DE60110361T2

DE60110361T2 - Polytrimethylenterephthalat-stapelfasern mit tetrakanalquerschnitt

Info

Publication number: DE60110361T2
Application number: DE2001610361
Authority: DE
Inventors: A. Ismael HERNANDEZ; David Geoffrey HIETPAS; M. James HOWELL; Claudia Schultze
Original assignee: Invista Technologies SARL USA
Current assignee: Invista Technologies SARL USA
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2021-08-28
Also published as: US6835339B2; TWI244513B; US20030071394A1; MXPA02004730A; KR100905636B1; JP2004509238A; WO2002022926A1; JP4832709B2; AU2001285306A1; ATE294267T1; US6458455B1; BR0107219A; KR100854919B1; CA2388867A1; US20020077013A1; AR035583A1; DE60110361D1; EP1230449B1; CN1196819C; KR20070121856A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich sowohl auf Stapelfasern mit einem Tetrakanalquerschnitt als auch auf damit hergestellte Garne, Textilerzeugnisse und Faserfüllstoffe sowie auf das Verfahren zur Herstellung solcher Stapelfasern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Polyethylenterephthalat ("2GT") und Polybutylenterephthalat ("4GT"), welche im Allgemeinen als "Polyalkylenterephthalate" bezeichnet werden, sind geläufige kommerzielle Polyester. Polyalkylenterephthalate verfügen über ausgezeichnete physikalische und chemische Eigenschaften, insbesondere über chemische Stabilität, Wärme- und Lichtstabilität, hohe Schmelzpunkte und eine hohe Festigkeit. Als Ergebnis hieraus haben sie eine weite Verbreitung gefunden für Harze, Filme und Fasern, einschließlich von Stapelfasern und von Faserfüllstoffen, welche solche Stapelfasern enthalten.
Synthetische, aus 2GT hergestellte Fasern sind gut in der Textilindustrie bekannt. Weiterhin sind die Eigenschaften und die Verfahrensparameter von 2GT Polymeren gut bekannt. Solche synthetischen Fasern werden gewöhnlich in zwei Gruppen eingeordnet; (1) kontinuierliche Filamente und (2) diskontinuierliche Fasern, welche oft als "Stapelfasern" oder als "Schnittfasern" bezeichnet werden. Herkömmliche, aus 2GT Stapelfasern hergestellte und für den Endverbraucher gedachte Produkte erstrecken sich auf Garne, Textilerzeugnisse und Faserfüllstoffe.
2GT Stapelfasern sind in solchen Produkten für den Endverbraucher wegen bestimmter Merkmale wünschenswert. Zum Beispiel sind Textilerzeugnisse und Garne aus 2GT Stapelfasern dafür bekannt, dass sie Garne mit wünschenswerten Eigenschaften für die stromabwärts stattfindende Verarbeitung ergeben, so wie dies von Aneja in dem U.S. Patent No. 5,736,243 offenbart wird. Zum Beispiel sind solche Fasern geeignet für die Verarbeitung auf Kammgarnsystemen. Weiterhin sind Garne, welche aus solchen Fasern hergestellt sind, nützlich bei der Herstellung von Textilerzeugnissen von geringem Gewicht mit einer guten Saugfähigkeit gegenüber von Feuchtigkeit. Das Ansaugen von Feuchtigkeit ist wünschenswert in Textilerzeugnissen, welche in vielen Arten von Kleidungsgegenständen eingesetzt werden, z.B. in der Sportbekleidung, weil sie dabei helfen, die Feuchtigkeit von dem Träger der Kleidung entfernt zu halten. In ähnlicher Weise sind Textilerzeugnisse von geringem Gewicht wünschenswert, weil sie weniger beschwerlich sind als Textilerzeugnisse mit einem größeren Gewicht.
Bestimmte 2GT Stapelfasern sind sogar noch wünschenswerter in solchen Produkten für die Endverbraucher infolge von besonderen Formmerkmalen. Zum Beispiel offenbart das U.S. Patent Nr. 5,736,243 ein Textilerzeugnis und Garne von 2GT Stapelfasern mit einem Tetrakanalquerschnitt, spezifischer gesehen mit einer oval ausgezackten Querschnittsform mit Kanälen, welche entlang der Länge des Filaments verlaufen. Aus solchen Fasern hergestellte Garne sind besonders nützlich bei der Herstellung von Textilerzeugnissen von geringem Gewicht aber mit einer guten Saugfähigkeit gegenüber von Feuchtigkeit.
Jüngst hat Polytrimethylenterephthalat (3GT), welches auch Polypropylenterephthalat genannt wird, als Faser ein wachsendes kommerzielles Interesse gefunden wegen der jüngsten Entwicklungen im Bereich der zu 1,3-Propandiol (PDO) führenden Wege mit niedrigeren Kosten, eine der Monomerkomponenten des Polymerhauptgerüstes. 3GT ist lange in der Faserform wünschenswert gewesen wegen seiner dispergierten Färbbarkeit bei Atmosphärendruck, seines niedrigen Biegemoduls, seiner elastischen Rückstellung und Rückfederung. Jedoch wirft die Herstellung einer 3GT Stapelfaser, welche für Garne von hoher Festigkeit und hoher Elastizität geeignet ist, eine Anzahl von besonderen Problemen auf, insbesondere was die Erzielung einer zufrieden stellenden Faserkräuselung und Garnfestigkeit betrifft. Die Lösungen dieser Probleme, welche über die Jahre hinweg für 2GT oder 4GT Fasern entwickelt worden sind, lassen sich häufig nicht auf 3GT Fasern anwenden wegen der einzigartigen Eigenschaften von 3GT.
Das japanische Patent JP 11-189938 lehrt das Herstellen von 3GT Kurzfasern (3-200 mm) und es beschreibt einen feuchten Wärmebehandlungsschritt bei 100–160 °C während einer Zeitdauer von 0,01 bis 90 Minuten oder einen trockenen Wärmebehandlungsschritt bei 100–300 °C während einer Zeitdauer von 0,01 bis 20 Minuten. In dem Arbeitsbeispiel 1 wird 3GT bei 260 °C mit einer Aufnahmegeschwindigkeit des Garnspinnens von 1800 m/Minute gesponnen. Nach dem Ziehen wird der Faser bei konstanter Länge eine Wärmebehandlung bei 150 °C während einer Zeitdauer von 5 Minuten mit einem flüssigen Bad gegeben. Dann wird sie gekräuselt und geschnitten. Das Arbeitsbeispiel 2 wendet eine trockene Wärmebehandlung bei 200 °C während einer Zeitdauer von 3 Minuten auf die gezogenen Fasern an.
Das japanische Patent JP 11-107081 beschreibt das Entspannen eines 3GT Multifilamentgarnes einer ungedehnten Faser bei einer Temperatur unter 150 °C, vorzugsweise 110–150 °C, während einer Zeitdauer von 0,2–0,8 Sekunden, vorzugsweise 0,3–0,6 Sekunden, gefolgt von einem Falschzwirnen des Multifilamentgarnes. Dieses Dokument enthält keine Lehre über ein Verfahren zur Herstellung einer gekräuselten 3GT Stapelfaser von hoher Zähigkeit.
Das U.S. Patent No. 3,584,103 beschreibt ein Verfahren zum Schmelzspinnen von 3GT Filamenten mit einer asymmetrischen Doppelbrechung. Schraubenförmig gekräuselte Textilfasern aus 3GT werden durch ein Schmelzspinnen von Filamenten hergestellt, um eine asymmetrische Doppelbrechung quer über ihre Durchmesser zu erzielen, durch ein Ziehen der Filamente, um die Moleküle derselben zu orientieren, durch ein Tempern der gezogenen Filamente bei 100–190°C, während sie bei konstanter Länge gehalten werden, und durch ein Erhitzen der getemperten Filamente in einem entspannten Zustand oberhalb von 45 °C, vorzugsweise bei etwa 140 °C während einer Zeitdauer von 2–10 Minuten, um die Kräuselung zu entwickeln. Alle Beispiele demonstrieren eine Entspannung der Fasern bei 140 °C.
Das EP Patent 1 016 741 beschreibt die Verwendung eines Phosphorzusatzes und bestimmte 3GT Polymer Qualitätsbeschränkungen zur Erzielung einer verbesserten Weiße, Schmelzstabilität und Spinnstabilität. Die nach dem Spinnen und Ziehen hergestellten Filamente und kurzen Fasern werden bei 90–200 °C wärmebehandelt, aber sie werden nicht gekräuselt und entspannt. Das Patent stellt fest (Seite 8, Zeile 18), dass die Querschnittsform der Faser nicht besonders begrenzt ist und dass sie rund, dreilappig, flach, sternförmig, w-förmig usw. und entweder massiv fest oder hohl sein kann. WO 01/16413, welche auf denselben Anmelder zurückgeht, beansprucht spezielle Vorteile für eine 3GT Faser, welche mit einem konvex-modifizierten dreilappigen Querschnitt extrudiert worden ist.
Keines der zitierten Dokumente lehrt ein Verfahren zur Herstellung einer Tetrakanal 3GT Stapelfaser, noch lehren sie die besonderen Vorteile einer solchen 3GT Stapelfaser.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung umfasst eine Poly(trimethylenterephthalat)-Monokomponenten-Stapelfaser, welche einen Tetrakanalquerschnitt aufweist. Vorzugsweise weist der Tetrakanalquerschnitt eine mit Rillen versehene, oval ausgezackte Form auf.
Vorzugsweise weist die Poly(trimethylenterephthalat)-Faser eine Zähigkeit von 3 Gramm/Denier (2,65 cN/dtex) oder höher auf. Vorzugsweise weist die Poly(trimethylenterephthalat)-Faser eine Kräuselungsaufnahme von 10 % bis 60 % auf.
Vorzugsweise wird die obige Poly(trimethylenterephthalat)-Faser durch ein Verfahren hergestellt, welches das Schmelzen eines Poly(trimethylenterephthalat)-Polymers umfasst, ein Spinnen der Schmelze bei einer Temperatur von 245 °C–bis 285 °C, ein Abschrecken der Fasern, ein Ziehen der Fasern, ein Kräuseln der Fasern unter Verwendung eines mechanischen Kräuselwerkzeugs, ein Entspannen der gekräuselten Faser bei einer Temperatur von 50 °C bis 120 °C, und ein Schneiden der Fasern auf eine Länge von 0,2–6 Zoll (0,5–15 cm).
Die Stapelfasern aus dem obigen Verfahren weisen eine Kräuselungsaufnahme von 10 % bis 60 % auf und eine Zähigkeit von mindestens 3 Gramm/Denier (2,65 cN/dtex).
Die Erfindung ist auch ausgerichtet auf Mischungen aus den Stapelfasern gemäß der Erfindung und aus Baumwoll-, 2GT-, Nylon-, Lyocel-, Acryl-, Polybutylenterephthalat (4GT)-Fasern und aus anderen Fasern.
Die Erfindung ist ebenfalls ausgerichtet auf ein Garn, welches aus einer Poly(trimethylenterephthalat)-Stapelfaser mit einem Tetrakanalquerschnitt hergestellt ist. Die Erfindung ist weiterhin ausgerichtet auf ein Textilerzeugnis, welches aus solch einem Garn hergestellt ist. Vorzugsweise verfügt das Textilerzeugnis über eine Farbaufnahme von mindestens 300 %.
Die Erfindung ist auch ausgerichtet auf nicht gewebte, gewebte und gestrickte Textilerzeugnisse, welche aus solchen Fasern und aus solchen Mischungen hergestellt sind. Die Erfindung ist weiterhin ausgerichtet sowohl auf Garne, welche aus solchen Mischungen hergestellt sind, und auf daraus hergestellte gewebte und gestrickte Textilerzeugnisse als auch auf Faserfüllstoffe, welche aus solchen Mischungen hergestellt sind.
Die Erfindung ist weiterhin ausgerichtet auf Fasern, Garne und Textilerzeugnisse, insbesondere auf gestrickte Textilerzeugnisse, mit einem ausgezeichneten Leistungsverhalten hinsichtlich des Saugens und/oder des Pillings. Ein bevorzugtes Textilerzeugnis, vorzugsweise ein gestricktes Textilerzeugnis, weist vorzugsweise eine Saughöhe von mindestens 2 Zoll (5 cm) nach 5 Minuten auf, vorzugsweise von mindestens 4 Zoll (10 cm) nach 10 Minuten, vorzugsweise von mindestens 5 Zoll (13 cm) nach 30 Minuten. Die bevorzugten Textilerzeugnisse besitzen fusselige Pillbildungen (im Gegensatz zu harten Pillbildungen), welche man als günstiger ansieht, weil sie zu einer geringeren Wahrnehmung der Pillbildungen führen.
Die Erfindung ist auch ausgerichtet sowohl auf Faserfüllgewebe oder Faserfüllfilz oder Faservliese als auch auf Faserfüllprodukte, einschließlich der Stapelfasern.
Die Erfindung ist weiterhin ausgerichtet auf Verfahren zur Herstellung der aus Poly(trimethylenterephthalat) bestehenden Garne, Faserfüllgewebe, Filz und Filzprodukte und Textilerzeugnisse.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine vergrößerte Fotografie, welche die Querschnittskonfiguration von Stapelfasern zeigt, welche aus Poly(trimethylenterephthalat) gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt sind.
2 ist eine vergrößerte Fotografie, welche die Querschnittskonfiguration des gesponnenen Garns A zeigt, welches aus Poly(trimethylenterephthalat)-Fasern gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
3 ist eine vergrößerte Fotografie, welche die Querschnittskonfigwation des gesponnenen Garns B zeigt, welches aus Poly(trimethylenterephthalat)-Fasern gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
4 ist eine vergrößerte Fotografie, welche die Querschnittskonfiguration des gesponnenen Garns C zeigt, welches aus Polyethylenterephthalat-Fasern gemäß den herkömmlichen Verfahren hergestellt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das in dieser Erfrindung verwendete Polytrimethylenterephthalat kann durch bekannte Herstellungstechniken hergestellt werden (chargenweise, kontinuierliche Verfahren usw.), wie sie in den U.S. Patenten der folgenden Nummern beschrieben sind: 5,015,789, 5,276,201, 5,284,979, 5,334,778, 5,364,984, 5,364,987, 5,391,263, 5,434,239, 5,510,454, 5,504,122, 5,532,333, 5,532,404, 5,540,868, 5,633,018, 5,633,362, 5,677,415, 5,686,276, 5,710,315, 5,714,262, 5,730,913, 5,763,104, 5,774,074, 5,786,443, 5,811,496, 5,821,092, 5,830,982, 5,840,957, 5,856,423, 5,962,745, 5,990,265, 6,140,543, 6,245,844, 6,277,289, 6,281,325, 6,255,442 und 6,066,714, EP 998 440 , WO 01/09073, 01/09069, 01/34693, 00/14041, 00/58393, 01/14450 und 98/57913, H.L. Traub, "Synthese und textilchemische Eigenschaften des Poly-Trimethylenterephthalats", Dissertation an der Universität Stuttgart (1994), und S. Schauhoff "New Developments in the Production of Polytrimethylene Terephthalate (PTT)", Man-Made Fiber Year Book (September 1996). Polytrimethylenterephthalate, welche als das Polyester dieser Erfindung nützlich sind, sind im Handel erhältlich bei E.I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware, unter der Handelsmarke "Sorona".
Vorzugsweise verfügt die Faser (Polytrimethylenterephthalat) über eine relative Viskosität (LRV) von mindestens 34 und sie kann so groß wie 60 oder höher sein.
Das für diese Erfindung geeignete Polytrimethylenterephthalat weist eine intrinsische Viskosität von 0,60 Deziliter/Gramm (dl/g) oder höher auf, vorzugsweise mindestens 0,70 dl/g, stärker bevorzugt mindestens 0,80 dl/g und am stärksten bevorzugt mindestens 0,90 dl/g. Die intrinsische Viskosität liegt typischerweise bei etwa 1,5 dl/g oder weniger, vorzugsweise bei 1,4 dl/g oder weniger, stärker bevorzugt bei 1,2 dl/g oder weniger und am stärksten bevorzugt bei 1,1 dl/g oder weniger.
Polytrimethylenterephthalat-Homopolymere, welche besonders nützlich bei der Praxis dieser Erfindung sind, weisen einen Schmelzpunkt von annähernd 225–231 °C auf.
Das Spinnen kann unter Verwendung solcher herkömmlicher Techniken und einer solchen herkömmlichen Ausrüstung ausgeführt werden, welche nützlich in Bezug auf Polyesterfasern sind, mit den hierin beschriebenen bevorzugten Ansätzen. Zum Beispiel sind verschiedene Spinnverfahren in den U.S. Patenten No. 3,816,486 und 4,639,347, in der Britischen Patent Spezifikation No. 1 254 826 und in dem japanischen Patent JP 11-189938 gezeigt worden.
Die Spinngeschwindigkeit liegt vorzugsweise bei 600 Meter pro Minute oder mehr, und typischerweise bei 2500 Meter pro Minute oder weniger. Die Spinntemperatur liegt typischerweise bei 245 °C oder höher und bei 285 °C oder weniger, vorzugsweise bei 275 °C oder weniger. Am stärksten bevorzugt man, dass das Spinnen bei etwa 255 °C ausgeführt wird.
Die Spinndüse ist so ausgelegt, dass sie eine Faser mit einem Tetrakanalquerschnitt extrudieren kann. Die bevorzugt verwendete Spinndüse ist von dem Typ, welcher in dem U.S. Patent No. 3,914,488 von Gorrafa, 1, und in dem U.S. Patent No. 4,634,625 beschrieben worden ist. Diese Spinndüsen liefern Fasern mit einem Tetrakanalquerschnitt, welcher eine mit Rillen versehene, oval ausgezackte Form aufweist. Die Form irgendeiner extrudierten Faser kann jedoch nicht identisch sein mit der Form der Spinndüse wegen einer Polymerkohäsion und eines daraus resultierenden Polymerflusses nach der Extrusion und vor dem Abschrecken und Ziehen. Dieser Fluss kann dazu neigen, die Vorteile, welche der ursprünglichen Spinndüsenform inhärent sind, zu verwischen. Die Erfinder haben in überraschender Weise herausgefunden, dass die Tetrakanalfasern von 3GT eine viel besser definierte Form aufweisen als es die 2GT Fasern tun. Dieses Merkmal ist in den 1 bis 3 dieser Erfindung gezeigt (welche 3GT illustrieren), verglichen mit der 4 (welche 2GT illustriert). Diese besser definierte Form vergrößert die von einer Tetrakanalstruktur gezeigten Vorteile.
Das Abschrecken kann in einer herkömmlichen Art und Weise ausgeführt werden unter Verwendung von Luft oder von anderen nach dem Stand der Technik beschriebenen Fluiden (z.B. Stickstoff). Querströmungs-, Radial- oder andere herkömmliche Techniken können verwendet werden.
Herkömmliche Spinnappreturen können nach dem Abschrecken über Standardtechniken aufgetragen werden (z.B. unter Verwendung einer Kissenrolle).
Die aus der Schmelze gesponnenen Fasern werden auf einer Zugkanne gesammelt. Dann werden mehrere Zugkannen zusammen angeordnet und ein großes Seil wird aus den Fasern hergestellt. Danach werden die Fasern unter Verwendung herkömmlicher Techniken gezogen, vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 50–120 Yards/Minute (46–110 m/Minute). Die Ziehverhältnisse liegen vorzugsweise in dem Bereich von 1,25–4, stärker bevorzugt in dem Bereich von 1,25–2,5 und am stärksten bevorzugt mindestens bei 1,4 und vorzugsweise bis zu 1,6. Das Ziehen wird vorzugsweise unter Verwendung eines zweistufigen Ziehverfahrens ausgeführt (siehe z.B. U.S. Patent No. 3,816,486).
Eine Appretur kann während des Ziehens unter Verwendung herkömmlicher Techniken aufgetragen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung werden die Fasern nach dem Ziehen und vor dem Kräuseln und dem Entspannen getempert. Unter "Tempern" ist gemeint, dass die gezogenen Fasern unter Spannung erhitzt werden. Tempern wird vorzugsweise bei mindestens etwa 85 °C ausgeführt und vorzugsweise bei etwa 115 °C oder weniger. Am stärksten bevorzugt man, dass das Tempern bei etwa 100 °C ausgeführt wird. Vorzugsweise wird das Tempern unter Verwendung erhitzter Rollen ausgeführt. Es kann auch unter Verwendung von gesättigtem Dampf gemäß U.S. Patent No. 4,704,329 ausgeführt werden. Gemäß einer zweiten Option wird das Tempern nicht ausgeführt. Vorzugsweise unterlässt man das Tempern bei der Herstellung von Faserfüllstoffen.
Herkömmliche, mechanische Techniken zur Kräuselung können verwendet werden. Ein mechanisches Stapelkräuselwerkzeug mit einer Dampfunterstützung, wie etwa ein Stoffkasten, wird bevorzugt.
Eine Appretur kann an dem Kräuselwerkzeug unter Verwendung herkömmlicher Techniken aufgetragen werden.
Der Grad der Kräuselung liegt typischerweise bei 8 Kräuseln pro Zoll (cpi) [3 Kräusel pro cm (cpc)] oder mehr, vorzugsweise bei 10 cpi (3,9 cpc) oder mehr, und am stärksten bevorzugt bei 14 cpi (5,5 cpc) oder mehr, und typischerweise bei 30 cpi (11,8 cpc) oder weniger, bevorzugt bei 25 cpi (9,8 cpc) oder weniger und stärker bevorzugt bei 20 cpi (7,9 cpc) oder weniger. Die sich daraus ergebende Kräuselaufnahme ist eine Funktion der Fasereigenschaften und liegt vorzugsweise bei 10 % oder mehr, stärker bevorzugt bei 15 % oder mehr und am stärksten bevorzugt bei 20 % oder mehr und vorzugsweise bis zu 40 %, stärker bevorzugt bis zu 60 %.
Bei der Herstellung eines Faserfüllstoffes wird vorzugsweise ein Glättungsmittel nach dem Kräuseln, aber vor dem Entspannen aufgetragen. Glättungsmittel, welche bei der Herstellung eines Faserfüllstoffes Nützlichkeit haben, sind in dem U.S. Patent No. 4,725,635 beschrieben.
Eine niedrigere Temperatur für die Entspannung kann verwendet werden, um eine maximale Kräuselaufnahme zu erzielen. Unter "Entspannung" ist gemeint, dass die Fasern in einem nicht eingeschränkten Zustand so erhitzt werden, dass die Fasern frei sind, um zu schrumpfen. Die Entspannung wird nach dem Kräuseln und vor dem Schneiden ausgeführt. Eine typische Entspannung wird ausgeführt, um die Schrumpfung herauszunehmen und um die Fasern zu trocknen. In einer typischen Entspannungsvorrichtung ruhen die Fasern auf einem Förderband und gleiten durch einen Ofen hindurch. Das Minimum der für diese Erfindung nützlichen Entspannungstemperatur liegt bei 40 °C, weil niedrigere Temperaturen es der Faser nicht erlauben, in einer ausreichenden Zeitdauer zu trocknen. Die Entspannung findet vorzugsweise bei einer Temperatur von 120 °C oder weniger statt, stärker bevorzugt bei 105 °C oder weniger, sogar stärker bevorzugt bei 100 °C oder weniger, noch stärker bevorzugt unter 100 °C und am stärksten bevorzugt unter 80 °C. Die Temperatur der Entspannung liegt vorzugsweise bei 55 °C oder höher, stärker bevorzugt über 55°C, stärker bevorzugt bei 60 °C oder höher und am stärksten bevorzugt über 60 °C. Die Entspannungszeit überschreitet vorzugsweise nicht eine Dauer von etwa 60 Minuten, stärker bevorzugt liegt sie bei 25 Minuten oder weniger. Die Entspannungszeit muss lang genug sein, um die Fasern zu trocknen und um die Fasern auf die gewünschte Entspannungstemperatur zu bringen, welche von der Größe des Zug-Denier abhängt und welche Sekunden betragen kann, wenn kleine Mengen [(z.B. 1.000 Denier (1.100 dtex)] entspannt werden. In kommerziellen Einstellungen können die Zeiten so kurz wie eine Minute sein. Vorzugsweise werden die Fasern durch den Ofen mit einer Geschwindigkeit von 50– 200 Yards/Minute (46–183 Meter/Minute) während einer Zeitdauer von 6–20 Minuten oder bei anderen Geschwindigkeiten hindurchgeschleust, welche geeignet sind, um die Fasern zu entspannen und zu trocknen.
Die Fasern werden vorzugsweise in einer Piddler-Kanne gesammelt, gefolgt von einem Schneiden und von einem Verpacken zu Ballen. Die Stapelfasern dieser Erfindung werden vorzugsweise durch eine mechanische Schnittvorrichtung geschnitten, gefolgt von einer Entspannung. Die Fasern liegen vorzugsweise in dem Bereich von 0,2–6 Zoll (0,5–15 cm), stärker bevorzugt 0,5–3 Zoll (1,3–7,6 cm) und am stärksten bevorzugt 1,5 Zoll (3,8 cm). Verschiedene Stapellängen können für verschiedene Endanwendungen bevorzugt werden.
Die Stapelfaser weist vorzugsweise eine Zähigkeit von 3,0 Gramm/Denier (g/d) (2,65 cN/dtex) (Umwandlungen in cN/dtex wurden vorgenommen unter Verwendung von 0,883, multipliziert mit dem Wert g/d, was die Standardtechnik in der Industrie ist) oder höher auf, vorzugsweise größer als 3,0 g/d (2,65 cN/dtex), um eine Verarbeitung auf einer Vorrichtung für ein Hochgeschwindigkeitsspinnen und für ein Kardieren mit hoher Geschwindigkeit ohne eine Faserbeschädigung zu ermöglichen. Stapelfasern, welche durch ein Ziehen und ein Entspannen, aber nicht durch ein Tempern hergestellt worden sind, weisen Zähigkeiten von größer als 3,0 g/d (2,65 cN/dtex) auf, vorzugsweise 3,1 g/d (2,74 cN/dtex) oder höher. Stapelfasern, welche durch ein Ziehen, ein Entspannen und durch ein Tempern hergestellt worden sind, weisen Zähigkeiten von größer als 3,5 g/d (3,1 cN/dtex) auf, vorzugsweise 3,6 g/d (3,2 cN/dtex) oder höher, stärker bevorzugt 3,75 g/d (3,3 cN/dtex) oder höher, sogar noch stärker bevorzugt 3,9 g/d (3,44 cN/dtex) oder höher und am stärksten bevorzugt 4,0 g/d (3,53 cN/dtex) oder höher. Zähigkeiten von bis zu 6,5 g/d (5,74 cN/dtex) oder höher können durch das Verfahren der Erfindung hergestellt werden. Für manche Endanwendungen werden Zähigkeiten von bis zu 5 g/d (4,4 cN/dtex), vorzugsweise von 4,6 g/d (4,1 cN/dtex) bevorzugt. Hohe Zähigkeiten können einen übermäßigen Faserpillbildungseffekt auf den Textiloberflächen verwsachen. Am beachtenswertesten ist es, dass diese Zähigkeiten erzielt werden können mit Dehnungen (Dehnung bis zum Bruch) von 55 % oder weniger, und normalerweise mit 20 % oder mehr.
Die Fasern enthalten vorzugsweise mindestens 85 Gew.-%, stärker bevorzugt 90 Gew-% und sogar noch stärker bevorzugt mindestens 95 Gew-% Polytrimethylenterephthalat-Polymer. Die am stärksten bevorzugten Polymere enthalten im Wesentlichen alle ein Polytrimethylenterephthalat-Polymer und die Zusätze, welche in Polytrimethylenterephthalat-Fasern verwendet werden. Solche Zusätze schließen mit ein Antioxidantien, Stabilisierungsmittel (z.B. UV Stabilisierungsmittel), Mattierungsmittel (z.B. TiO₂, Zinksulfid oder Zinkoxid), Pigmente (z.B. TiO₂, usw.), Flammhemmmittel, antistatische Mittel, Färbmittel, Füllstoffe (wie etwa Calciumcarbonat), antimikrobielle Stoffe, antistatische Mittel, optische Aufheller, Streckmittel, Verarbeitungshilfsmittel und andere Verbindungen, welche das Verarbeitungsverfahren oder das Leistungsverhalten von Polytrimethylenterephthalat erhöhen. Wenn man es verwendet, dann fügt man TiO₂ vorzugsweise in einer Menge von mindestens 0,01 Gew.-% hinzu, stärker bevorzugt mindestens 0,02 Gew-% und vorzugsweise bis zu 5 Gew-%, stärker bevorzugt bis zu 3 Gew-%, und am stärksten bevorzugt bis zu 2 Gew-%, bezogen auf das Gewicht der Polymere oder Fasern. Matte Polymere enthalten vorzugsweise etwa 2 Gew-% und halbmatte Polymere enthalten vorzugsweise etwa 0,3 Gew-%.
Die gemäß dieser Erfindung hergestellten Fasern für Kleidung (z.B. gestrickte und gewebte Textilerzeugnisse) und nicht gewebte Erzeugnisse weisen typischerweise eine Größe von mindestens 0,8 Denier pro Filament (dpf) (0,88 decitex)(dtex)) auf, vorzugsweise mindestens 1 dpf (1,1 dtex) und am stärksten bevorzugt man mindestens 1,2 dpf (1,3 dtex). Sie weisen vorzugsweise 3 dpf (3,3 dtex) oder weniger auf, stärker bevorzugt 2,5 dpf (2,8 dtex) oder weniger und am stärksten bevorzugt man 2 dpf (2,2 dtex) oder weniger. Am stärksten bevorzugt man etwa 1,4 dpf (etwa 1,5 dtex). Nicht gewebte Erzeugnisse verwenden typischerweise 1,5–6 dpf (1,65–6,6 dtx) Stapelfasern. Fasern mit höherem Denierwert bis zu 6 dpf (6,6 dtex) können verwendet werden, und sogar höhere Denierwerte sind nützlich für nicht textile Verwendungen wie etwa als Faserfüllstoff.
Faserfüllstoff verwendet 0,8–15 dpf (0,88–16,5 dtx) Stapelfasern. Die für den Faserfüllstoff hergestellten Fasern weisen typischerweise mindestens 3 dpf (3,3 dtex) auf, stärker bevorzugt mindestens 6 dpf (6,6 dtex). Sie weisen typischerweise 15 dpf (16,5 dtex) oder weniger auf stärker bevorzugt 9 dpf (9,9 dtex) oder weniger.
Die Fasern gemäß dieser Erfindung sind Monokomponentenfasern. (Daher sind insbesondere Bikomponentenfasern und Vielkomponentenfasern ausgeschlossen wie etwa Kernmantelfasern oder Fasern in einer Nebeneinanderanordnung, welche aus zwei verschiedenen Typen von Polymeren oder aus zwei Fasern desselben Polymeres mit verschiedenen Eigenschaften in jedem Gebiet hergestellt sind, aber es schließt nicht andere Polymere aus, welche in der Faser dispergiert sind und Zusatzstoffe sind anwesend.) Sie können fest, hohl oder mehrfach hohl sein.
Vorzugsweise werden die Stapelfasern dieser Erfindung dazu verwendet, um Kleidung, nicht gewebte Textilerzeugnisse und Faserfüllstoffe herzustellen, stärker bevorzugt Kleidung wie etwa gestrickte und gewebte Textilerzeugnisse. Kleidung (z.B. Garne) und nicht gewebte Textilerzeugnisse können hergestellt werden, indem man die Ballen öffnet, die Stapelfasern kardiert und sie dann mischt. Mehr spezifisch gesehen werden die Fasern bei dem Herstellen nicht gewebter Textilerzeugnisse zusammengebunden unter Verwendung herkömmlicher Techniken (z.B. thermisches Binden, Vernadelung, Spinnbindung, usw.). Beim Herstellen gestrickter und gewebter Textilerzeugnisse werden die Fasern zu Spinnfasern gezogen und zu einem Garn gesponnen, wobei wieder herkömmliche Techniken verwendet werden. Dann wird das Garn zu einem Textilerzeugnis gestrickt oder gewebt. Die Fasern dieser Erfindung können mit anderen Typen von Fasern gemischt werden, wie etwa Baumwolle, 2GT, Nylon, Lyocel, Acryl, Polybutylenterephthalat usw. Zusätzlich können sie mit 3GT Fasern mit anderen Formen oder mit anderen Typen von Fasern gemischt werden, einschließlich kontinuierlicher Fasern.
Die Stapelfasern gemäß dieser Erfindung können bei Anwendungen von Faserfüllstoffen verwendet werden. Vorzugsweise werden die Ballen geöffnet, die Fasern gekämmt – garnettiert oder kardiert – um ein Gewebe herzustellen, das Gewebe wird kreuzweise überlappt, um einen Filz zu bilden (dies ermöglicht die Erzielung eines höheren Wertes an Gewicht und/oder Größe) und die Filze werden in das Endprodukt gefüllt unter Verwendung eines Kissenfüllgerätes oder einer anderen Füllstoffvorrichtung. Die Fasern in dem Gewebe können weitgehender gebunden werden unter Verwendung herkömmlicher Bindungstechniken wie etwa die Sprüh-(Harz)-Bindung, die Thermoverklebung (niedrig schmelzend) und die Bindung mittels Ultraschall. Eine Stapelfaser mit niedriger Bindungstemperatur (z.B. Polyester mit niedriger Bindungstemperatur) kann wahlweise mit den Fasern gemischt werden, um die Bindung zu verstärken.
Fasergefüllte Gewebe, welche mit der beanspruchten Erfindung hergestellt werden, wiegen typischerweise 0,5–2 Unzen/Yard² (17–68 g/m²). Kreuzweise überlappte Filze können 30–1000 g/m² der Faser ausmachen.
Bei Einsatz der Erfindung ist es möglich, Faserfüllstoffe aus Polytrimethylenterephthalat herzustellen, welche den Eigenschaften der 2GT Stapelfaserfüllstoffe überlegen sind, einschließlich der Eigenschaften, aber nicht auf diese beschränkt, einer erhöhten Weichheit der Faser, einer erhöhten Druckfestigkeit, Selbstquellung, und der überlegenen Eigenschaften des Feuchtigkeitstransportes.
Gemäß dieser Erfindung hergestellte Faserfüllstoffe können in vielen Anwendungen eingesetzt werden, einschließlich Kleidung (z.B. Büstenhalter-Ausfütterung), Kissen, Möbel, Isolierung, Steppdecken, Filter, Teile der Automobilindustrie (z.B. Kissen), Schlafsäcke, Matratzenunterlagen und Matratzen.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele werden zum Zwecke der Illustration der Erfindung vorgestellt und sie dienen nicht dazu, die Erfindung zu begrenzen. Alle Angaben hinsichtlich von Teilen, Prozenten usw. sind auf das Gewicht bezogen, sofern nicht anderweitig angezeigt.
MESSUNGEN UND EINHEITEN
Die hierin diskutierten Messungen wurden durchgeführt unter Verwendung herkömmlicher U.S. Textihnaßeinheiten, einschließlich des Denier, welches ein metrisches Maß ist. Um die praktischen Vorschriften anderswo zu erfüllen, werden die U.S. Maßeinheiten hierin zusammen mit den entsprechenden metrischen Einheiten berichtet. Zum Beispiel werden die Äquivalente zu den dtex-Werten in Parenthese nach den tatsächlich gemessenen Werten geliefert.
Spezifische Eigenschaften der Fasern werden so gemessen, wie es unten beschrieben ist.
RELATIVE VISKOSITÄT
Die relative Viskosität ("LRV") ist die Viskosität eines Polymers, welches in einem HFIP Lösungsmittel (Hexafluoroisopropanol, welches 100 ppm einer 98 % Reagensqualität Schwefelsäure) gelöst ist. Der die Viskosität messende Apparat ist ein Kapillarviskosimeter, welcher bei einer Anzahl kommerzieller Verkäufer (Design Scientific, Cannon usw.) erhältlich ist. Die relative Viskosität in Centistokes wird in einer 4,75 Gew-% Polymerlösung in HFIP bei 25 °C gemessen, verglichen mit der Viskosität von reinem HFIP bei 25 °C.
INTRINSISCHE VISKOSITÄT
Die intrinsische Viskosität (IV) wurde bestimmt unter Verwendung der Viskosität, welche gemessen wurde mit einem Viscotek Forced Flow Viscometer Y900 (Viscotek Corporation, Houston, TX) für das Polyester, welches in 50/50 Gew.-% Trifluoressigsäure/Methylenchlorid bei 0,4 Gramm/dL Konzentration bei 19 °C aufgelöst war, gefolgt von einem automatischen Verfahren, welches auf ASTM D 5225-92 beruht.
SAUGFÄHIGKEIT
Die Sauggeschwindigkeiten der Textilerzeugnisse in dem Beispiel wurden gemessen durch ein vertikales Eintauchen der Unterseite eines ein Zoll (2,5 cm) breiten Streifens des Textilerzeugnisses 1,8 Zoll (4,6 cm) tief in entionisiertes Wasser, durch eine visuelle Bestimmung der Höhe des Wassers, welches von dem Textilerzeugnis aufgesogen worden ist, und durch eine Aufzeichnung der Saughöhe als eine Funktion der Zeit.
KRÄUSELAUFNAHME
Ein Maß für die Elastizität und Rückfederung einer Faser ist die Kräuselaufnahme ("CTU" = crime take-up), welche misst, wie gut die angezeigte Frequenz und Amplitude der zweiten Kräuselung in der Faser eingestellt ist. Die Kräuselaufnahme bezieht die Länge der gekräuselten Faser auf die Länge der gedehnten Faser und sie wird daher beeinflusst durch die Kräuselamplitude, durch die Kräuselfrequenz und durch die Fähigkeit der Kräusel, einer Deformation zu widerstehen. Die Kräuselaufnahme wird nach der folgenden Formel berechnet: CTU (%) = [100(L1 – L2)]/L1 wobei L₁ die gedehnte Länge darstellt (Fasern, welche unter einer hinzugefügten Last von 0,13 ± 0,02 Gramm pro Denier (0,115 ± 0,018 dN/tex) während einer Zeitdauer von 30 Sekunden hängen) und L₂ die gekräuselte Länge darstellt (Länge derselben Fasern, welche unter keiner hinzugefügten Last hängt nach einer Ruhezeit während einer Zeitdauer von 60 Sekunden, die der ersten Ausdehnung folgt).
BEISPIEL 1
Dieses Beispiel illustriert die Vorteile der Stapelfasern der vorliegenden Erfindung in Textilanwendungen wie etwa in Garnen und in Textilerzeugnissen. In diesem Beispiel wurden die Polytrimethylenterephthalat-Fasern mit einem Tetrakanalquerschnitt, welcher in 1 gezeigt ist, aus Flocken gesponnen unter Verwendung eines herkömmlichen Schmelzextruders bei einer Spinnblocktemperatur von 265 °C. Die Fasern wurden bei einer Geschwindigkeit von etwa 70 pph (31,75 kg/h) extrudiert unter Verwendung einer Spinndüse mit 1054 Kapillaren und mit einer Spinngeschwindigkeit von 2066 ypm (1889 mpm =1889 Meter pro Minute). Die gesponnenen Fasern wurden dann gezogen unter Verwendung einer herkömmlichen Polyesterstapelziehvorrichtung, wobei zwei Sätze von Parametern verwendet wurden, dehnbare Ziehgarne A und B, so wie es unten beschrieben ist.
GEZOGENES GARN A
Polytrimethylenterephthalat-Fasern wurden unter Verwendung einer Badtemperatur von 75 °C und mit einer Ziehgeschwindigkeit von etwa 50 ypm (46 mpm), mit einem Gesamtziehverhältnis von 1,8 gezogen.
GEZOGENES GARN B
Polytrimethylenterephthalat-Fasern wurden in einer ähnlichen Weise gezogen, jedoch betrug die Badtemperatur 85 °C und die Ziehgeschwindigkeit betrug etwa 100 ypm (91 mpm), mit einem Gesamtziehverhältnis von 2,0.
GEKRÄUSELTE FASERN A UND B
Die Fasern der gezogenen Garne A und B wurden dann in einer herkömmlichen Art und Weise gekräuselt mit der Unterstützung von Dampf bei 15 psig (103 kN/m²) Ladedruck bis etwa 12 cpi (30 c/cm). Die Fasern wurden dann gemäß der vorliegenden Erfindung zu einer Seilform während einer Zeitdauer von etwa 8 Minuten bei 100 °C entspannt. Die Fasern wurden dann auf 1,5 Zoll lange Stapel zugeschnitten unter Verwendung einer herkömmlichen Stapelschnittvorrichtung. Die physikalischen Eigenschaften dieser Fasern sind in der Tabelle 1 gezeigt.
TABELLE 1 – GEKRÄUSELTE FASEREIGENSCHAFTEN
GESPONNENE GARNE A UND B
Die Fasern A und B wurden in gesponnene Garne umgewandelt mit einer Handelszahl von 30 Einzelfasern (d.h. Ne 30) über ein Ringspinnen in einer herkömmlichen Art und Weise. (Ne 30 bezieht sich auf die Anzahl von 840 Yard (768 Meter) Längen eines Garns, welche erforderlich sind für das Garngewicht von 1 Pfund (0,454 kg)). Vergrößerte Fotografien, welche die Querschnitte des gesponnenen Garns A und des gesponnenen Gams B zeigen, sind jeweils in der 2 und 3 gezeigt. Ein gestricktes Textilerzeugnis wurde von jedem der Garne hergestellt und nach verschiedenen Eigenschaften gemessen, welche in der Textilindustrie wünschenswert sind.
(VERGLEICHENDES) GESPONNENES GARN C
Im Handel erhältliche, auf 1,5 Zoll (3,81 cm) Größe zugeschnittene Stapelfasern von 2GT Fasern eines ähnlichen Querschnitts wurden auch unter Verwendung des Verfahrens des Ringspinnens zu Ne 30 gesponnenen Garnen gesponnen. Diese Garne, das Gesponnene Garn C, wurden als Kontrollprobe verwendet. Eine vergrößerte Fotografie, welche den Querschnitt des gesponnenen Garns C zeigt, ist in der 4 gezeigt.
Die Garne A, B und C wurden zu Textilerzeugnissen gestrickt und hinsichtlich ihres Pillingverhaltens und ihres Saugfähigkeitsverhaltens getestet. Wie unten beschrieben ist, zeigen die aus den Garnen der vorliegenden Erfindung hergestellten Textilerzeugnisse ein gutes oder besseres Leistungsverhalten gegenüber Textilerzeugnissen, welche unter Verwendung herkömmlicher 2GT Garne gestrickt worden sind.
PILLING-ERGEBNIS
Die gesponnenen Garne A, B und C wurden zu Ärmeln gestrickt, dann gefärbt und hinsichtlich des Pillingverhaltens überprüft unter Verwendung eines Random Tumble Pill Tests (statistischer Zufallstrommelpillbildungstest) [(ASTM D-3512 (dahingehend modifiziert, dass die Kanten nicht verleimt waren)], wobei überall eine herkömmliche Technologie angewandt wurde. Die Textilerzeugnisse wurden in beiderlei Richtungen getestet, sowohl unter Verwendung einer Kochfärbung als auch einer Druckfärbung. Die Tabelle 3 listet die Testergebnisse für ein jedes Textilerzeugnis auf. Die Ergebnisse des ersten Tests werden für drei Zeitpunkte gezeigt (30, 60 und 90 Minuten). Die berichteten Werte beruhen auf einer Skala von 1 bis 5, wobei 5 der beste Wert ist und 1 der niedrigste Leistungswert des Pillings. Textilerzeugnisse, welche aus Garn A gestrickt waren, zeigten ein besseres Leistungsverhalten, wenn sie beim Kochen gefärbt wurden, als die beiden Textilerzeugnisse aus den Garen B und C. Das Textilerzeugnis aus dem Garn B zeigte jedoch ein besseres Leistungsverhalten als die zwei anderen, wenn es mit Druck gefärbt wurde. Daher waren insgesamt die Textilerzeugnisse aus den Garnen A und B besser als das Textilerzeugnis aus dem Garn C.
Auch in der Tabelle 3 gezeigt sind die Ergebnisse des Testes der Farbaufnahme. Die Textilerzeugnisse, welche aus den gesponnenen Garnen A und B gestrickt waren, erfuhren eine Farbaufnahme von gut über 300 %, während dagegen das aus dem gesponnenen Garn C gestrickte Textilerzeugnis eine Farbaufnahme von nur 100 % aufwies.
TABELLE 3 – LEISTUNGSVERHALTEN GESTRICKTER TEXTILERZEUGNISSE
Ein anderer Unterschied, welcher bei den aus Garnen der vorliegenden Erfindung hergestellten Textilerzeugnissen bemerkt worden ist, liegt in der unerwarteten Verbesserung der Pilling Performance, dies trotz der erhöhten LRV. Herkömmliche Garne weisen den entgegengesetzten Effekt auf, d.h. eine Verwenderung der LRV für ein 2GT Polymer führt im Allgemeinen zu einer besseren Pilling Performance. Im Gegensatz dazu war die Polymer LRV für Textilerzeugnisse, welche unter Verwendung der gesponnenen Garne A und B hergestellt worden waren, über 50 % größer als die aus den herkömmlichen Garnen, aus dem gesponnenen Garn C, hergestellten Textilerzeugnisse, die gesponnenen Garne A und B wiesen dazu noch eine 200 % bessere Pilling Performance auf.
LEISTUNGSVERHALTEN DER SAUGFÄHIGKEIT
Die gestrickten Textilerzeugnisse wurden dann bewertet hinsichtlich ihrer Fähigkeit, Feuchtigkeit aufzusaugen. Dies wurde erreicht, indem man die Saughöhe als ein Funktion der Zeit maß.
TABELLE 4 – LEISTUNGSVERHALTEN DER SAUGFÄHIGKEIT
Wie in der Tabelle 4 gezeigt ist, weisen die aus den gesponnenen Garnen A und B gestrickten Textilerzeugnisse ein überlegenes Leistungsverhalten der Saugfähigkeit auf, wenn man sie mit den aus dem gesponnenen Garn C gestrickten Textilerzeugnissen vergleicht.
BEISPIEL 2

In diesem Beispiel wurden Polytrimethylenterephthalat-Fasern mit einem Tetrakanalquerschnitt aus Flocken gesponnen unter Verwendung eines herkömmlichen Schmelzextruders bei einer Spinnblocktemperatur von 265 °C. Die Fasern wurden bei einer Geschwindigkeit von etwa 70 pph (31,75 kg/h) extrudiert unter Verwendung einer Spinndüse mit 1054 Kapillaren und mit einer Spinngeschwindigkeit ähnlich zu der von Beispiel 1. Die gesponnenen Fasern wurden dann gezogen unter Verwendung einer herkömmlichen Polyesterstapelziehvorrichtung, welche das Garn ergibt, so wie es unten beschrieben ist. TABELLE 5

Ziehverhältnis	1,5
Ziehbadtemperatur	85 °C
Entspannungstemperatur	= 100 °C
(8 Minuten Verweilzeit)
Stapel	dpf = 1,5
Kräuseldampfdruck	= 14 psig
Modul	= 16,5 g/Denier
Zähigkeit	3,1 g/Denier (2,74 cN/dtex)
Dehnung	= 64,3 %
Kräuselaufnahme	= 26 %.

Das Leistungsverhalten der Saugfähigkeit wurde dann mit den in der Tabelle 6 gegebenen Ergebnissen gemessen.
TABELLE 6 – LEISTUNGSVERHALTEN DER SAUGFÄHIGKEIT
Diese Tabelle zeigt wieder das ausgezeichnete Leistungsverhalten der Saugfähigkeit von 3GT Tetrakanalstapelfasern.
BEISPIEL 3
Dieses Beispiel demonstriert die bevorzugte Ausführung der Erfindung für eine Stapelfaser mit einer oval ausgezackten Querschnittsform, hergestellt unter einer Reihe von Verfahrensbedingungen.
Polytrimethylenterephthalat einer intrinsischen Viskosität (IV=1,04) wurde über einem inerten Gas, welches auf 175 °C erhitzt wurde, getrocknet und dann schmelzgesponnen zu einem ungezogenen Stapelseil durch die 1054 Löcher umfassenden Spinndüsen, welche so ausgelegt sind, dass sie einen oval ausgezackten Querschnitt verleihen. Die Temperaturen des Spinnblocks und der Übertragungslinie wurden bei 254 °C aufrecht gehalten. Am Ausgang der Spinndüse wurde das laufende Garn abgeschreckt über eine herkömmliche Querluftströmung. Eine Spinnappretur wurde auf das abgeschreckte Seil aufgetragen und es wurde mit einer Geschwindigkeit bei 1500 Yards/min (1370 Meter/min) aufgewickelt. Das in diesem Zustand aufgesammelte ungezogene Seil wurde auf den Wert von 2,44 dpf (2,68 dtex) bestimmt mit einer 165 % Dehnung bis zum Bruch und mit einer Zähigkeit von 2,13 g/Denier (1,88 cN/dtex). Das oben beschriebene Seilprodukt wurde gezogen, wahlweise getempert, gekräuselt und entspannt unter einer Reihe von Verfahrensbedingungen, welche alle Beispiele der bevorzugten Ausführung der Erfindung sind.
BEISPIEL 3A: Dieses Beispiel verarbeitet das Seil unter Verwendung eines zweistufigen Zieh-Entspannungsverfahrens. Das Seilprodukt wurde über ein zweistufiges Ziehverfahren gezogen, wobei das totale Ziehverhältnis zwischen der ersten Rolle und der letzten Rolle auf 1,97 eingestellt wurde. In diesem zweistufigen Verfahren wurde zwischen 80–90 % des gesamten Ziehens bei Raumtemperatur in der ersten Stufe ausgeführt und dann wurde der verbleibende Rest von 10–20 % des Ziehens getätigt, während die Faser in eine atmosphärische Dampfkammer eingetaucht wurde, welche auf 90–100 °C eingestellt war. Die Spannung der Seillinie wurde kontinuierlich aufrechterhalten, während das Seil in einen herkömmlichen Kräuselstoffkasten eingeführt wurde. Atmosphärischer Dampf wurde auch während des Kräuselverfahrens auf das Seilband aufgetragen. Nach dem Kräuseln wurde das Seilband in einem auf 60 °C erhitzten Bandofen mit einer Verweilzeit in dem Ofen während einer Zeitdauer von 6 Minuten entspannt. Das resultierende Seil wurde zu einer Stapelfaser geschnitten, welche ein dpf von 1,68 (1,85 dtex) aufwies. Während das Ziehverhältnis wie oben beschrieben auf 1,97 eingestellt wurde, lässt die Verminderung hinsichtlich des Denier-Wertes von dem ungezogenen Seil (2,44 dpf) auf die endgültige Stapelform (1,68 dpf) ein wahres Ziehverhältnis des Verfahrens von 1,45 vermuten. Dieser Unterschied wird durch eine Schrumpfung und Entspannung der Faser während der Schritte des Kräuselns und der Entspannung verursacht. Die Dehnung bis zum Bruch des Stapelmaterials betrug 68 % und die Faserzähigkeit betrug 3,32 g/Denier (2,93 cN/dtex). Die Kräuselaufnahme der Faser betrug 29 % mit einer Kräuselung/ Zoll von 14 (5,5 Kräusel/cm).
BEISPIEL 3B: Dieses Beispiel verarbeitet das Seil unter Verwendung eines zweistufigen Zieh-Temper-Entspannungsverfahrens. In diesem Beispiel wird die Faser ähnlich zu dem Beispiel 3A verarbeitet mit der Ausnahme, dass in der zweiten Stufe des Ziehverfahrens der atmosphärische Dampf ersetzt wurde durch einen auf 65 °C erhitzten Wasserspray und dass das Seil unter Spannung bei 105 °C über einer Reihe von erhitzten Rollen getempert wurde, bevor es in die Phase der Kräuselung eintrat. Die resultierende Stapelfaser wurde mit einem Wert von 1,65 dpf (1,82 dtex) bestimmt, mit einer Dehnung bis zum Bruch von 66 % und die Faserzähigkeit betrug 3,34 g/Denier (2,95 cN/dtex). Die Kräuselaufnahme der Faser betrug 30 % mit einer Kräuselung/Zoll von 13 (5,1 Kräusel/cm).
BEISPIEL 3C: Dieses Beispiel verarbeitet das Seil unter Verwendung eines zweistufigen Zieh-Temper-Entspannungsverfahrens. In diesem Beispiel wird die Faser ähnlich zu dem Beispiel 3B verarbeitet mit der Ausnahme, dass das gesamte Ziehverhältnis zwischen den ersten und den letzten Rollen auf 2,40 eingestellt wurde, dass die Temperrollen auf 95 °C erhitzt wurden und dass der Entspannungsofen auf 70 °C eingestellt wurde. Die resultierende Stapelfaser wurde mit einem Wert von 1,47 dpf (1,62 dtex) bestimmt, mit einer Dehnung bis zum Bruch von 56 % und die Faserzähigkeit betrug 3,90 g/Denier (3,44 cN/dtex). Die Kräuselaufnahme der Faser betrug 28,5 % mit einer Kräuselung/Zoll von 14 (5,5 Kräusel/cm).
UMWANDLUNG DER FASERN DES BEISPIELES 3C ZU GESPONNENEN STAPELGARNEN
In der Tabelle 7 sind die physikalischen Eigenschaften der Fasern des Beispiels 3 verglichen mit einer im Handel erhältlichen Faser Dacron^® T-729W mit einer oval langettierten ovalen Querschnittsform, welche aus Polytrimethylenterephthalat hergestellt ist (E.I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware).
TABELLE 7
Die Stapelfasern des Beispiels 3C wurden dann auf 1,5'' zugeschnitten und zu Stapeln gesponnener Garne verarbeitet über das herkömmliche Verfahren des Kardierens, des Ziehens, des Vorspinnens und des Ringspinnen zu einer nominalen Baumwollzahl von 22/l (241,6 Denier) Garnen. Die hergestellten Garne sind hier beschrieben und sind in der Tabelle 8 zusammengefasst.
GARN

E Dacron T-729W
F 50 % Beispiel 3C, 50 % Dacron T-729W
G 50 % Beispiel 3C, 50 % Baumwolle
H 50 % Beispiel 3C, 50 % 1,5 Denier Lyocell
I 50 % Beispiel 3C, 50 % 1,2 Denier Acrylstapel
J Beispiel 3C

Die Eigenschaften der Zugfestigkeit (Dehnung bis zum Bruch, Bruchfestigkeit und Zähigkeit) wurden bestimmt unter Verwendung eines Tensojet (Zellweger Uster Corp.) und eine jeder dieser Eigenschaften, welche in der Tabelle 8 unten dargestellt sind, ist aus dem Durchschnitt von 2500 Messungen ermittelt worden. Das Garn CV (durchschnittlicher Koeffizient der Massenvariation entlang der Garnlänge) wurde bestimmt unter Verwendung eines Uniformity 1-B Tester (Gleichmäßigkeitstester) (Zellweger Uster Corp.).
TABELLE 8
In überraschender Weise weisen die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten, gesponnenen Garne eine überlegene Dehnung auf gegenüber den Garnen, welche aus 2GT hergestellt sind. Dies wird illustriert durch einen Vergleich der Dehnungswerte der Faser (Tabelle 7) gegenüber denen des Garns (Tabelle 8). Es ist unerwartet, dass ein 55 % Anstieg in der Dehnung der Garne, welche aus den Stapelfasern der Erfindung hergestellt sind, erzielt werden konnte, wenn die Dehnung der freien Stapelfasern innerhalb von 10 % der 2GT Fasern liegt.
Die oben aufgelisteten, gesponnenen Garne wurden zu Textilerzeugnissen gestrickt und hinsichtlich ihres Widerstandes gegen Pillbildungen getestet, in einer Art und Weise, welche ähnlich zu dem von Beispiel 1 ist. Mit einer Bewertung von 1, was gleichwertig zu einem schweren Pilling ist, und einer Bewertung von 5, was einer Oberfläche ohne Pilling gleichwertig ist.
TABELLE 9
Ein überraschendes Ergebnis ist das verbesserte Leistungsverhalten beim Pillbildungstest des Untersuchungsobjektes J der Erfindung relativ zu 2GT E. Weiterhin von überraschendem Interesse ist der Anstieg in der Pillbildungsbewertung während einer Trommelzeit von 40 Minuten gegenüber der Zeit von 20 Minuten für das Objekt J der Erfindung. Dies ist konsistent mit der einzigartigen Eigenschaft der Faser der Erfindung, dass sie eine verminderte Neigung zeigt, feste und zählebig gehaltene Pillbildungen zu ergeben, so wie es typisch für 2GT Fasern ist, wie etwa Faserobjekt E.
Die vorgehende Offenbarung von Ausführungen der vorliegenden Erfindung ist zum Zwecke der Illustration und der Beschreibung vorgestellt worden. Sie dient nicht dazu, die Erfindung erschöpfend zu behandeln oder die Erfindung auf die genauen Ausführungsformen zu begrenzen, welche offenbart worden sind. Viele Variationen und Modifikationen der hierin beschriebenen Ausführungen werden im Lichte der obigen Offenbarung offensichtlich sein für einen Experten auf diesem Gebiet. Der Umfang der Erfindung ist nur durch die hierzu angehängten Ansprüche definiert.

Claims

Polytrimethylenterephthalat-Stapelfaser aus einer Komponente (Monokomponentenstapelfaser) welche einem Tetrakanalquerschnitt aufweist.
Stapelfaser gemäß Anspruch 1, bei welcher der Tetrakanalquerschnitt weiterhin eine mit Rillen versehene, oval ausgezackte Form aufweist.
Stapelfaser gemäß Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Faser mittels eines nachfolgende Schritte anfassenden Verfahrens hergestellt ist; (a) Bereitstellen eines Polytrimethylenterephthalats, (b) Schmelzspinnen bei einer Temperatur von 245–285°C des geschmolzenen Polytrimethylenterephthalats zu Filamenten, (c) Abschrecken der Filamente, (d) Ziehen der abgeschreckten Filamente, (e) Kräuseln der gezogenen Filamente unter Verwendung eines mechanischen Kräuselwerkzeugs, (f) Entspannen der gekräuselten Filamente bei einer Temperatur von 50–120°C, und (g) Schneiden der entspannten Filamente zu Stapelfasern mit einer Länge von 0,2–6 Zoll (0,5–15 cm).
Verfahren zur Herstellung von Monokomponentenstapelfasern aus Polytrimethylenterephthalat gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, welches die nachfolgenden Schritte umfasst; (a) Bereitstellen eines Polytrimethylenterephthalats, (b) Schmelzspinnen bei einer Temperatur von 245–285°C des geschmolzenen Polytrimethylenterephthalats zu Filamenten, (c) Abschrecken der Filamente, (d) Ziehen der abgeschreckten Filamente, (e) Kräuseln der gezogenen Filamente unter Verwendung eines mechanischen Kräuselwerkzeugs, (f) Entspannen der gekräuselten Filamente bei einer Temperatur von 50–120°C, und (g) Schneiden der entspannten Filamente zu Monokomponentenstapelfasern mit einer Länge von 0,2–6 Zoll (0,5–15 cm).
Stapelfaser gemäß Anspruch 3 oder Verfahren gemäß Anspruch 4, bei welchen das Entspannen bei einer Temperatur von 55°C oder höher ausgeführt wird.
Stapelfaser oder Verfahren gemäß Anspruch 5, bei welcher bzw. bei welchem das Entspannen bei einer Temperatur von 60°C oder höher ausgeführt wird.
Stapelfaser gemäß Anspruch 3, 5 oder 6 oder Verfahren gemäß Anspruch 4, 5 oder 6, bei welchen das Entspannen bei einer Temperatur von bis zu 105°C ausgeführt wird.
Stapelfaser oder Verfahren gemäß Anspruch 7, bei welchen das Entspannen bei einer Temperatur von unter 100°C ausgeführt wird.
Stapelfaser oder Verfahren gemäß Anspruch 7, bei welchen das Entspannen bei einer Temperatur von unter 80°C ausgeführt wird.
Verfahren gemäß den Ansprüchen 3–9, welches weiterhin ein Tempern der gezogenen Filamente vor dem Kräuseln umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 10, bei welchem das Tempern das Erhitzen der gezogenen Filamente bei einer Temperatur von 85°C bis 115°C umfasst.
Verfahren gemäß den Ansprüchen 3-9, welches ausgeführt wird ohne ein Tempern der gezogenen Filamente vor dem Kräuseln.
Garn, das hergestellt wurde aus der Polytrimethylenterephthalat-Faser gemäß irgendeinem der Ansprüche 1–3 oder 5–9.
Textilerzeugnis, das hergestellt wurde aus dem Garn gemäß Anspruch 13.
Textilerzeugnis gemäß Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Farbstoffaufnahme von mindestens 300%.
Textilerzeugnis gemäß Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch eine Saughöhe von mindestens 2 Zoll (5,1 cm) nach 5 Minuten.
Textilerzeugnis gemäß Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Saughöhe von mindestens 4 Zoll (10,2 cm) nach 10 Minuten.
Textilerzeugnis gemäß Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Saughöhe von mindestens 5 Zoll (12,7 cm) nach 30 Minuten.
Fasergefülltes Gewebe oder Matte, welche die Faser gemäß irgendeinem der Ansprüche 1–3 oder 5–9 umfassen.