Verfahren zur Herstellung von Filamenten, die elastisch sind und/oder Arbeitserholungsvermögen aufweisen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Filamenten, die entweder ein aussergewöhnlich starkes Arbeitserholungsvermögen oder hohe Elastizität oder diese beiden Eigenschaften miteinander gepaart aufweisen.
Bei vielen Verwendungszwecken steht das Verhalten einer Textilfaser in Beziehung zu ihrem Vermögen, aus einem deformierten Zustand, der sich durch Einwirkung einer Belastung ergeben hat, bei Wegfall der Belastung wieder in ihre anfängliche Gestalt zurückzukehren.
Ein Mass für das Vermögen einer Faser, sich von Deformationen zu erholen, wie sie gewöhnlich bei textilen Zwecken eintreten, stellt die Arbeitserholung von 5 0/0 Dehnung (hier auch mit dem Kurzzeichen WR5, wobei WR gleich Work Recovery ist, bezeichnet) dar. Wie von Beste und Hoffman, Textile Research Journal, Vol. XX, Nr. 7, Juli 1950, S. 441 bis 453, gezeigt, hängt das Knittererholungsvermögen einer Ware von der Arbeitserholung der Fasern bzw. Fäden ab, aus denen sie hergestellt ist. Während die meisten Fasern eine verhältnismässig geringe Arbeitserholung (WR5 kleiner als 500/0) ergeben, kennt man auch einige wenige mit höherer Arbeitserholung.
Das WR5 von verstreckten Polypivalolacton-Filamenten, die gemäss USA-Patentschrift 2 658 055 und der britischen Patentschrift 766 347 hergestellt werden, beträgt bis zu etwa 74 /o. Diese bisher bekannten Typen von Polypivalolacton-Filamenten, (a) eine im wesentlichen unorientierte Polypivalolacton-Faser in der a-Kristallform, bei welcher die Länge wie auch die Breite der -Kristallite eine relativ geringe Grössenordnung haben, und (b) eine orientierte Polypivalolacton-Faser, die in einem wesentlichen Grade die ss-Kristallstruktur besitzt und durch Orientieren der erstgenannten Faser erhalten wird, unterscheiden sich strukturmässig grundlegend von dem erfindungsgemäss erhaltenen Produkt.
Für Polyamid sind derart hohe WRs-Werte wie 75 0/0 beschrieben worden (Hoffman, Textile Research Journal, Vol.
XVIII, Nr. 3, März 1948, S. 145), und das aus N,N' Diphenyl-p-phenylendiamin und Hydrochinon-bis-chlorformiat erhaltene Polyurethan ergibt eine Faser mit einem WRs von etwa 75 0/0. Textilfilamente bzw.
-fasern mit noch höheren WR -Werten sind sehr erwünscht, haben aber bisher als nicht erzielbar gegolten.
Das erfindungsgemässe Verfahren stellt nunmehr ein Filament bzw. eine Faser (wobei die Begriffe Filament bzw. Faser nachfolgend auch im gegeneinander austauschbaren Sinne gebraucht sind) mit WR -Werten bis zu 90 O/o und darüber zur Verfügung.
Eine Form der neuen, eine aussergewöhnlich starke Arbeitserholung aufweisenden Polypivalolactonfaser zeichnet sich durch eine gute Zugerholung bei sehr starker Dehnung aus. Bei einer Dehnung von 50 /o ergeben solche Fasern eine Zugerholung von mehr als 60 O/o (die Zugerholung von 50 o/o Dehnung, bestimmt im zweiten Zyklus, nachdem die Fasern 1 Min. auf 50 Oiu Dehnung gehalten worden sind, wird hier auch als TR,o/ll2 (Tr = Tensile Recovery) bezeichnet). Die Fasern sind somit elastisch geartet. Die erfindungsgemäss erhaltenen elastischen Fasern zeigen im ausgedehnten Zustand eine aussergewöhnliche Retraktionskraft oder Modul (bestimmt im zweiten Zyklus bei 50 o/o Dehnung).
Die Retraktionskraft dieser elastischen Faser kann mehr als das Zwanzigfache derjenigen von Gummi und etwa Zehnfache derjenigen der im Handel verfügbaren Spandexfaser (Fasern aus segmentiertem Polyurethan-Elastomerem) betragen.
Das erfindungsgemässe Verfahren macht auch eine Klasse von Fasern verfügbar, die sowohl elastische Eigenschaften als auch gute Erholungseigenschaften zeigen. Diese elastischen Fasern starker Erholung ergeben WRs-Werte im Bereich von 80 bis mehr als 9D O/o.
Die TR5-Werte liegen im Bereich von etwa 92-98 O/o und die TR501112-Werte im Bereich von 60 bis mehr als 900/0.
Erfindungsgemäss werden die Filamente dadurch erhalten, dass man eine Schmelze eines Polyesters, der ganz oder hauptsächlich aus Hydroxypivalinsäure aufgebaut ist, zu Filamenten extrudiert, die gebildeten Filamente ab schreckt und verstreckt und die verstreckten Filamente, deren Orientierungswinkel unter dem Wert (15kl + 17) Grad liegt, auf eine Temperatur von mindestens 150 OC erhitzt, wobei ri die in dl/g ausgedrückte und in Trifluoressigsäure bei 30 0C mit einer
Konzentration von 0,5 g pro dl Lösung ermittelte inhär ente Viskosität des in den verstreckten Filamenten enthaltenen Polyesters bedeutet und einen Wert von mindestens 0,75 hat.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen Filamente zeigen einen Orientierungswinkel von weniger als 10(2 Wi + 1) Grad, wobei Wi die in dl/g ausgedrückte und in Trifluoressigsäure bei 30 0C mit einer Konzentration von 0,5 g pro dl Lösung ermittelte inhärente Viskosität des in den Filamenten enthaltenen Polyesters bedeutet und mindestens 0,75 beträgt, ein a- Verhältnis von mindestens 1,70, eine o;-Kristallit-Grösse quer zur Filamentachse von mindestens 86 Ä und eine
Radialweite von nicht mehr als 0,500, mit der Massgabe, dass a) bei einem Orientierungswinkel grösser als lO(X?i + 1) Grad die o;
;-Kristallit-Grösse quer zur Fila mentachse mindestens 140 Ä und das o,-Verhältnis mindestens 2,15 beträgt, b) bei einer Radialweite von mehr als 0,4 die a- Kristallit-Grösse quer zur Filamentachse mindestens
140 Ä und das a-Verhältnis mindestens 2,15 beträgt, c) bei einer os-Kristallit-Grösse quer zur Filament achse von weniger als 140 Ä die Radialweite nicht mehr als 0,40 beträgt und der Orientierungswinkel nicht grösser als 10(i + 1) Grad ist,
und d) bei einem os-Verhältnis kleiner als 2,15 der
Orientierungswinkel kleiner als 10(X1i + 1) Grad und die
Radialweite nicht grösser als 0,400 ist.
Die Strukturelemente, welche die neue erfindungsge mäss hergestellte Faser mit ihrer eigenartigen physikali schen Struktur kennzeichnen, sind zusammenfassend (später auch im einzelnen beschrieben): (1) Das Molekulargewicht des Polypivalolactons, für das die inhärente Viskosität ein Mass darstellt.
(2) Die Orientierung der Faser, ausgedrückt als
Orientierungswinkel.
(3) Die relativen Anteile, in denen das Polymer in den beiden Kristallformen vorliegt, die als Bestandteile des Polypivalolactons gefunden worden sind: Die a- Kristallform, bei der sich im Grosswinkel-Röntgendiagramm eine scharfe Schichtlinie bei 5,97 A Abstand ergibt, und die ss-Kristallform, bei welcher eine diffuse Schichtlinie bei 4,74 Ä Abstand auftritt, wobei als Mass für die relativen Mengen das a-Verhältnis dient.
(4) Die scheinbare Breite der oc-Kristallite oder durchschnittliche Breite geordneter Regionen der a Kristallform quer zur Faser, ausgedrückt als o-Kristallit- Grösse quer zur Faserachse.
(5) Die Variation der scheinbaren Länge der a- Kristallbereiche in der Richtung parallel zur Faserachse, wofür die Radialweite des Kleinwinkel-Röntgenpeaks ein Mass darstellt.
Die Faser hat nach einer Ausführungsform ein starkes Arbeitserholungsvermögen und kann auch elastisch geartet sein. Diese Faser hoher Arbeitserholung besteht im wesentlichen aus Polypivalolacton, hat einen Orientierungswinkel kleiner als der numerische Wert IO(ri + 1), worin Wi die innere Viskosität des die Faser bildenden Polymers bedeutet und mindestens 0,75 beträgt, und zeichnet sich durch ein o;-Verhältnis von mindestens 1,70, eine o;-Kristallit-Grösse quer zur Faserachse von mindestens 85 Ä und eine Radialweite von nicht mehr als 0,400 aus.
Die Faser ist nach einer anderen, bevorzugten Ausführungsform elastisch und kann auch ein starkes Arbeitserholungsvermögen aufweisen. Die Faser nach dieser Ausführungsform besteht im wesentlichen aus Polypivalolacton, hat einen Orientierungswinkel kleiner als der numerische Wert 10(2 Wi + 1), worin ri die inhärente Viskosität des die Faser bildenden Polymers bedeutet und mindestens 0,75 beträgt, und zeichnet sich durch ein o-Verhältnis von mindestens 2,15, eine a-Kristallit- Grösse quer zur Faserachse von mindestens 140 Ä und eine Radialweite von nicht mehr als 0,500 aus.
Für viele Verwendungszwecke wird die Faser mit elastischen Eigenschaften und starker Erholung bevorzugt. Diese Faser kennzeichnet sich durch einen Orientierungswinkel kleiner als der numerische Wert 1o(t + 1), worin wi die inhärente Viskosität des Polymers bedeutet und mindestens 0,75 beträgt, ein a- Verhältnis von mindestens 2,15, eine Radialweite von nicht mehr als 0,4 und eine oc-Kristallit-Grösse quer zur Faserachse von mindestens 85 Ä hat. Eine spezialisierte Form der erfindungsgemäss hergestellten Faser ist elastisch mit durchschnittlichem Arbeitserholungsvermögen.
Diese Faser besteht im wesentlichen aus Polypiva- lolacton, hat einen Orientierungswinkel grösser als der numerische Wert l0(?vi + 1), aber unter dem numerischen Wert 10(2?1i + 1), worin ri die inhärente Viskosität des die Faser bildenen Polymers bedeutet und mindestens 0,75 beträgt, und zeichnet sich durch ein a- Verhältnis von mindestens 2,15, eine o;-Kristallit-Grösse quer zur Faserachse von mindestens 140 und eine Radialweite von nicht mehr als 0,500 aus.
Die erfindungsgemäss hergestellte -Faser mit starkem Arbeitserholungsvermögen ist eine hochkristalline Polypivalolacton-Faser mit einer inhärenten Viskosität, wi, von mindestens etwa 0,75, wobei diese Faser eine starke Orientierung aufweist, die in einem Orientierungswinkel kleiner als der numerische Wert 10(11;
; + 1) zum Ausdruck kommt, vorwiegend in der o°-Kristallform vorliegt, bei der in dem Grosswinkel-Röntgendiagramm eine scharfe Schichtlinie bei 5,97 Ä Abstand auftritt, ein a Verhältnis in Form des Quotienten der Fläche A einer äquatorialen Intensitätskurve des Beugungsdiagramms zwischen den Winkeln 9 und 13,50 und der Fläche B der Intensitätskurve zwischen den Winkeln 1,4 und 21,0 von mindestens 1,70 und eine o;-Kristallit-Grösse quer zur Faserachse von mindestens 85 A hat und sich insbesondere durch ihren stark geordneten o-Kristall- Charakter parallel zur Faserachse auszeichnet, der in einem Wert der Radialweite des Kleinwinkel-Röntgenmeridianpeaks von nicht mehr als 0,40 zum Ausdruck kommt.
Diese Faser ergibt WR5-Werte im Bereich von minimal 80 O/o bis mehr als 90 O/o. Sie zeigt auch eine hervorragende Elastizität bei 5 o/o Dehnung (Kurzzei chen TR5) mit Werten im Bereich von etwa 92 bis 98 0/0.
Bei der Herstellung dieser Faser werden herkömmliche, schmelzgesponnene Filamente mit einem Orientierungswinkel verwendet, dessen numerischer Wert kleiner als 8 sei + 15 ist. Die benötigte Orientierung kann in der Spinnstufe ausgebildet werden, indem man die Filamente auf einer Förder- oder Aufwickelwalze unter hoher Verstreckung aufnimmt, d. h. bei einem genügenden Verhältnis der Spinngeschwindigkeit an der Aufwickelstelle zur Austrittsgeschwindigkeit des Polymerstroms aus der Kapilarspinnöffnung, um die Fialmente in dem gewünschten Grade zu orientieren. Die Orientierung der gesponnenen Filamente lässt sich leicht erhöhen (der Orientierungswinkel verkleinern), indem man die Filamente umittelbar nach dem Spinnen verstreckt.
Die gesponnenen Filamente haben gewöhnlich, wie ein hohes o;-Verhältnis zeigt, in einem hohen Grade oc-Kristall- Charakter, und zwar häufig sogar dann, wenn sie durch Erspinnen unter hoher Verstreckung wesentlich orientiert worden sind, wenngleich auch die Länge der a- Kristallite und auch die o-Kristallit-Grösse quer zur Faserachse gering ist. Die verstreckten Filamente besitzen in typischer Weise, wie z. B. ein er-Verhältnis von weniger als 1,70 zeigt, in einem wesentlichen Grade die p-Kristallstruktur.
Die Bedingungen, bei denen die orientierten Polypivalolacton-Filamente in Filamente mit starkem Arbeits erholungsvermögen überführbar sind, variieren etwas je nach dem Verfahren, nach dem das orientierte Filament erzeugt wurde. Im allgemeinen werden durch Erhitzen auf eine Temperatur von 170 bis 200 0C optimale Ergebnisse erzielt. Man kann die Filamente spannungsfrei erhitzen, erhält aber durch Straffhaltung die besten Ergebnisse.
Die Mindestdauer der Erhitzung liegt, insbesondere bei höheren Temperaturen, in der Grössenordnung einer Sekunde oder darunter, was jedoch schon im Hinblick auf die Schwierigkeit einer Schätzung der Zeit, welche das Filament zum Erreichen der gewünschten Temperatur bei der Wärmezufuhr benötigt, und der Geschwindigkeit des Abkühlens nach Unterbrechung der Wärmebehandlung, nicht im beschränkenden Sinne zu verstehen ist. Die Erhitzung wird zur Erzielung höchster Arbeitserholungs-Werte ausgedehnt und kann, wenn gewünscht, bis zu mehreren Stunden oder Tagen betra gen. Wenn gewünscht, kann man die Stufen der Orientierung und -erhitzung vereinigen, wobei das Filament während des Orientierens und unmittelbar an dieses anschliessend eine entsprechende Zeit auf eine genügende Temperatur erhitzt wird, um die Struktur des
Filaments mit hohem Arbeitserholungsvermögen zu er halten.
In einigen Fällen kann das Filament mit hohem
Arbeitserholungsvermögen erhalten werden, indem man das orientierte Filament etwa eine Stunde auf eine
Temperatur von 135 OC erhitzt, wenngleich auch bei anderen Proben der orientierten Polypivalolacton-Fila mente eine Erhitzungsmindesttemperatur von 150 0C erforderlich sein kann. Die Temperatur, die beim Zufüh ren der Wärme in der Faser erreicht wird, soll naturge mäss unter dem Schmelzpunkt des Polymers gehalten werden und vorzugsweise mindestens 10 OC unter dem
Schmelzpunkt bleiben. In Abwesenheit copolymerer
Modifizierungsmittel beträgt der Schmelzpunkt des Po lypivalolactons 238 OC.
Wenn gewünscht, kann die Erhitzung in zwei oder mehr Stufen durchgeführt werden. In der Tat wird bei Filamenten, die in Textilien zu überführen sind, vorzugsweise die Ausbildung des maximalen Grades der ein starkes Arbeitserholungsvermögen aufweisenden Struktur hinausgeschoben, bis die Fasern in Form des Textilmaterials vorliegen. In einem typischen Falle kann man die orientierte Polypivalolacton-Faser 1 Min. auf 150 0C erhitzen, danach zu Textilmaterialien verarbeiten und einer weiteren, längeren Wärmebehandlung bei 170 OC oder höheren Temperatur unterwerfen, um ihren -Kristall-Charakter weiter auszubilden und ihr Arbeitserholungsvermögen zu steigern.
Aufgrund ihrer ausgesprochenen Befähigung, sich von Knitterung oder Zusammenpressung zu erholen, zeigt die erfindungsgemäss hergestellte Faser in Geweben wie auch in Nonwovens ein ausgezeichnetes Verhalten. Sie eignet sich hervorragend für die Herstellung von Teppichen und als Füll- oder Verstärkungsmaterial in Kissen, Schlafsäcken, Sitzpolstern und anderen Artikeln.
Die erfindungsgemäss hergestellte Faser aus dem orientierten Polypivalolacton zeigt einen hochgradig lu- kristallinen Charakter und kennzeichnet sich besonders durch die erhebliche Grössenordnung der Breite ihrer a Kristallite quer zur Faserachse, die in einem Minimalwert der a-Kristallit-Grösse quer zur Faserachse von mindestens 140 Ä zum Ausdruck kommt. Ein Teil der Fasern aus dem Gesamtbereich dieser Faserstrukturen mit elastischem Verhalten entsprechen den obengenannten Strukturerfordernissen der Fasern mit hohem WR5, und diese Fasern besitzen ein elastisches Verhalten wie auch ein aussergewöhnliches Arbeitserholungsvermögen.
Die restlichen Fasern des Strukturbereiches, in dem ein elastisches Verhalten vorliegt, zeigen manchmal ein etwas geringeres Arbeitserholungsvermögen, das aber im Vergleich mit den meisten bekannten Fasern immer noch hoch ist.
Die erfindungsgemäss hergestellten elastischen Fa sern ergeben TR5ozlx3-Werte im Bereich von 60 bis mehr als 90 O/o und WR5-Werte im Bereich von etwa 50 bis
80 O/o und werden erhalten, indem man eine orientierte Polypivalolacton-Faser mit einer inhärenten Viskosität von mindestens etwa 0,75 und einem Orientierungswinkel, dessen numerischer Wert mindestens 817; + 15 und kleiner als 15W;
; + 17 ist, in der für die Herstellung der Faser mit starkem Arbeitserholungsvermögen beschriebenen Weise auf eine Temperatur von mindestens
150 C erhitzt, bis das x-Verhältnis mindestens 2,15, die -Kristallit-Grösse quer zur Faserachse mindestens 140 beträgt und die Radialweite des Kleinwinkel Röntgenmeridianpeaks auf einen Wert von nicht über 0,50 verringert ist. Vorzugsweise arbeitet man bei einer Temperatur im Bereich von 170 bis 200 CC.
Die elastische Faser von starkem Arbeitserholungs verrnXögen wird erhalten indem man eine orientierte
Polypivalolacton-Faser mit einer inhärenten Viskosität, von von mindestens etwa 0,75 und einem Orientierungs- winkel, der unter dem numerischen Wert 8r7i + 15 liegt, auf eine Temperatur von mindestens 150 "C erhitzt, bis ihr a-Verhältnis mindestens 2,15 und c > -Kristallit-Grösse quer zur Faserachse mindestens 140 Ä beträgt und die
Radialweite ihres Kleinwinkel-Röntgenmeridianpeaks auf nicht mehr als 0,40 verringert ist.
Vorzugsweise arbeitet man bei einer Temperatur von 170 bis 200 CC, und optimale Ergebnisse werden durch Erhitzen auf etwa 190 C erhalten, wobei man bei dieser Temperatur eine Einwirkungszeit von nur etwa einer Sekunde oder höchstens einigen Sekunden benötigt.
Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnungen beispielsweise erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 in schematischer Darstellung die Struktur eines Teils einer Polypivalolacton-Faser mit starkem Arbeitserholungsvermögen als Schnitt in einer Ebene, in welcher die Faserachse liegt,
Fig. 2 eine typische Röntgen-Diffraktometerkurve einer Faser gemäss Fig. 1, welche die Art der Bestimmung des a-Verhältnisses und der a-Kristallit-Grösse quer zur Faserachse erläutert,
Fig. 3 eine typische Photometer-Radialintensitätskurve eines Kleinwinkel-Röntgendiagramms einer Faser gemäss Fig. 1, welche die Art der Bestimmung der Radialweite des Kleinwinkel-Röntgenmeridianpeaks erläutert,
Fig. 4a die mutmassliche Zuordnung von zwei wiederkehrenden Einheiten des Polypivalolacton-Moleküls in der ss-Kristallform.
Fig. 4b die mutmassliche Zuordnung von zwei wiederkehrenden Einheiten des Polypivalolacton-Moleküls in der ssK-irtsallform.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die Struktur eines Teils einer Polypivalolacton-Faser mit starkem Arbeitserholungsvermögen in einer die Faserachse F enthaltenden Ebene. Die Figur zeigt in beispielhafter Darstellung Kristallite der o;-Kristallform, 1, in ihrer Ausfluchtung zur Faserachse F innerhalb des Orientie rungswinkels OA. Die Kristallite der ss-Kristallform, 2, sind in ihrer Dispersion in dem Fasermaterial eingezeichnet. Ein Mass für die Variation der Länge, 3, der ov-Kristallite oder geordneten Bereiche der o;-Kristall- form parallel zur Faserachse steht mit der Radialweite des Kleinwinkel-Röntgenmeridianpeaks zur Verfügung.
Die oc-Kristallit-Grösse, die in Fig. 1 mit 4 gekennzeichnet ist, gibt die Breite des a-Kristallits quer zur aserachse wieder. Die zur Faser-Kennzeichnung dienenden Strukturparameter sind in Fig. 1 schematisch gezeigt; die quantitativen Werte der Parameter werden nach den verschiedenen, später im einzelnen beschriebenen Röntgentechniken bestimmt, und das erfindungsgemässe Verfahren ist nicht auf diese schematische zeichnerische Interpretation der Parameter beschränkt.
Bei der erfindungsgemäss hergestellten Faser werden die kristallinen Bereiche des Polypivalolactons von zwei Formen gebildet, der a-Kristallform, für welche das Grosswinkel-Röntgendiagramm eine scharfe Schichtlinie bei 5,97A Abstand zeigt, und die ss-Kristallform, für welche eine diffuse Schichtlinie bei 4,74 Abstand auftritt. Das oc-Verhältnis gibt ein Mass für die relativen Mengen der beiden Formen. Bei einem zweckmässigen Bestimmungsverfahren wird mit Hilfe einer Reflexionstechnik mit einem Röntgendiffraktometer eine Siquato- rialintensitätskurve des Röntgendiagramms aufgezeichnet (wobei man ein Goniometer mit einem 17-cm Fokussierkreis, Typ 42273/0 der Philips Electronic Instruments, verwendet).
Man wickelt ungefähr 1,5 m Filamente um einen gekerbten Probenhalter, auf dessen Boden über der Rechteckigen Öffnung eine Bleifolie so aufgekittet ist, dass der Röntgenstrahl nur von den Filamenten auf dem Halteroberteil abgelenkt wird. Bei einer Bestimmung von Stapelfasern werden die Fasern auf die Fläche des Probenhalters aufgegeben und mit Klebeband festgelegt.
Unter Anwendung von CuKa- Strahlung und 0,5 -Divergier- und Zerstreuungsschlitzen wird eine Äquatorialintensitätskurve von 7 bis 220, 2O-, bei einer Abtastgeschwindigkeit von 10, 2O-, je Minute unter Anwendung einer Registrierblatt-Geschwindigkeit von 2,54 cm/Min. und einer Zeitkonstante von 1 aufgezeichnet, wobei 29 den Winkel zwischen dem ungebeugten Strahl und dem gebeugten Strahl bedeutet. Die der Registriergerät-Skala entsprechende Vollablenkung wird so eingestellt, dass der Peak mit maximaler Intensität mindestens 70 O/o der linearen Skala entspricht.
Der sich bei 11,50, 2e, ergebende Beugungspeak beruht vollständig auf von der oe-Kristall- Struktur gebeugter Strahlung und stellt den Maximalpeak für Proben mit hohem oc-Gehalt dar. Der Beugungspeak bei ungefähr 17,8 , 26), beruht auf sowohl von der a- als auch der ss-Kristall-Struktur gebeugter Strahlung und stellt den Maximalpeak bei Proben mit hohem ss-Gehalt dar. Zur Errechnung des o;-Verhältnis- ses wird auf der Diffraktometerkulve eine Grundlinie gewonnen, indem man die gurvenpunkte bei 9,0 und 21,00, 2e, mit einer Geraden verbindet.
Dann werden von den Kurvenpunkten bei 13,5 und 16,40, 2e, Senkrechte auf die Grundlinie gezogen. Eine typische Diffraktometerkurve mit den Führungslinien für die Berechnung des o-Verhältnisses ist in Fig. 2 gezeigt.
Man misst nun mit einem Planimeter die Fläche A des Beugungspeaks zwischen 9,0 und 13,50, 20, und in entsprechender Weise die Fläche B des Beugungspeaks zwischen 16,4 und 21,0 , 26. Das oc-Verhältnis wird dann als Quotient A/B errechnet.
Das a-Verhältnis kann kleine Werte, wie 0,2, haben, soll aber für das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Fasern von starkem Arbeitserholungsvermögen mindestens 1,70 und von elastischen Fasern mindestens 2,15 betragen. Für das o-Verhältnis sind Werte bis zu etwa 4,1 beobachtet worden.
Die oc-Kristallit-Grösse (scheinbare durchschnittliche Breite geordneter Regionen der orKristallform) quer zur Faserachse oder, vereinfacht, die durchschnittliche Breite, wird an der gleichen Diffraktometerkurve wie das a- Verhältnis unter Anwendung der allgemeinen Methode von Klug und Alexander, X-ray Diffraction Procedures , John Wiley & Sons, Inc., New York, 1954, S. 491 bis 538, ermittelt. Man fällt von dem Peak in der Nähe von 11,5 , 2O-, die Senkrechte auf die Grundlinie und ermittelt den Mittelpunkt C der Linie zwischen dem Peak und der Grundlinie.
Dann wird durch den Peak eine durch C hindurchgehende, waagerechte Gerade gezogen und die Peakweite D beim halben Maximum als Länge der Waagerechten zwischen ihren beiden Schnittpunkten mit der Kurve ermittelt, wobei man auf 0,005 Zoll genau misst und in Grad umrechnet (1 Zoll= 1 Grad).
Die o;-Kristallit-Grösse wird dann nach der Gleichung
EMI4.1
<tb> H <SEP> (Ä) <SEP> H
<tb> <SEP> os-Kristallit-Grösse <SEP> ( ) <SEP> = <SEP> g <SEP> 01745 <SEP> com <SEP> 0
<tb> erhalten, worin D die Weite bei halber Peak-Maximalhöhe in Grad, e den Gragg'schen Winkel (5,75 ), H die Wellenlänge der Strahlung, im Falle von CuKa-Strahlung gleich 1,5418 , und I die Weite bei halber Peak Maximalhöhe in Grad, wenn eine Eichung gegen einen metallischen Siliciumstandard erfolgt (Verbreiterung durch das Instrument) erfolgt, bedeutet.
Für die a- Kristallit-Grösse sind niedrige Werte, wie 30 A, zu beobachten, aber für die Zwecke der Erfindung soll die x-Kristallit-Grösse bei Fasern starker Arbeitserholung mindestens 85 A und bei elastischen Fasern mindestens 140 Ä betragen. Für die a-Kristallit-Grösse sind Werte bis zu etwa 300 Ä beobachtet worden.
Ein Mass für den Grad der Ordnung mit a- Kristallcharakter parallel zur Faserachse (oder die scheinbare Variation der durchschnittlichen Länge geordneter Regionen der cx-Kristallform in Richtung der Achse) steht mit der Radialweite des Kleinwinkel Röntgenmeridianpeaks, hier auch kurz als Radialweite bezeichnet, zur Verfügung. Zur Bestimmung der Radialweite wird unter Verwendung einer Kamera der in Fig.
VI-1 auf S. 233 von Newer Methods of Polymer Characterization , Interscience Publishers, New York, 1964, beschriebenen Art ein Kleinwinkel-Röntgendiagramm einer Faserprobe von 1,012 mm (40 mils) Dicke senkrecht zur Faserachse unter Verwendung von CuKa Strahlung, die durch zwei in Abstand von 15,2 cm (6 Zoll) angeordnete 0,381-mm-Nadellöcher (15 mils) kollimatisiert wird, bei einem Abstand zwischen Probe und Film von 32 cm gewonnen. Längs des Meridians wird eine Photometer-Radialintensitätskurve der diskreten Beugungspunkte bei einem Verhältnis von 1 cm Registrierpapier je Millimeter Film gewonnen. Eine typische Intensitätskurve für symmetrische Beugungspunkte ist in Fig. 3 erläutert.
Man zieht zwischen den Peaks eine vertikale Mittellinie Q; diese Linie lässt sich bequem erhalten, indem man das Kurvenblatt so zusammenlegt, dass die Mitten der Beugungspeaks übereinanderliegen, und dann in der Mitte zwischen diesen beiden Peaks faltet. Unter jedem Peak wird eine gerade Grundlinie gezogen, von einem Peak auf die Grundlinie eine Senkrechte gefällt und der Mittelpunkt K zwischen dem Peak und der Grundlinie ermittelt, wobei man ihn bei logarithmischer Teilung der Intensitätsskala (wie in Fig.
3) logarithmisch bestimmt. Man zieht nun durch den Peak eine durch K hindurchgehende Waagerechte und bestimmt die Entfernung L (Einheit Millimeter) zwischen der durch die Faltung erhaltenen Mittellinie und dem nächstliegenden, Peakrand. Weiter wird die Entfernung M (Einheit Millimeter) zwischen der durch die Faltung erhaltenen Mittellinie zu dem abgewandten Peakrand gemessen. Man errechnet die entsprechenden Beugungswinkel e1 und O2 und aus ihrer Differenz die Radialweite: tg Oi = L/3200 tg e = M/3200 Radialweite = OOu - e1
Man wiederholt die Bestimmungen für den anderen Peak und errechnet die Radialweite als Mittel.
Bei assymetrischen, diskreten Beugungspunkten wird die Entfernung N zwischen den beiden Peaks in Millimeter ermittelt, der Beugungswinkel 0-: errechnet und die Radialweite dann nach den folgenden Gleichungen erhalten: tg O3 = N/6400
Radialweite = 2 (0.2-
Dann erfolgt eine zweite Berechnung unter Verwendung des für den anderen Peak ermittelten Wertes von zu worauf die Radialweite als Mittelwert aufgezeichnet wird.
Bei einigen Proben können Werte der Radialweite von bis zu 1" erhalten werden, aber gemäss der Erfindung stellen 0,50 eine kritische obere Grenze der Radialweite für Faserstrukturen mit elastischem Verhalten und 0,40 eine kritische obere Grenze der Radialweite für Faserstrukturen mit hoher Arbeitserholung dar. Für die Radialweite sind Werte bis herab auf etwa 0,15 beobachtet worden.
Der Orientierungswinkel der Faser wird nach der allgemeinen Methode von Krimm und Tobolsky, Textile Research Journal, Vol. 21, S. 805 bis 822 (1951) bestimmt.
Der Orientierungswinkel soll, wie oben beschrieben, bei einer elastischen Faser kleiner als 10(2 ri + 1) sein, da die Faser sonst zu spröde ist. Bei einer Faser mit starkem Arbeitserholungsvermögen soll der Orientierungswinkel unter dem Wert von 10(i + 1) liegen.
Abnehmende Orientierungswinkel zeigen eine verstärkte Orientierung der Polymermolekel in der Faser. Kleine Orientierungswinkel, wie von etwa 20 (Bestimmung wie oben) zeigen eine hochgradige Orientierung. Für die Orientierungswinkel sind kleine Werte, wie etwa 12", beobachtet worden.
Die Fig. 4a und 4b zeigen mutmassliche Zuordnungen von Einheiten des Polypivalolactonmoleküls in den o;- und ss-Kristallformen, ohne dass die Erfindung auf diese beschränkt ist. In jeder Figur sind zwei vollständige wiederkehrende Einheiten zuzüglich bestimmten benachbarten Gruppen gezeigt. Die Identitätsperiode (Wiederholungsstrecke) von 4,74 entspricht weitgehend dem für einen ausgedehnten, planaren Zickzack Verlauf erwarteten Wert (4,9 ), so dass angenommen wird, dass in der ss-Kristallform des Polypivalolactons die die Polymerhauptkette bildenden Atome bei nur geringer Verzerrung im wesentlichen in einer einzigen Ebene liegen.
Die bei der z-Kristallform beobachtete Identitätsperiode (Wiederholungsstrecke) von 5,97 A ist für eine einzige, wiederkehrende Einheit zu gross, während für die Zusammenpressung von zwei wiederkehrenden Einheiten auf diese Strecke eine Faltung oder Krümmung der Polymerkette in irgendeiner nichtplanaren Weise, vielleicht in Art einer Spiaralkonfiguration, notwendig zu sein scheint.
Die inhärente Viskosität ist in dem hier gebrauchten Sinne als die nach der Gleichung
EMI5.1
bestimmte Polymereigenschaft definiert, wobei die relative Viskosität, real, erhalten wird, indem man die Durchflusszeit einer verdünnten Lösung des Polymers in einem Kapillarviskosimeter durch diejenige des reinen Lösungsmittels, Trifluoressigsäure, dividiert. Die in den Beispielen genannten Werte sind bei einer Konzentration (c) von 0,5 g Polymer 100 ml Lösung und einer Temperatur von 30 "C bestimmt. Wenn man ein Polymer bei hoher Temperatur durch Kapillaröffnungen zu Filamenten extrudiert, ist häufig eine Verringerung seiner inhärenten Viskosität festzustellen.
Es hat sich gezeigt, dass die inhärente Viskosität sowohl beim elastischen als beim Filament mit hohem Arbeitserholungsvermögen mindestens 0,75, bestimmt an dem schon in Filamentform befindlichen Polymer, betragen muss. Für die inhärente Viskosität sind Werte bis zu 3 und mehr beobachtet worden.
Das TR5, die Zugerholung von 5 O/o Dehnung, ist ein Mass für die Elastizität und das an einer Spannungs Dehnungs-Kurve bestimmte Ausmass, in dem ein Filament oder ein Multifilamentgarn nach Streckung wieder seine ursprüngliche Länge annimmt. Die Probe wird bei dieser Prüfung mit einer Geschwindigkeit von 10 0/o ihrer Prüflänge/Minute gestreckt, bis eine Dehnung von ungefähr 5 0/o erreicht ist, dann 30 Sek. auf dieser Dehnung gehalten und hierauf sich mit einer gelenkten Geschwindigkeit von 10 O/o/Min., bezogen auf die ursprüngliche Prüflänge, wieder zusammenziehen gelassen.
Man misst die Streckung während der Dehnung und die Erholung während der Zusammenziehung längs der Dehnungsachse. TR5 bedeutet das Prozentverhältnis des Betrages der Zusammenziehung zum Betrag der Ausdehnung.
WRs, die Arbeitserholung von 5 O/o Dehnung, ist ein Mass für die Freiheit von bleibender Umordnung der Polymermolekel nach dem Strecken des Filaments und wird an der gleichen Spannungs-Dehnungs-Kurve wie TR5 ermittelt. WR5 ist gleich dem Verhältnis der Fläche unter der bei der gelenkten Entspannung erhaltenen Kurve zur Fläche unter der Streckkurve, ausgedrückt als Prozentsatz.
Bei der Gewinnung der Spannungs-Dehnungs-Kurve für die Bestimmung von TR50/1/2 wird die Filamentprobe mit einer Geschwindigkeit von 100 O/o ihrer Prüflänge/ Min. gestreckt, bis eine Dehnung von ungefähr 50 O/o erreicht ist, hierauf 1 Min. auf dieser Dehnung gehalten und sich hierauf mit einer Geschwindigkeit von 100 O/o/Min., bezogen auf die ursprüngliche Prüflänge, zusammenziehen gelassen. Die Probe wird dann neu so eingespannt, dass jeglicher Durchhang entfernt ist.
Dann wird ein zweiter Prüfzyklus durchgeführt, bei dem man die Filamentprobe mit 100 /o/Min. ausdehnt, bis eine Dehnung von ungefähr 50 O/o erreicht ist, die Probe 1 Min. auf dieser Dehnung gehalten und dann sich mit 100 0/o/Min. wieder zusammenziehen gelassen. Die Streckung während der Ausdehnung und die Erholung während des Wiederzusammenziehens werden längs der Dehnungsachse gemessen. Das TR50/1/1 wird dann als Prozentverhältnis des Betrages der Zusammenziehung zum Betrage der Ausdehnung errechnet.
Unter dem Polypivalolacton ist ein linearer Polyester zu verstehen, der im wesentlichen von wiederkehrenden Estereinheiten der Formel
EMI6.1
gebildet wird. Der Polyester ist leicht durch Polykondensation von Hydroxypivalinsäure oder deren Estern gemäss USA-Patentschrift 2 658 055 oder durch Polykondensation von Pivalolacton, dem intramolekularen Ester der Hydroxypivalinsäure, gemäss der britischen Patentschrift 766 347 erhältlich.
Unter der im wesentlichen aus Polypivalolacton bestehenden Faser ist hier nicht nur eine Faser zu verstehen, deren alleiniger faserbildender Polymerbestandteil das Polypivalolacton ist, sondern auch eine Faser, die von verschiedenen Copolykondensaten oder Polymermischungen gebildet wird. So können Copolymerbestandteile in Mengen von bis zu etwa 10 Mol 0/o und in einigen Fällen hohen Mengen, wie 25 MolO/o, vorliegen, so lange sie der Erreichung einer hohen Orientierung bei gut ausgebildeten oc-Kristallcharakter nicht entgegenstehen. Bei den oberen Mengen der Cop olymerkomponente sind die copolymeren Einheiten vorzugsweise in Aufeinanderfolgen gruppiert, bei denen sie mit langen Polypivalolacton-Aufeinanderfolgen unter Ausbildung eines segmentierten oder Blockcopolyesters abwechseln.
Als Copolymerkomponenten sind die Lactone oder Hydroxysäuren besonders geeignet, insbesondere die ss-Propiolactone, wie die in der französischen Patentschriften 1 231 163 beschriebenen. Z. B. liegen im Rahmen der Erfindung Copolymere, die im wesentlichen aus den Einheiten
EMI6.2
und bis zu 25 Mol /o C0 -CHC-COO-
CM5 bestehen, wie sie bei der Copolymerisation von Pivalolacton und ol,or-Diäthylpropiolacton erhalten werden.
Auch Mischungen des Polypivalolactons mit bis zu etwa 10 Gew. /o oder mehr an Polyamiden oder anderen Polymeren, welche die Eigenschaften des Polypivalolactons nicht wesentlich beeinflussen, sind für die Zwecke der Erfindung geeignet. Die erfindungsgemäss hergestellte Faser kann naturgemäss auch herkömmliche Zusatzmittel, wie Farbstoffe, Pigment, Stabilisatoren usw.
enthalten.
In den folgenden Beispielen, die der weiteren Erläuterung der Erfindung dienen, sind Teile, wenn nicht anders angegeben, Gewichtsteile.
Beispiel 1 Elastische Faser von starkem Arbeitserholungsver,nö- gen
Geschmolzenes Polypivalolacton (inhärente Viskosität 2,6; enthaltend 0,1 Ges.0/0 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan) wird bei 260 "C aus einer Spinndüse mit 0,51 mm Bohrung extrudiert das erhaltene Filament durch ein zylindrisches Wärmerohr von 7,6 cm Durchmesser und 15,2 cm Länge mit einer Oberflächentemperatur von 300 "C geführt, darauf unter Hindurchleiten durch Luft von Raumtemperatur abgeschreckt und nach Passieren einer mit 559 m/Min. arbeitenden Zuführwalze und Verstrecken auf das 2,5-fache über einer heissen Platte von 190 CC bei einer Kontaktlänge von 0,91 m aufgewickelt.
Das Filament hat einen Titer von 10,3 den; die inhärente Viskosität des ihn bildenden Polykondensates beträgt 2,2. Eine Probe des verstreckten Filaments wird straff auf eine Spule aufgewickelt, 16 Std.
auf 175 "C erhitzt und dann abgekocht , indem man sie spannungsfrei 30 Min. in siedendes Wasser taucht, das 0,1 ovo Waschmittel enthält. Nach der Wärmebehandlung hat das Filament ein WR5 von 92 o/o und ein TRDo/Xxg von 94 O/o.
Die röntgenographische Kennzeichnung des wärmebehandelten, elastischen, ein hohes Arbeitserholungsver mögen aufweisenden Filamentes ergibt ein os-Verhältnis von 3,27, eine a-Kristallit-Grösse von 219 Ä, eine Radialweite von 0,30 und einen Orientierungswinkel von 210. Das Filament hat eine Reissfestigkeit von 2,5 beiden, eine Bruchdehnung von 76 0/0, einen Anfangsmodul von 28 g/den und ein TRs von 96 0/0.
Beispiel 2 Elastische Faser von starkem Arbetserholungsvermö- gen
Polypivalolacton (inhärente Viskosität 1,54) wird bei 280 C aus einer Spinndüse schmelzgesponnen, die 15 Austrittsöffnungen von je 0,229 mm Durchmesser aufweist. Man führt die extrudierten Filamente durch ein vertikal angeordnetes Wasser-Abschreckrohr, das von einer über ihm angeordneten, zylindrischen Wanne, die mit Wasser gefüllt gehalten wird, kontinuierlich mit auf 6 C gehaltenem Wasser gespeist wird, und dann durch eine konverigerende Führung, nimmt das erhaltene Multifilament mittels einer Walze bei 823 m/Min. auf, führt es dann zur Verstreckung auf das 1,26fache einer mit 1036 m/Min. arbeitenden Streckwalze zu und wikkelt es schliesslich mit 1031 m/Min. auf.
Die inhärente Viskosität des das Filament bildenden Polykondensates beträgt 1,23. Eine straff auf der Spule aufgewickelte Probe des verstreckten Multifilaments wird 16 Std. auf
175 "C erhitzt und dann 30 Min. abgekocht. Nach der Wärmebehandlung hat das Multifilament ein WR5 von
90 O/o und ein TRjolln von 72 o/o.
Die röntgenographische Kennzeichnung des wärmebehandelten, elastischen, ein hohes Arbeitserholungsvermögen aufweisenden Filamentes ergibt ein oc-Verhältnis von 2,26, eine erKristallit-Grösse von 163 A, eine Radialweite von 0,32 und einen Orientierungswinkel von 15 . Das Filament hat eine Reissfestigkeit von 4,36 g/den, eine Bruchdehnung von 85 O/o, einen Anfangsmodul von 34 g/den und ein TR5 von 94 o/o.
Beispiel 3 Erläuterung kritischer Strukturbeschränkungen
Polypivalolacton mit einer inhärenten Viskosität von 2,5 wird bei 265 CC aus einer Spinndüse mit 15 Austrittsöffnungen von jeweils 0,178 mm Durchmesser extrudiert. Man schreckt die Filamente durch Hindurchführen durch Luft von Raumtemperatur ab, leitet sie dann durch eine konvergierende Führung und wickelt das so erhaltene Multifilament mit 183 m/Min. auf. Das Multifilament wird anschliessend durch Verstrecken an einem heissen Stab von 130 CC auf das 3,72fache orientiert und dann wieder aufgewickelt. Die inhärente Viskosität des das Filament bildenden Polykondensates beträgt 1,44. Die röntgenographisch bestimmten Strukturparameter des verstreckten Filamentes wie auch seine physikalischen Eigenschaften sind in der Tabelle I zusammengestellt.
Eine Probe des verstreckten Multifilamentes wird straff auf eine Spule aufgewickelt, in ein Multifilament mit starkem Arbeitserholungsvermögen übergeführt, indem man 2 Min. auf 170 "C erhitzt und das Wärmebehandelte Filament dann 30 Min. abkocht. Eine zweite, straff auf eine Probe gewickelte Probe des verstreckten Multifilamentes wird in ein elastisches, ein starkes Arbeitserholungsvermögen aufweisendes Multifilament umgewandelt, indem man 16 Std. auf 170 C erhitzt und das Multifilament dann 30 Min. abkocht. Zum Vergleich wird eine dritte Probe des verstreckten Multifilamentes 30 Min. abgekocht, ohne dass man vorher auf 170 "C erhitzt. Die röntgenographisch ermittelten Strukturparameter dieser Multifilamente und ihre physikalischen Eigenschaften sind in der Tabelle I genannt.
Tabelle I
Vergleich von Faserstrukturen und -Eigenschaften Luftabgeschrecktes, bei 183 m/Min. ersponnenes und bei 130 C auf das 3,72fache stabverstrecktes Multifilament vor und nach verschiedenen Wärmebehandlungen
Verstreck- Filament Elasti Kontroll tes mit ho- sches Fila- probe
Filament hem WR5 ment mit ho hem WR5 Wärmebehandlung - 2 Min. 16 Std. 30 Min.
des verstreckten bei bei 170 CC; Abkochen Filamentes 170 "C; 30 Min.
30 Min. Abkochen
Abkochen WR5, O/o 68 81 82 65 TR501112, 0/0 23 50 80 24 Filament 1,44 1,44 1,44 1,44 x-Verhältnis 1,63 2,19 2,26 2,12 -Kristallit- Grösse, Ä 93 123 171 116 Radialweite 0,52 0,37 0,31 0,50 Orientierungswinkel 24,5 21C 22C 23C Reissfestigkeit, g/den 3,5 4,0 3,1 3,3 Bruchdehnung, o/o 90 81 96 102 Modul, g/den 27 26 26 21 TRs, o/o 90 94 95 90
Wie die Tabelle zeigt,
hat die verstreckte Faser eine verhältnismässig geringgradige Ordnung von es-Kristall- charakter parallel zur Faserachse, die in der Radialweite von 0,52 zum Ausdruck kommt, und ein WR5 von nur 68 /o. Die Radialweite und das Arbeitserholungsvermögen bleiben beim Abkochen relativ unverändert. Wenn man die verstreckte Faser jedoch 2 Min. auf 170 C erhitzt und abkocht, fällt ihre Radialweite auf 0,37 und steigt das WRs auf 81 /o. Die o;-Kristallit-Grösse dieser Faser beträgt nur 123 , und das Fadengut ist mit seinem TR50111-Wert von nur 50 /o nicht als elastisch anzusprechen.
Bei länger ausgedehntem Erhitzen auf 170 C jedoch steigt die oc-Kristallit-Grösse auf 171 Ä und der TR501112-Wert auf 80 %.
Beispiel 4 Zusätzliche Erläuterung kritischer Strukturbeschränkungen
Polypivalolacton (inhärente Viskosität 1,61; enthaltend 0,1 /o TiO2) wird bei 275 C aus einer Spinndüse mit 15 Austrittsöffnungen von jeweils 0,229 mm Durchmesser extrudiert. Die erhaltenen Filamente werden unter Hindurchleiten durch ein Kaltwasser-Abschreckrohr abgeschreckt und an einer konvergierenden Führung zu einem Bündel vereinigt, das man mittels einer mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 823 m/Min. arbeitenden Zuführwalze aufnimmt, unter einem Streckverhältnis von 1,3 einer Streckwalze zuführt und dann aufwickelt. Die inhärente Viskosität des das Filament bildenden Polykondensates beträgt 1,35.
Die röntgenographisch bestimmten Strukturparameter des versteckten Filamentes wie auch seine physikalischen Eigenschaften sind in der Tabelle II zusammengestellt.
Eine straff auf eine Spule aufgewickelte Probe des verstreckten Filamentes wird durch 5 Min. Erhitzen auf 175 C in eine Faser mit starker Arbeitserholung übergeführt. Aus einer zweiten, straff auf eine Spule aufgewickelten Probe des verstreckten Filamentes wird durch 5 Min. Erhitzen auf 200 C ein elastisches Filament mit starkem Arbeitserholungsvermögen gewonnen. Die Röntgen-Kennwerte wie auch physikalischen Eigenschaften dieser Filamente, im vorliegenden Falle an Filamenten bestimmt, die keiner Abkockbehandlung unterlegen haben, sind in der Tabelle II zusammen mit den Werten einer Kontrollprobe, einer dritten Probe des verstreckten Filamentes, die ohne vorheriges Erhitzen 30 Min. abgekocht worden ist genannt.
Tabelle II
Vergleich von Faserstrikturen und -Eigenschaften Wasserabgeschrecktes, bei 823 m/Min. ersponnenes und auf das 1,3fache verstrecktes Filament vor und nach verschiedenen Wärmebehandlungen
Verstreck- Filament Elasti- Kontroll tes Filament mit ho- sches probe hem WR5 Filament mit hohem WRs Wärmebehandlung - 5 Min. 5 Min. 30 Min.
des verstreckten bei bei Abkochen Filaments 175 C 200 C WRs, O/o 44 80 83 69 TR50/1/2, 0/0 Brüche 25 77 16 Filament 1,35 1,35 1,35 1,35 -V;erhältnis 0,19 2,10 2,18 2,26 a-Kristallit- Grösse, A 33 114 150 82 Radialweite - 0,39 0,370 0,59 Orientierungswinkel 16 16 16 210 Reissfestigkeit, glden 5,3 5,3 6,2 3,9 Bruchdehnung, O/o 39 73 80 97 Modul, g/den 71 27 32 29 TR5, 0/o 72 95 94 90
Wie die Tabelle zeigt,
hat das verstreckte Filament ein kleines o°-Verhältnis und eine geringe oc Kristallit- Grösse. Das Röntgendiagramm ist für eine Messung der Radialweite zu schwach. Beim Abkochen nehmen das a Verhältnis und die a-Kristallit-Grösse zu, aber das Filament hat, wie die Radialweite von 0,590 zeigt, nur eine schwachgradige Ordnung von os-Kristallcharakter parallel zur Filamentachse. WR5 beträgt nur 69 0/o.
Wenn man das verstreckte Filament 5 Min. auf 175 C erhitzt, sinkt die Radialweite auf 0,39 und steigt WR5 auf 800/0. Die x-Kristallit-Grösse beträgt jedoch nur 114 Ä, und TR501112 nur 25 %. Wenn das verstreckte Filament jedoch 5 Min. auf 200 C erhitzt wird, steigt die a-Kristallit-Ürösse auf 150 A und TR50/1/2 auf 77 %.
Beispiel 5 Kritische Bedeutung des Orientierungswinkels
Polypivalolacton mit einer inhärenten Viskosität von 1,25 wird bei 260 CC aus einer Spinndüse mit 15 Austrittsöffnungen von jeweils 0,127 mm Durchmesser versponnen. Man schreckt die erhaltenen Filamente unter Hindurchleiten durch Luft von Raumtemperatur ab und wickelt das Multifilament mit 594 m/Min. auf.
Das gesponnene Multifilament, dessen inhärente Viskosität 1,10 beträgt, hat die folgenden Strukturkennwerte und physikalischen Eigenschaften: WR5, Oio 36 TR50111, O/o 23 x-Verhältnis 2,06 α-Kristallit-Grösse, 83 Radialweite 0,77 Orientierungswinkel 33 Reissfestigkeit/Bruchdehnung/ Modul, (g/den bzw. O/o bzw.
glden) 1,1/295/24 TR5, O/o 64
Eine Probe des gesponnenen Multifilaments wird in ein elastisches Multifilament umgewandelt, indem man spannungsfrei 1 Min. auf 197 C erhitzt. Das behandelte Material hat die folgenden Strukturkennwerte und physikalischen Eigenschaften: WR5, o/o 73 TR50!1/2', 0/0 81 -Verhältnis 2,52 z-Kristallit-Grösse, A 152 Radialweite 0,40 Orientierungswinkel 27 Reissfestigkeit/Bruchdehnung/ 1,1/268/19 Modul, (g/den bzw. O/o bzw.
g/den) TRs, O/o 94
Dieses Multifilament ist zwar elastisch, hat aber kein starkes Arbeitserholungsvermögen. Seine Radialweite liegt an der Grenze für Filamente mit starkem Arbeitserholungsvermögen, und sein Orientierungswinkel, wie die folgende Berechnung zeigt, über der Grenze für Filamente mit starkem Arbeitserholungsvermögen: 10(7,i + 1) = 10(1,1 + 1) = 21C
Die kritische Natur des Orientierungswinkels für Filamente mit starkem Arbeitserholungsvermögen wird weiter erkennbar, wenn man den Orientierungswinkel des obigen Multifilaments von 21C mit demjenigen des elastischen Multifilaments von Beispiel 4 (mit einem WR5 von 83 O/o) von 16C vergleicht.
Das letztgenannte
Multifilament, das im wesentlichen die gleiche x-Kristal- lit-Grösse wie das obige Multifilament hat und im allgemeinen ähnliche z-Verhältnis- und Radialweite Werte aufweist, wird unter Einführung einer stärkeren
Orientierung bei seiner Herstellung erhalten.
Eine andere Probe des gesponnenen Multifilaments wird in ein elastisches Multifilament übergeführt, indem man spannungsfrei 35 Min. auf 197 C erhitzt. Nach der Wärmebehandlung im entspannten Zustand hat das Multifilament die folgenden Eigenschaften: WR5, O/o 76 TR50/1/2, O/o 94 x-Verhältnis 2,65 z-Kristallit-Grösse, Ä 180 Radialweite 0,41 Orientierungswinkel 31 Reissfestigkeit/Bruchdehnung/ 1,0/248/21 Modul, (g/den bzw. O/o bzw.
g/den) TR5, % 95
Dieses Multifilament zeigt zwar eine starke Elastizität, neigt aber auch etwas zur Sprödigkeit. Die Sprödigkeit wird oberhalb des kritischen Grenzwertes 10(2#i + 1), dessen Wert in dem vorliegenden Beispiel 32C beträgt, recht ausgeprägt.
Zum Vergleich wird eine Probe des gesponnenen Multifilaments 1 Std. abgekocht, ohne die Wärmebehandlung bei 197 CC durchzuführen. Das abgekochte Multifilament hat die folgenden Strukturkennwerte und physikalischen Eigenschaften: WR5, % 53 TR50/1/2, 0/0 22 α-Verhältnis 2,36 α-Kristallit-Grösse, 97 Radialweite 0,62 Orientierungswinkel 33 Reisfestigkeit/Bruchdehnung/ 0,6/241/21 Modul, (g/den bzw. O/o bzw.
g/den) TR5, % 78
Selbst nach achtstündigem Abkochen beträgt TR50/1/2 des Multifilamentes nur 21 %.
Beispiel 6 Faser von starkem Arbeitserholungsvermögen
Polypivalolacton (inhärente Viskosität 2,6) wird bei 280 C aus einer Spinndüse mit 15 Austrittsöffnungen von jeweils 0,178 mm Durchmesser extrudiert. Man führt die Filamente mit der Spinngeschwindigkeit von 503 m/Min. durch ein Kaltwasser-Abschreckrohr und durch eine konvergierende Führung, nimmt das so erhaltene Multifilament mit einer Förderwalze auf, führt es bei einem Streckverhältnis von 1,25 einer Streckwalze zu und wickelt es auf. Die inhärente Viskosität des das
Filament bildenden Polykondensats beträgt 1,36.
Das
Filament hat im übrigen folgende Eigenschaften:
WR5, % 53 TR50/1/2% niedrig (ge schätzt 20 O/o) α-Verhältnis 0,60 α-Kristallit-Grösse, 36
Radialweite 0.54"
Orientierungswinkel 20C
Reissfestigkeit/Bruchdehnung/ 4,7/55/35
Modul, (g/den bzw. O/o bzw.
g/den) TR5, % 78
Eine straff auf einer Spule aufgewickelte Probe des verstreckten Multifilaments wird in eine Faser von starkem Arbeitserholungsvermögen übergeführt, indem man 1 Min. 1 Luft von 170 C, jedoch mit einer solchen Geschwindigkeit erhitzt, dass die Temperatur der Spu lenoberfläche 150 C erst nach etwa 30 Sek. Erhitzungszeit überschreitet. Nach der 1 Min. andauernden Wärmebehandlung wird das Multifilament 30 Min. abgekocht.
Eigenschaften des wärmebehandelten Multifila ments:
WRs, o/o 81 TRÏO/l/2n O/o 19 x-Verhältnis 1,72 a-Kristallit-Grösse, Ä 92 Radialweite 0,40O
Orientierungswinkel 19 Reissfestigkeit/Bruchdehnung/ 5,9/68/30 Modul, (glden bzw. O/o bzw.
g/den) TR5, % 95
Wenn man zum Vergleich eine Probe des verstreckten Multifilaments ohne Behandlung in Luft von 170 C 30 Min. abkocht, so hat das Produkt eine verhältnismässig schwachgradige Ordnung mit a-Kristallcharakter parallel zur Faserachse. Strukturkennwerte und physikalische Eigenschaften: WR5, % 72 TR5o/ln, O/o 18 oc-Verhältnis 1,62 -Kristallit-Grösse, Ä 74 Radialweite 0,52 Orientierungswinkel 21,5 Reissfestigkeit/Bruchdehnung/ 4,5/96/27 Modul, (g/den bzw. O/o bzw.
g/den) TR5,% 91
Wenn man eine Probe des verstreckten Multifilaments 2 Min. auf 125 0C erhitzt, wird in ähnlicher Weise ein WR von nur 71 O/o und eine verhältnismässig schwachgradige Ordnung mit oc-Kristallcharakter parallel zur Faserachse erhalten.
Beispiel 7 Elastische Faser von starkem Arbeitserholungsvermögen
Eine Probe des verstreckten Multifilaments von Beispiel 6 wird zur Überführung in das elastische, eine starkes Arbeitserholungsvermögen aufweisende Multifilament spannungsfrei 16 Std. auf 170 C erhitzt.
Das Multifilament hat nach dieser Wärmebehandlung im entspannten Zustand die folgenden Eigenschaften: WR /o 87 TRSO/IW, O/o 81 o;-Verhältnis 2,28 -Kristallit-Grösse, Ä 157 Radialweite 0,36 Orientierngswinkel 22,50
Reissfestigkeit/Bruchdehnung/ 3,6/91/28
Modul, (g/den bzw. O/o bzw.
g/den)
TR5,% 97
Eine andere Probe des verstreckten Multifilamentes von Beispiel 6 wird straff auf eine Spule gewickelt und in ein elastisches, ein starkes Arbeitserholungsvermögen aufweisendes Multifilament übergeführt, indem man es
64 Std. in Luft von 170 C erhitzt und darauf 30 Min.
in siedendem Wasser behandelt. Eigenschaften des Multifilamentes: WR5, % 88 TR50/1/2, % 72 α-Verhältnis 2,50 α-Kristallit-Grösse, 148 Radialweite 0,300 Orientierungswinkel 160 Reissfestigkeit/Bruchdehnung/ 5,5/88/31 Modul, (g/den bzw. O/o bzw.
g/den TR5, O/o 97
Beispiel 8 Stapelfaserpellets - Erlolung von Druckbelastung
Geschmolzenes Polypivalolacton (inhärente Viskos tät 1,82) wird bei 285 C aus einer Spinndüse mit 15 Austrittsöffnungen von jeweils 0,229 m Durchmesser extrudiert. Man führt die erhaltenen Filamente durch ein vertikal angeordnetes Wasser-Abschreckrohr, das aus einer über ihm angeordneten, zylindrischen und gefüllt gehaltenen Wanne kontinuierlich mit auf 13 C gehaltenem Wasser gespeist wird, und dann durch eine konvergierende Führung, nimmt das so erhaltene Multifilament mit einer Walze bei 914 m/Min. auf, führt es zur Verstreckung auf das 1,1fache einer mit 1006m/Min.
arbeitenden Streckwalze zu und wickelt es schliesslich auf. Die inhärente Viskosität des das Filament bildenden Polykondensates beträgt 1,5. Das Multifilament wird bei 64 m/Min. gefacht (30 Bündel) und wärmefixiert, indem man es mit der gleichen Geschwindigkeit bei einer Berührungszeit von t/2 Sek. über eine auf 175 C erhitzte Walze führt. Es wird dann mit einer 5 %igen, wässrigen Lösung einer anionischen Textilpräparation geklotzt, wobei die Präparationsaufnahme des Multifilaments etwa 1Gew.O/o beträgt, und darauf als Band von 23 gefachten Bündeln in einer Stauchkammer gekräuselt.
Das gekräuselte Filamentkabel wird auf 7,6-cm-Stapel geschnitten, die man 1 Std. bei 35 C in einer 0,1 zeigen Waschmittellösung auswäscht, spült und lufttrocknet.
Die so erhaltenen Stapelfasern bilden die Kontrollprobe A. Ein Teil der Kontrollprobe A wird spannungsfrei 10 Min. auf 175 C erhitzt und die erhaltenen Stapelfasern als Kontrollprobe B bezeichnet. Ein zweiter Teil der Kontrollprobe A wird spannungsfrei 16 Std. auf 175 0c erhitzt und die erhaltenen Stapelfasern als Prüfling bezeichnet. Die röntgenographischen Strukturparameter dieser Fasermaterialien wie auch ihre physikalischen Eigenschaften sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
Tabelle 111
Eigenschaften von Stapelfasern
Kontrol- Kontroll- Prüfling probe A probe B WR5, O/o 67 78 86 TR50/l/2, O/o 20 36 89 -Verhältnis 2,12 2,23 2,39 x-Kristallit-Grösse, A 75 105 168 Radialweite 0,56 0,45 0,32 Orientierungswinkel 23C 23C 19C Reissfestigkeit, g/den 4,0 4,0 4,1 Bruchdehnung, O/o 80 91 84 Modul, g/den 22 23 25 TRs, O/o 83 85 94
Proben der Stapelfasern werden von Hand in Pellets geformt und der Standart-Prüfung nach Busse auf Druckerholung unterworfen,
bei der die Befähigung eines Pellets oder Pfropfens von Stapelfasern zur Erholung von Druckkräften bestimmt und in Prozent ausgedrückt wird. Die Prüfvorrichtung ist in Textile Research Journal, 23, 84 (1953) beschrieben. Die Prüfung wird bei 65 O/o relativer Feuchte und 21 CC durchgeführt.
Man nimmt von einem Kardenband oder Vlies ein Stapelfaserbüschel von 0,3 g Gewicht und gibt es in einen Metallzylinder von 5,2 cm2 Querschnittsfläche, verformt das Büschel durch Zusammenpressen mit einem leichten Holzstab bei ungefähr 0,014 kg/cm2 in ein lockeres Pellet und misst dann die Anfangshöhe des lockeren Pellets bei dieser Belastung. Dann wird der Holzstab durch einen Stahlstab ersetzt, und auf das Pellet 1 Min. eine Belastung von 703 kg/cm2 einwirken gelassen. Man entnimmt nun das verpresste Faserpellet aus dem Zylinder und lässt es sich erholen. Die Erholung (O/o) wird aus dem Verhältnis der Höhe des erholten Pellets zu der Anfangshöhe errechnet. Da der Stab vor der Endmessung entfernt wird, kann bei der Erholung in dem einen oder anderen Falle die Anfangshöhe überschritten werden.
Zum Vergleich wird eine Probe üblicher, halbmatter, normalfester Polyäthylenterephthalat-Stapelfasern (Standard-Polyäthylenstapelfaser, Typ 54 der Anmelderin) spannungsfrei 4 Std. auf 175 C erhitzt. Die erhaltene Stapelfaser, deren WR5 310/0 beträgt, wird dann ebenfalls der Busse-Prüfung auf Druckerhöhung unterworfen. Die ERgebnisse dieser Versuche sind in der Tabelle IV zusammengestellt.
Tabelle IV
Prüfung nach Busse auf Druckerholung Stapelfaserprobe WR5, /o Erholungs, so- Erholung, fort, O/o 15 Min., O/o Polyäthylenterephthalat 31 13 19 Polypivalolacton Kontrollprobe A 67 27 53 Kontrollprobe B 78 38 65 Prüfling 86 87 102
Zur Nachprüfung des erhaltenen Wertes der Arbeitserholung der Polyäthylenterephthalat-Probe wird eine Probe Polyäthylenterephthalat-Filamente ersponnen und bei einer Geschwindigkeit von 2515 m/Min. durch ein auf 90 "C gehaltenes, wässriges Bad bei einer Streckwalzentemperatur von 101 CC nach der Arbeitsweise gemäss USA-Patentschrift 3 091 805 auf das 2,46fache verstreckt.
Eine Probe des verstreckten Filamentes, die im straff gehaltenen Zustand 30 Min. abgekocht wird, ergibt ein WRÏ von 35 O/u. Eine 30 Min. spannungsfrei abgekochte Probe ergibt ein WRs von 28 0/0. Eine andere Probe, die im straff gehaltenen Zustand 30 Min.
auf 170 CC erhitzt und dann spannungsfrei 30 Min.
abgekocht wird, ergibt ein WRs von 33 O/o.
Beispiel 9 Copolyester-Faser von starkem Arbeitserholungsvermögen
Man unterwirft 30 ml Benzol in einem mit Rührer und Kühler ausgestatteten 500-ml-Dreihalskolben der Rückflussbehandlung mit 1,0 ml einer 0,1 n Lösung des Tetrabutylammoniumsalzcs von Hexyldimethylessigsäure (Gemisch von C9 ¯lz-Trialkylessigsäuren, als Versatic -Säure der Shell Development Co. im Handel) in Benzol, gibt 1,92 g n,x-Diäthylpropiolacton zu, setzt die Rückflussbehandlung 20 Min. fort, wobei ein stark gequollenes Polymer ausfällt, versetzt mit weiteren 65 ml Benzol, bringt auf Rückfluss, fügt dann 8,5 g Pivalolac ton hinzu, wobei eine heftige, exotherme Polymerisation einsetzt, versetzt nach 20 Min. mit weiteren 30 ml Benzol, bringt zum Rückfluss, führt dann einen zweiten 1,92-g-Anteil α,α
;-Diäthylpropiolacton ein, setzt die Rückflussbehandlung 20 Min. fort, versetzt nun mit 65 ml weiterem Benzol, bringt das Gemisch wieder zum Sieden, gibt einen zweiten 8,5-g-Anteil Pivalolacton hinzu, unterwirft das Gemisch 1 1/2 Std. einer Rückflussschlussbehandlung und lässt abkühlen. Das anfallende Copolykondensat, Poly-(pivalolacton/ov -diäthyl- propiolacton) (85 bzw. 15 MolO/o), wird dann zum Koagulieren mit 200 ml Alkohol versetzt, durch Filtrieren gesammelt, wobei man das Copolymer mit weiterem Alkohol auswäscht, und im Vakuumofen bei 100 CC getrocknet. Man erhält das Copolymer in einer Ausbeute von 20,6 g mit einer inhärente Viskosität von 1,47.
Aus einer einzelnen Austrittsöffnung von 0,305 mm Durchmesser wird bei 250 C ein Monofilament aus dem Copolymer extrudiert, den man in Eiswasser abschreckt und mit 1463 m/Min. aufwickelt. Eine 3 1/2 Std. auf 170 C erhitzte Probe des Filaments hat die folgenden Strukturkennwerte und physikalischen Eigenschaften:
: WR5, % 83 TR50/1/2 % 35 x-Verhältnis 2,03 x-Kristallit-Grösse, Ä 97 Radialerstreckung 0,30 Orientierungswinkel 16C TR5, /o 94
Bei iner Messung einer Probe des gleichen, im straff gehaltenen Zustand nur 2 Std. auf 175 CC erhitzten Filaments erhält man für Reissfestigkeit/Bruchdehnung/Modul 5,2 g/den bzw. 76 O/o bzw. 26 g/den.
Beispiel 10 Elastische Copolyester-Fasern von starkem Arbeitserho lungsvermögen
Ein Gemisch von 400 g Pivalolacton und 13,4 g es Diäthylpropiolacton wird zu einer unter Rückfluss stehenden Lösung von 4,1 g Triäthylendiamin und 0,41 g feinteiligem TiO2 in 1650 ml Hexan hinzugeben. Es tritt eine exotherme Reaktion ein, worauf man die Rückflussbehandlung 2 Std. fortsetzt. Das anfallende Copolykondensat, Poly-(pivalolactonlor, -diäthylpropiolacton) (97,5 bzw. 2,5 MolO/o), wird abfiltriert und getroclrnet.
Eine Probe des Copolymers, das in einer Ausbeute von 92 0/0 und mit einer inhärenten Viskosität von 1,5 anfällt, wird nach der allgemeinen Arbeitsweise von Beispiel 2 versponnen und verstreckt. Im Filament beträgt die inhärente Viskosität 0,94. Eine Probe des auf der Spule straff aufgewickelten, verstreckten Filaments wird 16 Std. auf 170 CC erhitzt und dann 30 Min.
abgekocht. Nach der Wärmebehandlung hat das Filament die folgenden Strukturkennwerte und physikalischen Eigenschaften: WR5,% 84 TR50/1/2, % 61 -Verhältnis 2,25 -Kristallit-Grösse, Ä 140 Radialweite 0,39 Orientierungswinkel 15 Reissfestigkeit/Bruchdehnung/ 3,9/79/36 Modul, (g/den bzw. O/o bzw.
g/den)
TRs, O/o 96
Beispiel 11 Elastische Faser von starkem Arbeitserholungsvermögen aus einer Polyprivalolacton-Copolyamid-SchmeEzmi- schung
90 Gew.teile gepulvertes Polypivalolacton werden mit 10 Gew.teilen Copolyamid (erhalten aus 10,96 g Hexamethylendiamin, 9,04g Adipinsäure, 10,22 g Sebacinsäure und 16,80 g Caprolactam unter langsamem Erhitzen auf 215 bis 245 C und einstündiger Schlusspolykondensation bei 245 C und 1 mm Hg; Molekulargewicht, bestimmt durch Endgruppen-Titration, 2450) in Lösung in einem Lösungsmittel aus 4 Teilen Athanol und 3 Teilen Chloroform versetzt. Man entfernt das Lösungsmittel durch Erhitzen und stellt durch Formpressen einen Pfropfen aus der Schmelzmischung (Gew.verhältnis 90: 10) her.
Die Mischung wird nun bei 230 C mit einer Spinngeschwindigkeit von 457 m/Min.
zu einem Filament schmelzgesponnen, das man dann auf einer heissen Platte von 155 CC auf das 1,64fache verstreckt. Die das Filament bildende Polymermischung hat eine inhärente Viskosität von 1,4. Eine straff auf eine Spule aufgewickelte Probe des Filaments wird 2 Std. auf 170 C erhitzt und dann 30 Min. abgekocht.
Das wärmebehandelte Filament hat die folgenden Struk turkeunwerte und physikalischen Eigenschaften: WRs, O/o 82 TR50/1/2, /o 74 a-Verhältnis 2,17 -Kristallit-Grösse, Ä 144 Radialweite 0,28 Orientierungswinkel 17 Reissfestigkeit/Bruchdehnung/ 3,8/76/32 Modul, (g/den bzw. O/o bzw. g/den) TR5, O/o 94
Beispiel 12
Polypivalolacton (inhärente Viskosität 1,91) wird bei 280 CC aus einer Spinndüse mit 3 Austrittsöffnungen von jeweils 0,178 mm Durchmesser versponnen.
Die erhaltenen Filamente werden abgeschreckt, indem man sie durch Luft von Raumtemperatur einer 152 cm unter der Spinndüse angeordneten Führung zuführt, und darauf mit 549 m/Min. aufwickelt. Das anfallende, 3fädige Bündel hat eine inhärente Viskosität von 1,65; der durchschnittliche Titer der Einzelfilamente beträgt 5,5 den.
Das Filament hat im übrigen die folgenden Strukturkennwerte und physikalischen Eigenschaften: WRs, O/o 35 TR50/ln, /o 23 a;-Verhältnis 2,36 ou-Kristallit-Grösse, Ä 77 Radialweite (für die Messung zu schwach) Orientierungswinkel 31 Reissfestigkeit/Bruchdehnung/ 1,2/210/21 Modul, (g/den bzw. O/o bzw. g/den) TRs, O/o 65
Eine Probe des Multifilamentes wird in ein elastisches Multifilament übergeführt, indem man es in 50 Umschlingungen bei geringer Spannung um eine auf 180 "C gehaltene Walze und eine Abstandwalze führt, wobei die Durchlaufgeschwindigkeit 96 m/Min.
und die Berührungszeit mit der beheizten Walze 27 Sek. beträgt.
Nach der Wärmebehandlung hat das Multifilament die folgenden Strukturkennwerte und physikalischen Eigenschaften: WR5, O/o 54 TR50111 0/o 93 a:-Verhältnis 2,42 a-Kristallit-Grösse, A 228 Radialweite 031 Orientierungswinkel 31 Reissfestigkeit/Bruchdehnung/ 1,3/180/14 Modul, (g/den bzw. O/o bzw. g/den) TRs, O/o 78
Wie diese Eigenschaften zeigen, ist das wärmebehandelte Multifilament elastisch ohne ein starkes Arbeitserholungsvermögen aufzuweisen. Das Multifilament zeigt, wie die folgenden Modulwerte im gedehnten Zustand (bestimmt im zweiten Zyklus nach der genannten Dehnung) zeigen, eine ungewöhnlich starke Retraktionskraft.
Zum Vergleich wird die Retraktionskraft eines 40den-Endlosgarns des Handels aus Spandex ( Lycra Spandexgarn der Anmelderin) bestimmt:
Retraktionskraft (Modul), g/den bei einer Dehnung von
50 /o 60 O/o 75 O/o 90 O/o Polypivalolacton-Filamente 1,30 1,36 1,30 1,31 Spandex-Filamente 0,14 0,135 0,16 0,195
Auf einer herkömmlichen Spinnmaschine werden Stretchgarne mit umsponnenem Kern gemäss USA Patentschrift 3 038 295 hergestellt, wobei das oben beschriebene Polypivalolacton-Multifilament als Kerngarn eingesetzt wird.
Unter Einführung des Kerngarns mit einem Verzug von 1,8 wird ein Vorgarn von 0,45 kg/768-m-Strang aus 70 o/o Acrylhar-Zweikomponenten-Stapelfaser ( Orlon Acrylic Type 24 Fiber der Anmelderin) zu einem 259-den-Garn mit 717 S-Drehungenom versponnen, wobei die Endaufwickelgeschwindigkeit 9,7 m/Min. beträgt. Beim Einsatz des gesponnenen Polypivalolacton-Multifilamentes als Kerngarn zeigt sich, dass das Garn während des Verziehens gestreckt und als Produkt ein unelastisches kernumspsnnenes Garn erhalten wird. Das wärmebehandelte Polypivalolactogarn ergibt ein elastisches Garn mit umsponnenem Kern, das einen Kerngehalt von 5,5 O/o und einem Modul von 0,39 g/den bei 90 /n Dehnung hat. Das so erhaltene, elastische, kernumsponnene Garn eignet sich zur Herstellung von dehnbaren Waren.