew.-% B + Gew.-% C) = 100 ist.
[0017] Vorzugsweise ist R
1 gleich Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, 2-Ethyl-butyl, 2-Ethyl-hexyl,
n-Hexyl, n-Heptyl oder Cyclohexyl. Monomer C ist bevorzugt Styrol, α-Methyl-styrol,
3-Methyl-styrol oder 4-Methyl-styrol.
[0018] Das Additiv-Polymer (zweites Polymer) muß amorph, im Matrixpolymer weitgehend unlöslich
und damit im wesentlichen nicht kompatibel sein und die Bildung zweier Phasen, die
mikroskopisch unterschieden werden können, erlauben. Bevorzugt enthält das Additiv-Polymer
50 bis 85 Gew.-% A, 5 bis 20 Gew.-% B und 5 bis 30 Gew.-% C (Summe gleich 100 %) und
besonders bevorzugt 60 bis 80 Gew.-% Methylmethacrylat-Einheiten, 5 bis 15 Gew.-%
Maleinsäureanhydrid-Einheiten und 15 bis 25 Gew.-% Styrol-Einheiten (Summe gleich
100 %). Geeignete Handelsprodukte sind "GHT 120" der Degussa AG, Frankfurt/DE, oder
"HW 55" der Röhm GmbH, Darmstadt/DE. Beispiel eines aus zwei Monomer-Komponenten,
nämlich etwa 74 Gew.-% Styrol und etwa 26 Gew.-% Maleinsäureanhydrid, bestehenden,
erfindungsgemäßen Additiv-Polymers ist "STAPRON SZ 26180" der DSM N.V., Herleen/NL.
Ein anderes bevorzugtes Additiv-Polymer besteht aus 70 bis 90 Gew.-% A und 30 bis
10 Gew.-% C, und besonders bevorzugt aus 80 bis 85 Gew.-% Methylmethacrylat-Einheiten
und 20 bis 15 Gew.-% Styrol-Einheiten (Summe gleich 100 %). Für viele Anwendungen
genügen Zugabemengen von ≤ 2,5 Gew.-%, was ein erheblicher Kostenvorteil ist.
[0019] Als faserbildende Matrix-Polymere kommen Polyester, wie Polyethylenterephthalat (PET),
Polypropylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, oder Polyamide,
wie PA-6 oder PA-6,6 in Frage. Bevorzugt sind die Homopolymere. Es kommen aber auch
Copolymere mit bis zu etwa 15 Mol.-% Comonomer-Anteil in Frage. Im Falle von PET können
das z. B. Diethlyenglykol, 1,4-Cyclohexandimethanol, Polyethylenglykol, Isophthalsäure
und/oder Adipinsäure sein. Zusätzlich können die Polymere Zusatzstoffe, wie Katalysatoren,
Stabilisatoren, optiche Aufheller und Mattierungsmittel enthalten. PET kann auch einen
geringen Anteil an Verzweigerkomponenten enthalten, also z. B. polyfunktionelle Säuren,
wie Trimellitsäure, Pyromellitsäure oder tri- bzw. tetravalente Alkohole, wie Trimethylolpropan,
Pentaerythrit, Glycerin oder entsprechende Hydroxysäuren.
[0020] Die Vermischung des Additivpolymers (zweites Polymer) mit dem Matrixpolymer erfolgt
durch Zugabe als Feststoff zu den Matrixpolymer-Chips im Extrudereinlauf mit Chipsmischer
oder gravimetrischer Dosierung oder alternativ durch Aufschmelzen des Additivpolymers,
Dosierung mittels Zahnradpumpe und Einspeisung in den Schmelzestrom des Matrixpolymers.
Anschließend erfolgt die Herstellung einer homogenen Verteilung durch Mischung im
Extruder und/oder mittels statischer oder dynamischer Mischer in an sich bekannter
Weise.
[0021] Wesentlich ist auch der Aufbau des Spinnpaketes, welches mit Filtereinrichtungen
und/oder losen Filter-Medien (z. B. Stahlsand) definierter Korngröße bestückt ist.
Zur Einstellung einer ausreichenden Scherung des Additivs wurde ein spezifischer Düsendruck
eingestellt. Der Schereffekt im Düsenpaket wurde in der Weise bewertet, daß einmal
ein Schmelzestrahl ohne eingebautes Düsenpaket und zum anderen mit eingebautem Düsenpaket
versponnen wurde, und das austretende Gewölle unter sonst gleichen Vorbehandlungsparametern
als Probe entnommen wurde und darin elektronenmikroskopisch die Additivteilchen ausgemessen
und ausgezählt wurden. Die Inkompatibilität der beiden Polymere bewirkt, daß das Additiv-Polymer
kugelähnliche Teilchen im Matrixpolymer bildet (ohne Scherung). Beste Bedingungen
ergaben sich, wenn die mittlere Teilchengröße (arithmetisches Mittel) d
50 ≤ 400 nm war, und der Anteil von Teilchen > 1000 nm in einem Probenquerschnitt unter
1 % lag.
[0022] Durch der Spinnverzug werden die Polymerkügelchen in Längsrichtung geschert, so daß
sich Fibrillen bilden. Wir gehen davon aus, daß in der Grenzschicht zwischen Matrix-Polymer
und zweitem Polymer die Deformation der Matrix unter Bedingungen erfolgt, die eine
Reduzierung der Orientierung und Unterdrückung spinninduzierter Kristallisation zur
Folge haben, und sich jedes Polymer spezifisch verhält. Sinnvollerweise wird der Effekt
an der Spinnfadenausbildung und dem Verarbeitungsverhalten bewertet.
[0023] Die Herstellung der synthetischen Filamente durch Schnellspinnen mit Abzugsgeschwindigkeiten
≥ 1500 m/min geschieht unter Verwendung an sich bekannter Spinneinrichtungen.
[0024] Die geschmolzene Polymermischung wird nach erfolgter Scher- und Filtrationsbehandlung
im Düsenpaket durch die Bohrungen der Düsenplatte gepreßt. In der anschließenden Kühlzone
werden die Schmelzefäden mittels Kühlluft unter ihre Erweichungstemperatur abgekühlt,
so daß ein Verkleben oder Aufstauchen an dem folgenden Fadenleitorgan vermieden wird.
Die Ausbildung der Kühlzone ist unkritisch, sofern ein homogener, das Filamentbündel
gleichmäßig durchdringender Luftstrom gewährleistet ist. So kannn direkt unterhalb
der Düsenplatte eine Luftruhezone zur Verzögerung der Abkühlung vorgesehen sein. Die
Kühlluft kann durch Quer- oder Radialanblasung aus einem Klimasystem zugeführt werden
oder mittels eines Kühlrohres aus der Umgebung durch Selbstansaugung entnommen werden.
[0025] Nach Abkühlung werden die Filamente gebündelt und mit Spinnöl beaufschlagt. Dazu
werden Ölersteine verwendet, denen das Spinnöl als Emulsion von Dosierpumpen zugeführt
wird. Der derart präparierte Faden durchläuft vorteilhafterweise eine Entanglingeinrichtung
(Verschlingeinrichtung) zur Verbesserung des Fadenschlusses. Auch können Handhabungs-
und Sicherheitsorgane angebracht sein, bevor der Faden zum Wickelaggregat gelangt
und dort auf zylindrische Spulenkörper zu Paketen aufgespult wird. Die Umfangsgeschwindigkeit
des Fadenpaketes wird automatisch geregelt und ist gleich der Aufspulgeschwindigkeit.
[0026] Die Abzugsgeschwindigkeit des Fadens kann aufgrund seiner Changierbewegung um 0,2
- 2,5 % höher sein als die der Aufspulgeschwindigkeit.
[0027] Optional können nach der Präparierung oder vor der Aufspulung angetriebene Galetten
angewendet werden. Die Umfangsgeschwindigkeit des ersten Galettensystems wird als
Abzugsgeschwindigkeit bezeichnet. Weitere Galetten können zum Verstrecken oder Relaxieren
angewendet werden.
[0028] Die Verarbeitung des Spinnfadens im Streck- oder Strecktexturierprozeß bei hohen
Geschwindigkeiten wird wie folgt ausgeführt: Die Verstreckung kann einstufig oder
auch zweistufig erfolgen. Einstufig beträgt die Abzugsgeschwindigkeit ≥ 1500 m/min,
wobei die Fäden mindestens eine Verstreckzone, die durch angetriebene Galetten gebildet
wird, durchlaufen, und dann nach der Thermofixierung als verstrecktes Glattgarn mit
Geschwindigkeiten ≥ 4000 m/min aufgespult werden. Zweistufig wird der Spinnfaden zunächst
mit ≥ 1500 m/min aufgespult, dann der Streckmaschine vorgelegt und dort bei Geschwindigkeiten
von mindestens 800 m/min, bevorzugt ≥ 1000 m/min verstreckt.
[0029] Spinnfäden als Vorgarn für das Strecktexturieren - üblicherweise als POY bezeichnet
- werden mit Abzugsgeschwindigkeiten ≥ 2500 m/min, bevorzugt ≥ 3600 m/min hergestellt.
Bevorzugt wird so viel Additiv-Polymer zugesetzt, daß die Reißdehnung der PET-Spinnfäden
mindestens 95 % und maximal 145 % beträgt. Das Strecktexturieren erfolgt je nach Filamenttitertyp,
wobei für Normal-Titer-Filamente ≥ 2 dtex Geschwindigkeiten ≥ 750 m/min, bevorzugt
≥ 900 m/min, angewendet werden.
[0030] Allein durch hohen Spinnverzug hergestellte vollverstreckte Glattgarne werden mit
Geschwindigkeiten ≥ 6000 m/min abgezogen und aufgespult (HOY).
[0031] Bekannterweise wird die Spinnfadenstruktur wesentlich in der Verzugszone unterhalb
der Spinndüse ausgebildet. Es wurde nun gefunden, daß die Länge der Verzugszone ein
quantitatives Maß für die physikalische Fadenstruktur ist, die wiederum die Verarbeitung
der Spinnfäden beeinflußt. Diese Kenngröße ist somit nicht inhärent in konventionellen
Kenngrößen enthalten, sondern stellt eine eigenständige Größe dar. Die Länge der Verzugszone
wird bei unmodifiziertem Polymer durch die Fadenabzugsgeschwindigkeit variiert. Typische
Werte für Vorgarne bei konventionellen Abzugsgeschwindigkeiten von mindestens 2500
m/min liegen bei Längen von etwa 300 mm, bevorzugt für POY bei ≥ 250 mm bis ≤ 700
mm, und für fertig verstreckte Spinnfäden bei ≤ 200 mm, bevorzugt ≤ 100 mm.
[0032] Es wurde gefunden, daß eine Erhöhung der Abzugsgeschwindigkeit im Vergleich zu konventionellen
Prozessen beim Verspinnen von Polymermischungen mit angepaßter Zugabemenge des Additivpolymers
Spinnfäden mit guten Qualitätseigenschaften im Hinblick auf die Verarbeitung bei hohen
Geschwindigkeiten zu verstreckten oder strecktexturierten Filamenten ergibt.
[0033] Bei variierter Abzugsgeschwindigkeit wird die Zugabemenge des zweiten Polymers derart
eingestellt, daß der Längenwert der Verzugszone dem des nichtmodifizierten Matrixpolymers
entspricht. Es wurde gefunden, daß für Vorgarne für das Strecktexturieren die zugesetzte
Menge M des zweiten Polymers für Abzugsgeschwindigkeiten υ von 2500 bis etwa 8000
m/min maximal der Größe

und bevorzugt mindestens der Größe

entsprechen muß, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
[0034] Es wurde weiterhin gefunden, daß die zugesetzte Menge P des zweiten Polymers für
allein durch den Spinnverzug hochorientierte, vollverstreckte Garne (HOY) bei Aufspulgeschwindigkeiten
≥ 6000 m/min maximal der Größe

entsprechen muß. Diese Menge P ist geringer als die, die für Vorgarne für das Strecktexturieren
erforderlich ist.
[0035] Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Beispielen näher erörtert, jedoch ohne
den Gegenstand der Erfindung auf diese Beispiele zu beschränken. Hierbei zeigen
- Abb. 1
- die Verzugszonen-Messungen des Beispiels 1,
- Abb. 2 und 3
- die Verzugszonen-Messungen des Beispiels 2,
- Abb. 4
- die Größenverteilung der Additiv-Teilichen in der Polyester-Matrix für die Versuche
4 und 6 des Beispiels 2,
- Abb. 5 und 6
- die Verzugszonen-Messungen des Beispiels 3 und
- Abb. 7
- die Größenverteilung der Additiv-Teilchen in der Polyester-Matrix des Beispiels 4.
[0036] Die in den Beispielen angegebenen Eigenschaftswerte wurden wie folgt ermittelt:
[0037] Verteilung der Additivteilchen: Schmelzestränge oder Gewölleproben werden in flüssigem
Stickstoff mit einem scharfen Meißel zerschlagen. Die Untersuchung der Bruchflächen
erfolgt mittels Rasterelektronenmikroskopie und anschließender bildanalytischer Auswertung.
Von jeder Probe werden 3 Brüche mit je 4 Aufnahmen ausgewertet. Aufgrund des geringen
Kontrastes zwischen Matrix und Additiv wird in der Bildanalyse jedes Additivpartikel
einzeln markiert. Der Auswertung liegt eine elliptische Ausprägung (kugelähnliche)
zu Grunde, wobei Länge, Breite, und daraus berechnet, der mittlere Durchmesser ausgewertet
werden.
[0038] Fadengeschwindigkeiten werden mittels Laser-Doppler-Anemometrie bestimmt. Bei dieser
Methode wird ein Laserstrahl geteilt und die beiden Teilstrahlen auf dem zu messenden
Objekt zum Schnitt gebracht. Die Interferenzfrequenz wird im Rückstreubereich gemessen
und aus der Verschiebung der Interferenzfrequenz die Objektgeschwindigkeit berechnet.
Im vorliegenden Fall wurde ein Diodenlaser mit 10 mW Leistung eingesetzt, vertrieben
von der TSI GmbH, Aachen/DE, Typ LS50M. Die Fadengeschwindigkeit wurde in mehreren
Abständen unterhalb der Spinndüse gemessen und grafisch aufgetragen. Die Änderung
der Geschwindigkeit bis zum Erreichen der durch die Abzugseinrichtung definierten
Geschwindigkeit kennzeichnet die Spinnverzugszone. Als Maß wurde die Länge zwischen
den Geschwindigkeitspunkten 1000 m/min und 90 %-Endgeschwindigkeit in [mm] definiert.
Üblicherweise beträgt diese Verzugslänge mehrere 100 mm. Im Extremfall hoher Spinngeschwindigkeiten
kannn sie sich auf etwa 100 mm verkürzen. In diesem Fall tritt das bekannte Necking
auf; die Fadengeschwindigkeitsänderung im Bereich ab etwa 1750 m/min erfolgt dann
fast punktförmig.
[0039] Die Intrinsic Viskosität wurde an einer Lösung von 0,5 g Polyester in 100 ml eines
Gemisches aus Phenol und 1,2-Dichlorbenzol (3:2 Gew.-Teile) bei 25 °C bestimmt.
[0040] Die Festigkeitseigenschaften und der Kochschrumpf der Spinnfäden wurden, wie im US-Patent
4 446 299, die Uster-Werte wie im EP 0 346 641 B und die Doppelbrechung wie im DE
195 19 898 A beschrieben, bestimmt.
[0041] Die Kräuselkennwerte der texturierten Filamentgarne (Nenn-Titer bis 500 dtex) wurden
nach DIN 53840, Teil 1, ermittelt.
[0042] Die Anfärbetiefe wurde an einem mit Terasilmarineblau GRL-C 200 % (Ciba-Geigy, Basel/CH)
angefärbten Strickschlauch durch vergleichende Messung der Farbremission mit einem
Reflexions-Photometer nach DIN 54001 bestimmt.
Beispiel 1 (Vergleich)
[0043] Polyethylenterephthalat mit einer Intrinsic Viskosität η
intr = 0,64 dl/g und einem Restwassergehalt von 32 ppm wurde in einem Einschneckenextruder
aufgeschmolzen und mit einer Temperatur von 296 °C durch eine Produktleitung mit 9
statischen Mischelementen, Typ SMX, der Sulzer AG, Zürich/CH, mittels einer Zahnraddosierpumpe
einem Spinndüsenpaket zugeführt.
[0044] Das Düsenpaket enthielt, in Schmelzeflußrichtung betrachtet, definierte Scher- und
Filtrationsmittel folgenden Aufbaus: Stahlsandvolumen einer Körnung 177 - 250 µ und
einer Höhe von 30 mm, Gewebefilter mit Feinstfilter 40 µ, Stützplatte, zweites Gewebefilter
mit 40 µ, Spinndüsenplatte mit 34 Bohrungen, Bohrungsdurchmesser 0,25 mm, L = 2D und
einem Durchmesser der Platte von 80 mm, entsprechend einer Filterfläche von 40 cm
2. Bei variiertem Polymerdurchsatz stellte sich ein Polymerdruck nach der Spinnpumpe
im Bereich von 90 - 200 bar ein.
[0045] Die aus den Bohrungen der Düsenplatte austretenden Schmelzefäden wurden in einem
konventionellen Blasschacht mit Queranblasung abgekühlt, wobei die Luftgeschwindigkeit
auf 0,45 m/sec eingestellt wurde.
[0046] In einem Abstand von 1200 mm unterhalb der Spinndüse wurden die abgekühlten Fäden
mittels eines Ölerstiftes gebündelt und mit einer Spinnöl-Wasser-Emulsion versehen,
wobei die auf den Faden aufgebrachte Präparationsmenge 0,4 % betrug.
[0047] Das Fadenbündel wurde mittels zweier S-förmig umschlungener, angetriebener Galetten
abgezogen und in einem Wickelaggregat der Barmag AG, Remscheid/DE, Typ SW7, mit Birotorchangierung
auf Hülsen zu Garnpaketen gespult. Die Spinnabzugsgeschwindigkeit wurde durch die
Umfangsgeschwindigkeit der Galetten definiert. Die Wickelgeschwindigkeit wurde um
etwa 1 % niedriger eingestellt, so daß sich zwischen Galetten und Wickler eine Fadenspannung
von 10 cN ergab. Der Nenntiter des derart hergestellten Fadens betrug 84f34 dtex.
[0048] Die Abzugsgeschwindigkeit wurde auf 3200 m/min eingestellt, wobei eine Polymermenge
von 41,4 g/min der Spinndüse zugeführt wurde. In einem zweiten Versuch wurde die Geschwindigkeit
auf 5000 m/min erhöht und gleichzeitig eine Polymermenge von 63 g/min eingestellt.
Die Kenndaten beider Spinnfäden sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
Tabelle 1
| Vergleichs-Versuch |
Nr. |
1 |
2 |
| Abzugsgeschwindigkeit |
m/min |
3200 |
5000 |
| Titer |
dtex |
130 |
128 |
| Reißfestigkeit |
cN/tex |
25,3 |
35,6 |
| CV-Bruchlast |
% |
2,6 |
1,9 |
| Reißdehnung |
% |
117,3 |
59,7 |
| CV-Reißdehnung |
% |
2,3 |
2,8 |
| Uster |
- half inert |
U% |
0,23 |
0,24 |
| - normal |
U% |
0,66 |
0,46 |
| Kochschrumpf |
% |
64 |
6,6 |
| Doppelbrechung |
·10-3 |
48,4 |
70,9 |
| Verzugszone |
mm |
288 |
89 |
| CV-Geschwindigkeit |
% |
3,2 |
29 |
[0049] Die Fadengeschwindigkeits- bzw. Verzugszonen-Messungen sind in der Abb. 1 dargestellt.
Bei 5000 m/min ist das Necking (Querschnittsverringerung) offensichtlich. Die Geschwindigkeitsschwankung
im Necking-Punkt (CV%) ist auch deutlich ungleichmäßiger.
[0050] Die Spinnfäden aus beiden Versuchen wurden in einer umgerüsteten Barmag-Strecktexturiermaschine,
Typ FK6-S-900, ausgerüstet mit dem Barmag-Scheibenaggregat, Typ 7, mit Keramikscheiben
C0,85, Konfiguration 1-5-1, D/Y = 2,2, Heizertemperaturen 1 und 2 = 195/160 °C entsprechend,
bei einer Geschwindigkeit von 800 m/min weiterverarbeitet. Das Verstreckverhältnis
wurde an die Kenndaten des Spinnfadens angepaßt und ist in Tabelle 2 mit den erreichten
Kenndaten des texturierten Garns zusammengestellt.
Tabelle 2
| Ergebnisse der Strecktexturierung von Versuch Nr. 1 + 2: |
| Vergleichs-Versuch |
Nr. |
1 |
2 |
| Abzugsgeschwindigkeit |
m/min |
3200 |
5000 |
| Verstreckverhältnis |
1: |
1,68 |
1,17 |
| Spannung F1/F2 |
cN |
28/37 |
35/39 |
| Titer |
dtex |
80 |
116 |
| Reißfestigkeit |
cN/tex |
42,0 |
34,4 |
| Reißdehnung |
% |
23,3 |
26,0 |
| Einkräuselung |
% |
20 |
21 |
| Kräuselbeständigkeit |
% |
85 |
82 |
| Anfärbetiefe |
% |
100 |
- |
| Verarbeitungsverhalten |
|
+ |
- |
| (+ = positiv, - = negativ) |
[0051] Während sich das Garn Nr. 1 gemäß dem Stand der Technik gut verarbeiten läßt, treten
bei Erhöhung der Spinngeschwindigkeit auf 5000 m/min Probleme in Form von Brüchen
und Fadenspannungsdefekten auf, und das anzuwendende Verstreckverhältnis muß stark
reduziert werden. Auch ist die erzielbare Festigkeit geringer. Der Grund liegt in
dem erhöhten Kristallisationsgrad des POY-Spinnfadens und ist gekennzeichnet durch
eine entsprechend niedrige Reißdehnung und das Necking-Verhalten beim Spinnverzug.
Beispiel 2:
[0052] In dem Spinnsystem gemäß Beispiel 1 und unter den gleichen Spinnbedingungen wurde
den Polyethylenterephthalatchips ein Additiv-Polymer in Form von grießförmigen Partikeln
in verschiedenen Konzentrationen zugegeben. Das Additiv-Polymer war ein Handelsprodukt
der Röhm GmbH, Darmstadt/DE, Typ HW55, entsprechend einem erfindungsgemäßen statistischen
Copolymer aus Methylmethacrylat, Styrol und Maleinsäureanhydrid.
[0053] Die Spinnabzugsgeschwindigkeit wurde allerdings konstant auf 5000 m/min eingestellt.
Der Polymerdurchsatz betrug 63 g/min. Der Düsendruck lag im Bereich von 135 bis 185
bar. Tabelle 3 enthält die Spinnfadenkenndaten.
Tabelle 3
| Versuch Nr. |
|
3 |
4 |
5 |
6 |
| Additivkonzentration |
Gew.-% |
0,3 |
0,6 |
1,0 |
1,65 |
| Titer |
dtex |
129 |
128 |
129 |
129 |
| Reißfestigkeit |
cN/tex |
30,8 |
27,0 |
24,0 |
18,7 |
| CV-Bruchlast |
% |
2,6 |
2,5 |
2,2 |
3,2 |
| Reißdehnung |
% |
71,6 |
85,5 |
112,8 |
144,5 |
| CV-Reißdehnung |
% |
3,7 |
3,1 |
1,9 |
2,4 |
| Uster |
- half inert |
U% |
0,17 |
0,31 |
0,24 |
0,36 |
| - normal |
U% |
0,44 |
0,62 |
0,51 |
0,59 |
| Kochschrumpf |
% |
11,0 |
16,4 |
35,1 |
43,6 |
| Doppelbrechung |
·10-3 |
64,5 |
57,9 |
43,4 |
26,5 |
| Verzugszone |
mm |
119 |
285 |
378 |
326 |
| CV-Geschwindigkeit |
% |
53 |
6,1 |
3,2 |
3,7 |
[0054] Aus den Messungen der Verzugszone in Abb. 2 und 3 geht hervor, daß Necking ab Versuch
Nr. 4 (0,6 % Additiv) nicht mehr auftritt, und die Geschwindigkeitsstreuung in der
Verzugszone ab Versuch Nr. 5 (1,0 % Additiv) akzeptabel wird.
[0055] Abb. 4 zeigt Beispiele der Verteilungen der Größe der Additivteilchen in der Polyestermatrix
der Versuche 5 und 6 nach Austritt aus der Düsenbohrung. Als d
50 wurde ein mittlerer Durchmesser von 235 nm ermittelt. Die Streuung lag bei CV = 25
bis 26 %. Die maximale Teilchengröße in den Proben betrug 680 nm.
[0056] Die Spinnfäden wurden wie in Beispiel 1 strecktexturiert mit dem Unterschied, daß
bei höherer Texturiergeschwindigkeit die Temperatur im ersten Heizer auf 220 °C erhöht
wurde. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit konnte bei Versuch 5 und 6 ohne Probleme auf
1000 m/min erhöht werden. Die textilen Kenndaten sind in Tab. 4 zusammengestellt.
[0057] In Versuch Nr. 3 und 4 konnte das Verstreckverhältnis nicht genügend hoch eingestellt
werden, da die Spannungen bereits zu hoch wurden. Die Anfärbetiefe ist im Vergleich
zu unmodifiziertem Polymer, Versuch Nr. 1, deutlich verbessert.
Tabelle 4
| Ergebnisse der Strecktexturierung von Versuch Nr. 3 - 6: |
| Versuch Nr. |
|
3 |
4 |
5 |
6 |
| Additiv-Konzentration |
% |
0,3 |
0,6 |
1,0 |
1,65 |
| Verstreckverhältnis |
1: |
1,25 |
1,38 |
1,58 |
1,85 |
| Spannung F1/F2 |
cN |
40/49 |
41/52 |
37/46 |
31/39 |
| Titer |
dtex |
105,6 |
95,9 |
83,7 |
72,1 |
| Reißfestigkeit |
cN/tex |
37,6 |
39,0 |
40,1 |
37,3 |
| Reißdehnung |
% |
28,1 |
27,5 |
25,4 |
22,0 |
| Einkräuselung |
% |
32,3 |
31,2 |
27,7 |
22,0 |
| Kräuselbeständigkeit |
% |
89,2 |
88,5 |
86,2 |
85,9 |
| Anfärbetiefe |
% |
172 |
173 |
160 |
146 |
| Verarbeitungsverhalten |
|
- |
- |
+ |
+ |
Beispiel 3
[0058] In dem Spinnsystem gemäß Beispiel 2 und unter den gleichen Spinnbedingungen wurde
bei einer Additivkonzentration von konstant 1,2 Gew.-% die Spinnabzugsgeschwindigkeit
variiert. Der Polymerdurchsatz ist an die Geschwindigkeit angepaßt worden, um einen
etwa konstanten Titer des Spinnfadens zu erhalten.
[0059] Die Spinnfadenkenndaten sind in Tabelle 5 und die Messungen der Verzugszone in Abb.
5 und 6 dargestellt.
Tabelle 5
| Versuch Nr. |
|
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
| Spinnabzug |
m/min |
3200 |
4000 |
5000 |
6000 |
6500 |
| Durchsatz |
g/min |
44,0 |
53,0 |
63,0 |
75,6 |
81,9 |
| Düsendruck |
bar |
113 |
136 |
159 |
185 |
203 |
| Titer |
dtex |
138 |
133 |
128 |
124 |
130 |
| Reißfestigkeit |
cN/tex |
18,4 |
20,8 |
22,4 |
23,4 |
22,9 |
| CV-Bruchlast |
% |
2,7 |
3,1 |
2,3 |
3,3 |
2,4 |
| Reißdehnung |
% |
177,6 |
144,8 |
118,4 |
86,4 |
84,1 |
| CV-Reißdehnung |
% |
2,0 |
2,1 |
2,4 |
3,3 |
3,1 |
| Uster - half inert |
U% |
0,2 |
0,34 |
0,34 |
0,26 |
0,44 |
| - normal |
U% |
0,55 |
0,63 |
0,52 |
0,57 |
0,76 |
| Kochschrumpf |
% |
56,8 |
62 |
33,8 |
9,7 |
8,0 |
| Doppelbrechung |
10-3 |
22,1 |
34,5 |
37,7 |
53,7 |
55,5 |
| Verzugszone |
mm |
248 |
313 |
337 |
219 |
189 |
| CV-Geschwindigkeit |
% |
2,3 |
2,5 |
2,6 |
3,1 |
9 |
[0060] Die Spinnfäden wurden wie in Beispiel 2 auf der Strecktexturiermaschine weiterverarbeitet.
Die textilen Kenndaten des texturierten Garns sind in Tabelle 6 zusammengestellt.
Tabelle 6
| Ergebnisse der Strecktexturierung von Versuch Nr. 7 bis 11 |
| Versuch Nr. |
|
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
| Spinnabzug |
m/min |
3200 |
4000 |
5000 |
6000 |
6500 |
| Verstreckverhältnis |
1: |
2,17 |
1,88 |
1,64 |
1,43 |
- |
| Spannung F1/F2 |
cN |
29/39 |
30/38 |
35/44 |
46/55 |
|
| Titer |
dtex |
65,6 |
73,00 |
80,4 |
92,1 |
|
| Reißfestigkeit |
cN/tex |
38,6 |
41,2 |
41,0 |
35,5 |
|
| Reißdehnung |
% |
16,4 |
23,5 |
23,9 |
25,2 |
|
| Einkräuselung |
% |
20,0 |
24,1 |
25,3 |
27,2 |
|
| Kräuselbeständigkeit |
% |
84,0 |
85,8 |
85,7 |
84,8 |
|
| Anfärbetiefe |
% |
89 |
104 |
129 |
182 |
|
| Verarbeitungsverhalten |
|
-*) |
+*) |
+ |
- |
- |
| *) Texturiergeschwindigkeit = 800 m/min |
[0061] Versuch 7 läßt kein höheres Geschwindigkeitspotential zu; Versuch 8 liegt an der
Grenze der positiven Bewertung; Versuch 10 und 11 ergeben bereits zu hohe Texturierspannungen.
Hervorragend angepaßt ist die Additivmenge an die Geschwindigkeit des Versuchs Nr.
9.
[0062] Die Spinnfäden der Versuche Nr. 10 und 11 wurden bei einer Temperatur von 100 °C
verstreckt, bei 160 °C thermofixiert und mit einer Geschwindigkeit von 1200 m/min
abgezogen und auf Copse gespult.
[0063] Das Laufverhalten war positiv. Die textilen Kenndaten und das jeweils angewendete
Verstreckverhältnis sind Tabelle 7 zu entnehmen.
Tabelle 7
| Versuch Nr. |
|
10 |
11 |
| Verstreckverhältnis |
1: |
1,364 |
1,324 |
| Titer |
dtex |
94,9 |
99,3 |
| Reißfestigkeit |
cN/tex |
32,3 |
32,9 |
| Reißdehnung |
% |
32,7 |
31,7 |
| Verarbeitungsverhalten |
|
+ |
+ |
[0064] Für die Herstellung verstreckter Garne bei hoher Streckgeschwindigkeit waren die
Fäden beider Versuche gut zu gebrauchen.
Beispiel 4
[0065] In dem Spinnsystem gemäß Beispiel 2 und bis auf folgende Varianten unter gleichen
Spinnbedingungen wurden zwei weitere Polymere als Additive bei entsprechend angepaßten
Konzentrationen erprobt. In der Spinndüse wurde bei diesem Vergleich bei Versuch Nr.
12 mit als Additiv-Polymer PA-66, Typ AS 2503, der BASF AG, Ludwigshafen/DE, gröberer
Stahlsand der Körnung 250 - 350 µ eingesetzt. Der Düsendruck stellte sich hier auf
113 bar bei einem Durchsatz von 63 g/min ein. Versuch Nr. 12 mit der bisherigen Sandfüllung
brachte hingegen einen Düsendruck von 164 bar. Im Versuch Nr. 13 wurde ein erfindungsgemäßes
Additiv-Polymer, Typ GHT 120, der Degussa AG, Frankfurt/DE, zugegeben.
[0066] Tabelle 8 enthält die Kenndaten des Spinnfadens, und Abb. 7 die Messungen der Additivverteilung.
Vergleichsversuch 12 zeigt deutlich schlechtere Verteilungen; im Vergleich zu Versuch
13 beträgt bei Versuch 12 der mittlere Durchmesser d
50 = 600 nm gegenüber 220 nm, CV = 50 % gegenüber 28 % und der maximale Durchmesser
1740 nm gegenüber 500 nm.
[0067] Die Reißdehnungen liegen bei beiden Versuchen in dem konventionell praktikablen Bereich
für POY.
Tabelle 8
| Versuch Nr. |
|
12 (Vergleich) |
13 (Erfindung) |
| Additiv-Typ |
|
PA66 *) |
GHT 120 **) |
| Additiv-Konz. |
% |
4,1 |
1,2 |
| Titer |
dtex |
126 |
129 |
| Reißfestigkeit |
cN/tex |
20,4 |
22,2 |
| CV-Bruchlast |
% |
2,7 |
2,6 |
| Reißdehnung |
% |
112,3 |
116,8 |
| CV-Reißdehnung |
% |
2,1 |
2,5 |
| Uster |
- half inert |
U% |
0,9 |
0,4 |
| - normal |
U% |
1,39 |
0,77 |
| Kochschrumpf |
% |
36,0 |
47,0 |
| Doppelbrechung |
·10-3 |
42,0 |
38,2 |
| Verzugszone |
mm |
290 |
328 |
| CV-Geschwindigkeit |
% |
sehr hoch |
2,4 |
| *) Polymer Polyamid 66, Typ AS 2503 der BASF AG, Ludwigshafen/DE |
| **) Copolymer mit etwa 70 - 75 % Methylmethacrylat-Einheiten, etwa 15 - 20 % Styrol-Einheiten
und etwa 10 % Maleinsäureanhydrid-Einheiten, Hersteller Degussa AG, Frankfurt/DE |
[0068] Die Spinnfäden wurden wie in Beispiel 2 auf der Strecktexturiermaschine weiterverarbeitet.
Die textilen Kenndaten der texturierten Garne sind in Tabelle 9 zusammengestellt.
Tabelle 9
| Ergebnisse der Strecktexturierung von Versuche Nr. 12 + 13 |
| Versuch Nr. |
|
12 (Vergleich) |
13 (Erfindung) |
| Additiv |
|
PA66 |
GHT 120 |
| Verstreckverhältnis |
1: |
1,44 |
1,44 |
| Spannung F1/F2 |
cN |
|
36/45 |
| Titer |
dtex |
|
91,5 |
| Reißfestigkeit |
cN/tex |
|
41,0 |
| Reißdehnung |
% |
|
24,8 |
| Einkräuselung |
% |
|
28,3 |
| Kräuselbeständigkeit |
% |
|
87,9 |
| Verarbeitungs |
|
- *) |
+ |
| verhalten |
|
|
|
| *) Texturiergeschwindigkeit = 800 m/min |
[0069] Das Strecktexturierverhalten des Vergleichsversuchs Nr. 12 war nicht stabil, die
Geschwindigkeit konnte nicht erhöht werden. Wir führen dies auf einen Kombinationseffekt
von Additivtyp und den zu großen Teilchen der Additivverteilung zurück.
Beispiel 5
[0070] Polyethylenterephthalatchips einer Intrinsic Viskosität η
intr = 0,64 dl/g und einem Restwassergehalt von 43 ppm wurde als Additiv-Polymer der Typ
HW 55 in einer Konzentration von 0,4 Gew.-%, wie in Beispiel 2, zugegeben, das Gemisch
in einem Einschneckenextruder aufgeschmolzen und mit einer Temperatur von 296 °C durch
eine Produktleitung mit 9 statischen Mischerelementen der Sulzer AG, Zürich/CH, Typ
SMX, mittels einer Zahnraddosierpumpe, einem Spinndüsenpaket zugeführt.
[0071] Das Düsenpaket enthielt ein Stahlsandvolumen einer Körnung von 170 - 250 µ analog
zu Beispiel 1, wobei aber als Feinstfilter ein Vliesmaterial von 10 µ eingesetzt wurde.
Die Spinndüsenplatte enthielt 24 Bohrungen mit einer Spezifikation entsprechend Beispiel
1. Der Düsendruck für die angewendeten Polymerdurchsätze betrug 183 bzw. 188 bar.
Es wurde ein d
50 des Additivpolymers in der Polyestermatrix nach Austritt aus der Düsenbohrung von
240 nm gemessen.
[0072] Die Schmelzefäden wurden in einem perforierten Rohr durch selbst angesaugte Umgebungsluft
abgekühlt. In einem Abstand von 1450 mm unterhalb der Spinndüse wurde mittels einer
Spinnöl-Wasser-Emulsion eine Präparationsmenge von 0,53 % auf den Faden aufgebracht.
Anschließend wurden die Filamente in einem Jet bei einem Luftdruck von 5,5 bar entangelt
und in einem Wickelaggregat der Barmag AG, Remscheid/DE, Typ CW8T, abgezogen und bei
verschiedenen Geschwindigkeiten aufgespult.
[0073] Die derart hergestellten Fäden hatten einen Nenntiter von 75f24 dtex, waren hochorientiert
und mußten nicht mehr nachverstreckt werden. Die textilen Kenndaten enthält Tabelle
10. Das Laufverhalten war positiv.
Tabelle 10
| Versuch Nr. |
|
14 |
15 |
| Geschwindigkeit |
m/min *) |
6500 |
7000 |
| Polymerdurchsatz |
g/min |
46,6 |
50,2 |
| Titer |
dtex |
73,2 |
74,0 |
| Reißfestigkeit |
cN/tex |
41,4 |
42,8 |
| CV-Bruchlast |
% |
2,6 |
3,0 |
| Reißdehnung |
% |
40,9 |
36,7 |
| CV-Reißdehnung |
% |
5,9 |
6,3 |
| Uster |
- half inert |
% |
0,23 |
0,37 |
| - normal |
% |
0,61 |
0,78 |
| Entanglingknoten |
n/m |
11 |
9 |
| Verzugszone |
mm |
106 |
73 |
| *) Abzugsgeschwindigkeit = Geschwindigkeit (m/min) x 1,0046 |
Beispiel 6
[0074] In dem Spinnsystem gemäß Beispiel 2 und bis auf folgende Varianten unter gleichen
Spinnbedingungen wurde ein weiteres Polymer bestehend aus etwa 83 Gew.-% Methylmethacrylat
und etwa 17 Gew.-% Styrol als Additiv bei variierten Konzentrationen erprobt. Der
Düsendruck stellte sich hier auf 170 bar bei einem Durchsatz von 63 g/min ein.
[0075] Tabelle 11 enthält die Kenndaten des Spinnfadens. Die Reißdehnungen liegen in dem
konventionell praktikablen Bereich für POY.
Tabelle 11
| Versuch Nr. |
|
16 |
17 |
| Additiv-Konz. |
% |
0,65 |
0,72 |
| Titer |
dtex |
129 |
129 |
| Reißfestigkeit |
cN/tex |
23,4 |
22,3 |
| CV-Bruchlast |
% |
2,8 |
2,7 |
| Reißdehnung |
% |
115,4 |
122,9 |
| CV-Reißdehnung |
% |
2,9 |
2,5 |
| Uster |
- half inert |
U% |
0,45 |
0,48 |
| - normal |
U% |
0,90 |
0,98 |
| Kochschrumpf |
% |
- |
61,3 |
| Doppelbrechung |
·10-3 |
- |
50,8 |
[0076] Die Spinnfäden wurden wie in Beispiel 2 auf der Strecktexturiermaschine weiterverarbeitet.
Die textilen Kenndaten der texturierten Garne sind in Tabelle 12 zusammengestellt.
Tabelle 12
| Ergebnisse der Strecktexturierung von Versuch Nr. 16 + 17 |
| Versuch Nr. |
|
16 |
17 |
| Verstreckverhältnis |
1: |
1,72 |
1,81 |
| Spannung F1/F2 |
cN |
30/40 |
33/43 |
| Titer |
dtex |
85,8 |
73,4 |
| Reißfestigkeit |
cN/tex |
36,7 |
40,8 |
| Reißdehnung |
% |
18,6 |
17,5 |
| Verarbeitungs verhalten |
|
+ |
+ |
1. Verfahren zur Verarbeitung von Polymermischungen auf Basis Polyester oder Polyamid
mit einer Abzugsgeschwindigkeit beim Spinnen von ≥ 1500 m/min zu Filamenten mit einer
Reißdehnung ≤ 180 %, dadurch gekennzeichnet, daß dem Polyester oder Polyamid ein zweites
amorphes Polymer in einer Menge von 0,05 bis 5 Gew.-% zugesetzt wird, wobei das zweite
Polymer ein Copolymer ist, welches aus mindestens zwei der folgenden Monomereinheiten
aufgebaut ist:
0 bis 90 Gew.-% A, wobei A ein Monomer der Formel CH2 = C(R)-COOR1 ist, mit R gleich -H oder -CH3 und R1 gleich geradkettigem oder verzweigtem C1-10-Alkyl oder Cyclohexyl,
0 bis 40 Gew.-% B, wobei B ein Monomer bestehend aus Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid
ist, und
5 bis 85 Gew.-% C, wobei C ein Monomer bestehend aus Styrol oder methylsubstituiertem
Styrol ist,
und wobei (Gew.-% A + Gew.-% B + Gew.-% C) = 100 ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzemischung derart
scherend behandelt wird, daß die mittlere Teilchengröße des zweiten Polymers unmittelbar
nach Austritt aus der Spinndüse maximal 400 nm ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verarbeitung
zu Vorgarnen für das Strecktexturieren die Abzugsgeschwindigkeit im Bereich von 2500
bis etwa 8000 m/min liegt und die zugesetzte Menge des zweiten Polymers in Abhängigkeit
von der Abzugsgeschwindigkeit υ maximal der Menge M entspricht, wobei die Größe M
definiert wird durch
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzte Menge des zweiten
Polymers in Abhängigkeit von der Abzugsgeschwindigkeit υ minimal der Menge N entspricht,
wobei die Größe N definiert wird durch
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Abzugsgeschwindigkeit
von mindestens 2500 m/min, die zugesetzte Menge des zweiten Polymers so eingestellt
wird, daß die Länge der Verzugszone zwischen 250 und 700 mm liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente
zunächst aufgespult werden und dann einer Strecktexturierung bei einer Verarbeitungsgeschwindigkeit
von mindestens 750 m/min zugeführt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente
zunächst aufgespult werden und dann einer Streckmaschine bei einer Verarbeitungsgeschwindigkeit
von mindestens 800 m/min zugeführt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Spinnen
und Abziehen die Filamente direkt zwischen Galetten mechanisch verstreckt werden,
dann thermofixiert werden und danach mit einer Aufspulgeschwindigkeit ≥ 4000 m/min
als vollverstrecktes Garn aufgespult werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein allein durch
den Spinnverzug hochorientiertes (HOY), vollverstrecktes Garn bei Aufspulgeschwindigkeiten
≥ 6000 m/min erhalten wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzte Menge des zweiten
Polymers in Abhängigkeit von der Abzugsgeschwindigkeit υ maximal der Menge P entspricht,
wobei die Größe P definiert wird durch
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite
Polymer aus 50 bis 85 Gew.-% A, 5 bis 20 Gew.-% B und 5 bis 30 Gew.-% C (Summe gleich
100 %) besteht.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite
Polymer aus 70 bis 90 Gew.-% A und 30 bis 10 Gew.-% C (Summe gleich 100 %) besteht.