TECHNISCHES GEBIET
-
Die Erfindung betrifft Nylonfilamente mit einem oder mehreren Längshohlräumen und
insbesondere ein Verfahren, mit dem hochwertige hohle Nylonendlosfilamente und Garne mit industriell
verwendbaren Geschwindigkeiten hergestellt werden können, und noch genauer betrifft die Erfindung
Hohlfilamente mit einem gewünschten Hohlraumanteil, die ihren Hohlraumanteil beim Strecken
beibehalten und andere nützliche Eigenschaften aufweisen.
TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Flach- und Bauschgarne aus Nylonendlosfilamenten haben viele wünschenswerte Eigenschaften.
Die weitverbreitet kommerziell eingesetzten Nylonendlosfilamentgarne sind jedoch fast ausschließlich
Massivfilamentgarne ohne innere Hohlräume. Garne, die Hohlfilamente enthalten, d. h. Filamente mit
mindestens einem Längshohlraum, können Textilerzeugnisse von geringerem Gewicht liefern, die aber den
gleichen Bedeckungsgrad (Deckfähigkeit des Textilerzeugnisses) und die gleiche erhöhte
Wärmespeicherung aufweisen wie schwerere herkömmliche Textilerzeugnisse, d. h. eine höhere
Wärmezurückhaltung, bestimmt in Form von CLO-Werten. Außerdem können diese Flachfilamentgarne
dem Textilerzeugnis einen unverwechselbaren Glanz verleihen und beim Texturieren eine baumwollartige
Textilästhetik bieten. Für den erfolgreichen Einsatz in der nachfolgenden Textilverarbeitung, wie z. B. beim
Texturieren (falls ein Bauschgarn gewünscht wird), Kettschlichten, Kettschären, Bäumen, Wirken, Weben,
Färben und Ausrüsten bzw. Appretieren, sind jedoch Hohlfilamente von ausreichender mechanischer Güte
für eine Endverarbeitung ohne gebrochene Filamente erforderlich. Eine schlechte mechanische Güte kann
zum Filamentbruch und/oder zum Spleißen bzw. Spalten der Filamente führen, das im Anfangsstadium der
Endverarbeitung unerwünscht sein kann, aber bei Textilveredelungsverfahren wie z. B. dem Bürsten und
Anrauhen u. U. wünschenswert ist, um velourige Textiloberflächen zu erzeugen. Damit Hohlfilamentgarne
kommerziell brauchbar sind, ist ein Gleichgewicht zwischen der mechanischen Güte für die Verarbeitung
zu Textilerzeugnissen vor dem Veredeln der Textiloberflächen, einem hohen Hohlraumanteil für ein
geringeres Stoffgewicht und weiteren Merkmale erforderlich, wie z. B. Farbgleichmäßgkeit. Für bestimmte
kritische Endanwendungen von Nylon ist es außerdem wichtig, die physikalische Gleichmäßigkeit sowohl
in Fadenrichtung als auch zwischen den verschiedenen Filamenten aufrechtzuerhalten, da eine
Ungleichmäßigkeit dieser Art oft als Färbefehler in den fertigen gefärbten Stoffen und/oder als gebrochene
Filamente nach der Textilendverarbeitung auftaucht.
-
Es sind Verfahren zur Herstellung von Nylonhohlfilamenten bekannt; derartige Verfahren sind
jedoch typischerweise Spinnverfahren mit niedriger Geschwindigkeit, die einen getrennten (geteilten) oder
Inline- (gekoppelten Streckschritt mit einem hohen Verfahrensstreckverhältnis (PDR) erfordern. In einem
gekoppelten Spinn/Streck-Verfahren ist die Geschwindigkeit des in die Streckzone eintretenden Garns
(Zuführwalzengeschwindigkeit) typischerweise kleiner als 1000 Meter pro Minute (m/min), und derartige
Verfahren weisen daher eine niedrige Spinnproduktivität (PS) auf, und ferner konnten solche bekannten
Verfahren zur Herstellung von Hohlfilamenten nicht die gewünschte Kombination von mechanischer Güte,
Hohlraumanteil und/oder Farbgleichmäßigkeit liefern.
-
Die PCT-Patentanmeldung WO9119839-A, abgetreten an E.I. du Pont de Nemours and Company,
offenbart ein Nylon 66 Multifilamentgarn von hervorragender Farbgleichmäßigkeit bei hochmolekularen
sauren Farbstoffen. Bei Verwendung in kritischen Färbeanwendungen, die hervorragende Wasch- und
Lichtechtheit erfordern, z. B. bei Badebekleidung und Autopolsterbezügen, wird dieses Nylonflachgarn in
Geweben und Kettengewirken verwendet, die vor dem Gebrauch gefärbt werden. Das Garn besteht aus
Nylon 66-Polymer mit einem Schmelzpunkt (TM) von 245-265ºC, einer relativen Viskosität (RV) von 50-
80 und 30-70 äquivalenten NH&sub2;-Endgruppen pro 10&sup6; Gramm. Das Garn selbst weist ein
Reststreckverhältnis (RDR)D von 1,25-1,55, einen Anfangsmodul von mehr als 13,25 cN/ddtex (15 Gramm
pro Denier) und eine Kochschrumpfung (S) von 3-10% auf. Das Nylon 66-Polymer enthält bifunktionelle
Polyamid-Comonomereinheiten oder ein nichtreaktives Zusatzmittel, das über Wasserstoffbindungen mit
ihm verbunden ist. Die bifunktionellen Polyamid-Comonomereinheiten bestehen zumindest teilweise aus
Polycaproamid und/oder 2-Methylpentamethylenadipamid-Comonomereinheiten. Das Garn wird durch
Spinnen des Polymers zu einem Spinnfasergarn mit einem Reststreckverhältnis von weniger als 2,75
hergestellt. Nach dem Stabilisieren, Verflechten und dem Aufbringen von Appretur auf das Spinnfasergarn
zur Ausbildung eines Texturiergarns mit einem Reststreckverhältnis von 1,55-2,25 wird durch Strecken und
Trockenentspannen dieses Texturiergarns ein gestrecktes Garn ausgebildet.
-
Die JP-A 52008170 (JP-B-58022575), abgetreten an Teijin KK, offenbart ein Polyamid-
Multifilamenthohlgarn, das mit niedriger Geschwindigkeit gesponnen und mit hoher Geschwindigkeit
(> 3000 m/min) aufgewickelt wird. Der Hohlraumanteil der Einzelfilamente liegt zwischen 5 und 30%. Das
Garn eignet sich für Textilerzeugnisse, die färbbar sind und zur Herstellung von Bekleidung verwendet
werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
ERFINDUNGSGEMÄßE VERFAHREN
-
Die Erfindung stellt ein Schmelzspinnverfahren zur Herstellung von Nylonhohlfilamenten bereit,
das die folgenden Schritte aufweist: Extrudieren von geschmolzenem Nylon-Polymer mit einer relativen
Viskosität (RV) von mindestens 50 und einem Schmelzpunkt (TM) von 210ºC bis 310ºC aus einer
Spinndüsen-Kapillaröffnung mit mehreren Öffnungssegmenten mit einer Gesamtextrusionsfläche (EA) und
einer Extrusionshohlraumfläche (EVA) derart, daß der durch das Verhältnis [EVA/EA] definierte
Extrusionshohlraumanteil 0,6 bis 0,95 beträgt und der Verdünnungsgrad bzw. Verfeinerungsgrad der
Schmelze, definiert durch das Verhältnis [EVA/(dpf)S], 0,045 bis 1,35 mm²/dtex (0,05 bis 1,5
mm²/Denier) beträgt, wobei (dpf)S das Denier pro Filament im gesponnenen Zustand ist, wobei (dpf)S so
gewählt wird, daß (dpf)&sub2;&sub5; das Denier pro Filament bzw. Filamentdenier bei 25% Dehnung, 0,55 bis 22,2
dtex (0,5 bis 20 Denier) beträgt; Abziehen der mehreren Schmelzenströme von der Spinndüse in eine
Abschreckzone unter Bedingungen, die zu einer im wesentlichen kontinuierlichen Selbstverschmelzung der
mehreren Schmelzenströme zu Spinnfilamenten mit mindestens einem Längshohlraum und einem
Reststreckverhältnis (RDR) von weniger als 2,75 führen; und Stabilisieren der Spinnhohlfilamente zu
Hohlfilamenten mit einem Reststreckverhältnis (RDR) von 1,2 bis 2,25.
-
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liefert das Verfahren Spinnfilamente mit
einem Hohlraumanteil (VC) von mindestens [(7,5 log&sub1;&sub0;(dpf)+10)/100] ([(7,5
log&sub1;&sub0;((dtexpf)/1,11)+10/100]), stärker bevorzugt von mindestens [(7,5 log&sub1;&sub0;(dpf)+15)/100]
([(7,5 log&sub1;&sub0;((dtexpf)/ 1,11)+15/100]). Außerdem liefert das Verfahren vorzugsweise einen
Hohlraumretentionsindex (VRI) von mindestens 0,15, der besonders bevorzugt auch mindestens etwa gleich
dem Wert des folgenden Ausdrucks ist:
-
((dpf)S = (dtexpf)S/1,11),
-
wobei n gleich 0,7, K&sub1; gleich 1,7 · 10&supmin;&sup5;, K&sub2; gleich 0,17, Tp die Spinnpakettemperatur, VS die
Abzugsgeschwindigkeit von der Spinndüse, H und W die Höhe bzw. Breite der Spinndüsenkapillaröffnung
und QF der Abschreckfaktor ist.
-
Erfindungsgemäß liefert das Verfahren vorzugsweise einen Wert des dekadischen Logarithmus der
scheinbaren Spinnspannung (σa) zwischen 1 und 5,25.
-
Außerdem weisen die Filamente im gesponnenen Zustand vorzugsweise eine normierte
Reißfestigkeit (TB)n von mindestens etwa 3,53 cN/ddtex (4 g/dd) auf, und besonders bevorzugt weisen die
Filamente auch eine normierte Reißfestigkeit in g/dd ( = 0,883 cN/ddtex) auf, die mindestens gleich dem
Wert des Ausdrucks {4·[(1- VC)/(1+ VC)]+3} ist, wobei VC der Hohlraumbruchteil bzw.
Hohlraumanteil der Filamente ist.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft angewandt, um Texturiergarne mit einem
Reststreckverhältnis (RDR) von 1,6 bis 2,25 zu erzeugen, oder bei Anwendung eines Streckschritts, um ein
gestrecktes Garn mit einem Reststreckverhältnis (RDR) von 1,2 bis 1,6 zu erzeugen. Streck- und
Bauschschritte werden erfindungsgemäß angewandt, wenn ein Bauschgarn mit einem Reststreckverhältnis
(RDR) von 1,2 bis 1,6 gewünscht wird.
-
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung liefert die Spinndüsenkapillaröffnung
Filamente mit einem Längshohlraum, der bezüglich des Mittelpunkts des Filamentquerschnitts
asymmetrisch ist, so daß sich die Filamente unter Wärmeeinwirkung von selbst spiralförmig kräuseln.
-
Vorzugsweise weist das verwendete Nylonpolymer einen Schmelzpunkt von 240ºC bis 310ºC auf.
Besonders bevorzugt besteht ein solches Nylonpolymer aus 30 bis 70 Aminendgruppenäquivatenten pro
10&sup6; Gramm Nylonpolymer, und die Hohlfilamente weisen einen Röntgenweitwinkelstreuungs-
Kristallorientierungswinkel (COAwaxs) von mindestens 20 Grad und eine Übergangstemperatur beim
Färben mit hochmolekularem saurem Farbstoff (Tdye) von weniger als 65ºC auf. Die Hohlfilamente weisen
eine Röntgenkleinwinkelstreuungsintensität (Isaxs) von mindestens 175 auf.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Nylonpolymer eine
ausreichende Menge mindestens eines bifunktionellen Comonomers, um eine Kochschrumpfung (S) des
Filaments von mindestens 12% zu ergeben. Solche höherschrumpfenden Filamente werden vorteilhaft in
einem bevorzugten erfindungsgemäßen Garn verwendet, das außerdem niedrigerschrumpfende Filamente
mit einer Kochschrumpfung von weniger als 12% aufweist, wobei die Differenz zwischen der Schrumpfung
mindestens einiger höherschrumpfender Filamente und mindestens einiger niedrigerschrumpfender
Filamente mindestens 5% beträgt.
-
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das
Nylonpolymer eine relative Viskosität von mindestens 60, besonders bevorzugt von mindestens 70 auf.
ERFINDUNGSGEMÄßE PRODUKTE
-
Erfindungsgemäß werden Hohlfilamente aus Nylonpolymer mit einer relativen Viskosität (RV)
von mindestens 50 und einem Schmelzpunkt (TM) zwischen 210ºC und 310ºC bereitgestellt, wobei die
Filamente ein solches Filamentdenier (dpf) aufweisen, daß das Filamentdenier bei 25% Dehnung, (dpf)&sub2;&sub5;,
0,55 bis 22,2 dtex (0,5 bis 20 Denier) beträgt, und mindestens einen Längshohlraum derart, daß der
Hohlraumanteil (VC) mindestens [(7,5 log&sub1;&sub0;(dpf)+10)/100] ([(7,5 log&sub1;&sub0;((dtexpf)/1,11+10)/100]) beträgt,
wobei die Filamente ein Reststreckverhältnis (RDR) von 1,2 bis 2,25 und eine
Röntgenkleinwinkelstreuungsintensität (Isaxs) von mindestens 175 aufweisen.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Filamente einen
Hohlraumanteil (VC) von mindestens [(7,5 log&sub1;&sub0;(dpf)+ 15)/100] ([(7,5 log&sub1;&sub0;((dtexpf)/1,11+15)/100]) auf.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Filamente einen
Röntgenweitwinkelstreuungs-Kristallorientierungswinkel (COAwaxs) von mindestens 20 Grad auf.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Filamente eine normierte
Reißfestigkeit von mindestens 3,53 cN/ddtex (4 g/dd), besonders bevorzugt auch den Wert in g/dd ( = 0,88
cN/ddtex) des Ausdrucks {4·[(1- VC)/(1+ VC)]+3} auf, wobei VC der Hohlraumanteil der
Filamente ist.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, in der sich die Filamente besonders gut
zum Färben mit hochmolekularen sauren Farbstoffen eignen, enthält das Nylonpolymer 30 bis 70
Aminendgruppenäquivalente pro 10&sup6; Gramm Nylonpolymer, und die Hohlfilamente weisen eine
Übergangstemperatur (Tdye) für hochmolekulare saure Farbstoffe von weniger als 65ºC auf.
-
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Nylonpolymer eine
relative Viskosität von mindestens 60, besonders bevorzugt von mindestens 70 auf.
-
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Gewebe bereitgestellt, das aus
Garnen aus thermoplastischen Polymerfilamenten besteht, die in Kett- und Schußrichtung angeordnet sind,
wobei mindestens einige der Garnfilamente Hohlfilamente mit mindestens einem Längshohlraum sind. In
dem Gewebe sind mindestens eine Mehrzahl der Hohlfilamente kollabiert bzw. flachgedrückt und bilden
kollabierte Hohlfilamente mit einem länglichen äußeren Querschnitt mit größeren und kleineren
Abmessungen. Die größeren Abmessungen des Querschnitts zumindest einer Mehrzahl der kollabierten
Hohlfilamente sind im allgemeinen auf die Vorder- und Rückseite des Gewebes ausgerichtet.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind alle Filamente der Garne in der Kett-
oder Schußrichtung Spinnhohlfilamente mit mindestens einem Längshohlraum.
-
Vorzugsweise ist das thermoplastische Polymer, das die Filamente bildet, Nylonpolymer.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die Fig. 1A-1L sind repräsentative Kopien von vergrößerten Photographien von
Filamentquerschnitten; Fig. 1A - runde Filamente mit konzentrischem Längshohlraum; Fig. 1B dreilappige
Filamente mit konzentrischem Längshohlraum; Fig. 1C - runde Filamente mit großem Längshohlraum, der
unrunde Formen annehmen kann und zu baumwollartigen Querschnittsformen kollabieren kann; Fig. 1D -
unvollständige Selbstverschmelzung, die "offene" Filamente ergibt; Fig. 1E - falschzwirntexturierte
Filamente, in denen der Hohlraum kollabiert ist und den Filamentquerschnitten von Baumwolle ähnelt (Fig.
1 G); Fig. 1F - luftdüsentexturierte Filamente, die teilweise kollabierte Hohlräume aufweisen (d. h. ein
dünnes "Hohlraumband" ist sichtbar) und den Filamentquerschnitten von Baumwolle ähneln (Fig. 1 G); Fig.
1H - Bündel von geschnittenen (ungekräuselten) Hohlstapelfasern; Fig. 1I - Bündel von
geschnittenen/gekräuselten Hohlfasern mit teilweise kollabiertem Hohlraum; Fig. 1J - dreilappiges
Hohlfilament, bei dem die Seiten nicht vollständig verschmolzen werden, wenn dies gewünscht wird; Fig.
1K - ein vollständig verschmolzenes Filament mit einer neuen "schwammartigen" Querschnitts-"Textur";
und Fig. 1L zeigt asymmetrische Hohlfilamente mit Selbstkräuselung beim nachlassender Spinnspannung
und weiterem Entspannen und Kräuseln nach dem Abkochen.
-
Fig. 2 zeigt das Verfahren einschließlich der Alternativen zur Herstellung von Flach- und
Texturiergarnen, wobei das Multifilamentgarn Y aus der Spinndüse 1 unter Anwendung eines
Hochgeschwindigkeits-Schmelzspinnverfahrens gesponnen wird. Die Filamente werden in einem
"Abschreck"- bzw. Anblaskamin mittels Querstromluft abgekühlt, beispielsweise bei 20ºC und 70%
relativer Feuchte (RH) zur Entwicklung von Fadengleichmäßigkeit und mechanischer Güte durch Einstellen
der Anblasgeschwindigkeit Qa (m/min) nach der Massenstromgeschwindigkeit "w" durch das Spinnpaket
und nach der Filamentzahl pro Spinndüsenfläche (d. h. nach der Filamentdichte FD (Filamentzahl/cm²). Die
abgeschreckten Filamente werden dann an einer Appreturauftrageinrichtung zusammengeführt, wie z. B.
einem Walzen- oder Spitzenapplikator zum dosierten Appreturauftrag. Wie in Fig. 2 in gestrichelten Linien
dargestellt, wird das Garn stabilisiert, um sein Reststreckverhältnis (RDR) auf etwa 1,2 bis etwa 2,25 zu
verringern, was mit Hilfe einer Reihe verschiedener Alternativen ausgeführt werden kann. Die
"Stabilisierung" kann ausgeführt werden, wie in Alternative A angedeutet, indem das Spinnfasergarn in
einer Dampfkammer 4 mit Wasserdampf behandelt wird, wie in US-A-3994121 offenbart, oder indem man
das Garn durch eine dampffreie, erhitzte Röhre laufen läßt, wie in US-A-4181697 offenbart. Das Garn läuft
dann über Puller- und Abnehmerwalzen 5 bzw. 6, wird aber nicht in wesentlichem Umfang gestreckt. Die
Alternative B zeigt einen Satz von Puller- und Abnehmerwalzen 5 und 6, die im wesentlichen mit der
gleichen Geschwindigkeit wie die Aufwickelvorrichtung angetrieben werden, so daß zwischen diesen
Walzen und der Aufwickelvorrichtung das Garn nicht wesentlich gestreckt wird. Dadurch erfolgt die
Stabilisierung durch die hohe Spinngeschwindigkeit, ebenso wie in Alternative C. Die Walzen 5 und/oder 6
können erhitzt werden, wenn dies gewünscht wird, um die Garnschrumpfung zu stabilisieren. Die
Alternative C ist ein "galettenloses" Verfahren, bei dem das Garn zwischen der Spinndüse und der
Aufwickelvorrichtung nicht mit Walzen in Berührung kommt. Die Wahl der Abzugsgeschwindigkeit (VS)
des Nylonpolymers und des Verfeinerungsverhältnisses der Schmelze [(EVA/(dpf)S]
([EVA/((dtexpf)S/1,11)] liefert eine scheinbare Spinnspannung (σa), die ausreicht, um eine
Spinnorientierung (Doppelbrechung zu verleihen, die beim Spinnen eine Kristallisation der Filamente
auslöst, die das Spinnfasergarn stabilisiert, ohne daß separate Stabilisierungsschritte erforderlich sind. Nach
den Alternativen B und C hergestellte Garne werden oft als spinnorientierte Garne oder "SOY" bezeichnet.
Die Alternative D veranschaulicht die Anwendung des "Teilstreckens" zum Stabilisieren der Garne. Vor
den Abnehmerwalzen 6 strecken die Zuführwalzen 7 und die Streckwalzen 8 das Garn ausreichend zur
Stabilisierung. Nach der Alternative D erzeugte Garne werden oft als "teilgestreckte" oder "PDY"-Garne
bezeichnet. Voll gestreckte Garne können nach der Alternative D hergestellt werden, indem man ein
Verhältnis der Walzengeschwindigkeiten zum Einstellen eines Verfahrensstreckverhältnisses (PDR) so
auswählt, daß das gestreckte Garn ein (RDR)D von etwa 1,2 bis etwa 1,4 aufweist. In den bevorzugten
erfindungsgemäßen Verfahren werden die Texturiergarne in geteilten oder in gekoppelten Verfahren
gestreckt und entspannt, zu denen eine Texturierkomponente (oder Bauschkomponente) gehören kann (in
dem Schema von Fig. 2 nicht dargestellt), um gestreckte Flachfilamentgarne und (texturierte)
Bauschfilamentgarne herzustellen. Die Garne werden an der Verflechtungsdüse 9 verflochten, so daß die
Garne einen ausreichenden Verflechtungsgrad aufweisen, um ein effizientes Aufwickeln der Garne an der
Aufwickelvorrichtung 10 und das Entfernen der Garne von der Spule und nach Bedarf für nachfolgende
Textilverfahren zu ermöglichen.
-
Fig. 3 (Kurven A bis D) zeigt ein Diagramm des Hohlraumanteils (VC) von hohlen Nylon 66-
Filamenten in Abhängigkeit von Abzugsgeschwindigkeiten (VS); wobei die Kurven A, B, C bzw. D
repräsentative Garne mit einer nominellen relativen Viskosität (RV) von 75, 65, 60 bzw. 50 darstellen.
-
Die Fig. 4A, 5A und 6A sind Schemazeichnungen, die einen vertikalen Schnitt der
Spinndüsenkapillare und der Senkbohrung darstellen, und die Fig. 4B, 5B und 6B sind
Schemazeichnungen, die einen horizontalen Schnitt der Spinndüsenkapillaröffnung darstellen, die hier zum
Spinnen von Filamenten mit einem einzigen konzentrischen Längshohlraum verwendet werden (wenn mehr
als ein Längshohlraum gewünscht wird, wären verschiedene Kapillarspinndüsen erforderlich); wobei die
Spinndüsenkapillaren aus zwei oder mehreren bogenförmigen Öffnungen (Fig. 4B, 5B und Fig. 6B) mit
einer Breite (W) und einer Länge (L) des "Randes" und mit Enden (hierin auch als "Zehen" bezeichnet) mit
der Breite "F" bestehen, so daß man einen Außendurchmesser (OD) "D" und ein Innendurchmesser (ID)
von (D - 2W) erhält; und wobei die bogenförmigen Öffnungen (Fig. 4B) vergrößerte Enden mit der Breite
(G) und dem Radius (R) aufweisen. Für die repräsentativen Kapillaröffnungen der Fig. 4B, 5B und 6B
ist, wen die Bezeichnungsweise der Figuren verwendet wird, die Extrusionsfläche (EA) durch [(π/4)(D²]
definiert, und die Extrusionshohlraumfläche (EVA) ist für Filamente mit rundem Querschnitt durch
[(π/4)(D-2W²)] definiert. Nichtrunde Querschnitte würden die Verwendung anderer Ausdrücke erfordern,
aber die Definitionen von EVA und EA sind begrifflich die gleichen wie bei runden Querschnitten.
-
Die bogenförmigen Öffnungskapillaren haben eine Höhe H, und aus einer der beiden
kegelförmigen Senkbohrungen der Höhe (HCB) wird den Öffnungskapillaren Polymer zugeführt, wobei
sich der Gesamteintrittswinkel (S + T) der Senkbohrungen aus 5, dem einlaufenden Eintrittswinkel, und T,
dem auslaufenden Eintrittswinkel von der Mittellinie CL, zusammensetzt, wie in Fig. 4A für S> T und in
Fig. 5A für S = T dargestellt; oder bei Verwendung von geradwandigen Behältersenkbohrungen (Fig. 6A)
mit einem kurzen winkligen Abschnitt am Boden des Behälters, wobei der Behälter an die
Öffnungskapillare mit der Höhe (H) anschließt, und wobei ferner, falls erforderlich, der Einlaß der
Öffnungskapillaren in Fig. 6A für einen gleichmäßigeren Durchfluß abgeschrägt sein kann. Die
Öffnungskapillare in Fig. 6A weist vorzugsweise ein Höhe/Breite-Verhältnis (H/W) von typischerweise
mindestens etwa 1,33, stärker bevorzugt von mindestens etwa 2 und am stärksten bevorzugt von mindestens
etwa 3 auf, um für eine verbesserte gleichmäßige Dosierung des Polymers zu sorgen (d. h. mittels eines
hohen Kapillardruckabfalls). Um den für einen gleichmäßigen Polymerfluß erforderlichen ausreichenden
Druckabfall bereitzustellen, kann bei Verwendung von Öffnungskapillaren mit H/W-Verhältnissen von
weniger als etwa 2 (wie z. B. in den Fig. 4A und 5A dargestellt) eine Dosierkapillare (typischerweise
von rundem Querschnitt) mit der Höhe Hmc und dem Durchmesser Dmc (in den Fig. 4A und 5B nicht
dargestellt) oberhalb der Senkbohrungen angeordnet (oder als Teil davon eingebaut) werden, wobei der
Druckabfall der runden Dosierkapillaren proportional zu dem Ausdruck [H/D&sup4;]mc ist. Mit zunehmender
Öffnungskapillarhöhe (H), wie z. B. in Fig. 6A dargestellt, wird die Notwendigkeit einer "zusätzlichen"
Dosierkapillare ebenso wie die Kritikalität der Werte und die Symmetrie der Spinndüsen mit Verwendung
von kegelförmigen Senkbohrungen weniger wichtig (Fig. 4A und 5A); und wenn dies gewünscht wird,
können die Dosierkapillaren auch verschiedene Hmc und Dmc-Werte aufweisen, um verschiedene
Kapillarmassendurchflüsse, d. h. Hohlfilamente mit verschiedenen Filamentdeniers (dpf) im gesponnenen
Zustand, aus der gleichen Spinndüse bereitzustellen, wobei [(dpf)(H/D&sup4;)]mc,&sub1; (dpf)(H/D&sup4;)]mc,2 und
(dpf)&sub1;/(dpf)&sub2; (H/D&sup4;)mc,&sub2;/(H/D&sup4;)mc,&sub1; ist, und allgemeiner (dpf)&sub1;/(dpf)&sub2; = (H/Fläche²)&sub2;/(H/Fläche²)&sub1;,
wobei für schlitzförmige Kapillaren die Fläche durch W x L ((dpf) = (dtexpf)/1,11) gegeben ist. Ferner kann
sich die Öffnung mit der segmentierten Kapillare in Abmessungen und Anordnung unterscheiden, um
Filamente von verschiedener Form und/oder mit der Fähigkeit zur Selbstkräuselung unter
Wärmeeinwirkung zu liefern.
-
Die Fig. 7 und 8 zeigen Diagramme wichtiger Eigenschaften von Nylon 66-Garn im
gesponnenen Zustand als Funktion der Spinngeschwindigkeit (VS), und das allgemeine Verhalten findet
man auch für Nylon 6. Fig. 7 (Kurven A bzw. B) zeigt repräsentative Diagramme des
Reststreckverhältnisses (RDR)S, ausgedrückt durch seinen reziproken Wert 1/(RDR)S, bzw. der Dichte in
Abhängigkeit von (VS), wobei eine Änderung der Änderungsgeschwindigkeit von 1/(RDR)S und der
Dichte bei einem (RDR)S-Wert von etwa 2,25 beobachtet wird. Die Spinngeschwindigkeit, bei welcher der
Übergang im Verhalten auftritt, ist beispielsweise vom Typ und der relativen Viskosität (RV) des
Nylonpolymers, der Abschreckgeschwindigkeit und von (dpf) abhängig. Oberhalb des Übergangspunktes
(d. h. für (RDR)S ≤ 2,25) ist gewöhnlich keine thermisch/mechanische Stabilisierung erforderlich, um einen
stabilen Garnkörper zu erhalten. Unterhalb des Übergangspunktes (d. h. für (RDR)S ≥ 2,25) benötigt das
gesponnene Garn gewöhnlich eine weitere Stabilisierung. Der scheinbare Verhaltensübergang für
Hohlfilamente, die einem (RDR)S von 2,25 entsprechen, tritt bei einem niedrigeren VS-Wert auf, als er für
Massivfilamente beobachtet wird, typischerweise bei etwa 1500-2000 m/min, in Abhängigkeit vom
Filamentdenier.
-
Fig. 8 (Kurve A) zeigt ein repräsentatives Diagramm der Längenänderung (AL) nach dem
Abkochen von gesponnenen Massivfilamentgarnen, die man nicht länger als 24 Stunden altern läßt, in
Abhängigkeit von der Spinngeschwindigkeit. Bis zu 2000 m/min dehnen sich solche gesponnenen Garne in
siedendem Wasser (Bereich I). Zwischen etwa 2000 und etwa 4000 m/min dehnen sich die gesponnenen
Garne in siedendem Wasser, aber in geringerem Grade in Abhängigkeit von VS (Bereich II). Oberhalb etwa
4000 m/min schrumpfen die Garne im gesponnenen Zustand in siedendem Wasser (Bereich III). In Fig. 8
(Kurve B) sind die entsprechenden Doppelbrechungswerte (Δn) für diese Garne über VS aufgetragen. Es
wird eine Verminderung der Zunahmegeschwindigkeit der Doppelbrechung (Δn) als Funktion von VS bei
etwa 2000 m/min beobachtet, und man glaubt, daß dies mit dem Verhaltensübergang zwischen Bereich I
und Bereich II verbunden ist, und schreibt dies dem Einsetzen der spannungsinduzierten Keimbildung
(SIN) an der Spinnlinie zu, wobei der Bereich III das Einsetzen einer erheblichen spannungsinduzierten
Kristallisation (SIC) an der Spinnlinie darstellt. Der Übergang zwischen den Bereichen I und II entspricht
annähernd einem (RDR)S-Wert des Garns im gesponnenen Zustand von weniger als etwa 2,75. Für
erfindungsgemäße "Hohlfilamente" tritt der Übergang zwischen den Bereichen I und II bei einem
niedrigeren VS-Wert auf, z. B. bei etwa 1250-1500 m/min, in Abhängigkeit vom Filamentdenier.
-
Fig. 9A (Kurven 1 bzw. 2) zeigt Diagramme von Isaxs als Funktion von VS bzw. von (RDR)S der
Garne von Fig. 3; wobei eine deutliche Änderung der Faserstruktur auftritt, wie durch den plötzlichen
Anstieg von Isaxs bei Werten von etwa 175 angezeigt, die einem (VS)-Wert von etwa 1500-2000 m/min
und einem (RDR)S-Wert von etwa 2,25 entsprechen. Erfindungsgemäße Filamente weisen einen Isaxs-Wert
von mindestens 175, stärker bevorzugt von mindestens 200, und am stärksten bevorzugt von mindestens
400 auf. Die Fig. 9b-9f sind Röntgenkleinwinkelstreuungsdiagramme (SAXS-Diagramme) für
Hohlfilamentgarne mit den folgenden Polymer-RV- bzw. Abzugsgeschwindigkeitswerten (VS): 76 bzw.
1330 m/min; 77 bzw. 1416 m/min; 76 bzw. 1828 m/min; 76 bzw. 2286 m/min. 76 bzw. 2743 m/min; 78
bzw. 3108 m/min; wobei Fig. 9g ein vororientiertes Garn (POY) aus Nylon 66-Homopolymer mit einer
relativen Viskosität (RV) von 65 aus Massivfilamenten gemäß Knox et al. in US-A-5137666 darstellt, die
mit einer Abzugsgeschwindigkeit (VS) von 5300 m/min gesponnen wurden.
-
Fig. 10 zeigt ein Diagramm der Übergangstemperatur (Tdye) von hochmolekularem saurem
Farbstoff, ausgedrückt durch [100/Tdye + 273), als Funktion des dekadischen Logarithmus der
Röntgenkleinwinkelstreuungsintensität (Isaxs). Die Kurve A entspricht Isaxs-Werten von 175-200 Å (17,5-
20,0 nm), und die Kurve B entspricht einem Tdye-Wert von 65ºC. Die Sigmoidkurve C stellt die Beziehung
zwischen Tdye und Isaxs dar. Erfindungsgemäße Filamente sind als Kreise und Vergleichsfilamente als
Quadrate dargestellt.
-
Fig. 11 zeigt ein Diagramm der prozentualen Farbstofferschöpfung eines sauren Farbstoffs mit
zunehmender Färbebadtemperatur (ausgedrückt in ºC und ºF). Die Kurven 1,2 bzw. 3 stellen die
Farberschöpfungskurven für ein Garn aus 14 Hohlfilamenten von 44,4 dtex (40 Denier) mit einem
Hohlraumanteil (VC) von 0,41 und einem EB-Wert von 65%, ein Garn aus 14 Hohlfilamenten von 44,4
dtex (40 Denier) mit einem VC-Wert von 0,45 und einem EB-Wert von 42% bzw. für ein Garn aus 17
Massivfilamenten von 77,7 dtex (70 Denier) mit einem EB-Wert von 42% dar; wobei das Garn aus 17
Massivfilamenten von 77,7 dtex (70 Denier) etwa die gleiche Querschnittsfläche (CSA) wie das Garn aus
14 Hohlfilamenten von 44,4 dtex (40 Denier) aufweist; wobei CSA, mm² = [(dpf/Dichte)/(9·10&sup5;cm)]
·[(10mm/cm)²·(1-VC)] und proportional zu [dpf(I-VC)] ist; und die Filamentoberfläche (SA) ist
proportional zur Quadratwurzel von CSA (d. h. zu [dpf(1-VC)]1/2) [Anmerkung: dpf = dtexpf/1,11]; daher
weist das Garn aus 17 Massivfilamenten von 77,7 dtex (70 Denier) annähernd die gleiche Gesamt-
Garnoberfläche (5A) auf wie das Garn aus 14 Hohlfilamenten von 44,4 dtex (40 Denier); z. B.
17[70/17)/(1)]1/2 14[(40/14)/(1-42/100)]1/2; jedoch weisen die erfindungsgemäßen Filamente eine
größere Farbstoffaufnahmerate auf als die Massivfilamentgarne mit vergleichbaren CSA- und SA-Werten.
Dies läßt darauf schließen, daß die gesponnenen und spinngestreckten erfindungsgemäßen Hohlgarne im
Gegensatz zu herkömmlichen spinngestreckten Massivfilamenten eine außergewöhnliche Faserstruktur
aufweisen.
-
Fig. 12 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer 3-Phasen-Faserstruktur, die aus einer amorphen
Phase (A); einer parakristallinen Phase (B) mit hochgradig geordneter Randzone/Grenzfläche zwischen der
amorphen Phase (A) und der kristallinen Phase (C) besteht und manchmal als Mesophase (B) bezeichnet
wird. Die Größen CPIwaxs und Isaxs sind Maße für die "Vollkommenheit" der kristallinen Phase, wobei
höhere Werte von CPIwaxs und Isaxs einen interkristallinen Bereich von niedrigerer Ordnung (d. h. von
weniger parakristallinem und stärker amorphem Charakter) anzeigen, der für ein größeres scheinbares
Porenvolumen APVwaxs sorgt, definiert durch den Ausdruck APVwaxs = {CPIwaxs[(1-X)/X][VC]};
wobei das mittlere Kristallvolumen VC durch [(mittl. WAXS-Kristallbreite)&sub0;&sub1;&sub0; (mittl. WAXS-
Kristallbreite) 100]3/2 m ų ( = 0,001 nm³) definiert ist; und wobei der Volumenanteil der Kristallinität (X)
durch X = [(dp-dam)/(dc-dam)] definiert ist, mit dp = dm(1-VC) = (dpf)/[(1-VC)(CSA)] (Anmerkung:
(dpf)=(dtexpf)/1,11); und wobei p, am, c bzw. m die Dichte des Polymers (d. h. des Filaments ohne
Hohlräume), der amorphen Phase, der kristallinen Phase bzw. die gemessene Dichte des Hohlfilaments
bezeichnen und CSA die gemessene Filamentquerschnittsfläche (cm²) ist. Mit steigendem Wert von
APVwaxs nimmt die Farbstoffaufnahmerate zu, und der (Tdye)-Wert nimmt bei vorgegebenem
Orientierungsgrad ab (hier definiert als scheinbare amorphe Porenbeweglichkeit APM, gegeben durch [(1-
fam)/fam], wobei fam das Verhältnis der gemessenen Doppelbrechung Δam zum Maximalwert von Δam ist,
der hier mit 0,073 angenommen wird; d. h. fam = Δam/0,073, wobei Δam = [Δfaser -XΔC]/(1-X) ist und der
Wert von ΔC aus dem WAXS-Kristallorientierungswinkel (COAWAXS) bestimmt wird und durch den
Ausdruck Fc 90-COAWAXS/90 angenähert werden kann, wobei FC die Hermansche
Kristallorientierungsfunktion ist.
-
Fig. 13 ist ein Diagramm von [SDR] als Funktion von [log&sub1;&sub0;(σa)], wobei SDR, das im folgenden
definiert wird, als Spinnstreckverhältnis angenommen wird, ein Maß für die mittlere Orientierung, die sich
beim Verfeinern und Abschrecken der Schmelze entwickelt. Der SDR-Wert nimmt linear mit [log&sub1;&sub0;(σa)]
zu, wobei die Punkte A, B, C, D, E bzw. F Garne mit (RDR)S-Werten von 2,75, 2,25, 1,9, 1,6, 1,4 bzw. 1,2
darstellen, mit (RDR)S = 7/SDR. Die Linien 1, 2 und 3 haben die Form y = mx + b, wobei die
Anstiegswerte m gleich 1 sind und die Schnittpunkte mit der y-Achse bei 1,5, 1 bzw. 0,5 liegen. Das
Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Hohlfilamente wird durch den Bereich zwischen den
Linien A bis F und den Linien 1 und 3 dargestellt. Mit "III" markierte Bereiche bezeichnen bevorzugte
Verfahren zur Herstellung von Hohlfilamenten mit einem (RDR)S-Wert von etwa 1,2 bis etwa 1,6; der
Bereich II bezeichnet ein Verfahren zur Herstellung von Hohlfilamenten mit einem (RDR)S-Wert von etwa
1,6 bis etwa 2,25; und der Bereich I bezeichnet ein Verfahren zur Herstellung von Hohlfilamenten mit
einem (RDR)S-Wert von etwa 2,25 bis etwa 2,75, die vor der Verwendung als Strecktexturiergarn (DFY)
oder als Flachgarn stabilisiert werden müssen. Bevorzugte Minimal- und Maximalwerte von [log&sub1;&sub0;(σa)]
von 1 bzw. 5,25 sind durch vertikale gestrichelte Linien gekennzeichnet.
-
Fig. 14 zeigt ein Diagramm des Hohlraumretentionsindex (VRI), der hier durch das Verhältnis des
gemessenen Filament-Hohlraumanteils (VC) zum Extrusionshohlraumanteil der Spinndüsenkapillare
(EVA/EA) definiert ist, als Funktion von dem empirischen Verfahrensausdruck für den
Hohlraumretentionsindex (VRI),
-
((dpf)S = (dtexpf)S/1,11)
-
wobei n gleich 0,7, K&sub1; gleich 1,7 · 10&supmin;&sup5;, K&sub2; gleich 0,17, Tp die Spinnpakettemperatur, VS die
Abzugsgeschwindigkeit von der Spinndüse, H bzw. W die Höhe bzw. Breite der Spinndüsenkapillaröffnung
und QF der Abschreckungsfaktor ist, wobei erfindungsgemäße Garne durch einen Bereich dargestellt
werden, der durch die Linien 1 und 3 definiert ist; und wobei die Linie 2 die mittlere Beziehung für
Hohlfilamente darstellt, die mit vielen verschiedenen Kombinationen von Spinnparametern hergestellt
werden. Die Linien 1 bis 3 haben die Form: y = nx, wobei der Wert des Anstiegs n gleich 2, 1 bzw. 0,7 ist.
-
Fig. 15 zeigt ein Diagramm der auf 65 RV normierten Reißfestigkeit, (TB)65 oder (TB)n, in
Abhängigkeit von einem reduzierten Ausdruck für das Verhältnis der Filamentdicke zum Filamentumfang,
multipliziert mit der Konstanten 2π, um das Verhältnis [(1- VC)/(1+ VC)] zu ergeben. Das
Verhältnis ist gleich 0 für VC = 1 und gleich 1 für VC = 0. Die erfindungsgemäßen Garne haben
vorzugsweise (TB)n-Werte von mindestens etwa 3,53 cN/ddtex (4 g/dd) und am stärksten bevorzugt
mindestens etwa einen Wert in cN/ddtex, der durch den Ausdruck
0.883·{4·[(1- VC)/(1+ VC)]+3} ({4·[(1- VC)]+3} in g/dtex) gegeben ist. Eine
Extrapolation von VC auf 1 (d. h. auf ein Verhältnis von 0) ist für diese vereinfachte Darstellung nicht
gültig. Die Linien A und B entsprechen VC-Werten von 0,1 und 0,6, einem praktischen Bereich der VC-
Werte für die erfindungsgemäßen Garne. Als Vergleich repräsentiert die Linie 1 einen Nennwert für ein
Massivfilamentgarn von rundem Querschnitt aus einem Polymer mit 65 RV, und Linie 2 stellt die
Beziehung (TB)n ≥ {4·[(1- VC)/(1+ VC)]+3} dar. Erfindungsgemäße Garne sind durch Kreise
bezeichnet; Garne mit einem gewünschten Hohlraumanteil, aber von geringerer mechanischer Güte sind
durch Quadrate bezeichnet. Vergleichsgarne mit niedrigem Hohlraumanteil sind durch Dreiecke bezeichnet.
-
Fig. 16 zeigt ein repräsentatives Diagramm von (RDR)S von Massiv- und Hohlfilamenten aus
Nylon und Polyester in Abhängigkeit von der Spinngeschwindigkeit (VS); (Kurve 1) = hohles
Polyestercopolymer; (Kurve 2) = massives Polyestercopolymer; (Kurve 3) = massives
Polyesterhomopolymer; (Kurve 4) = massives Nylon 66-Homopolymer; (Kurve 5) = hohles
Polyesterhomopolymer; und (Kurve 6) = hohles Nylon 66-Homopolymer. Gemeinsames Strecken bzw.
Costrecken von Mischfilamentgarnen wird vorzugsweise so ausgeführt, daß die (RDR)D-Werte aller
Filamente mindestens etwa 1,2 betragen, um eine akzeptierbare mechanische Güte (d. h. keine gebrochenen
Filamente) sicherzustellen.
-
Die Fig. 17A bis 17D zeigen Querschnitte von runden Filamenten mit einem
Außendurchmesser (OD) "D" in Fig. 17D für Massivfilamente, die keinen Hohlraum aufweisen, und von d&sub0;
in den Fig. 17A, 17B und 17C für drei repräsentative Typen von vergleichbaren erfindungsgemäßen
Hohlfilamenten, die Hohlräume aufweisen. Der Innendurchmesser (ID) wird in den letzteren Figuren mit d&sub1;
bezeichnet. In Fig. 17A abgebildete Filamente sind hohl, weisen aber das gleiche Denier (Masse pro
Längeneinheit) wie die Massivfilamente von Fig. 17D auf; d. h. ihre Querschnitte enthalten den gleichen
Polymeranteil (d. h. die Gesamtquerschnittsfläche von Fig. 17D ist gleich einer ringförmigen schraffierten
Fläche der "Röhrenwand" von Fig. 17A). Man wird erkennen, daß eine Familie von Hohlfilamenten wie
Fig. 17A mit unterschiedlichen Hohlraumanteilen, aber dem gleichen Denier hergestellt werden könnte.
Aus derartigen Filamentgarnen gemäß Fig. 17A hergestellte Textilerzeugnisse hätten das gleiche Gewicht
wie diejenigen gemäß Fig. 17D, wären aber bauschiger und "steifer", d. h. die Filamente hätten einen
höheren Biegewiderstand. Filamente gemäß Fig. 17B sind hohl und so konstruiert, daß sie die gleiche
"Biegesteifigkeit" (den gleichen Biegewiderstand) wie diejenigen von Fig. 17D aufweisen; diese
"Steifigkeit" definiert zum Teil den "Fall" bzw. Faltenwurf oder "Körper" eines Textilerzeugnisses; daher
haben Textilerzeugnisse aus Filamenten gemäß Fig. 17B und 17D den gleichen Fall. Man wird erkennen,
daß die Wand gemäß Fig. 17B weniger Polymer aufweist als für Fig. 17A und daher für Fig. 17D. Daher
hätten Textilerzeugnisse aus diesen Filamenten gemäß Fig. 17B ein geringeres Gewicht und einen größeren
Bausch als diejenigen gemäß Fig. 17D. Wiederum könnte eine Familie von Hohlfilamenten wie in Fig. 17B
mit unterschiedlichen Hohlraumanteilen, aber der gleichen "Steifigkeit" hergestellt werden. Filamente
gemäß Fig. 17C weisen den gleichen Außendurchmesser (d&sub0;) wie in Fig. 17D auf. Wieder könnte eine
Familie von solchen Hohlfilamenten wie in Fig. 17C mit unterschiedlichen Hohlraumanteilen; aber dem
gleichen Außendurchmesser hergestellt werden. Aus Filamenten gemäß Fig. 17C und 17D hergestellte
Textilerzeugnisse hätten die gleichen Filament- und Stoffvolumina, aber aus Filamenten gemäß Fig. 17C
hergestellte Textilerzeugnisse wären leichter und weniger "steif'. Es können auch Mischfilamenthohlgarne
mit Querschnittsformen hergestellt werden, wie sie in Fig. 17A bis 17C abgebildet sind, sowie einen Anteil
Massivfilamente wie die in Fig. 17D dargestellten beizumischen.
-
In Fig. 18 ist die Änderung (Abnahme) des Fasergewichts (Stoffgewichts) (auf der linken
Vertikalachse) mit zunehmendem Hohlraumanteil (VC) aufgetragen, d. h. mit zunehmendem Verhältnis
(d&sub1;/d&sub0;), wobei die Kurven a, b bzw. c die Gewichtsänderung von Filamenten (und daraus hergestellten
Textilerzeugnissen) der durch die Fig. 17A, 17B bzw. 17C dargestellten Familien darstellen. Zum
Beispiel bleibt für die Filamentfamilie gemäß Fig. 17A das Denier auch mit zunehmendem di und
Hohlraumanteil konstant, so daß die Kurve a horizontal verläuft und keine Änderung des Filamentgewichts
mit zunehmendem Hohlraumanteil anzeigt. In Fig. 18 ist außerdem das Faservolumen (Stoffvolumen) (auf
der rechten Vertikalachse) in Abhängigkeit vom Hohlraumanteil (di/d&sub0;) dargestellt, wobei die Kurven a', b'
bzw. c' den Filamentfamilien gemäß Fig. 17A, 17B bzw. 17C entsprechen. In diesem Falle ist die Kurve c'
horizontal, da der Außendurchmesser von Fig. 17C konstant bleibt.
-
In Fig. 19 ist die Änderung der "Steifigkeit" der Faser (des Textilerzeugnisses) (Biegemodul, MB)
in Abhängigkeit vom Hohlraumanteil (d&sub1;/d&sub0;) aufgetragen, wobei die Kurven a, b bzw. c Filamenten gemäß
Fig. 17A, 17B bzw. 17C entsprechen. In diesem Falle ist die Kurve b horizontal, da die "Steifigkeit" der
Filamente gemäß Fig. 17C auch mit zunehmendem Hohlraumanteil konstant gehalten wird. Details zu
Berechnungen der Steifigkeit, des Gewichts und des Volumens von Filamenten in Abhängigkeit vom
Hohlraumanteil findet man in einem Artikel von Dinesh K. Gupta, "The Mechanics of Tubular Fiber:
Theoretical Analysis" (Mechanik der röhrenförmigen Faser: theoretische Analyse), Journal of Applied
Science 28 (1983) 3573-3584. Die Fig. 17-19 basieren zum Teil auf Informationen, die diesem Artikel
entnommen sind.
-
Fig. 20 zeigt zur Erläuterung eine beste Anpassungskurve von COAWAXS-Werten für Hohl- und
Massivfilamente gemäß Tabelle 9 als Funktion von den entsprechenden (RDR)S-Werten.
-
Fig. 21 zeigt eine vergrößerte Photographie des Querschnitts von Hohlfilamenten und
Massivfilamenten von Garnen, die im Beispiel 23 verwendet werden und die zusammen in der gleichen
Photographie dargestellt sind, so daß die Außendurchmesser miteinander verglichen werden können.
-
Fig. 22 zeigt ein Diagramm der Luftdurchlässigkeit in Abhängigkeit vom Stoffgewicht für die in
Beispiel 23 dargestellten Textilerzeugnisse.
-
Fig. 23 zeigt ein Diagramm der Luftdurchlässigkeit in Abhängigkeit von der Schußfadenzahl/Zoll
(=Schußfadenzahl/2,54 cm) für die in Beispiel 23 dargestellten Textilerzeugnisse.
-
Fig. 24 zeigt eine vergrößerte Photographie, die den Querschnitt eines Textilerzeugnisses gemäß
Beispiel 24 darstellt, in dem ein Garn mit Hohlfilamenten verwendet wird.
-
Fig. 25 zeigt eine vergrößerte Photographie, die das gleiche Textilerzeugnis wie in Fig. 24 nach
dem Waschen darstellt.
-
Fig. 26 zeigt eine vergrößerte Photographie, die den Querschnitt eines Vergleichs-
Textilerzeugnisses gemäß Beispiel 24 mit Verwendung von Massivfilamentgarnen darstellt.
-
Fig. 27 zeigt eine vergrößerte Photographie, die das gleiche Textilerzeugnis wie in Fig. 26 nach
dem Waschen darstellt.
-
Fig. 28 zeigt eine vergrößerte Photographie, die den Querschnitt eines gefärbten und
thermofixierten Textilerzeugnisses gemäß Beispiel 25 darstellt, bei dem ein Garn mit Hohlfilamenten
verwendet wird.
-
Fig. 29 zeigt eine vergrößerte Photographie, die den Querschnitt eines gefärbten und
thermofixierten Vergleichs-Textilerzeugnisses zu Beispiel 25 darstellt, bei dem Massivfilamentgarne
verwendet werden.
-
Fig. 30 zeigt ein Diagramm der Luftdurchlässigkeit in Abhängigkeit von der Kalandriertemperatur
für in Beispiel 25 erläuterte Textilerzeugnisse.
-
Fig. 31 zeigt eine vergrößerte Photographie, die den Querschnitt eines Textilerzeugnisses gemäß
Beispiel 25 darstellt, in dem ein bei einer Temperatur von 138ºC (208ºF) kalandriertes Garn mit
Hohlfilamenten verwendet wird.
-
Fig. 32 zeigt eine vergrößerte Photographie, die den Querschnitt eines Vergleichs-
Textilerzeugnisses gemäß Beispiel 25 darstellt, in dem bei einer Temperatur von 138ºC (208ºF)
kalandrierte Massivfilamentgarne verwendet werden.
-
Fig. 33 zeigt ein Diagramm der Luftdurchlässigkeit in Abhängigkeit von der Kalandriertemperatur
wie in Fig. 30, wobei aber die Textilerzeugnisse gewaschen sind.
-
Fig. 34 zeigt eine vergrößerte Photographie, die das gleiche Textilerzeugnis wie Fig. 31 nach dem
Waschen darstellt.
-
Fig. 35 zeigt eine vergrößerte Photographie, die das gleiche Textilerzeugnis wie Fig. 32 nach dem
Waschen darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
In der vorliegenden Patentanmeldung werden "texturierte Garne" (z. B. luftdüsen-, falschzwirn-,
stauchkammertexturierte, durch gemischte Schrumpfung texturierte, durch spiralförmige Selbstkräuselung
texturierte Garne) als "bauschige" Garne (oder "Bauschgarne") bezeichnet, und "nichttexturierte"
Filamentgarne werden als "Flachgarne" bezeichnet. Die hier erwähnten "Flachgarne" und "Bauschgarne"
kann man direkt, d. h. ohne Strecken erhalten; wie z. B. direktgesponnenes Garn, das sich zur Verwendung
ohne Strecken eignet (hier als "direkt verwendbare" Flachgarne bezeichnet), da es durch Auswahl des
Nylonpolymers, der Schmelzenverfeinerungsrate [EVA/(dpf)S] (Anmerkung: (dpf)S = (dtexpf)g/1,11), und
durch Anwendung hoher Abzugsgeschwindigkeiten VS ausreichende Eigenschaften zur direkten
Verwendung erhält; und "Bauschgarne", die ihren Bausch ohne Strecken erhalten können, wie z. B. beim
Luftdüsentexturieren oder Stauchkammer/Röhrentexturieren, wenn ein "Flachgarn" oder "direkt
verwendbares" Garn als "Texturiergarn" verwendet wird. Ferner können gestreckte "Bauschgarne"
hergestellt werden, indem nacheinander das "Texturiergarn" gestreckt und dann das gestreckte Flachgarn
gebauscht wird (wie z. B. beim Luftdüsentexturieren), oder sie können gleichzeitig mit dem Bauschschritt
gestreckt werden (wie z. B. beim Falschzwirntexturieren). Daher können hier der Bequemlichkeit halber
gestreckte "Flachgarne" oder ungestreckte "Flachgarne" im gesponnenen Zustand und nacheinander oder
gleichzeitig gestreckte "Bauschgarne" und ungestreckte "Bauschgarne" gemäß der Erfindung oft als
"Flachgarne" und als "Bauschgarne" bezeichnet werden, ohne durch solche Begriffe eine besondere
Einschränkung zu beabsichtigen. Ferner sind alle hierin erwähnten Filamente hohl, wenn nicht anders
angegeben.
-
Um für seine beabsichtigte Verwendung geeignet zu sein, muß ein "Textilgarn" (d. h. ein
"Flachgarn" oder ein "Bauschgarn") bestimmte Eigenschaften aufweisen, wie z. B. ausreichend hohe Werte
des Moduls, der Zugfestigkeit, der Streckgrenze und der Temperaturbeständigkeit, welche diese Garne von
Garnen unterscheiden, die eine Weiterverarbeitung erfordern, bevor sie die für die Verarbeitung zu
Textilien erforderlichen Mindesteigenschaften aufweisen. Diese Garne werden hier als "Texturiergarne"
oder "Strecktexturiergarne" bezeichnet. Solche "Texturiergarne" können off-line bzw.
verfahrensunabhängig in einem separaten "geteilten" Verfahren gestreckt werden, oder diese
"Texturiergarne" können anschließend an die Bildung des gesponnenen Texturiergarns sequentiell in einem
"gekoppelten" Spinnstreckverfahren zu "Flachgarnen" gestreckt werden, oder solche "Texturiergarne"
können sequentiell oder gleichzeitig mit einem Bauschschritt zu gestreckten "Bauschgarnen" gestreckt
werden. Dieses Strecken kann an einem einzigen Garn oder an mehreren Garnen ausgeführt werden, wie
z. B. an der Anzahl von Garnen, die durch eine Mehrfadenaufwickelvorrichtung zu Garnkörpern
aufgewickelt werden oder in Form einer schußfadenfreien Mehrfadenkettbahn vorliegen, wie beim
Kettstrecken. Außerdem können die Filamente in Form eines Garns oder als Filamentbündel, das nicht
unbedingt den Zusammenhang eines echten "Garns" aufweist, zugeführt und/oder erfindungsgemäß
verarbeitet werden. Daher werden hier der Bequemlichkeit halber mehrere erfindungsgemäße Filamente
häufig als "Filamente", "Garn", "Multifilamentgarn", "Bündel", Multifilamentbündel" oder sogar als
"Kabel" bezeichnet, ohne daß mit derartigen Begriffen eine besondere Einschränkung beabsichtigt ist.
"Spinngeschwindigkeit" oder "Abzugsgeschwindigkeit" (VS) bezeichnet die Geschwindigkeit der ersten
getriebenen Walze, welche die Filamente von der Spinndüse abzieht.
-
Außerdem können die erfindungsgemäßen Filamente zusammen mit anderen Filamenten in einem
Garn oder Bündel enthalten sein, wobei diese anderen Filamente nicht erfindungsgemäß sind,
beispielsweise aus einem anderen Polymer (z. B. Polyester) bestehen, und wobei die Begleitfilamente hohl
oder massiv sein können. Gemäß der Erfindung können die Nylon- und/oder die Begleitfilamente
unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisen, wie z. B., jedoch ohne Beschränkung auf,
Unterschiede im Hohlraumanteil (VC) (einschließlich Massivfilamente), Filamentdenier (dpf), Querschnitt
(Form, Symmetrie und Seitenverhältnis) und in der Anordnung des Hohlraums bezüglich des (Flächen-)
Mittelpunkts des Filamentquerschnitts, und können aus Filamenten aus Nylonpolymer mit
unterschiedlichen Eigenschaften bestehen, wie z. B. Schrumpfung und Färbbarkeit. Solche Garne werden
hier als "Mischfilamentgarne" (MFY) bezeichnet, und der Verfahrensschritt zum Vereinigen der zwei oder
mehreren Filamentkomponenten der MFY kann in einem separaten, geteilten Verfahren erfolgen, wie z. B.
dem gemeinsamen Zuführen von zwei erfindungsgemäßen Garnen mit unterschiedlicher Schrumpfung vor
dem Luftdüsentexturieren. Vorzugsweise werden die unterschiedlichen Filamentkomponenten während des
Spinnens vor dem Verflechten und insbesondere am ersten Filament-Konvergenzpunkt vereinigt.
-
Der Begriff "Reststreckverhältnis" (RDR), wie er hierin gebraucht wird, gibt den Faktor an, um
den die Garnlänge durch Strecken vergrößert werden kann, bis das Garn reißt, und läßt sich aus der
Bruchdehnung in Prozent (EB) nach der folgenden Formel berechnen: RDR = [1 + (EB/100)]. Für
Texturiergarne bezeichnet (RDR)F das RDR des Texturiergarns vor dem Strecken. (RDR)D ist das RDR
des gestreckten Garns. Folglich ist bei der Beschreibung eines Verfahrens, in dem ein Texturiergarn einem
Verfahrensstreckverhältnis (PDR) ausgesetzt wird, das PDR durch das Verhältnis (RDR)F/(RDR)D
definiert, wobei der Wert von (RDR)D aus Instron-Standard-Last-Dehnungs-Kurven bestimmt wird und der
(RDR)F-Wert ermittelt werden kann, indem man das Texturiergarn ohne Strecken aufwickelt und den Wert
aus den Instron-Last-Dehnungs-Kurven der Texturiergarne bestimmt, oder der (RDR)F-Wert kann aus dem
Verhältnis der Filamentdeniers abgeschätzt werden; z. B. (RDR)F = [(dpf)F/(dpf)D] · (RDR)D
(Anmerkung: (dpf) = (dtexpf)/1,11), und er läßt sich durch den Ausdruck (RDR)F = (RDR)D · PDR
abschätzen, wobei PDR = VAufwickeln/VZuführung ist. Ein Spinnstreckverhältnis (SDR), das analog zu
einem Maschinenstreckverhältnis ist und den Spinnorientierungsgrad angibt, ist hierin durch das Verhältnis
(RDR)MAX/(RDR)S definiert, wobei (RDR)S das gemessene Reststreckverhältnis des Garns im
gesponnenen Zustand ist. (RDR)MAX ist der RDR-Wert bei fehlender Orientierung, wie er beispielsweise
durch Instron-Prüfung an einem schnell abgeschreckten, im freien Fall aus der Spinndüse austretenden
Filament bestimmt wird. Für Nylonpolymere ist der Wert von (RDR)MAX proportional zur Quadratwurzel
des Verhältnisses des mittleren Molekulargewichts der Polymerkette im Nylonpolymer zum
Molekulargewicht der in der Polymerkette enthaltenen "flexiblen" Kettenverbindungsglieder (das sich von
dem der Monomerstruktureinheiten unterscheidet). Der Einfachheit halber wird hier für (RDR)MAX ein
Nennwert von 7 verwendet. Ein hier verwendeter mittlerer Spinnorientierungsgrad wird durch das
Spinnstreckverhältnis (SDR) beschrieben und ist definiert durch das Verhältnis (RDR)MAX/(RDR)S,
wobei (RDR)S das gemessene Reststreckverhältnis des Garns im gesponnenen Zustand ist.
-
Der Begriff "Nylonpolymer", wie er in der vorliegenden Patentanmeldung gebraucht wird,
bezeichnet lineare, überwiegend aus Polycarbonamid bestehende Homopolymere und Copolymere, wobei
bevorzugte Nylonpolymere Poly(hexamethylenadipamid) (Nylon 66) und Poly(ε-caproamid) (Nylon 6)
sind. Die bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Hohlfilamente eingesetzten Nylonpolymere haben
einen Schmelzpunkt (TM) von 210ºC bis 310ºC, vorzugsweise von 240ºC bis 310ºC. Nylonpolymere, die
einen geringen Anteil bifunktionelle Polyamid-Comonomereinheiten und/oder Kettenverzweigungsmittel
enthalten, wie ausführlich in Knox et al., US-A-5137666 diskutiert, können hier verwendet werden. Der
TM-Wert des Polymers ist hauptsächlich mit seiner chemischen Zusammensetzung verbunden, und TM
wird typischerweise um 1-2ºC pro Mol% modifizierenden bifunktionellen Polyamids abgesenkt, wie z. B.
durch Zugabe von Nylon 6 zu Nylon 66. Zur Bereitstellung von erfindungsgemäßen hochschrumpfenden
Hohlgarnen ist die Verwendung einer ausreichenden Menge eines bifunktionellen Comonomers
vorzuziehen, um eine Kochschrumpfung (S) von mindestens 12% zu erzielen. Für Anwendungen bei
gefärbten Textilbekleidungsstücken ist das Nylonpolymer ferner durch 30 bis 70 äquivalente NH&sub2;-Enden
pro 10&sup6; Gramm Polymer gekennzeichnet, und die Nylonpolymere können durch Einbau kationischer
Komponenten als Farbstoffanlagerungsstellen modifiziert werden, wie z. B. derjenigen, die aus Ethylen-5-
M-sulfoisophthalsäure und Hexamethylendiamin entstehen (wobei M ein Alkalimetall-Kation ist, wie etwa
Natrium oder Lithium), um Färbbarkeit mit kationischen Farbstoffen zu erzielen. Außerdem weist das
Nylonpolymer vorzugsweise eine Übergangstemperatur (Tdye) von mindestens 65ºC für hochmolekulare
saure Farbstoffe auf. Wie ferner dem Fachmann bekannt ist, können Mattierungsmittel, wie z. B.
Titandioxid, Färbemittel, Antioxidationsmittel, Antistatika und Oberflächenreibungsmodifikatoren, wie z. B.
Siliciumdioxid, sowie andere nützliche Zusatzmittel in das Polymer eingebracht werden, einschließlich
geringer Anteile nicht mischbarer Polymere, wie z. B. 5% Polyester, und Mittel, welche die
spannungsinduzierte Kristallisation und/oder Orientierung entweder verstärken oder unterdrücken, wie z. B.
trifunktionelle Kettenverzweigungsmittel (Säure oder Diamin).
-
Die zur Herstellung von erfindungsgemäßen Hohlfilamenten eingesetzten Nylonpolymere weisen
eine relative Viskosität (RV) von mindestens 50 auf, die höher als die RV von 35 bis 45 von
herkömmlichen Textilien ist. Vorzugsweise weist das Nylonpolymer eine RV von mindestens 60 auf, und
am stärksten bevorzugt von mindestens 70. Für die meisten Anwendungen bei Textilien sind RV-Werte von
mehr als 100 nicht von Vorteil, aber höhere RV-Werte können verwendet werden, wenn mit zunehmendem
RV-Wert die thermische und oxidative Zersetzung auf ein Minimum reduziert wird. Nylon mit einem RV-
Wert zwischen etwa 50 und 100 und darüber kann man durch eines von vielen verschiedenen Verfahren
erhalten, wie z. B. durch Einbringen eines Katalysators, insbesondere der in US-A-4912175 offenbarten
Katalysatoren, in Flocken mit niedrigerem RV-Wert, die in einem Autoklaven hergestellt werden, und
Wiedereinschmelzen mit einer entgasten Schneckenschmelzeinrichtung unter gesteuertem Vakuum, um das
gewünschte Polymer mit höherem RV-Wert zu erzeugen. Flocken mit höherem RV-Wert können direkt in
einem Autoklaven (AC) mittels Vakuumveredelung hergestellt werden. Die relative Viskosität (RV) von
herkömmlichen Textilflocken kann auch durch Festphasenpolymerisation (SPP) erhöht werden. Man kann
auch eine kontinuierliche Polymerisiereinrichtung (CP) mit einem Appreteur verwenden, wobei die
Polymerisation unter Temperatur- und Zeitsteuerung ausgeführt wird und das Appretieren unter Vakuum
erfolgt, um die erhöhte RV zu erreichen. Das geschmolzene Polymer aus der kontinuierlichen
Polymerisiereinrichtung (CP) kann entweder direkt der Spinnmaschine zugeführt oder zu Flocken gegossen
und zur Verwendung beim Spinnen wieder geschmolzen werden.
-
Die erfindungsgemäßen Hohlfilamente werden bei hohen Spinngeschwindigkeiten unter
Verwendung von Spinndüsen geformt, die anfänglich mehrere Schmelzenströme ausbilden. Es werden
Verfahrensbedingungen angewandt, die ohne Verwendung von eingeblasenen Gasen zu dem späteren
Nachverschmelzen der Ströme führen, um den Hohlraum während der Verfeinerung beizubehalten. In der
vorliegenden Patentanmeldung wird ein solches Verschmelzen als "Selbstverschmelzen" bezeichnet.
Bekannt ist das Verschmelzen von mehreren Schmelzenströmen bei niedrigen Abzugsgeschwindigkeiten
(weniger als 500 m/min) zum Erzeugen von Hohlfilamenten, wie in den GB-A-838141 und 1160263 gelehrt
wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wo die Abzugsgeschwindigkeiten ausreichen, um das
Reststreckverhältnis (RDR)S auf weniger als 2,75 zu verringern (typischerweise 1250-1500 m/min für
Hohlfilamente), wurde jedoch festgestellt, daß solche Verfahren bei derartigen Geschwindigkeiten keine
Hohlfilamente erzeugen, wenn nicht die RV auf höhere Werte erhöht wird, als sie bei herkömmlichen
Textilfilamenten verwendet werden; d. h. gemäß der vorliegenden Erfindung auf Werte im Bereich von
mindestens etwa 50. Wie bei den meisten Schmelzspinnverfahren wird die Polymerschmelze bei einer
Spinnpakettemperatur Tp extrudiert, die vorzugsweise um 20ºC bis 50ºC über dem Schmelzpunkt TM des
Nylonpolymers liegt.
-
Spinndüsen, von denen bekannt ist, daß sie Hohlfilamente bei niedrigen Spinngeschwindigkeiten
erzeugen, sind in einem Verfahren gemäß einer Erfindung verwendbar, wie beispielsweise in Fig. 1 der US-
A-3924988 von Hodge, in Fig. 3 der US-A-4444710 von Most, in Fig. 1 der US-A-3745061 von
Champaneria et al. erläutert, und wie hierin in den Fig. 4B, 5B und 6B dargestellt. Die Extrusion unter
Verwendung der obenerwähnten segmentierten Spinndüsenkapillaren wird in der Beschreibung der Fig.
2 und 4 bis 6 dargelegt. Für die vorliegende Erfindung sind die bogenförmigen Öffnungssegmente so
angeordnet, daß sie ein Verhältnis [EVA/EA] der Extrusionshohlraumfläche EVA = [(π/4)ID²], mit ID = D
- 2W, zur Gesamtextrusionsfläche EA = [(π/4)OD²] zwischen 0,6 und 0,95 und eine
Extrusionshohlraumfläche EVA zwischen 0,3 mm² und 3 mm² ergeben. Bei diesen Berechnungen ignoriert
man zur Vereinfachung die Flächenbeiträge von kleinen massiven "Zwischenräumen", die als "Stege" und
manchmal als "Inseln" bezeichnet werden, zwischen den Enden der Kapillaröffnungen (manchmal als
"Schlitze" der Breite W und der Länge L bezeichnet). Häufig können die bogenförmigen Kapillaröffnungen
vergrößerte Enden aufweisen (hier als "Zehen" bezeichnet), wie in Fig. 5B dargestellt, als Ausgleich für den
Polymerfluß, der durch die Stege zwischen den Öffnungssegmenten nicht zustande kommt, und/oder für
spezielle Einflüsse, wie in den Fig. 1J und 1K dargestellt. Eine Extrusionshohlraumfläche (EVA) mit
Werten im Bereich von 1,5 mm² bis 3 mm² und mit einem [EVA/EA]-Verhältnis von 0,70 bis 0,90 wird
bevorzugt, um gleichmäßige Hohlfilamente von weniger als 15 Denier (weniger als 16,65 dtex) zu formen,
die in den meisten Endanwendungen von textilen Stoffen verwendbar sind. Wenn bei diesen niedrigen
Polymerfließgeschwindigkeiten das Extrudat ungenügend aufgeweitet ist oder die Fließeigenschaften des
Polymers sich nicht stabilisiert haben, dann können asymmetrische Öffnungssenkbohrungen (siehe Fig.
4A), Dosierkapillaren und/oder tiefe Kapillaren (d. h. hohe H/W-Werte) (Fig. 6A) verwendet werden, um
den gewünschten Hohlraumanteil (VC) und die Selbstverschmelzung zu erzielen. Spinndüsen zur
Verwendung bei der praktischen Ausführung der Erfindung können beispielsweise nach dem Verfahren
hergestellt werden, das in der EP-A-0440397, veröffentlicht am 7. August 1991, oder in der EP-A-0369460,
veröffentlicht am 23. Mai 1990, beschrieben wird.
-
Nach der Ausbildung der bogenförmigen Schmelzenströme unter Verwendung der sorgfältig
ausgewählten Spinndüsen, wie weiter oben beschrieben, werden in einer Abschreckzone Bedingungen
angewandt, die zur Selbstverschmelzung der frisch extrudierten Schmelzenströme zu gleichmäßigen
Hohlfilamenten führen, wobei der Hohlraum im wesentlichen kontinuierlich über die gesamte Länge des
Filaments verteilt ist. Vorzugsweise wird die extrudierte Schmelze während und unmittelbar nach der
Selbstverschmelzung gegen Streuluftströme geschützt und die oxidative Zersetzung der frisch extrudierten
Schmelze auf ein Minimum reduziert. Es ist üblich, Luft (d. h. Sauerstoff) auf den ersten Zentimetern durch
Einleiten von langsam fließendem Inertgas, wie z. B. von Stickstoff, oder von Wasserdampf auszutreiben.
Der Schutz gegen Streuluftströme kann zum Beispiel mit Hilfe einer Querstromanblaseinrichtung mit einer
Verzögerungsröhre erreicht werden, wie von Makansi in US-A-4529368 beschrieben, wobei die Länge der
Verzögerungsröhre (LD) so gewählt wird, daß man die beste Fadengleichmäßigkeit und den besten
Hohlraumanteil erzielt. Nach beendeter Selbstverschmelzung können die Filamentbündel, wenn dies
gewünscht wird, in zwei oder mehrere getrennte Bündel von kleinerem Denier geteilt und während der
übrigen Verfahrensschritte als einzelne Bündel behandelt werden, und außerdem kann die Trennung an der
Oberfläche der Spinndüsenstirnseite erfolgen, wenn die Trennung so ausgeführt wird, daß sie die
Gleichmäßigkeit der Selbstverschmelzung und die spätere Gleichmäßigkeit beim Verfeinern der Filamente
nicht beeinträchtigt (hier wird dies als "Mehrfadenführung" (multi-ending) bezeichnet).
-
Außerdem ist zu beobachten, daß eine Erhöhung der Schmelzenviskosität ηmelt [hier als
proportional zu dem Ausdruck {(RV)[(TM+25)/TP]&sup6;} angenommen] durch Erhöhen der Dehnviskosität
ηext auftritt, indem eine erhöhte Abschreckgeschwindigkeit angewandt wird, die hier als Abschreckfaktor
(QF) bezeichnet wird, wobei QF durch das Verhältnis zweier Ausdrücke gegeben ist. Der Ausdruck 1 ist
das Verhältnis der laminaren Luftströmungsgeschwindigkeiten (Qa, m/min) zur
Massenströmungsgeschwindigkeit (w) der Spinndüse in g/min. mit w = [(dpf)S · VS/9000] · Anzahl der
Filamente pro Spinndüse (Anmerkung: (dpf) = (dtexpf)/1,11). Der Ausdruck 2 stellt die Filamentdichte
(FD) dar, die durch die Anzahl der Filamente pro Spinndüse pro Nutzflächeneinheit in cm² gegeben ist.
Folglich ist der Abschreckfaktor (QF) = Ausdruck 1/Ausdruck 2. Eine zu hohe Schmelzenviskosität (ηmelt)
des Extrudats oder Dehnviskosität (ηext) für einen gegebenen Verfeinerungsgrad und eine gegebene
Verfeinerungsrate (hier gemessen durch das Verhältnis [EVA/(dpf)S] kann jedoch zu unvollständiger
Selbstverschmelzung führen (Fig. 1D). Nach Wunsch kann die Bildung von "offenen" Filamenten in den
Extrusionsverfahrensschritt einbezogen werden, um ein Mischfilamentgarn zu liefern, aber ein solcher
Extrusionsschritt muß gesteuert werden, da sonst die Spinnleistung und die spätere Verarbeitbarkeit bei der
Endanwendung beeinträchtigt werden. Die absichtliche Ausbildung von "offenen" Filamenten kann mit
Hilfe der vorhandenen Spinndüse erfolgen, in der die bogenförmigen Öffnungen "Zwischenräume" von
unterschiedlicher Breite aufweisen (oder nach Wunsch mit Hilfe von Spinndüsenöffnungen, die speziell
zum Formen von C-förmigen "offenen" Filamenten konstruiert sind), um auf diese Weise ein Gemisch aus
Hohlfilamenten und "offenen" Filamenten herzustellen und eine Vilzahl verschiedener Griffästhetiken zu
erhalten.
-
Die frisch selbstverschmolzenen Hohlfilamente werden dann in der Abschreckzone in einem
Abstand (LW) verfeinert (d. h. sie erreichen VS), auf eine Temperatur unterhalb der
Glasübergangstemperatur (Tg) des Polymers abgeschreckt und dann in einem Abstand (Lc) zu einem
Multifilamentbündel zusammengeführt, wobei Lc größer als Lw, aber so kurz wie möglich ist, um nicht
durch Luftwiderstand eine erhöhte Spinnlinienspannung einzubringen, die dann durch einen
Entspannungsschritt bei der Weiterverarbeitung vor dem Umspulen entfernt werden muß. Das
Zusammenführen der vollständig abgeschreckten Filamentbündel erfolgt vorzugsweise durch dosierte
Appreturspitzenapplikatoren, wie von Agers in US-A-4926661 beschrieben. Die Länge der
Konvergenzzone (Lc), die Länge der Abschreckverzögerung (LD) und die Strömungsgeschwindigkeit der
Anblasluft (Qa) werden so gewählt, daß gleichmäßige Filamente entstehen, die durch eine
Denierschwankung in Fadenrichtung [hier als Denierstreuung DS bezeichnet] von vorzugsweise weniger als
4%, stärker bevorzugt von weniger als 3% und am stärksten bevorzugt von weniger als 2% gekennzeichnet
ist. Vorzugsweise liefert das erfindungsgemäße Verfahren ferner Hohlfilamente von hoher mechanischer
Güte, wie durch eine normierte Reißfestigkeit (TB)n von mindestens 3,53 cN/ddtex (Zentinewton pro
gestrecktem dtex) (4 g/dd (Gramm pro gestrecktem Denier)) angezeigt, die besonders bevorzugt auch
mindestens den Wert in g/dd [( = 0,833 cN/ddtex)] des Ausdrucks {4·[(1- VC)/(1+ VC)]+3} erreicht.
(TB)n wird aus der Reißfestigkeit in Gramm pro gestrecktem Denier (TB) durch Multiplizieren von TB mit
RV/65 berechnet.
-
Die zusammengeführten bzw. konvergierten Filamentgarne werden mit ausreichender
Spinngeschwindigkeit (VS) abgezogen, um ein Spinnfasergarn mit einem (RDR)S-Wert von weniger als
2,75 herzustellen, und dann einem Stabilisierungsschritt unterworfen, um das Reststreckverhältnis (RDR)
des Garns auf einen Wert zwischen 2,25 und 1,2 zu vermindern. Bei sehr hohen Spinngeschwindigkeiten
erfolgt die Behandlung des Garns zur Verminderung seines (RDR) auf einen Wert zwischen 2,25 und 1,2
während des Spinnens, da der (RDR)S-Wert im gesponnenen Zustand innerhalb dieses Bereichs liegt.
Bevorzugte erfindungsgemäße Garne zur Verwendung als Texturiergarne mit einem Reststreckverhältnis
(RDR) von 1,6 bis 2,25 werden vorteilhaft unter Anwendung derart hoher Spinngeschwindigkeiten
hergestellt, obwohl auch andere Mittel zur Stabilisierung angewandt werden können. Wenn der
Behandlungsschritt ein "mechanischer" oder "aerodynamischer" Streckschritt (oder ein Direktspinnschritt
mit sehr hoher VS) ist, dann schließt sich vorzugsweise ein Entspannungsschritt zum richtigen Umspulen
an. Wenn im Entspannungsschritt Wärme angewandt wird, dann wird die Temperatur des Filamentgarns für
Endanwendungen mit kritischen Farbstoffen, wie z. B. bei Badebekleidung und Autopolsterung,
vorzugsweise gemäß den Lehren von Boles et al., US-A-5219503 ausgewählt, bei einer
Garnentspannungstemperatur (TR) zwischen etwa 20ºC und einer Temperatur, die etwa 40ºC unter dem
Schmelzpunkt (TM) des Polyamidpolymers und unter dem Wert des Ausdrucks TR ≤ (1000/[K&sub1;-
K&sub2;(RDR)D])-273ºC liegt, wobei die Werte von K&sub1; bzw. K&sub2; für Nylon 66-Polymere 4,95 bzw. 1,75 und für
Nylon 6-Polymere 5,35 bzw. 1,95 betragen. Typ und Grad der Ausrüstung und der Umfang der
Filamentverflechtung werden auf der Basis der Verarbeitungsbedürfnisse bei der Endanwendung
ausgewählt. Die Filamentverflechtung wird vorzugsweise mittels Luftdüsen erzielt, wie z. B. in Bunting und
Nelson, US-A-2985995, und in Gray, US-A-3563021, beschrieben, wobei der Veschlingungsgrad zwischen
den Filamenten (hier als Schnellschußzahl (rapid pin count) RPC bezeichnet) der Meßwert gemäß Hitt in
US-A-3290932 ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liefert das Strecken gestreckte
Flachgarne mit einem Reststreckverhältnis (RDR)D zwischen 1,2 und 1,6. In einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung werden die Garne gestreckt und gebauscht und liefern ein Bauschgarn mit
einem Reststreckverhältnis (RDR)D zwischen 1,2 und 1,6.
-
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Feinheit im gesponnenen Zustand in dtex
(Denier) so gewählt, daß der Wert für das dtex (Denier) pro Filament bei 25% Dehnung, d. h. für den auf
25% Dehnung gestreckten Zustand, bezeichnet mit (dpf)&sub2;&sub5;, gleich [0,55 bis 22,2] (0,5 bis 20 Denier) ist.
Dieser Ausdruck berücksichtigt unterschiedliche Grade der Orientierung, die dem Garn während des
Spinnens erteilt werden kann und die nachfolgenden Behandlungen zur Verminderung des
Reststreckverhältnisses (RDR) entweder notwendig macht oder beeinflußt und das Filamentdenier (dpf)
vermindert, und die nach der Formel [1,25 (dpf)S/(RDR)5] (Anmerkung: (dpf) = (dtexpf)/1,11) berechnet
werden kann. Erfindungsgemäße Filamente weisen eine Feinheit in dtex (Denier) pro Filament bei 25%
Dehnung (dpf)&sub2;&sub5; von [0,55 bis 22,2] (0,5 bis 20) auf. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren weisen
die Filamente vorzugsweise einen Hohlraumanteil (VC) von mindestens [(7,5 log&sub1;&sub0;(dpf)+10)/100], stärker
bevorzugt von mindestens [(7,5 log&sub1;&sub0;(dpf)+15)/100], und am stärksten bevorzugt von mindestens
[(7,5 log&sub1;&sub0;(dpf)+20)/100] auf (Anmerkung: (dpf) = (dtexpf)/1,11). Erfindungsgemäße Filamente haben
einen Hohlraumanteil (VC) von mindestens [(7,5 log&sub1;&sub0;(dpf)+10)/100], stärker bevorzugt von mindestens
[(7,5 log&sub1;&sub0;(dpf)+15)/100], und am stärksten bevorzugt von mindestens [(7,5 log&sub1;&sub0;(dpf)+20)/100]
(Anmerkung: (dpf) = (dtexpf)/1,11).
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann angenommen werden, daß der anfängliche
Hohlraumanteil des frisch sebstverschmolzenen Hohlfilaments annähernd der gleiche ist wie der
Extrusionshohlraumanteil [EVA/EA]. Während der Verfeinerung der Schmelze vermindert sich der
Extrusionshohlraumanteil [EVA/EA] auf den Wert des gemessenen Hohlraumanteils des gesponnenen
Filaments. Hierin ist das Verhältnis des gemessenen Filamenthohlraumanteils (VC) zum
Extrusionshohlraumanteil [EVA/EA]; d. h. [VC/EVA/EA] ein Maß für die Verminderung des
Hohlraumanteils während des Schmelzspinnverfahrens und wird im folgenden als Hohlraumretentionsindex
(VRI) bezeichnet. Bei einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren ist VRI mindestens gleich 0,15.
VRI ist mit Spinnparametern verbunden und hat am stärksten bevorzugt auch einen Wert, der mindestens
gleich dem Wert des folgenden Ausdrucks ist:
-
(Anmerkung: (dpf)S = (dtexpf)S/1,11)
-
wobei n gleich 0,7, K&sub1; gleich 1,7 · 10&supmin;&sup5; und K&sub2; gleich 0,17 ist.
-
Um für ein erfindungsgemäßes Verfahren gewünschte Werte von (RDR)S zu erhalten, sollte der
dekadische Logarithmus des Wertes für den empirischen Ausdruck der scheinbaren Spinnspannung (σa)
vorzugsweise 1 bis 5,25 betragen. (σa) kann man aus den Spinnparametern mit Hilfe des folgenden
Ausdrucks erhalten:
-
(Anmerkung: (dpf)S = (dtexpf)S/1,11).
-
wobei K&sub3; einen Wert von 9 · 10&supmin;&sup6; hat.
-
In der Tat sind weitere Modifikationen offensichtlich, insbesondere mit dem weiteren Fortschritt
dieser und anderer Technologien. Zum Beispiel kann ein beliebiger Typ einer Streckwickelmaschine
verwendet werden; nach Wunsch kann eine nachträgliche Wärmebehandlung der Texturiergarne und/oder
der gestreckten Garne durch irgendeine Art von Heizvorrichtung (wie z. B. erhitzte Galetten, Heißluft-
und/oder Dampfdüsen, Durchgang durch eine erhitzte Röhre, Mikrowellenheizung usw.) angewandt
werden; die Appretur kann durch herkömmlichen Walzenauftrag erfolgen, wobei hier dosierte
Appreturspitzenapplikatoren bevorzugt werden und die Appretur in mehreren Schritten aufgebracht werden
kann, zum Beispiel während des Spinnens vor dem Strecken und nach dem Strecken vor dem Aufwickeln;
die Verflechtung kann mit Hilfe erhitzter oder nicht erhitzter Verwirbelungsluftdüsen und in mehreren
Schritten entwickelt werden, wie z. B. während des Spinnens und während des Streckens, und es können
andere Vorrichtungen eingesetzt werden, wie z. B. Verwirbelungsriete an einer querfadenfreien Garnschar;
und nötigenfalls können Vorrichtungen wie etwa Streckstifte oder Dampfstreckdüsen zum Isolieren des
Streckpunktes verwendet werden, so daß er sich nicht zu einer Walzenoberfläche hin verschiebt und zum
Beispiel Fadenbrüche während des Verfahrens verursacht.
-
Außerdem können Filamente mit verschiedenen Deniers, Hohlraumanteilen und/oder
Querschnitten beigemengt werden, um die Filament-Filament-Packungsdichte zu vermindern und dadurch
die Griffästhetik und die Behaglichkeit zu verbessern. Filamente mit unterschiedlicher Schrumpfung
können in den gleichen Garnen enthalten sein, um gewünschte Effekte zu erzielen. Eine bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung verwendet höherschrumpfende Filamente mit einer Schrumpfung (S) von
mindestens 12% zusammen mit niedrigerschrumpfenden Filamenten mit einer Kochschrumpfung von
weniger als 12%, wobei die Schrumpfungsdifferenz zwischen mindestens einigen der höherschrumpfenden
Filamente und mindestens einigen der niedrigerschrumpfenden Filamente mindestens 5% beträgt. Solche
Garne bauschen sich unter Wärmeeinwirkung von selbst. Außergewöhnliche Färbbarkeitseffekte können
durch gemeinsames Verspinnen von Filamenten aus unterschiedlichen Polymermodifikationen erzielt
werden, wie z. B. der Modifikation eines anionisch färbbaren Nylons mit kationischen Komponenten, um
kationische Färbbarkeit zu erzielen. Textilerzeugnisse, die sich aus Hohlfilamentgarnen zusammensetzen,
bieten einen höheren Luftwiderstand und einen höheren Bedeckungsgrad bei niedrigerem Stoffgewicht als
Textilerzeugnisse, die Massivgarne von gleichem Denier enthalten. Man wird erkennen, daß gegebenenfalls
die Technologie auch auf Nylonhohlfilamente in anderen Formen anwendbar sein kann, wie z. B. auf Kabel,
die dann in Stapelfaser umgewandelt werden können.
-
Das erfindungsgemäße Gewebe besteht vorzugsweise aus Nylonpolymergarnen, wie z. B. den
erfindungsgemäßen hohlen Nylongarnen. Garne in den Geweben können auch aus irgendeinem aus einer
Vielzahl anderer Garne aus thermoplastischen Polymeren hergestellt werden, zu denen beispielsweise
Polyester oder Polyolefine wie etwa Polypropylen gehören.
-
Wie aus den Fig. 24, 25, 31 und 34 erkennbar, die bevorzugte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung darstellen, sind in den Textilerzeugnissen zumindest einige von den
Garnfilamenten Hohlfilamente mit mindestens einem Längshohlraum. Außerdem sind zumindest eine
Mehrzahl der Hohlfilamente kollabiert und bilden kollabierte Hohlfilamente mit einem länglichen äußeren
Querschnitt mit größeren und kleineren Abmessungen. In der vorliegenden Patentanmeldung soll "länglich"
irgendeine aus einer Vielzahl von langgestreckten Querschnittsformen mit größeren und kleineren
Abmessungen bedeuten. In Abhängigkeit von dem Grad, in dem die Filamente kollabiert bzw.
zusammengedrückt sind, reichen die Querschnitte von ovalen Querschnitten, wie z. B. bei den in Fig. 24
dargestellten Filamenten, bis zu den fast bandartigen Querschnitten von Fig. 34.
-
In einem erfindungsgemäßen Textilerzeugnis sind die größeren Querschnittsabmessungen
zumindest einer Mehrzahl der kollabierten Hohlfilamente allgemein auf die Vorder- und Rückseiten des
Stoffs ausgerichtet. Auf die Stoffoberflächen "allgemein ausgerichtet" soll in der vorliegenden
Patentanmeldung bedeuten, daß eine zur größeren Abmessung parallele Linie des kollabierten
Hohlfilaments einen Winkel von weniger als 20 Grad zur Stoffoberfläche bildet.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind alle Filamente der Garne entweder in
der Kett- oder der Schußrichtung Hohlfilamente mit mindestens einem Längshohlraum. Obwohl in
erfindungsgemäßen Geweben unter Umständen nicht alle Garne in der Kett- oder Schußrichtung
Hohlfilamente aufweisen, entstehen Gewebe mit sehr geringer Luftdurchlässigkeit, wenn alle Garne in einer
der beiden Geweberichtungen Hohlfilamente aufweisen. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen,
Massivgarne für die Kette und Hohlgarne als Schußgarne zu verwenden.
-
Wenn die verwendeten Garne aus Nylon bestehen, sollten die Hohlfilamente vorzugsweise ein
Filamentdenier (dpf) [(dtex pro Filament, dtexpf)] aufweisen, bei dem das Filamentdenier bei 25%
Dehnung, (dpf)&sub2;&sub5;, 0,55 bis 22,2 dtex (0,5 bis 20 Denier) beträgt. Vorzugsweise ergibt der Hohlraum der
Filamente einen Hohlraumanteil (VC) von mindestens [(7,5 log&sub1;&sub0; (dpf)+10)/100] (Anmerkung: (dpf) =
(dtexpf)/1,11).
-
Die erfindungsgemäßen Textilerzeugnisse können hergestellt werden, indem hohlgarnhaltige
Stoffe unter Bedingungen kalandriert werden, die zum Kollabieren der Hohlräume führen, so daß die
größere Querschnittsabmessung der kollabierten Filamente auf die Stoffoberflächen ausgerichtet wird. Wie
aus den nachstehenden Beispielen besser erkennbar wird, sind geeignete Kalandrierbedingungen
Walzentemperaturen von 70 bis 360ºF (21 bis 182ºC) bei einer Gesamtdruckkraft der Walzen von 40-60
Tonnen für eine Walze von 50 Zoll (127 cm). Man kann niedrige Durchlässigkeiten unter weniger harten
Kalandrierbedingungen erzielen, als sie für Stoffe erforderlich sind, die ganz aus Massivfilamenten
bestehen. Wenn folglich ein Stoff mit weichem "Griff" gewünscht wird, sollten die Kalandrierbedingungen
nicht härter als notwendig sein, um die gewünschte Wirkung auf die Luftdurchlässigkeit zu erzielen. Zur
Herstellung von erfindungsgemäßen Textilerzeugnissen können auch andere Stoffbehandlungen angewandt
werden, welche die gleiche Wirkung wie das Kalandrieren hervorrufen.
-
Im Vergleich zu kalandrierten Stoffen, die ausschließlich Massivgarne enthalten, weisen
erfindungsgemäße Stoffe eine geringere Luftdurchlässigkeit auf, besonders bei niedrigeren
Kalandriertemperaturen. Erfindungsgemäße Stoffe mit geringer Durchlässigkeit können eine geringe
Luftdurchlässigkeit ohne übermäßige Steifigkeit bieten.
-
Aus dem Vorstehenden wird klar, daß es viele Möglichkeiten gibt, sich die Vorteile der
bevorzugten und besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Texturiergarne bei verschiedenen, hier
beschriebenen Streckverfahren zunutze zu machen. Weitere Anwendungen dieser erfindungsgemäßen
Texturiergarne, gestreckten Garne und Bauschgarne lassen sich wie folgt zusammenfassen:
-
1. Möglicherweise verminderte Oberflächen-Oligomerabscheidungen für hohle
Nylonfilamente mit hoher RV, die in Strecktexturiergarnen eingesetzt werden; z. B. beim Kettstrecken und
beim Strecktexturieren.
-
2. Durchlauf der Hohlfilamentgarne durch ein Kalandrierverfahren zur Ausbildung von
kollabierten Filamenten zur Verwendung als Hüllgarne von Elastomerfilamentgarnen, um das Elastomer zu
schützen und einen mehr baumwollähnlichen Griff zu erzeugen.
-
3. Verwendung von Kettenverzweigungsmitteln zur Herstellung von Hohlfilamenten mit
gleichem Hohlraumanteil wie bei Filamenten, die ohne Kettenverzweigungsmittel nach einem Verfahren
mit niedrigeren (σa)- und höheren RV-Werten aus Polymer gesponnen werden.
-
4. Verwendung von Kettenverzweigungsmitteln und/oder Beimischen von 2-
Methylpentamethylendiamin, wie in der PCT-Veröffentlichung Nr. WO91/19753, veröffentlicht am 26.
Dezember 1991, beschrieben, um die Entwicklung von Sphäroliten während der
Verfeinerung/Abschreckung zu verringern und dadurch die Reißfestigkeit der Hohlfilamentgarne zu
erhöhen.
-
5. Beimischen eines Pigments oder von Ruß zum Nylonpolymer, so daß die gesponnenen
Filamente eine graue Farbe haben, wodurch das Färben in dunkleren Farbtönen ermöglicht wird, ohne den
Farbstoffgehalt der Filamente gegenüber dem von runden Filamenten mit äquivalentem Denier zu erhöhen,
die bis zur gleichen Farbtiefe gefärbt werden (d. h. um den Farbausbeuteverlust von Hohlfilamenten infolge
innerer Reflexion zu überwinden).
-
6. Herstellung von Florgeweben, die geschnitten und angerauht werden können, so daß sich
die röhrenförmigen Filamente zu feineren Filamentfäden aufspalten und einen weichen Samt von
velourartigem Griff ergeben.
-
7. Durch Kombination von Nylon und Polyesterpolymer, relativen Viskositäten, Beimischen
von Kettenverzweigungsmitteln, Copolymeren, und Auswahl des Filamentdeniers und des Hohlraumanteils
VC wäre es möglich, eine Familie von Nylon- und Polyesterfilamenten zu "gestalten", welche die gleiche
Beziehung zwischen (RDR)S und der Spinngeschwindigkeit aufweisen, wodurch sie als Filamente in
Costrecktexturiergarnen ununterscheidbar werden.
-
Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung und sind nicht als
Einschränkung gedacht. Garneigenschaften und Verfahrensparameter werden nach den folgenden
Testverfahren gemessen.
TESTVERFAHREN
-
Die relative Viskosität (RV) von Nylon ist das Verhältnis von Lösungs- und Lösemittelviskosität,
gemessen bei 25ºC, wobei die Lösung eine Lösung von 8,4 Gew.-% Polyamidpolymer in einem Lösemittel
aus Ameisensäure mit einem Wassergehalt von 10 Gew.-% ist.
-
Der Hohlraumanteil (VC) wird nach dem folgenden Verfahren gemessen. Eine Faserprobe wird in
einem Hardy-Mikrotom (Hardy, U.S. Dept. Agricult. circa. 378, 1933) montiert, und es werden
Dünnschnitte hergestellt [nach Verfahren, wie sie im wesentlichen in "Fibre Microscopy, its Technique and
Application" (Fasermikroskopie, ihr Verfahren und ihre Anwendung) von J. L. Stoves (von Nostrand Co.,
Inc., New York 1958, S. 180-182) offenbart werden] und auf einem Objektträger eines SUPER
FIBERQUANT-Videomikroskopsystems montiert [VASHAW SCIENTIFIC CO., 3597 Parkway Lane,
Suite 100, Norcross, Georgia 30092] und am SUPER FIBERQUANT-Bildschirm nach Bedarf mit bis zu
100facher Vergrößerung dargestellt. Das Bild eines einzelnen Dünnschnitts der Faser wird ausgewählt, und
ihr Außen- und Innendurchmesser werden durch die FIBERQUANT-Software automatisch gemessen. Das
Verhältnis der vom Umfang des Filamenthohlraumbereichs umgebenen Querschnittsfläche zur
Querschnittsfläche des Filaments ist der Hohlraumanteil (VC). Unter Verwendung der FIBERQUANT-
Ergebnisse wird der Hohlraumanteil in Prozent als Quadrat des Innendurchmessers, dividiert durch das
Quadrat des Außendurchmessers jedes Filaments berechnet. Das Verfahren wird dann für jedes Filament im
Gesichtsfeld wiederholt, um eine statistisch signifikante Probenmenge zu erzeugen, über die gemittelt wird,
um einen Wert für VC zu erhalten.
-
Der Kristallvollkommenheitsindex bzw. -idealitätsindex (CPI) wird aus
Röntgenweitwinkelbeugungsdiagrammen (WAXS) abgeleitet. Das Beugungsdiagramm einer Faser mit
dieser Zusammensetzung ist durch zwei auffallende äquatoriale Röntgenreflexionen gekennzeichnet, deren
Maxima bei Streuwinkeln 2A von etwa 20º bis 21º und 23º auftreten. Röntgendiagramme wurden an einem
XENTRONICS-Flächendetektor (Modell X200B, 10 cm Durchmesser, mit einer Auflösung von 512 · 512)
aufgenommen. Die Röntgenstrahlungsquelle war ein Siemens/Nicolet-Generator (3,0 kW), der mit 40 kV
und 35 mA betrieben wurde, mit einer Kupfer-Strahlungsquelle (CU K-alpha, Wellenlänge 1,5418
Ängström). Es wurde ein 0,5 mm-Kollimator mit einem Probe-Kamera-Abstand von 10 cm verwendet. Der
Detektor war bei einem Winkel von 20 Grad (2θ) zentriert, um die Auflösung zu maximieren. Die
Bestrahlungszeit für die Datenerfassung variierte von 10 bis 20 Minuten, um einen optimalen Signalpegel
zu erzielen.
-
Die Datenerfassung am Flächendetektor beginnt mit einer Anfangseichung unter Verwendung
einer Fe55-Strahlungsquelle, die eine Korrektur der relativen Detektionsausbeute von einzelnen Positionen
des Detektors ausführt. Dann wird eine Hintergrundabtastung mit einem leeren Probenhalter ausgeführt, um
die Streuung des Röntgenstrahls in Luft zu definieren und aus dem endgültigen Röntgendiagramm zu
entfernen. Mit Hilfe einer Vergleichsplatte, die in gleichen Abständen angeordnete Löcher auf einem
quadratischen Gitter enthält, das an der Vorderfläche des Detektors angebracht wird, werden die Daten
außerdem bezüglich der Detektorkrümmung korrigiert. Die Faserprobe wird mit einer Dicke von 0,5 bis 1,0
mm und einer Länge von etwa 10 mm vertikal montiert, wobei Streuungsdaten in der äquatorialen Richtung
oder senkrecht zur Faserachse erfaßt werden. Ein Computerprogramm analysiert die
Röntgenbeugungsdaten, indem es eine eindimensionale Schnittkonstruktion in den geeigneten Richtungen
ermöglicht, die Daten glättet und die Position des Maximums sowie die volle Halbwertsbreite mißt.
-
Die Röntgenbeugungsmessung der Kristallinität bei Nylon 66 und bei Copolymeren von Nylon 66
und Nylon 6 ist der Kristallvollkommenheitsindex (CPI) (wie von P.F. Dismore und W.O. Statton, 1.
Polym. Sci. Teil C, Nr. 13, S. 133-148, 1966, gelehrt). Man beobachtet, daß sich die Positionen der beiden
Maxima bei einem Winkel 2θ von 21º und 23º verschieben, und mit zunehmender Kristallinität entfernen
sich die Maxima weiter voneinander und nähern sich den Positionen an, die den auf der Bunn-Garnerschen
Nylon 66-Struktur basierenden "idealen" Positionen entsprechen. Diese Positionsverschiebung der Maxima
bildet die Grundlage der Messung des Kristallvollkommenheitsindex bei Nylon 66:
-
CPI = [d(außen)/d(innen)]-1 / 0,189 · 100
-
wobei d(außen) bzw. d(innen) die Braggschen "d"-Abstände für die Maxima bei 23º bzw. 21º sind und der
Nenner 0,189 der Wert für d(100)/d(010) für gut kristallisiertes Nylon 66 ist, wie von Bunn und Garner
(Proc. Royal Soc. (London), A189, 39, 1947) berichtet. Eine äquivalente und nützlichere Gleichung, die auf
2θ-Werten basiert, ist:
-
CPI = [2θ(außen)/2θ(innen) - 1] · 546,7
-
Durch Röntgenweitwinkelstreuung bestimmter Orientierungswinkel (COAWAXS). Die gleichen
Verfahren (wie im vorstehenden Abschnitt über CPI diskutiert) werden angewandt, um die
Röntgenbeugungsdiagramme zu bestimmen und zu analysieren. Das Beugungsdiagramm von Nylon 66 und
von Copolymeren von Nylon 66 und 6 weist zwei auffallende äquatoriale Reflexionen bei 2θ von
annähernd 20º bis 21º und bei 23º auf. Für Nylon 6 tritt eine auffallende äquatoriale Reflexion bei 2θ von
etwa 20º bis 21º auf. Die äquatoriale Reflexion bei etwa 21º wird zur Messung des Orientierungswinkels
benutzt. Aus der Bilddatei wird ein Datenfeld erzeugt, das einer Azimuthspur durch die äquatorialen
Maxima äquivalent ist.
-
Als Orientierungswinkel (COAWAXS) nimmt man die Bogenlänge in Grad beim Halbwert der
optischen Dichte (den Winkel, der sich über Punkte mit 50 Prozent der maximalen Dichte erstreckt) des
äquatorialen Maximums, korrigiert bezüglich des Hintergrunds.
-
Röntgenkleinwinkelstreuungsdiagramme (SAXS-Diagramme) wurden an einem XENTRONICS-
Flächendetektor (Modell X200B, 10 cm Durchmesser, mit einer Auflösung von 512 · 512) aufgezeichnet.
Die Röntgenstrahlungsquelle war ein Siemens/Nicolet-Generator (3,0 kW), der mit 40 kV und 35 mA
betrieben wurde, mit einer Kupfer-Strahlungsquelle (Cu K-alpha, Wellenlänge 1,5418 Å (0,15418 nm)). Es
wurde ein 0,5 mm-Kollimator mit einem Probe-Kamera-Abstand von 50 cm verwendet. Die
Bestrahlungszeit für die Datenerfassung variierte von 1/2 bis zu 5 Stunden, um einen optimalen Signalpegel
zu erzielen. Streuungsdiagramme wurden in meridionaler Richtung und parallel zur äquatorialen Richtung
durch die Intensitätsmaxima der beiden Streuungsmaxima analysiert. Zwei symmetrische SAXS-Punkte,
die auf eine langperiodische Abstandsverteilung zurückzuführen waren, wurden mit einer Pearson VII-
Funktion angepaßt [siehe Heuval et al., J. Appl. Poly. Sci. 22 (1978) 2229-2243], um die maximale
Intensität, die Position und die volle Halbwertsbreite zu erhalten. Berechnet wurden die SAXS-Intensität
(NORM. INT), normiert auf eine Erfassungszeit von einer Stunde; und die mittlere Intensität (AVG. INT.)
der vier Streuungsmaxima, korrigiert bezüglich der Probendicke (MULT. FACTOR) und der
Bestrahlungsdauer. Die normierte Intensität (NORM. INT.) ist ein Maß für die Differenz in der
Elektronendichte zwischen amorphen und kristallinen Bereichen des Polymers, welches das gesponnene
Hohlfilament bildet; d. h. es gilt NORM. INT. = [AVG. INT. · MULT. FACTOR · 60]/[Erfassungsdauer,
min.].
-
Die mittleren Lamellenabmessungen wurden aus den SAXS-Röntgenbeugungsmaxima mit
diskreter Streuung bestimmt. In der meridionalen Richtung ist dies die mittlere Größe der lamellaren
Streuung in Faserrichtung. In der äquatorialen Richtung ist dies die mittlere Größe der lamellaren Streuung
senkrecht zur Faserrichtung. Zur Abschätzung von Größen der lamellaren Streuung aus der Breite der
Beugungsmaxima wurden die Scherrerschen Verfahren angewandt, wobei D(meridional oder äquatorial) =
(kl/b) cos Q benutzt wurde, wobei k der Formfaktor ist, der davon abhängt, auf welche Weise b bestimmt
wird, wie weiter unten diskutiert; 1 ist die Wellenlänge der Röntgenstrahlung (1,5418 Å)(0,15418 nm); Q ist
der Braggsche Winkel; und b ist die Punktbreite der diskreten Streuung in Radian. Es gilt b{meridional} =
(2QD - 2Qb), mit 2QD(Radian) = [arctan (HW+w)]/2r und 2Qb (Radian) = [arctan (HW-w)]/2r; und mit r =
Abstand zwischen Faser und Kamera (500 mm), w = korrigierte Halbwertsbreite der Streuung (weiter unten
diskutiert); und HW = Spitze-Spitze-Abstand (mm) zwischen diskreten Streuungsmaxima.
-
Die Größe der lamellaren Streuung in äquatorialer Richtung durch die diskreten Streuungsmaxima
wurde aus der Scherrerschen Gleichung berechnet: b(äquatorial) = 2 arctan(w/2R&sub0;), mit R&sub0; = [(HW/2)² +
(500)²]0,5. Als Korrektur an der Scherrerschen Linienverbreiterungsgleichung wurde die Warrensche
Korrektur für die Linienverbreiterung durch Geräteeffekte benutzt. WM² = w² + W², mit WM =
gemessene Linienbreite, W = 0,39 mm (der Gerätebeitrag nach bekannten Standards) und w = korrigierte
Linienbreite (entweder in äquatorialer oder in meridionaler Richtung), wurden zur Berechnung der
Punktbreite b in Radian verwendet. Die gemessene Linienbreite WM wurde als Breite bei der Hälfte der
maximalen Beugungsintensität für eine bestimmte Strahlenexponierung aufgefaßt. Dieser
"Halbwertsbreiten"-Parameter wurde beim Kurvenanpassungsverfahren verwendet. Der Formfaktor K in
den Scherrerschen Gleichungen wurde mit 0,90 angenommen. Eine etwaige Linienverbreiterung infolge
Schwankung der Periodizität wurde vernachlässigt. Das Produkt der Lamellenabmessungen (LDP) ist dann
durch LDP = D(meridional) · D(äquatorial) gegeben.
-
CLO-Werte sind eine Einheit des Wärmedurchlaßwiderstands von Stoffen und werden nach dem
ASTM-Verfahren D 1518-85 gemessen, das 1990 erneut bestätigt wurde. Die Einheiten von CLO werden
aus dem folgenden Ausdruck abgeleitet: CLO = [Stoffdicke (Zoll) · 0,00164]/Wärmeleitfähigkeit
(Anmerkung: 1 Zoll = 2,54 cm), wobei 0,00164 ein kombinierter Faktor ist, der den spezifischen CLO-Wert
in (ºK)(m²)/Watt pro Dickeneinheit ergeben soll. Typischerweise wird die Wärmeleitfähigkeitsmessung an
einer Probenfläche des Stoffs (5 cm · 5 cm) ausgeführt und bei einer Temperaturdifferenz DT von 10ºC
unter einem Druck von 6 g/cm² gemessen. Für die Wärmeleitfähigkeit (den Nenner des obigen Ausdrucks)
erhält man: (WxD)/(AxDT) = Wärmeleitfähigkeit, mit W (Watt), D (Probendicke unter einem Druck von
150 g/cm²); A (Fläche = 25 cm²); und DT = 10ºC.
-
Die Luftdurchlässigkeit wird nach dem ASTM-Verfahren D 737-75, erneut bestätigt 1980,
gemessen, wobei ASTM D 737 die Luftdurchlässigkeit als Luftdurchflußgeschwindigkeit durch einen Stoff
von bekannter Fläche (7,0 cm Durchmesser) unter einer festgelegten Druckdifferenz (12,7 mm Hg)
zwischen den beiden Stoffoberflächen definiert. Vor der Prüfung wird der Stoff mindestens 16 Stunden lang
bei 21 ± 1ºC und 65 ± 2% relativer Feuchtigkeit vorkonditioniert. Meßwerte werden in Kubikfuß pro
Minute pro Quadratfuß (ft³/min/ft²) angegeben, die durch Multiplikation mit 0,508 in Kubikzentimeter pro
Sekunde pro Quadratzentimeter (cm³/s/cm²) umgerechnet werden können.
-
Weitere Polymer-, Filament-, Garn- und Faserstruktureigenschaften und Verfahrensparameter für
Polyester und Nylon werden nach den entsprechenden Testverfahren und Beschreibungen gemessen, wie
von Knox in US-A-4156071 und von Knox et al. in US-A-5066427 und US-A-5137666 sowie von Boles et
al. in US-A-5219503 offenbart.
-
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden durch die folgenden Beispiele
veranschaulicht, sind aber nicht darauf beschränkt. In den Tabellen 1 bis 9 wird PDR (das
Verfahrensstreckverhältnis) anstelle von MDR (dem Maschinenstreckverhältnis) verwendet, wobei MDR
und PDR äquivalent sind; Ten ist die Textilreißfestigkeit oder Reißlast (g) pro ursprünglichem bzw.
Anfangsdenier (g/d) ( = 0,883 cN/dtex); Tb (oder TB) ist die Reißfestigkeit (g) pro gestrecktem Denier
(g/dd) [( = 0,883 cN/ddtex)]; (TB)n wird in den Tabellen nicht angegeben, ist aber ein Wert von TB, der auf
einen Bezugswert der relativen Viskosität (RV) des Nylonpolymers von 65 normiert ist und durch
Multiplikation von TB mit RV / 65 berechnet wird; S(%) = Kochschrumpfung (%); der Hohlraumanteil
(VC) wird in Prozent (%) angegeben; "Spin" ist die Spinngeschwindigkeit (Abzugsgeschwindigkeit,
m/min); "Pol Typ" ist der Polymertyp; "DPF 25%" (in dieser Patentanmeldung auch als (dpf)&sub2;&sub5;
geschrieben) ist das Filamentdenier bei angenommener Streckung bis zu einer konstanten Bezugs-
Bruchdehnung von 25% (d. h. bis zu einem konstanten Reststreckverhältnis (RDR) von 1,25), wobei die
Formel [1,25(dpf)/RDR] zur Berechnung von (dpf)&sub2;&sub5; verwendet werden kann (Anmerkung: (dpf) =
(dtexpf)/1,11); MOD. ist die Anfangssteigung der Instron-Last-Dehnungs-Kurve (g/d) ( = 0,883 cN/dtex);
HC. (oder HCT) ist die "Heißbüttentemperatur" in ºC; Qa ist die laminare Anblasluftgeschwindigkeit in
m/min. "----" bedeutet "Daten nicht verfügbar"; Säurepyridylkatalysator = APC (alle Anteile 0,098%, wenn
nicht anders angegeben); Esterpyridylkatalysator = EPC; im Autoklaven hergestelltes Flockenpolymer =
CFP; Festphasenpolymerisation = SPP; Polymerisation mit Vakuumveredelung = VFP; mattheller Glanz
(DBL) = 0,0% TiO&sub2;; halbmatter Glanz (SDL) = 0,3% TiO&sub2;; N66 = Nylon 66; N6 = Nylon 6; 0,15%
Antioxidationsmittel, zu 50% neutralisiert = AOX/50; 0,15% Antioxidationsmittel, zu 100% neutralisiert =
AOX/100, wobei AOX Phenylphosphinsäure ist.
-
Polymertypen, die in den Beispielen 1 bis 18 verwendet wurden, sind im folgenden aufgeführt:
Typ I - 40 RV CF/APC SDL N66; Typ II - 40 RV CF/APC DBL N66; Typ III - 40 RV CF/0,098%
EPC/VFP DBL N66; Typ IV - 40 RV CF/APC DBL N66; Typ V - 40 RV CF/0,15% EPC/VFP DBL N66;
Typ VI - 80 RV CF/SPP DBL N66; Typ VII - 40 RV 50/50-Mischung aus II + CF w/10% N6; Typ VIII -
80 RV CF/VFP DBL N66; Typ IX - 77 RV CF/VFP DBL N66; Typ X - 40 RV CF/VFP DBL N66; Typ XI
- 92 RV CF/VFP DBL N66; Typ XII 84 RV CF/VFP DBL N66; Typ XIII - 106 RV CF/VFP DBL N66;
Typ XIV - 97 RV CF/VFP DBL N66.
BEISPIEL 1
-
Nylon 66-Homopolymer wurde unter den in Tabelle 1 angegebenen Bedingungen
schmelzgesponnen, um zwei dosierte Bündel von je 14 Hohlfilamenten aus einer einzigen Spinndüse
herzustellen (mit Ausnahme von Pos. 17, die in vier Bündel von je 7 Filamenten geteilt wurde), wobei die
Spinndüse aus 28 Kapillaröffnungen (Fig. 4A/B) mit einer Höhe H von 0,254 mm, einer Breite von 0,0762
mm und folglich einem Verhältnis H/W von 3,33, einem Außendurchmesser von 2,03 mm, einem
Innendurchmesser von 1,876 mm und einer Stegbreite von 0,203 mm bestand, woraus sich eine
Gesamtextrusionsfläche (EA) von 3,22 mm², eine Extrusionshohlraumfläche (EVA) von 2,77 mm² und ein
Verhältnis EA/EVA von 0,86 ergaben. Die Positionen 5 bis 12 von Tabelle 1 zeigen den Einfluß einer
Erhöhung der Zuführwalzengeschwindigkeit (VS) von 1330 auf 2743 m/min, wobei der Filament-
Hohlraumanteil VC von 0,2 auf 0,4 zunahm, wobei der größte Anstieg von VC im Bereich von 1400 bis
1600 m/min lag. Ferner wurde bei den Positionen 5 bis 12 der Einfluß der Spinnpakettemperatur (Tp) für
Tp von 285ºC bis 300ºC untersucht. Der Filament-Hohlraumanteil VC bei 2103 m/min verringerte sich von
0,43 bei einer Tp von 285ºC auf 0,36 bei einer Tp von 290ºC und auf 0,33 bei einer Tp von 300ºC, oder
etwa um [0,01 VC/1ºC]. Bei Position 20 in Tabelle 1 wurde der Polymermassendurchfluß verringert, um
gesponnene Filamente von 2 dpf ( = 2,22 dtexpf) bei einer VS von 2743 nt/min zu erhalten, und es wurden
Filamentbrüche beobachtet und dem niedrigen Massendurchfluß für die gegebene, weiter oben
beschriebene Spinndüsenöffnungskapillare zugeschrieben,.
-
Das Polymer wurde in Flockenform mit einer nominellen RV von etwa 40 zugeführt, und die RV
wurde in einer entgasten Schneckenschmelzvorrichtung durch Steuerung des angelegten Vakuums erhöht;
wobei die Kondensationspolymerisation durch Entfernen von Wasser verlängert wird, um eine
Polymerschmelze von höherer RV als derjenigen der im Autoklaven erzeugten Polymerflocken
herzustellen. Um die Verwendung von niedrigeren Vakuumwerten zuzulassen, wurden Katalysatoren
zugesetzt, wie z. B. 2-(2'-Pyridyl)ethylphosphonsäure (APC) oder Diethyl-2-(2'-pyridyl)ethylphosphonat
(EPC). Außerdem wurde die RV im Autoklaven durch Festphasenpolymerisation (SPP) erhöht. Im
allgemeinen sind die Eigenschaften der gesponnenen Filamentgarne von dem Verfahren unabhängig, das
zur Erhöhung der Polymer-RV angewandt wird, solange Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um das
Polymer nicht mit Gel zu verunreinigen, das durch oxidative und/oder thermische Zersetzung entsteht, und
um "Feinstgut" (d. h. kleine staubartige Polymerteilchen), die beim Schneiden von Polymerspinnfäden zu
Flockenspänen entstehen, auf ein Minimum zu reduzieren.
-
Die Positionen, die mit Polymer vom Typ VII gesponnen wurden, das 5% ε-Caproamid-Einheiten
und 0,049% EPC enthält, weisen einen niedrigeren Hohlraumanteil VC auf, der sich aus der niedrigeren
Schmelzenviskosität ηmelt wegen des niedrigeren Katalysatorgehalts sowie als Auswirkung des Spinnens
bei einer Temperatur ergibt, die um 6ºC höher liegt als der Schmelzpunkt TM von 255ºC gegenüber Nylon
66-Homopolymer mit 261ºC; d. h. das Verhältnis [(TM + 25)/Tp] ist bei gleichem Polymer-Tp niedriger.
Versuche, Hohlfilamente mit einem Hohlraumanteil von mehr als 0,10 bei (RDR)S-Werten von weniger als
2,75 zu spinnen, scheiterten für RV-Werte von weniger als 50 von herkömmlichen Textilpolymeren.
-
Zu beachten ist, daß die Positionen 1-4, 13 und 21 in Tabelle 1 zu Vergleichszwecken enthalten
sind und keine Ausführungsformen der Erfindung sind, da sie einen (RDR)S-Wert von mehr als 2,75
aufweisen. Die Positionen 5 und 6 veranschaulichen das erfindungsgemäße Verfahren, weisen aber keinen
Isaxs-Wert von mindestens 175 auf, der dem erfindungsgemäßen Produkt und dem bevorzugten Verfahren
entspricht (Isaxs ist in Tabelle 1 nicht angegeben).
BEISPIEL 2
-
In dem in Tabelle 2 dargestellten Beispiel 2 wurden verschiedene 28-Loch-Spinndüsen verwendet,
die alle in der Abschreckkammer in 2 Bündel von je 14 Filamenten getrennt wurden. Die
Kapillarabmessungen aller Positionen hatten den gleichen Außendurchmesser von 2,03 mm, eine Stegbreite
von 0,203 mm, und eine Breite von 0,0762 mm wie in Beispiel 1. Das H/W-Verhältnis der Kapillaren
wurde von 3,33 (Beispiel 1) auf 5 bzw. 8,33 erhöht, indem die Kapillartiefe (H) von 0,0254 mm (Beispiel 1)
auf 0,381 mm bzw. 0,632 mm vergrößert wurde. Die folgenden Verfahrenseinstellwerte waren für alle
Positionen konstant: Qa = 23 m/min. VS = 2037 m/min und HC = 155ºC. Die Hohlraumanteile (VC) der
Filamente, die aus Kapillaren mit einer Tiefe (H) von 0,254, 0,381 und 0,632 mm gesponnen wurden, sind
im wesentlichen die gleichen, wobei alle anderen Bedingungen konstant sind. Die mechanische Festigkeit
des "Zwischenraums" nimmt jedoch mit zunehmender Tiefe zu, wodurch sich die Beschädigung der
Spinndüse verringert. Eine Analyse von kurzen 0,1 mm-Kapillaren gegenüber den längeren Kapillaren zeigt
eine Verminderung um etwa 0,06 von 0,44 auf 0,38, d. h. der Hohlraumanteil (VC) nimmt mit dem
Ausdruck (H/W)0,1 zu.
BEISPIEL 3
-
In Beispiel 3, bei dem Verfahrens- und Produkteigenschaften in Tabelle 3 dargestellt sind, wurden
verschiedene 28-Loch-Spinndüsen verwendet, die alle in der Abschreckkammer in 2 Bündel von je 14
Filamenten getrennt wurden. Die Höhe der Kapillaröffnung (H) betrug 0,254 mm, außer für Position 1 mit
einer Höhe (H) von 0,1 mm. Der S-Winkel ist der Winkel auf der Inselseite der Kapillare, und der T-Winkel
liegt auf der Außenseite der Kapillare, siehe Fig. 4A. Position 1 hatte einen S-Winkel von 45º und einen T-
Winkel von 25º. Die übrigen Positionen in Tabelle 3 haben einen S- und T-Winkel von 90º, wie in Fig. 6A
dargestellt. Die folgenden Verfahrenseinstellwerte wurden für alle Positionen konstant gehalten: Tp =
290ºC, Qa = 23 m/min. VS = 2057 m/min und PDR = 1,5. Die erhebliche Verringerung des
Hohlraumanteils VC bei kleinerem Außendurchmesser der Kapillare zeigt sich bei den Positionen 12 und
13, bei denen ein Außendurchmesser von 0,76 verwendet wurde, und bei den Positionen 7-11, 14-31 mit
einem Außendurchmesser von 1,52 mm gegenüber dem Außendurchmesser von 2,03 mm, der für die
Positionen in Tabelle 1 verwendet wurde; siehe insbesondere die Positionen 25-27, bei denen die gleiche
Spinngeschwindigkeit angewandt wurde. Zwischen den Öffnungen mit dem größten und dem kleinsten
Außendurchmesser (d. h. mit abnehmender Extrusionshohlraumfläche (EVA)) nahm der VC-Wert um etwa
20% ab. Die Abnahme von VC als Ergebnis der kleineren Kapillarschlitzbreite (W) ist im Vergleich der
Positionen 4, 5 und 6 mit einer Schlitzbreite von 0,0508 mm und der Positionen 2 und 3 mit eine
Schlitzbreite von 0,0635 mm gegenüber den Positionen 25, 26 und 27 mit einer Schlitzbreite von 0,0762
dargestellt. Der Hohlraumanteil VC nahm mit jeder der stufenweise zunehmenden Schlitzbreiten (d. h. mit
zunehmendem H/W-Verhältnis und abnehmender Extrusionshohlraumfläche (EVA)) um 0,03 ab. Es wurde
festgestellt, daß bei Positionen mit einem Hohlraumanteil VC von etwa 0,5-0,6, wie z. B. den Positionen 3
und 4, die Querschnittsfestigkeit so niedrig war, daß sie sich während der Verarbeitung leicht deformierten
(flachdrückten) (d. h. sie ähnelten einem Querschnitt von merzerisierter Baumnwolle, wie z. B. in Fig. 1 G
dargestellt).
BEISPIEL 4
-
In Beispiel 4 wurden Nylon 66-Polymere vom Typ II und vom Typ XIV aus Kapillaröffnungen
wie in Beispiel 1 schmelzgesponnen, wobei aber eine Kapillarspinndüse mit 68 Öffnungen. verwendet
wurde, um 68 Hohlfilamente herzustellen, die in der Abschreckkammer in 2 Bündel von je 34 Filamenten
getrennt wurden. Verfahrens- und Produkteigenschaften sind in Tabelle 4 angegeben. Alle Positionen
wurden bei 290ºC gesponnen, mit Ausnahme von Position 5, die bei 293ºC gesponnen wurde. Die
Anblasgeschwindigkeit Qa betrug 18 m/min für alle Positionen außer Position 6, deren Qa 22 m/min betrug.
Die folgenden Verfahrenseinstellwerte wurden in diesem Beispiel für alle Positionen konstant gehalten: Qa
= 23 m/min, VS = 2057 m/min, HCT = 155ºC und PDR = 1,5.
-
Zu beachten ist, daß die Positionen 4-6, 28 und 30 in Tabelle 4 zu Vergleichszwecken enthalten
sind und keine Ausführungsformen der Erfindung sind, da sie einen (RDR)S-Wert von mehr als 2,75
aufweisen. Position 27 veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren, weist aber keinen Isaxs-Wert von
mindestens 175 auf, der dem erfindungsgemäßen Produkt und dem bevorzugten Verfahren entspricht (Isaxs
ist in Tabelle 4 nicht angegeben). Position 31 veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren, weist aber
keinen Wert des Hohlraumanteils (VC) von mindestens etwa [(7,5 log&sub1;&sub0;(dpf)+10)/100] (Anmerkung:
(dpf) = (dtexpf)/1,11) auf, der dem erfindungsgemäßen Produkt und dem bevorzugten Verfahren entspricht.
BEISPIEL 5
-
In Beispiel 5 wurden massive Kontrollfilamente gesponnen, deren Eigenschaften in Tabelle 5
angegeben sind. Für die Positionen 1 bis 3 wurden 28-Loch-Spinndüsen verwendet, die in der
Abschreckkammer in 2 Bündel von je 14 Filamenten getrennt wurden. Die runde Kapillaröffnung hatte eine
Höhe (H) (auch als Tiefe bezeichnet) von 0,48 mm und einen Durchmesser (D) von 0,33 mm, woraus sich
ein H/D-Verhältnis von etwa 1,455 ergibt. Für die Positionen 4 bis 15 wurde eine 68-Loch-Spinndüse
verwendet, die in der Abschreckkammer in 2 Bündel von je 34 Filamenten getrennt wurde. Die
Kapillaröffnung hatte eine Höhe H von 0,41 mm und einen Durchmesser D von 0,28 mm, woraus sich ein
H/D-Verhältnis von 1,464 ergibt. Alle Positionen hatten definitionsgemäß ein EVA/EA-Verhältnis von 1.
Der HCT-Wert betrug 22ºC für die Positionen 1 bis 6 und 155ºC für die Positionen 7 bis 15. Die
Spinngeschwindigkeiten VS zum Erzielen eines (RDR)S-Wertes von 2,75 bzw. 2,25 betrugen etwa 1650
m/min bzw. etwa 2200 m/min, gegenüber etwa 1300 m/min bzw. etwa 1900 m/min für Hohlfilamentgarne,
wie in den Tabellen 1 bis 4 dargestellt.
BEISPIEL 6
-
In dem in Tabelle 6 dargestellten Beispiel 6 wurden verschiedene Spinndüsen verwendet. Die
Positionen 1 bis 4 und 11 verwendeten eine 26-Loch-Spinndüse, die in der Abschreckkammer in 2 Bündel
von je 13 Filamenten getrennt wurde. Die Positionen 5 bis 8 und 12 bis 18 verwendeten 16-Loch-
Spinndüsen, die in der Abschreckkammer in 2 Bündel von je 8 Filamenten getrennt wurden. Position 9
verwendete eine 12-Loch-Spinndüse, die in der Abschreckkammer in 2 Bündel von je 6 Filamenten
getrennt wurde. Position 10 verwendete eine 4-Loch-Spinndüse; die in der Abschreckkammer in 2 Bündel
von je 2 Filamenten getrennt wurde. Die Positionen 1 bis 11 verwendeten gewöhnliche Spinndüsen mit
einem Außendurchmesser OD = 2,03 mm, einer Tiefe (H) von 0,1 mm, einer Breite (W) von 0,076 mm und
einem Steg ("Zwischenraum") von 0,203 mm. Die Positionen 12 bis 18 verwendeten einen zweiten Satz
von gewöhnlichen Kapillaren mit einem Außendurchmesser OD = 1,52 mm, einer Tiefe (H) von 0,254 mm,
einer Breite (W) von 0,064 mm und einem Steg von 0,203 mm. Die Positionen 1 bis 11 wurden mit einer
Anblasgeschwindigkeit Qa von 18 m/min gesponnen, während die Positionen 12 bis 18 einen Qa-Wert von
23 m/min aufwiesen. Die Verfahrenseinstellwerte waren Spinntemperaturen (Tp) von 290ºC, außer für die
Positionen 1 bis 8 mit einem Tp-Wert von 291ºC, und HCT-Werte von 22ºC für die Positionen 1 bis 8,
169ºC für die Positionen 9 bis 11 und 165ºC für die Positionen 12 bis 18. Es wurden zwei Spinndüsen mit
entgegengesetzten Eintrittswinkeln der Kapillaren getestet. Für die Positionen 4 und 5 betrugen die S- bzw.
T-Winkel 45º bzw. 25º. Die Positionen 1 bis 3 und 6 bis 11 hatten entgegengesetzte S- bzw. T-
Eintrittswinkel von 25º bzw. 45º. Die Daten lassen darauf schließen, daß der Eintrittswinkel für
Nylonpolymere keinen wesentlichen Einfluß auf den Hohlraumanteil VC hat, aber für weniger "elastische"
Polymerschmelzen wichtig ist, wie z. B. für Polyester. Die übrigen Positionen in dieser Tabelle und in allen
anderen Tabellen, mit Ausnahme von Position 1 in Tabelle 3, weisen S- und T-Winkel von 90º auf, ähnlich
den in Fig. 6A dargestellten Winkeln.
-
Zu beachten ist, daß Position 5 in Tabelle 6 zu Vergleichszwecken enthalten ist und keine
Ausführungsform der Erfindung darstellt, da sie einen höheren (RDR)S-Wert als 2,75 aufweist.
BEISPIEL 7
-
In dem in Tabelle 7 dargestellten Beispiel 7 wurden Garne mit sehr niedrigen Filamentdeniers
hergestellt. Alle Positionen bestanden aus 66 Filamenten pro Fadenlauf mit 2 Fadenläufen pro Spinndüse.
Die Spinndüsenkapillare hatte einen Außendurchmesser (OD) von 1,08 mm, eine Breite (W) von 0,0508
mm, eine Tiefe (H) von 0,38 mm und eine Stegbreite von 0,127 mm, woraus sich ein Verhältnis (EVA/EA)
von 0,81 ergibt. Alle Positionen wurden mit einer Anblasgeschwindigkeit Qa von 23 m/min abgeschreckt.
Wie in Tabelle 7 dargestellt, hatten die Positionen 1 und 2 einen (dpf)25%-Wert von weniger als 1, was
darauf schließen läßt, daß es sich um Mikrodenier-Filamente handelt, wobei Mikrodenier als
Filamentdenier von weniger als 1 definiert ist (Anmerkung: (dpf) = (dtexpf)/1,11). Der
Verfahrensparameter, der das Spinnen bei so niedrigen dpf-Werten unter Beibehaltung eines größeren
Hohlraumanteils als 0,10 ermöglichte, ist eine Verringerung der Kapillarfläche um etwa 25% mehr als die
Verminderung der Polymerdurchflußmenge; das heißt, die prozentuale Änderung von (EVA/EA) ist größer
als das 1,25-fache der prozentualen Änderung von [(dpf)SVS)] (Anmerkung: (dpf) = (dtexpf)/1,11). Die
Flächenverminderung wird durch Verringern des Kapillaraußendurchmessers (OD) und der Schlitzbreite
(W) erreicht. Die Stegbreite wird verringert, um "offene" Filamente auszuschließen, die durch
unvollständige Selbstverschmelzung verursacht werden.
-
Zu beachten ist, daß Position 3 in Tabelle 7 zu Vergleichszwecken enthalten und keine
Ausführungsform der Erfindung ist, da sie einen größeren (RDR)S-Wert als 2,75 aufweist. Position 4
veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren, weist aber für ISAXS keinen Wert von mindestens 175
auf, der dem erfindungsgemäßen Produkt und dem bevorzugten Verfahren entspricht (ISAXS ist in Tabelle
7 nicht angegeben).
BEISPIEL 8
-
In dem in Tabelle 8 dargestellten Beispiel 8 wurde die Kapillarstegbreite verringert. Alle
Positionen sind 14-Filament-Garne, die in 2 Fadenläufen pro Spinndüse mit einer Stegbreite von 0,127 mm,
einer Breite von 0,254 mm und einer Kapillarbreite von 0,0762 mm gesponnen werden. Die
Spinnpakettemperatur Tp betrug 292ºC, und die Anblasgeschwindigkeit Qa betrug 65 m/min. Position 1
wies weniger als 1% offene Filamente auf, im Vergleich zu den Positionen 41 bis 44 von Tabelle 1, die
unter ähnlichen Bedingungen gesponnen wurden, jedoch mit einer Kapillarstegbreite von 0,203 mm, und
die 1 bis 10% offene Filamente aufwiesen. Diese Verringerung der offenen Filamente ergab eine
Verringerung der Garnfehler von einem unannehmbar hohen Niveau von 2-50 Defekten pro Million yard
(D/MEY) auf ein kommerziell annehmbares Niveau von 0,1 D/MEY [von 1,8 bis 47 Defekten pro Million
Meter (D/MEM) auf 0,09 D/MEM]. Entsprechend wiesen die Positionen 2 und 3, die mit einer Stegbreite
von 0,127 mm gesponnen wurden, weniger als 0,1% offene Filamente und weniger als 1 D/MEY auf,
während Positionen, die mit der gleichen Kapillare gesponnen wurden, wie in Tabelle 3 für die Positionen
14 bis 19 und 24 bis 31 dargestellt, jedoch mit einer größeren Stegbreite von 0,203 mm, 3% offene
Filamente und 5 D/MEY ergaben [Anmerkung: 1 D/MEY = 0,9 D/MEM)].
-
Zu beachten ist, daß Position 3 in Tabelle 8 zu Vergleichszwecken enthalten ist und keine
Ausführungsform der Erfindung darstellt, da sie einen größeren (RDR)S-Wert als 2,75 aufweist.
BEISPIEL 9
-
In Beispiel 9 wurden drei Gewebe in Leinwandbindung hergestellt, wobei luftdüsentexturierte
Schußgarne aus 40 Fäden von 2 Denier (2,2 dtex) verwendet wurden. Die unter Verwendung von
Hohlfilamentgarnen hergestellten Gewebe hatten CLO-Werte von 0,525 und eine Wärmeleitfähigkeit
(W/cmºC) von 0,00028, und die unter Verwendung von Massivfilamenten hergestellten Garne hatten einen
CLO-Wert von 0,0507 und eine Wärmeleitfähigkeit (W/cmºC) von 0,00027.
BEISPIEL 10
-
Einer der Fadenläufe des in Beispiel 1, Position 15, hergestellten 14-Filament-Garns mit einer
Nennfeinheit von 54 Denier (60 dtex) und einem Hohlraumanteil VC von 0,42 wurde von Hand auf das 1,2-
und 1,5-fache gestreckt, um die Wirkung des Streckens auf den prozentualen Hohlraumanteil VC zu
bestimmen. Die entstehende Faser behielt den runden Querschnitt mit dem Längshohlraum in der
Filamentmitte, und der gemessene Hohlraumanteil VC betrug 0,43 für das Streckverhältnis von 1,2 und
0,44 für das Streckverhältnis von 1,5, wodurch gezeigt wird, daß der Hohlraumanteil durch eine Änderung
der Filamentlänge im wesentlichen unverändert bleibt.
BEISPIEL 11
-
Das 14-Filament-Hohlgarn mit einer Nennfeinheit von 54 Denier (60 dtex) gemäß Beispiel I,
Position 15, wurde mit 500 und mit 900 m/min texturiert. Die 2,5 m-Heizplatte wurde auf 200ºC eingestellt,
die Zuführwalze wurde auf 680 m/min und die Streckwalze auf 900 m/min eingestellt, um eine
Vorzwirnspannung von 23,8 g, eine Nachzwirnspannung von 25 g und eine Wickelspannung von 1,5 g zu
erzielen. Die Bedingungen ergaben ein brauchbares texturiertes Garn von 48-8 dtex (44 Denier), 30%
Dehnung und 3,27 cN/dtex (3,7 g/d) Zugfestigkeit mit einem Bausch von 7,4%. Rundgewirkte
Schlauchware aus diesem Garn ergab einen gleichmäßigen Stoff und einen höheren Bedeckungsgrad,
besonders wenn der Stoff feucht war, als bei einem vergleichbaren texturierten Massivfilamentgarn.
BEISPIEL 12
-
Das texturierte Hohlgarn des obigen Beispiels 11 wurde im Schuß einer Luftdüsenwebmaschine
mit einem massiven Kettgarn von 44,4 dtex (40 Denier) aus 34 Massivfilamenten zur Herstellung eines
Druckgewebes verwendet. Das Gewebe wurde eingefärbt und als Farbband für einen Computerdrucker
getestet und wies ein um 23% höheres Farbaufnahmevermögen auf als ein Kontrollgewebe aus
Massivfilamenten.
BEISPIEL 13
-
Das 14-Filament-Hohlgarn von 44,4dtex (40 Denier) gemäß Tabelle 1, Position 9, wurde auf einen
Teilkettbaum aufgebäumt und mit den gleichen Garnen als Schußgarn gewebt. Das unter den gleichen
Bedingungen hergestellte Kontrollgewebe aus 34-Filament-Massivgarn von 77,7 dtex (70 Denier) wies
einen geringeren Bedeckungsgrad als das Hohlgarn auf. Sowohl ein 34-Filament-Hohlgarn von 44,4 dtex
(40 Denier) (Beispiel 4, Position 24) als auch ein 14-Filament-Hohlgarn von 44,4 dtex (40 Denier) wurden
auf einer Webmaschine über ein 34-Filament-Massivgarn von 77,7 dtex (70 Denier) mit 96 Kettfäden pro
Zoll gewebt, um das Standardgewebe mit 68-108 Schußfäden herzustellen, das als akzeptierbar beurteilt
wurde. Ein 40-14-Hohlgarn (Beispiel 1, Position 12) wurde auf einer ELTEX-Luftdüsentexturiermaschine
mit 300 m/min unter Anwendung einer Luftdüsendrucks von 100 psi (69 N/cm²) mit 20% Voreilung
gebauscht und dann als Schußgarn beim Weben über ein 34-Filament-Kettgarn von 77,7 dtex (70 Denier)
zur Herstellung eines Gewebes mit Bausch verwendet.
BEISPIEL 14
-
Eine 76 gg-Lawson-Rundwirkmaschine wurde zur Herstellung eines Stoffs von 4,5 oz/yd² (132
g/m²) aus 14-Filament-Hohlgarn von 44,4 dtex (40 Denier) gemäß Tabelle 4, Position 24, verwendet. Das
Garn ließ sich gut verarbeiten und ergab einen akzeptierbaren Stoff. Zusätzlich zu dem Stoff aus 100%
Nylonhohlgarn wurde das gleiche Hohlgarn mit einem in jede Maschenreihe und in jede zweite
Maschenreihe plattierten Elastomer-Spandexgarn (LYCRA®) mit einem Garngewicht von 2,0 oz/yd² (68
g/m²) hergestellt. Sowohl aus dem steifen (100% Nylon) als auch aus dem elastischen Stoff ließ ein
leichteres, bequemeres Kleidungsstück mit höherem Bedeckungsgrad herstellen als aus einem 70-34-
Massivgarn.
BEISPIEL 15
-
Eine 28 gg-Einzelfaden-Kettenwirkmaschine wurde zur Demonstration eines akzeptierbaren
Hohlfilamentstoffs verwendet, der aus dem Garn gemäß Tabelle 1, Position 9 [44,4 dtex (40 Denier)], mit
14 Filamenten hergestellt wurde. Der Stoff wurde für Intimbekleidung, wie z. B. Elastikschlüpfer, als
akzeptierbar beurteilt.
BEISPIEL 16
-
Ein 14-Filament-Hohlgarn von 44,4 dtex (40 Denier) (Tabelle 1, Position 24) wurde zum
einfachen Umspinnen eines Elastomer-Spandexgarns (LYCRA®) auf einer herkömmlichen Maschine mit
einer Spindeldrehzahl von 2200 U/min eingesetzt. Das umsponnene Garn wurde dann mit 800 U/min unter
Verwendung abwechselnder Maschenreihen aus Hohlfilament-Nylongarnen und einem Elastomer-
Spandexgarn (LYCRA®) zu einer opaken Feinstrumpfhose gewirkt. Die Feinstrumpfhose wies eine gute
Gestalts-, Struktur- und Farbgleichmäßigkeit auf und war bei gleichem Denier wärmer als die
Kontrollprodukte aus Massivfilamentgarn.
BEISPIEL 17
-
Zehn bis zwanzig Fäden aus 14-Hohlfilament-Garnen von 44,4 dtex (40 Denier) (Position 8 von
Tabelle 1) wurden zu einem Einfachgarnbündel gefacht und zum Erhitzen des Garns auf 120ºC mit 65
m/min über eine Heizplatte geführt und dann einer Stauchkammerkräuselvorrichtung zugeführt. Das
gekräuselte Garn wurde abgezogen und auf eine Einzelspule aufgewickelt. Sechs von den
Kräuselgarnspulen wurden einer NEUMEG-Stapelschneidemaschine zugeführt, und das Garn wurde zu 2
Zoll (5,1 cm) langen Kräuselstapelfasern geschnitten. Dreißig Spulen mit den gleichen
Hohlfilamentgarubündeln wurden direkt (ohne vorheriges Kräuseln) der NEUMEG-Schneidemaschine
zugeführt und auf 2 Zoll (5,1 cm) Länge geschnitten. Diese beiden Stapelprodukte wurden mittels
Ringspinnen zu 12/1CC und 10/1CC mit einem Zwirnkoeffizienten von 3,0 bei den Garnen mit S- und mit
Z-Drehung gesponnen. Auf einer 18 gg-Maschine mit 3,75 Zoll (8,73 cm) Durchmesser wurden
Sportsocken gestrickt. Die aus dem Kräuselgarn hergestellten Socken wiesen eine baumwollartige Ästhetik
auf, während die Socken aus den ungekräuselten Garnen eine wollartige Ästhetik aufwiesen.
Labormessungen des Feuchtigkeitstransports durch den Fußabschnitt der Socken zeigten, daß im Vergleich
zu Baumwolle der planare Durchfluß durch die Nylon-Hohlfilamentgarne 2 mal größer ist, während der
transplanare Durchfluß etwa 8 mal größer ist. Unter Verwendung der gleichen Fußabschnittproben zeigte
die Erholung nach Kompression mit 6 und 12 Ibs/Zoll² (2 bis 4 kg/cm²) über Zeiten von 0,1 bis 10
Sekunden, daß die Nylonproben 33% mehr von ihrer ursprünglichen Form zurückgewannen als die
Baumwollprobe. Wenn die Proben trocken sind, gewinnen die Nylonhohlfilamentproben 13% mehr von der
ursprünglichen Dicke zurück als Baumwolle. Schließlich wiesen die Nylonhohlfilamentproben eine um
50% höhere Abriebfestigkeit als Baumwolle auf. Die 10-er und 20-er Nylon-Einfachhohlgarnbündel
wurden dann zu 10/2- und 20/2-Garnen gedoppelt und auf einer S-Schnitt-Maschine mit Zuführung von drei
Fäden pro Nadel gestrickt. Erwartungsgemäß ergaben die ungekräuselten Garne eine wollartige Ästhetik im
Vergleich zu einer Kontrollprobe aus Wolle, und die gekräuselten Garne ergaben im Vergleich zu einer
Kontrollprobe aus Baumwolle eine baumwollartige Ästhetik. Vergleiche wurden unter Verwendung sowohl
von 1 · 1-Rippenware als auch von Zopfmustermaschenware angestellt.
BEISPIEL 18
-
In Beispiel 18 wurde Nylon vom Typ XIV in Position 3 mit vier Bündeln von sieben Filamenten
aus einer einzigen Spinndüse gesponnen und in den Positionen 1 und 2 zu zwei Bündeln vereinigt. Die
Extrusionsöffnung bestand aus vier Bögen und einer kreisrunden Bohrung (ähnlich der in Fig. 4B
dargestellten Bogenanordnung, mit Ausnahme einer kreisrunden Kapillaröffnung in der Mitte; und die
Anordnung der Kapillaröffnungen/Senkbohrungen war ähnlich der in Fig. 6A abgebildeten). Drei von den
Bögen waren 2,5 Mil (0,0635 mm) breit, und der vierte war 3 Mil (0,0762 mm) breit. Die kreisrunde
Bohrung hatte einen Durchmesser von 5 Mil (0,127 mm). Bei Position 1 war der 3 Mil (0,0762 mm) breite
Bogen zur Anblasluftquelle hin gerichtet, und bei den Positionen 2 und 3 war eine Hälfte der Bögen zur
Anblasluft hin und die andere Hälfte von der Anblasluft weg gerichtet. Ein typischer Querschnitt des
gesponnenen Filaments ist in Fig. 1L dargestellt. Die Multifilamentgarne wurden zu Damenstrumpfhosen
gewirkt, wobei ein Elastomer-Spandexgarn (LYCRA®) in einer Maschenreihe und das Kräuselgarn in der
anderen Maschenreihe verwendet wurde. Das Garn erzeugt beim Abkochen eine Kräuselung von 5%. Die
Strumpfhosen sind besser als die mit ungekräuseltem Garn hergestellten, die Nylonmaschen aufweisen, die
beim Tragen leichter schadhaft werden (Fadenzieher und Platzer). Beim Spinnen der kräuselfähigen
Hohlfilamentgarne (Positionen 1, 2 und 3) wurde eine Polymertemperatur von 290ºC gewählt, mit einer
nominellen RV von 74 für Position 1 und einer nominellen RV von 80 für die Positionen 2 und 3, und das
Abschrecken erfolgte unter Verwendung einer laminaren Anblasluftströmung mit einer Geschwindigkeit Qa
von 23,3 m/min. Die Spinndüsen waren mit einem Extrusionsflächenverhältnis von 0,68 konstruiert, woraus
sich Hohlraumanteile von 0,20-0,24 ergeben. Die Filamente wurden mit einer Spinngeschwindigkeit von
2286 m/min abgezogen und auf das 1,478-fache gestreckt, um einen (RDR)D-Nennwert von etwa 1,45 und
einen entsprechenden (RDR)S-Wert von etwa 2,13 zu erzielen.
-
Die Beispiele 9 bis 18 zeigen, daß Garne mit RDR-Werten von etwa 2,25 bis 1,6 zur Verwendung
als Strecktexturiergarne (DFY) (z. B. zum Kettstrecken) oder zum Bauschen (z. B. durch
Streckzwirntexturieren, Streckluftdüsentexturieren, Streckstauchkammerkräuseln) geeignet sind, und daß
sich die Garne mit RDR-Werten von etwa 1,6 bis etwa 1,2 als Flachtextilgarne eignen; aber diese Garne
können auch ohne Strecken durch Luftdüsentexturieren gebauscht oder mechanisch gekräuselt werden. Mit
höheren (RDR)S-Werten als 2,25 gesponnene Garne wurden durch Strecken stabilisiert, um stabilisierte
Garne mit niedrigeren RDR-Werten als 2,25 herzustellen. Die Stabilisierung kann durch Anwendung von
Dampf oder Wärme oder durch Teilstrecken (z. B. 1,05-fach) erzielt werden.
BEISPIEL 19
-
Die einzelnen Hohl- oder Massivfilamentkomponenten von Mischfilamentgarnen, die aus
Hohlfilamenten mit verschiedenem Filamentdenier (dpf) bestehen, und von Mischfilamentgarnen, die aus
Hohl- und Massivfilamenten mit gleichem und/oder verschiedenem Filamentdenier bestehen, können nach
den in den Tabellen 1 bis 8 beschriebenen Verfahren hergestellt werden, wobei die
Multifilamentkomponenten vorzugsweise vor dem Verflechten der Filamentbündel zu einem
zusammenhängenden Multifilamentgarn gemeinsam gesponnen/gestreckt werden [Anmerkung: (dpf) =
(dtexpf/1,11)]. Ein Vergleich der (RDR)S-Werte von Hohl- und Massivfilamenten, die unter identischen
Bedingungen gesponnen wurden, zeigt, daß die Hohlfilamente einen niedrigeren (RDR)S-Wert aufweisen,
und daher wird zur Vermeidung von Filamentbrüchen (BFS) während des geteilten oder gekoppelten
Streckschritts das Verfahrensstreckverhältnis (PDR) so gewählt, daß das Verhältnis [(RDR)S,N/PDR] für
die Hohlfilamente größer als etwa 1,2 ist. Ferner können die Mischfilamentgarne aus verschiedenen
Nylonpolymeren bestehen, wie z. B. aus einem Nylonpolymer, das mit etwa 1 bis etwa 3 Mol% einer
kationischen Komponente modifiziert ist, um Färbbarkeit mit kationischen Farbstoffen zu erzielen,
und/oder einem Nylonpolymer, das mit einem beispielsweise aus 2-Methylpentamethylendiamin und
Adipinsäure bestehenden Copolyamid modifiziert ist, um höhere Schrumpfungen als 12% zu erzielen.
BEISPIEL 20
-
Gestreckte Nylonfilamente und vororientierte (POY) Filamente können hierin als Begleitfilamente
in gemischten Polyesterhohlfilament/Nylonfilament-Garnen verwendet werden, wobei die Nylonfilamente
aufgrund ihrer Formbeständigkeit ausgewählt werden; d. h. sie werden ausgewählt, um eine etwaige
Tendenz zur spontanen Dehnung (zum Wachsen) bei mäßigen Temperaturen (in ºC angegeben) zu
vermeiden oder zu minimieren, z. B. über den Temperaturbereich von 40ºC bis 135ºC, gemessen durch die
dynamische Längenänderung (die durch die Längendifferenz zwischen 135ºC und 40ºC gegeben ist), von
weniger als 0 unter einer Last von 4,5 mg/dtex (mg/d) bei einer Erwärmungsgeschwindigkeit von
50/Minute, die in Knox et al., US-A-5137666, beschrieben wird und einem Stabilitätskriterium (TS 140ºC -
TS90ºC) ähnlich ist, das von Adams in US-A-3994121 (Spalte 17 und 18) beschrieben wird. Die Nylon-
Begleitfilamente können vollständig oder teilweise, kalt oder heiß bis zu Dehnungen (EB) von mehr als
30% zu gestreckt werden und liefern gleichmäßige Filamente ähnlich den schrumpfarmen
Polyesterhohlfilamenten und ermöglichen so das gemeinsame Strecken von
Polyamidfilamenten/Polyesterhohlfilamenten. Die schrumpfarmen ungestreckten Polyesterhohlfilamente können mit Polyamidfilamenten
vermischt werden, und das Mischfilamentbündel kann kalt oder heiß bis zu Dehnungen (EB) von mehr als
30% gleichmäßig teilgestreckt werden, um gleichmäßig gestreckte Filamente als schrumpfarme
Polyesterfilamente herzustellen, wie von Knox und Noe in US-A-5066427 beschrieben, und auf diese
Weise das gemeinsame Strecken von ungestreckten Polyamid/Polyester-Hohlfilamenten zu ermöglichen.
-
Die Polyamid/Polyester-Hohlfilamente können kalt (d. h. ohne äußere Erwärmung) und bis zum Einsetzen
der Kaltkristallisation TCC gestreckt werden, um Polyesterhohlfilamente von höherer Schrumpfung S und
Polyamidfilamente mit Schrumpfungen im Bereich von etwa 6 bis 10% herzustellen, wie von Boles et al. in
US-A-5223197 beschrieben. Bei solchen Verfahren, bei denen Garne nachträglich wärmebehandelt werden,
um die Schrumpfung zu vermindern, werden solche nachträglichen Wärmebehandlungen vorzugsweise bei
Temperaturen (TR in ºC) ausgeführt, die niedriger als etwa der folgende Ausdruck sind: TR ≤ (1000/(4,95-
1,75(RDR)D N]-273), wobei (RDR)D,N das berechnete Reststreckverhältnis der gestreckten
Nylonfilamente ist und mindestens etwa 1,2 beträgt, um für eine gleichmäßige Färbbarkeit der
Nylonfilamente mit hochmolekularen sauren Farbstoffen zu sorgen, wie von Boles et al. in WO91/19839,
veröffentlicht am 26. Dezember 1991, beschrieben. Bevorzugte Polyamidfilamente werden von Knox et al.
in US-A-5137666 beschrieben.
-
Ähnlich dem Nylon hatten die Polyesterhohlfilamente niedrigere (RDR)S-Werte als die
entsprechenden Massivfilamente mit gleichem Filamentdenier (dpf), die unter den gleichen
Verfahrensbedingungen gesponnen wurden, natürlich mit Ausnahme der Spinndüsenöffnung. Im
Unterschied zu Nylon sind höhere Spinngeschwindigkeiten VS und/oder höhere [EVA/dpf]-Verhältnisse
erforderlich, damit eine spannungsinduzierte Kristallisation stattfinden kann (Anmerkung: (dpf) =
(detxpf)/1,11). Es zeigt sich, daß für Polyesterhohlfilamente mit einer Kochschrumpfung S. bei der das
Verhältnis (1-S/SM) zwischen etwa 0,4 und etwa 0,85 liegt, mit SM = [(550 - EB)/650]%, die auftretenden
Werte der spannungsinduzierten Kristallisation (SIC) ausreichen, um voll gestreckte Polyesterfilamente mit
(RDR)D-Werten zwischen etwa 1,2 und etwa 1,4 ohne Verlust an Hohlraumanteil (VC) und ferner ohne
Denierschwankungen infolge von streckungsbedingten Einschnürungen herzustellen, die für das
"Teilstrecken" von Polyesterspinnfilamenten typisch sind. Das gemeinsame bzw. Costrecken von
Polyesterhohlfilamenten, die durch ein (1-S/SM)-Verhältnis zwischen etwa 0,4 und etwa 0,85
gekennzeichnet sind, mit Nylonhohlfilamenten erfordert, daß die Polyesterfilamente voll gestreckt werden,
um streckungsbedingte Einschnürungen zu vermeiden; das heißt, das Costreckverhältnis (CDR) für die
gemischten Polyester(P)/ Nylon(N)-Hohlfilamente soll zwischen [(RDR)S,P/1,2] und etwa [(RDR)S,P/1,4]
liegen, so daß der Wert des Verhältnisses [(RDR)S,N/CDR]für die Nylonkomponente zwischen etwa 1,2
und etwa 1,6 liegt.
-
Wenn das Verhältnis (1-S/SM) der Polyesterhohlfilamente mindestens etwa 0,85 beträgt, dann
können die hohlen (oder massiven) Polyesterfilamente ohne Entstehung von streckungsbedingten
Einschnürungen bis zu (RDR)D-Werten von mehr als 1,4 heiß oder kalt teilgestreckt werden, und wenn sie
hohl sind, ohne Verlust an Hohlraumanteil (für diese Polyesterhohlfilamente läßt sich sogar eine Zunahme
des Hohlraumanteils beobachten). Das gemeinsame Strecken von gesponnenen hohlen Nylon- und
Polyesterfilamenten, bei dem die Polyesterfilamente ein (1-S/SM)-Verhältnis von mindestens etwa 0,85
aufweisen, ist nicht aus Rücksicht auf die Gleichmäßigkeit auf einen gegebenen End-(RDR)D-Wert
beschränkt, aber der (RDR)D-Wert ist vorzugsweise größer als etwa 1,2, um Filamentbrüche (BFS)
während der Endverarbeitung zu vermeiden. Zur Herstellung der Nylon/Polyester-Mischfilamentgarne, die
mit dem Färben von elastomerhaltigen Garnen oder Textilerzeugnissen verträglich sind, kann der Polyester
aus einem Polymer gesponnen werden, das mit 1 bis etwa 3 Mol-% einer kationischen Komponente
modifiziert ist, um das Färben mit kationischen Farbstoffen statt mit Dispersionsfarbstoffen, die aus
Elastomerfasern ausdiffundieren (ausbluten), zu ermöglichen. Die Nylonfilamente werden normal mit
anionischen sauren Farbstoffen gefärbt.
BEISPIEL 21
-
In Beispiel 21 wurden die Zugfestigkeits-, Röntgenweitwinkel-(WAXS)- und Röntgenkleinwinkel-
(SAXS)-Parameter für die verschiedensten hohlen und massiven Nylongarne gemessen, und die Messungen
sind in Tabelle. 9 zusammengefaßt. Hohlfilamente sind in den Zeilen 1 bis 22, Massivfilamente in den
Zeilen 23 bis 37 dargestellt. Die Hermansche Kristallorientierungsfunktion FC ist in Spalte 14 von Tabelle 9
durch den Ausdruck Fc 90 - COAWAXS/90 angenähert. Das geschätzte Volumen der Kristalle (VX) in
Kubik-Ångström (ų) ( = 0,001 nm³) ist durch zwei verschiedene Verfahren definiert. Es gilt VX(A) =
2/3(LPS)·(D100)·(D010) and VX(B) = {(D100)·(D010)}1,5, wobei LPS, D100 und D010 in Ångström (Å)
[( = 0,1 nm)] angegeben sind. Die Werte von VX(A) und VX(B) in ų ( = 0,001 nm³) beziehen sich auf den
am besten angepaßten linearen Regressionsausdruck: VX(A) = VX(B) + 25665. Der Vorteil von VX(B) ist,
daß dafür keine Messung von LPS mittels SAXS erforderlich ist. Im allgemeinen fallen zum Beispiel die
Werte von ISAXS mit zunehmender Polymer-RV und steigen mit zunehmender Spinngeschwindigkeit.
Wenn jedoch Werte von ISAXS über (RDR)S-Werten des gesponnenen Garns aufgetragen werden,
verhalten sich die Hohlfilamente und die Massivfilamente nach einer ähnlichen Beziehung. Der Unterschied
zwischen Hohl- und Massivfilamenten besteht darin, daß die Strukturänderungen bei niedrigeren
Spinngeschwindigkeiten, d. h. bei niedrigeren Werten der scheinbaren Spannung (σa) als für
Massivfilamente auftreten. Dies ermöglicht es, die gewünschte Struktur mit hohen ISAXS- und
COAWAXS-Werten bei mäßigen Spinngeschwindigkeiten zu erhalten, ohne daß die Investition für
Hochgeschwindigkeits-Spinneinrichtungen erforderlich ist. Die Positionen 5, 6, 7, 8, 10, 14, 15, 18, 21 und
22 sind Hohlfilamente, die keine Ausführungsformen der Erfindung sind.
-
Fig. 20 zeigt zur Erläuterung eine beste Anpassungskurve von COAWAXS-Werten für Hohl- und
Massivfilamente gemäß Tabelle 9 als Funktion von den entsprechenden (RDR)S-Werten. Es ist ein breites
Maximumband zu beobachten, wobei Filamente mit (RDR)S-Werten zwischen etwa 1,6 und 2,25 im
allgemeinen COAWAXS-Werte von mehr als etwa 20 Grad aufweisen. Der Bereich der COAWAXS-Werte
entspricht dem bevorzugten Bereich für Strecktexturiergarne. Die Figur läßt darauf schließen, daß
bevorzugte Strecktexturiergarne durch eine höhere Kristallfehlordnung gekennzeichnet sind, d. h. durch
höhere COAWAXS-Werte. In Fig. 9A ist die SAXS-Intensität (ISAXS) für eine Gruppe von Garnen mit 3
Denier (3,33 dtex) pro Filament (3 dpf) über der Spinngeschwindigkeit und dem Reststreckverhälmis
(RDR)S aufgetragen. Die mit b, c, d, e und f bezeichneten Garne, wie in Fig. 9A und den entsprechenden
Photographien in Fig. 9b, 9c, 9d, 9e und 9f dargestellt, sind in Tabelle 9 als Positionen 14, 18, 20, 16 bzw.
17 aufgeführt.
BEISPIEL 22
-
Zum Zweck der Verwendung der resultierenden Garne in Textilerzeugnissen in den nachfolgenden
Beispielen 23-26 wird ein Garn aus 132 Nylon 66-Hohlfilamenten von 177,6 dtex (160 Denier) mit einem
Hohlraumanteil von 22% gemäß den Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, wobei aber eine Spinndüse mit
132 Kapillaren verwendet wird, die Zuführwalzengeschwindigkeit 2057 m/min beträgt und die in Tabelle
10 für Position 1 angegebenen Bedingungen angewandt werden. In Tabelle 10 sind auch die Eigenschaften
des resultierenden Garns angegeben, das als Position 1 bezeichnet ist. Außerdem wird ein Nylon 66-Garn
mit 34 Filamenten von 166,5 dtex (150 Denier) mit einem Hohlraumanteil von 25%, das in Tabelle 10 als
Position 2 bezeichnet wird, gemäß Beispiel 1 hergestellt, wobei aber eine Spinndüse mit 34 Kapillaren
verwendet wird, die Zuführwalzengeschwindigkeit 2057 m/min beträgt und die in Tabelle 10 angegebenen
Bedingungen angewandt werden.
BEISPIEL 23
-
Das Garn von Beispiel 22, Position 1, wird als Schußgarn verwendet und mit einer Crompton &
Knowles-Webmaschine mit drei verschiedenen Schußfadendichten von 50, 56 und 64 Schußfäden/Zoll
(19,7, 22, 23,6 Schußfäden/cm) über eine Kette von 70 Kettfäden/Zoll (27 Kettfäden/cm) aus
Nylonmassivgarn mit 34 Filamenten von 220 dtex (200 Denier) gewebt, um Gewebe herzustellen, die in
Tabelle 11 als Positionen 1, 2 bzw. 3 aufgeführt sind. Außerdem wird ein Kontrollgewebe hergestellt,
wobei das gleiche Kettgarn wie in den Positionen 1, 2, 3 mit der gleichen Kettfadendichte pro Zoll
eingesetzt wird, aber als Schußgarn das gleiche Massivgarn verwendet wird. Es werden drei verschiedene
Schußgarndichten von 50, 56 und 60 Schußfäden/Zoll (19,7, 22, 23,6 Schußfäden/cm) verwendet, um
Gewebe herzustellen, die in Tabelle 11 als Positionen 4, 5 bzw. 6 aufgeführt sind. Wie in Fig. 21
dargestellt, die eine elektronenmikroskopische Querschnittsaufnahme des Hohlgarns (Schuß, Positionen 1,
2, 3) und des Massivgarns (Kette, alle Positionen - Schuß, Positionen 4, 5, 6) zeigt, die in diesem Beispiel
verwendet werden, sind die Außendurchmesser der Hohl- und Massivschußgarne annähernd einander
gleich.
-
Ein Versuch, das Kontrollgewebe mit 64 Schußfäden/Zoll (25,2 Schußfäden/cm), der gleichen
Dichte wie bei dem Hohlgarn, zu weben, ist auf dieser Webmaschine nicht ausführbar, da die Konstruktion
zu dicht ist. Die Positionen 7 bis 12 entsprechen den Positionen 1 bis 6, die mit Hilfe einer Verdurin-
Kalandriervorrichtung unter Verwendung einer (glatten) Seidenwalze auf beiden Seiten kalandriert worden
sind (50 Zoll - 127 cm breites Gewebe).
-
Die Luftdurchlässigkeit für das nicht kalandrierte und das kalandrierte Gewebe, welches das hohle
Schußgarn enthält, ist bei gleichem Gewebegewicht, wie in Fig. 22 dargestellt, wesentlich niedriger als bei
dem Kontrollgewebe, das Massivgarn enthält. Die Luftdurchlässigkeit des nicht kalandrierten
Hohlgarngewebes ist in diesem Beispiel annähernd gleich der des kalandrierten Massivgarns. Fig. 23 zeigt,
daß die Luftdurchlässigkeit des Gewebes mit dem Hohlgarn bei gleicher Schußfadendichte niedriger ist.
BEISPIEL 24
-
Zur Herstellung eines hohlgarnhaltigen Gewebes wird das Garn von Beispiel 22, Position 2, in
einer handelsüblichen Picanol-Luftdüsenwebmaschine mit 52 Schußfäden/Zoll (20,5 Schußfäden/cm) als
Schußgarn verwendet und über eine Kette mit 67 Kettfäden/Zoll (26,4 Kettfäden/cm) aus dem gleichen
Kettgarn aus 34 Nylon 66-Massivfilamenten von 220 dtex (200 Denier) gewebt, wie es in Beispiel 23
verwendet wurde. Auf der gleichen Webmaschine wird ein Kontrollgewebe hergestellt, wobei aber als
Schußgarn mit 50 Schußfäden/Zoll (19,7 Schußfäden/cm) ein Garn aus 34 Nylon 66-Massivfilamenten von
220 dtex (200 Denier) verwendet und über die gleiche Kette mit 67 Kettfäden/Zoll (26,4 Kettfäden/cm) aus
dem Kettgarn aus 34 Nylon 66-Massivfilamenten von 220 dtex (200 Denier) gewebt wird. Das verwendete
Hohlgarn weist annähernd den gleichen Filamentdurchmesser wie das Massivgarn von 220 dtex (200
Denier) auf. Die beiden ungefärbten Gewebe werden auf einer Verdurin-Kalandriervorrichtung unter
Verwendung einer (glatten) Seidenwalze auf beiden Seiten mit 50 Tonnen (444,528 N) auf dem Gewebe
von 50 Zoll (127 cm) Breite kalandriert.
-
Die Luftdurchlässigkeit der beiden Gewebe nach dem Kalandrieren wurde gemessen, und die
Ergebnisse sind in Tabelle 12 dargestellt. Das Gewebe mit dem hohlen Schußgarn, Position 1, wies eine
niedrigere Luftdurchlässigkeit von 22,8 Kubikfuß/min (cfm) ( = 0,011 m³/s) auf als das ganz aus
Massivgarn bestehende Gewebe, das eine Luftdurchlässigkeit von 28,9 Kubikfuß/min ( = 0,014 m³/s)
aufwies. Nach 10 Waschgängen beträgt die Luftdurchlässigkeit des hohlgarnhaltigen Gewebes, Position 2,
15,8 Kubikfuß/min (= 0,008 m³/s), was niedriger ist als der Wert des gleichen Gewebes vor dem Waschen
und niedriger als bei dem ganz aus Massivgarn bestehenden Gewebe, Position 4, bei dem ein Wert von 19,6
Kubikfuß/min (= 0,009 m³/s) gemessen wird.
-
Fig. 24 zeigt das kalandrierte Hohlgarngewebe gemäß Position 1 von Tabelle 12. Fig. 25 zeigt das
kalandrierte Hohlgarngewebe nach dem Waschen. Die Fig. 26 und 27 zeigen das kalandrierte
Massivgarngewebe vor bzw. nach dem Waschen. Diese Photographien zeigen, wie die Hohlfaser beim
Kalandrieren zu einem rechteckigen Querschnitt verformt wird, wobei die Ansicht besteht, daß dies im
Vergleich zu dem kalandrierten Gewebe, das ausschließlich Massivgarne enthält, zu der verminderten
Luftdurchlässigkeit beiträgt.
BEISPIEL 25
-
Das Gewebe von Position 1 (hohles Schußgarn) und das Gewebe von Position 3 (ganz aus
Massivgarn bestehend) von Beispiel 24 (Tabelle 12) werden durch Färben mit einem sauren Farbstoff bei
208ºF (98ºC) in einem Hendrickson-Färbejigger ausgerüstet und auf einer Bruckner-Vorrichtung bei 375ºF
(190ºC) thermofixiert. Nach dem Färben wurde die Luftdurchlässigkeit der Gewebe gemessen. Das
gefärbte Gewebe gemäß Position 1 von Tabelle 13, das die hohlen Schußfäden enthielt, hatte eine
Luftdurchlässigkeit von 32,1 Kubikfuß/min (= 0,015 m³/s). Das ganz aus Massivgarn bestehende gefärbte
Gewebe gemäß Position 10 von Tabelle 13 hatte eine Luftdurchlässigkeit von 45,9 Kubikfuß/min (= 0,022
m³/s) Die Querschnittsaufnahmen der Positionen 1 bzw. 10 in Fig. 28 bzw. Fig. 29 zeigen, daß das
Hohlgarn ein wenig flachgedrückt ist, was nach Ansicht der Anmelder für die beobachtete niedrigere
Luftdurchlässigkeit verantwortlich ist.
-
Die Gewebe der Positionen 1 und 10 werden mit Hilfe einer Verdurin-Kalandriervorrichtung unter
Verwendung von (glatten) Seidenwalzen auf beiden Seiten mit einem Druck von 50 Tonnen auf dem
Gewebe von 50 Zoll (127 cm) Breite kalandriert. Das Kalandrieren wird bei verschiedenen Temperaturen
im Bereich von 70 bis 360ºF (21 bis 182ºC) ausgeführt, und die Luftdurchlässigkeit wird für jedes der
Gewebe gemessen und ist in Tabelle 13 angegeben. In Fig. 30 ist die Luftdurchlässigkeit über der
Kalandriertemperatur aufgetragen. Wie aus diesen Daten erkennbar, hatten die Gewebe mit dem hohlen
Schußgarn eine niedrigere Luftdurchlässigkeit als die Gewebe aus Massivgarn, besonders bei niedrigeren
Kalandriertemperaturen. Fig. 31 zeigt eine Querschnittsaufnahme des als Position 5 bezeichneten Gewebes
(hohles Schußgarn) in Tabelle 13, und Fig. 32 zeigt eine Querschnittsaufnahme des ganz aus Massivgarn
bestehenden Gewebes, Position 12 in Tabelle 13. Während hohe Kalandriertemperaturen zu einem
Absinken der Luftdurchlässigkeit der ganz aus Massivgarn bestehenden Gewebe auf niedrige Werte führen,
liefern die extremen Kalandrierbedingungen gleichfalls noch ein weitgehend unerwünschtes Gewebe.
Niedrige Luftdurchlässigkeiten können bei den Geweben, welche die Hohlgarne enthalten, bei viel
niedrigeren Temperaturen erzielt werden, die nicht dazu führen, daß die Gewebe übermäßig steif werden.
BEISPIEL 26
-
Die Gewebe von Beispiel 25 werden gewaschen, und die Luftdurchlässigkeit nach dem Waschen
wird gemessen und ist in Tabelle 13 angegeben. Fig. 33 zeigt ein Diagramm der Luftdurchlässigkeit nach
dem Waschen, aufgetragen über der Kalandriertemperatur, und veranschaulicht, daß die gewaschenen
Gewebe, die das Hohlgarn enthalten, bei niedrigerer Kalandriertemperatur eine niedrigere
Luftdurchlässigkeit und bei höherer Kalandriertemperatur eine annähernd gleiche Luftdurchlässigkeit
aufweisen. Die Fig. 33 und 34 sind Querschnittsaufnahmen der kalandrierten gewaschenen Garne der
Positionen 5 und 12 von Tabelle 13. Fig. 34 zeigt, daß durch das Waschen das Filamentbündel geöffnet
wird, aber die flachgedrückten Filamente weitgehend unverändert bleiben.
TABELLE 1
TABELLE 1, Forts.
TABELLE 2
TABELLE 3
TABELLE 3, FORTS.
TABELLE 4
TABELLE 5
TABELLE 6
TABELLE 7
TABELLE 8
TABELLE 9
TABELLE 9 - Forts.
TABELLE 10
TABELLE 11
TABELLE 12
TABELLE 13
LISTE DER IN DEN TABELLEN BENUTZTEN ABKÜRZUNGEN UND SYMBOLE
-
(RDR)D Reststreckverhältnis im gestreckten Zustand
-
(RDR)S Reststreckverhältnis im gesponnenen Zustand
-
Bsp. Nr. Beispiel-Nr.
-
COA Kristallorientierungswinkel, Grad
-
CPI Kristallvollkommenheitsindex
-
D010 Braggscher Abstand in 010-Richtung, Å
-
D100 Braggscher Abstand in 100-Richtung, Å
-
DPF 25% Filamentdenier bei 25% Dehnung
-
DPFd Filamentdenier im gestreckten Zustand (Denier)
-
DPFs Filamentdenier im gesponnenen Zustand (Denier)
-
EA Gesamtextrusionsfläche
-
Eb, EB Reißdehnung, %
-
EVA Extrusionshohlraumfläche
-
EVA/DPFs Verfeinerungsgrad
-
Fc Hermansche Kristallorientierungsfunktion
-
g/dd Gramm pro gestrecktem Denier
-
H/W Höhe-Breite-Verhältnis (der Kapillare)
-
HC (HCT) Heißbüttentemperatur, ºC
-
ID Innendurchmesser, mm
-
ISAXS Röntgenkleinwinkelstreuungsintensität
-
LPSsaxs durch Röntgenkleinwinkelstreuung gemessener LPS-Wert
-
Mod Anfangssteigung der Last-Dehnungskurve (Modul), g/d
-
OD Außendurchmesser, mm
-
PDR Verfahrensstreckverhältnis
-
Pol Typ Polymertyp
-
Qa (laminare) Anblasgeschwindigkeit, m/min
-
RV relative Viskosität
-
S Kochschrumpfung, %
-
Spin (Vs) Spinngeschwindigkeit, Abzugsgeschwindigkeit, m/min
-
Tb, TB Reißfestigkeit, g/dd (Gramm pro gestrecktem Denier)
-
Ten Zugfestigkeit, g/d
-
Tp Spinnpakettemperatur, ºC
-
Vc Hohlraumanteil (als echter Bruch oder in %)
-
Vs Abzugsgeschwindigkeit bzw. Spinngeschwindigkeit, m/min