EP1208254B1 - Polyester-staple fibers and method for the production thereof - Google Patents

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EP1208254B1
EP1208254B1 EP00954560A EP00954560A EP1208254B1 EP 1208254 B1 EP1208254 B1 EP 1208254B1 EP 00954560 A EP00954560 A EP 00954560A EP 00954560 A EP00954560 A EP 00954560A EP 1208254 B1 EP1208254 B1 EP 1208254B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
weight
staple fibres
polyester
additive
polyester staple
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP00954560A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1208254A2 (en
Inventor
Ingo Cordes
Dietmar Wandel
Helmut Schwind
Wolfgang Janas
Werner Ude
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Roehm GmbH Darmstadt
Original Assignee
ZiAG Plant Engineering GmbH
Roehm GmbH Darmstadt
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Publication date
Application filed by ZiAG Plant Engineering GmbH, Roehm GmbH Darmstadt filed Critical ZiAG Plant Engineering GmbH
Publication of EP1208254A2 publication Critical patent/EP1208254A2/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1208254B1 publication Critical patent/EP1208254B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/88—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
    • D01F6/92—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyesters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2933—Coated or with bond, impregnation or core
    • Y10T428/2964—Artificial fiber or filament
    • Y10T428/2967—Synthetic resin or polymer
    • Y10T428/2969—Polyamide, polyimide or polyester

Definitions

  • the invention relates to polyester staple fibers and a method for Production of these staple fibers.
  • the aim is the highest possible spinning factor, preferably in Range from 2.9 to 10.0.
  • the hole density LD is due to the available spinning system given and can not be arbitrary for geometric reasons increase.
  • the spinning take-off speed is through the cable storage system the filaments and their further processing into staple fibers Speeds below 2500 m / min limited.
  • the draw ratio depends in a first approximation on the elongation at break of the filament in one linear relationship, wherein the elongation at break for a given Polymer, the lower the higher the spin-off speed is.
  • low titers, especially microfilaments ⁇ 1 dpf or one intensive cooling reduces the elongation at break and thus the Draw ratio and the spin factor: Capacity losses are the Episode.
  • the spin factor For a given spinning take-off speed can therefore be the spin factor by choosing a polymer with higher elongation at break Lift.
  • the polymer is characteristic of the quality the staple fibers and therefore can not or only minimally changed become.
  • the process is but produced at take-off speeds of less than 2500 m / min Spun threads are not transferable, since these, in contrast to POY fibers little crystalline ( ⁇ 12%) and a high boiling shrinkage (> 40%) and a have high elongation at break (> 225%).
  • EP 0 631 638 B subsequently describes end-drawn threads Polyethylene terephthalate containing imidized poly (methacrylic acid alkyl ester) contains.
  • the industrial yarns spun at 510 m / min Although they have an increased elongation at break, but the stretching is not improved, and the yarns have otherwise worse Properties as threads without additive.
  • the object of the present invention is the maximization of the spinning factor in the production of polyester staple fibers, wherein the staple fibers have the same or better quality values than after Staple fibers produced by known methods.
  • Polyesters here are poly (C 2-4 -alkylene) terephthalates which contain up to 15 mol% of other dicarboxylic acids and / or diols, such as.
  • isophthalic acid, adipic acid, diethylene glycol, polyethylene glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, or the other C 2-4 alkylene glycols may contain to understand.
  • polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity (IV) in the range of 0.5 to 0.7 dl / g
  • polypropylene terephthalate having an IV of 0.6 to 1.2 dl / g
  • polybutylene terephthalate having an IV of 0.6 to 1 , 2 dl / g.
  • Conventional additives such as dyes, matting agents, stabilizers, antistatic agents, lubricants, branching agents, can be added to the polyester or the polyester / additive mixture in amounts of 0 to 5.0 wt .-% without any disadvantage.
  • the polyester is a copolymer in an amount of 0.1 added to 2.0 wt .-%, wherein the copolymer is amorphous and in the Polyester matrix must be largely insoluble. They are essentially the two polymers incompatible with each other and form two Phases that can be distinguished microscopically. Furthermore must the copolymer has a glass transition temperature (determined by DSC with 10 ° C / min heating rate) from 90 to 170 ° C and thermoplastic be processable.
  • the melt viscosity of the copolymer is to be chosen so that the Ratio of its extrapolated to the zero measurement time Melt viscosity, measured at an oscillation rate of 2.4 Hz and a temperature equal to the melting temperature of the polyester plus 34.0 ° C (for polyethylene terephthalate 290 ° C) relative to that of the polyester, measured under the same conditions, between 1: 1 and 10: 1 lies.
  • Ie. is the melt viscosity of the copolymer at least equal to or preferably higher than that of the polyester.
  • Optimized viscosity ratio is a minimization of the amount of Additive additive possible, reducing the cost of the process becomes particularly high and particularly favorable processing properties be achieved.
  • this is according to the invention as ideally determined viscosity ratio for the use of Polymer blends for the production of staple fibers above the Range, which in the literature for the mixing of two polymers is shown as cheap.
  • Polymer blends with high molecular weight copolymers to spin Surprisingly, it was found that among the inventive Conditions, the melt viscosity of the mixture does not appreciably increase becomes. This results in a positive avoidance of Pressure loss increases in the melt lines.
  • the maximum particle sizes of the additive polymer are immediate After exiting the spinneret at about 1000 nm, while the middle Particle size is 400 nm or less. After warping below The spinneret produces fibrils with a mean diameter ⁇ 80 nm.
  • the ratio of the melt viscosity of the copolymer is too that of the polyester under the above conditions between 1.5: 1 and 7: 1.
  • the mean particle size is of the additive polymer immediately after exit from the spinneret 120 - 300 nm, resulting in fibrils with a mean diameter of about 40 nm.
  • Component H is an optional component. Although the advantages to be achieved according to the invention already by Copolymers comprising components from groups E to G, can be achieved, the present invention to achieve Advantages also when used in the structure of the invention Copolymer other monomers from the group H are involved.
  • the component H is preferably selected so that they have no Adverse effect on the properties of the invention too having used copolymer.
  • the component H can u. a. therefore be used to the properties of the copolymer to desired Way to modify, for example, by increases or Improvements in flow properties when the copolymer is applied to the Melting temperature is heated, or to reduce a residual color in Copolymer or by using a polyfunctional monomer to in this way a certain degree of crosslinking in the copolymer introduce.
  • H can also be chosen so that a copolymerization of Components E to G is possible or supported in the first place, such as in the case of MSA and MMA, which do not copolymerize per se, however Addition of a third component such as styrene copolymerize easily.
  • monomers suitable for this purpose are u. a.
  • Vinylester Esters of acrylic acid, for example methyl and ethyl acrylate, esters of methacrylic acid other than methyl methacrylate, for example, butyl methacrylate and ethylhexyl methacrylate, Vinyl chloride, vinylidene chloride, styrene, ⁇ -methylstyrene and the various halogen-substituted styrenes, vinyl and Isopropenyl ethers, dienes such as 1,3-butadiene and Divinylbenzene.
  • the color reduction of the copolymer may be, for example particularly preferably by using an electron-rich monomer, such as a vinyl ether, vinyl acetate, styrene or ⁇ -methylstyrene can be achieved.
  • an electron-rich monomer such as a vinyl ether, vinyl acetate, styrene or ⁇ -methylstyrene
  • Particularly preferred among the Compounds of component H are vinyl aromatic monomers, such as for example, styrene or ⁇ -methylstyrene.
  • copolymers to be used according to the invention are on known. They can be in substance, solution, suspension or Emulsion polymerization are prepared. Find helpful hints with regard to the bulk polymerization in Houben-Weyl, Volume E20, Part 2 (1987), page 1145ff. Notes on solution polymerization finds one just described there on page 1149ff, while the Emulsion polymerization just run there on page 1150ff and is explained.
  • the present invention for example, by mixing in the melt of the fiber polymers to be used copolymers in the form of Particles with a mean diameter of 0.1 to 1.0 mm. It but are also larger or smaller beads or granules can be used, but smaller beads have special requirements for Logistics, such as conveying and drying.
  • the imidized copolymer types 2 and 3 can be made from both the monomers be prepared using a monomeric imide as well by subsequent complete or preferably partial imidization a copolymer containing the corresponding maleic acid derivative.
  • These additive polymers are obtained for example by complete or preferably partial reaction of the corresponding copolymer in the Melting phase with ammonia or a primary alkyl or arylamine, For example, aniline (Encyclopedia of Polymer Science and Engineering Vol 16 [1989], Wiley-Verlag, page 78). All inventive Copolymers and, as far as given, their non-imidized Starting copolymers are commercially available or according to one of the Produce expert familiar process.
  • the amount of the copolymer to be added to the polyester is from 0.1 to 2.0% by weight, with addition amounts of less than 1.0% usually being sufficient.
  • R d the desired elongation at break of the spun yarn with additive additive here is ⁇ 370%, if R do ⁇ 354%.
  • a is selected according to the desired staple fiber quality, with a low VV high elongation staple fibers and a high VV low elongation staple fibers with the same elongation at break R d of the filament.
  • Z is preferably selected between 66 and 146 and an increase in the draw ratios of (VV-VV 0 ) ⁇ 0.45 is realized.
  • the invention makes it possible, with variation of at least one of Influences on the spin factor a thereby occurring Reduction of the draw ratio by adding the additive compensate so that SF remains at least constant.
  • the hole density LD are increased, resulting in a smaller VV results, with the result that a desired lower titer, in particular microtiter, can no longer be produced.
  • the addition of additive increases the VV and smaller titers can at the same SF to be produced.
  • the titer or the Spinning speed changed, so can lower VV by the Additive compensated, and SF and accordingly throughput
  • the spinning system can be increased proportionally.
  • the mixing of the additive polymer (copolymer) with the matrix polymer takes place by adding as a solid to the matrix polymer chips in Extruder inlet with chip mixer or gravimetric dosing or alternatively by melting the additive polymer, dosage by means of Gear pump and feed into the melt stream of the matrix polymer. Also so-called masterbatch techniques are possible, with the additive as a concentrate in polyester chips, later in solid or molten state are added to the matrix polyester is present. Also, the addition of a partial stream of the matrix polymer, which then the Mainstream of the matrix polymer is mixed, is practicable.
  • a defined particle distribution is set by specific choice of the mixer and the duration of the mixing process, before the melt mixture is passed through product distribution lines to the individual spinning stations and spinnerets.
  • Mixers with a shear rate of 12 to 128 sec -1 have proven themselves.
  • the product of shear rate (s -1 ) and the power of 0.8th of the residence time (in sec) should be at least 250, preferably 350 to 1250. Values over 2500 are generally avoided in order to limit the pressure drop in the pipelines.
  • Both the mixing of the two polymers and the subsequent Spinning the polymer blend occurs at temperatures, as appropriate Matrix polymer, in the range of 220 to 320 ° C, preferably at (Melting temperature of the matrix polymer + 34) ⁇ 15 ° C.
  • Matrix polymer in the range of 220 to 320 ° C, preferably at (Melting temperature of the matrix polymer + 34) ⁇ 15 ° C.
  • PET preferably temperatures of 275 to 305 ° C set.
  • the molten polymer mixture is after shearing and Filtration treatment in the nozzle package through the holes of the nozzle plate pressed.
  • the melt strands become Cooled by cooling air below its solidification temperature, so that a Glueing or upsetting on the following thread guide avoided becomes.
  • the cooling air can by transverse or radial blowing of a Be supplied to the air conditioning system or by means of a cooling pipe from the Environment can be removed by self-priming.
  • Typical of staple fibers made of polyester is that they are in large Direct melt spinning plants are manufactured, in which the melt over long heated product lines on the individual spinning lines and distributed within the lines on the individual spinning systems.
  • a spinning line represents a juxtaposition of at least a series of spinning systems whose filaments are in one Cable storage system summarized and stored, and a Spinning system the smallest spinning unit with a spinning head, the one Spinneret package including a spinneret plate contains.
  • the melt is subject to a high thermal in such systems Load at residence times up to 35 min.
  • the effectiveness of Polymer additive according to the invention leads due to the high thermal stability of the additive to no appreciable Limitations of strain increase in the spun yarn, so that a small Addition amount of the additive ⁇ 2% and in many cases ⁇ 1% despite high sufficient thermal load. Under the conditions mentioned creates a uniform polymer mixture, which surprisingly by a finely dispersed additive distribution with a middle Particle size of maximum 400 nm is characterized and thereby a good drawability.
  • the polyester / additive mixture according to the invention preferably allows the setting of an equal throughput per unit time on the spinning pump, if lower fiber titer to be produced, based on the possible throughput during polymer spinning without polymeric additive.
  • the throughput or the rotational speed of the spinning pump by the factor f set higher than during spinning without addition.
  • LD is the hole density (n / cm 2 ) of the spinneret plate
  • z is a constant in the range of 39 to 153, preferably 66 or 146
  • C is the concentration of the polymer additive in wt .-%
  • VV is the Automatverstrecktex
  • v is the spin-off speed in m / min, where the indices 1 and 0 refer to the spinning of the matrix polymer without additive polymer at the take-off speeds v 1 and v 0 .
  • an improvement of the stretchability characterized by a higher draw ratio achieved.
  • the Total draw ratio VV by at least 0.45 units, in particular to values ⁇ 2.9, and more preferably to ⁇ 3.5.
  • the ratio of the outlet to inlet velocity in the subsequent fiber length increases, preferably to at least 2.9. At the same inlet speed is thus a higher Production speed of the fiber route possible.
  • the properties of the additive polymer and the blending technique cause the additive polymer to form globule-like or elongated particles in the matrix polymer immediately upon exit of the polymer blend from the spinneret. Best conditions were obtained when the average particle size (arithmetic mean) d 50 ⁇ 400 nm, and the proportion of particles> 1000 nm in a sample cross-section was less than 1%.
  • the additives according to this invention is a Glass transition temperature of 90 to 170 ° C and preferably a Flow activation energy of the copolymers of at least 80 kJ / mol, ie a higher flow activation energy than that of the polyester matrix required. Under this condition, it is possible that the Solidify additive fibrils in front of the polyester matrix and one record a significant proportion of the applied spinning tension.
  • the preferred to apply additives are also characterized by a high Thermostability off. Thus, in the case of a large residence time and / or High temperature operated direct spinning the strain losses minimized by additive decomposition.
  • the staple fibers of the invention have at least the same Quality values, such as analog staple fibers without polymeric Additive.
  • Additive fibrils The study of microtome-made Thin sections were made by transmission electron microscopy and subsequent image analytical evaluation, wherein the diameter of the Fibrils were evaluated, and the length from the on samples immediately was estimated after the spinneret particle diameter.
  • Intrinsic viscosity was measured on a solution of 0.5 g of polyester in 100 ml of a mixture of phenol and 1,2-dichlorobenzene (3: 2 parts by weight) at 25 ° C.
  • the measurement temperature was 290 ° C for polyethylene terephthalate and additive polymers, which are added to polyethylene terephthalate, or was equal to the melting temperature of the polyester concerned plus 34.0 ° C.
  • the measuring temperature thus determined corresponds to the typical processing or spinning temperature of the respective polyester.
  • the amount of sample was chosen so that the rheometer gap was completely filled.
  • the measurement was carried out in oscillation with the frequency 2.4 Hz (corresponding to a shear rate of 15 sec -1 ) and a deformation amplitude of 0.3, and determines the amount of the complex viscosity as a function of the measuring time. Thereafter, the initial viscosity was converted to the zero measurement time by linear regression.
  • the polyester sample was initially at Melted 310 ° C for 1 min and immediately afterwards Room temperature quenched. Subsequently, the Glass transition temperature and melting temperature by DSC measurement (Differential scanning calorimetry) at a heating rate of 10 ° C / min determined. Pretreatment and measurement were carried out under Nitrogen flow.
  • the flow activation energy (E) is a measure of the rate of change of Zero viscosity as a function of the change in the measuring temperature, where the zero viscosity extrapolated to the shear rate 0 Viscosity is.
  • the measurement of the zero viscosity took place at Temperatures in the range of 240 to 280 ° C with a high pressure capillary rheometer, Type Rheograph 2002, Göttfert GmbH, Buchen / DE, and the evaluation according to the three-parameter approach of Carreau-Winter. After that was the flow activation energy by Arrhenius approach from the Zero viscosity according to M. Pahl et al., Practical Rheology of Plastics and Elastomers, VDI-Verlag, Düsseldorf (1995), Pages 256 ff., Determined.
  • the tearing properties of the filaments were confirmed by a tensile tester a clamping length of 200 mm, a preload force of 0.05 cN / dtex and a test speed of 2000 mm / min determined.
  • PET Polyethylene terephthalate
  • the melt threads emerging from the die plate were cooled by means of cooling air fed radially inwards from the inside to a quantity of 1400 m 3 / h and applied at a distance of 850 mm from the nozzle plate to a ring oiler and charged with a water / oil mixture so that a very stable thread condition resulted.
  • the spinning take-off speed was 1350 m / min and the resulting strand tension 380%.
  • the spin factor is 3.7.
  • Execution and polyethylene terephthalate correspond to Example 1.
  • a side stream melting system consisting of a Extruder, a dosing pump and an injector.
  • the injection of Additive melt took place directly in front of the polymer line installed mixer.
  • the additive used was a copolymer of 91.2% by weight.
  • Methyl methacrylate with 8.8 wt .-% styrene selected which is a Glass transition temperature of 119 ° C and a Melt viscosity ratio based on PET of 4.2: 1 had.
  • the concentration C (wt.%) was determined by suitable choice of the speed the metering pump, based on the polymer throughput set.
  • the polymer throughput was 1750 g / min.
  • the mixing conditions and the Spinning corresponded to those of Comparative Example 2.
  • the additive concentration and draw ratio were based on the in value specified in the table. Accordingly, the Throughput raised so that the same final titer was obtained. SF increased according to the table with the additive quantity. The boiling shrinkage of the filament decreased from 54 to 51%. By the increase the draw ratio according to the table became a better one Stretchiness allows. Also, the stretching problems of the Comparative Example 2 not on.
  • the mean diameter of the fibrils in the fibers was below 80 nm.

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Abstract

Polyester staple fibres consisting of a polyester, from 0.1 to 2.0% by weight of an incompatible, thermoplastic, amorphous, polymeric additive having a glass transition temperature of from 90 to 170° C. and a ratio of its melt viscosity to that of the polyester component of from 1:1 to 10:1, and from 0 to 5.0% by weight of conventional additives, where the polymeric additive is present in the staple fibres in the form of fibrils having a mean diameter of <=80 nm.Process for the production of these staple fibres by mixing with shearing of the polyester and of the polymeric additive and, optionally, of the conventional additives, spinning at a spinning take-off speed of <2500 m/min to give spun filaments, which are combined to form tows and stretched in a separate fibre stretching stage, crimped, dried and chopped to give staple fibres.

Description

Die Erfindung betrifft Polyester-Stapelfasern und ein Verfahren zur Herstellung dieser Stapelfasern.The invention relates to polyester staple fibers and a method for Production of these staple fibers.

Stapelfasern aus Polyethylenterephthalat und Verfahren zu deren Herstellung sind seit langem bekannt (F. Fourné, Synthetische Fasern, Hanser Verlag München [1995] 91-94 und 462-486).Polyethylene terephthalate staple fibers and process for their use Production has long been known (F. Fourné, Synthetic fibers, Hanser Verlag Munich [1995] 91-94 and 462-486).

Hierbei ist neben der Qualität der Stapelfasern der Spinnfaktor SF, d. h. der Durchsatz (g/min) pro Düsenlochfeldfläche (cm2) von Bedeutung, wobei SF = LD · d · VV · v · 10-4 · K und

LD
Lochdichte (n/cm2) = Anzahl Düsenlöcher pro Düsenlochfeldfläche,
d
Titer der Stapelfasern (dtex),
d0
Titer der Spinnfäden (dtex),
VV
Gesamtstreckverhältnis = 1: ...,
v
Spinnabzugsgeschwindigkeit (m/min),
K
Polyesterabhängige Konstante, wobei
K = dd0 · VV = 100 - Relax (%)100 , zum Beispiel
etwa 0,92 für PET und etwa 0,73 für PTT.In addition to the quality of the staple fibers, the spin factor SF, ie the throughput (g / min) per nozzle hole field area (cm 2 ), is of importance, with SF = LD · d · VV · v · 10 -4 · K and
LD
Hole density (n / cm 2 ) = number of nozzle holes per nozzle hole field area,
d
Titer of staple fibers (dtex),
d 0
Titre of the filaments (dtex),
VV
Total stretch ratio = 1: ...,
v
Spinning take-off speed (m / min),
K
Polyester-dependent constant, where
K = d d 0 · VV = 100 - relax (%) 100 . for example
about 0.92 for PET and about 0.73 for PTT.

Angestrebt wird ein möglichst hoher Spinnfaktor, vorzugsweise im Bereich von 2,9 bis 10,0.The aim is the highest possible spinning factor, preferably in Range from 2.9 to 10.0.

Die Lochdichte LD ist durch die zur Verfügung stehende Spinnanlage vorgegeben und läßt sich auch aus geometrischen Gründen nicht beliebig erhöhen. Die Spinnabzugsgeschwindigkeit ist durch das Kabelablagesystem der Spinnfäden und deren Weiterverarbeitung zu Stapelfasern auf Geschwindigkeiten unter 2500 m/min beschränkt. Das Verstreckverhältnis hängt in erster Näherung von der Reißdehnung des Spinnfadens in einem linearen Zusammenhang ab, wobei die Reißdehnung für ein vorgegebenes Polymer um so niedriger ist, je höher die Spinnabzugsgeschwindigkeit ist. Auch niedrige Titer, insbesondere Mikrofilamente < 1 dpf oder eine intensive Abkühlung reduzieren die Reißdehnung und damit das Verstreckverhältnis und den Spinnfaktor: Kapazitätsverluste sind die Folge. Bei vorgegebener Spinnabzugsgeschwindigkeit läßt sich folglich der Spinnfaktor durch Wahl eines Polymers mit höherer Reißdehnung anheben. Andererseits ist das Polymer kennzeichnend für die Qualität der Stapelfasern und kann daher nicht oder nur minimal verändert werden.The hole density LD is due to the available spinning system given and can not be arbitrary for geometric reasons increase. The spinning take-off speed is through the cable storage system the filaments and their further processing into staple fibers Speeds below 2500 m / min limited. The draw ratio depends in a first approximation on the elongation at break of the filament in one linear relationship, wherein the elongation at break for a given Polymer, the lower the higher the spin-off speed is. Also low titers, especially microfilaments <1 dpf or one intensive cooling reduces the elongation at break and thus the Draw ratio and the spin factor: Capacity losses are the Episode. For a given spinning take-off speed can therefore be the spin factor by choosing a polymer with higher elongation at break Lift. On the other hand, the polymer is characteristic of the quality the staple fibers and therefore can not or only minimally changed become.

Aus WO 99-07927A1 ist bekannt, daß die Reißdehnung von bei Abzugsgeschwindigkeiten von mindestens 2500 m/min, bevorzugt 3000 bis 6000 m/min ersponnenen, vororientierten Polyesterfilamenten (POY) durch Zusatz von amorphen, thermoplastisch verarbeitbaren Copolymeren auf Basis von Styrol, Acrylsäure und/oder Maleinsäure bzw. deren Derivaten gegenüber der Reißdehnung von unter gleichen Bedingungen ersponnenen Polyesterfilamenten ohne Zusatz erhöht werden kann. Der Prozeß ist aber auf bei Abzugsgeschwindigkeiten von unter 2500 m/min hergestellte Spinnfäden nicht übertragbar, da diese im Gegensatz zu POY-Fasern wenig kristallin (< 12 %) sind und einen hohen Kochschrumpf (> 40 %) und eine hohe Reißdehnung (> 225 %) aufweisen.From WO 99-07927A1 it is known that the elongation at break of at Withdrawal speeds of at least 2500 m / min, preferably 3000 to 6000 m / min spun, preoriented polyester filaments (POY) Addition of amorphous, melt-processable copolymers on Base of styrene, acrylic acid and / or maleic acid or derivatives thereof compared to the elongation at break of spun under the same conditions Polyester filaments can be increased without addition. The process is but produced at take-off speeds of less than 2500 m / min Spun threads are not transferable, since these, in contrast to POY fibers little crystalline (<12%) and a high boiling shrinkage (> 40%) and a have high elongation at break (> 225%).

In EP 0 080 274 8 und EP 0 154 425 B wird der gleiche Effekt durch Zusatz von Polyolefinen oder PA-66 zu Polyethylenterephthalat erreicht. Gemäß EP 0 080 274 B nimmt der Effekt mit zunehmender Spinnabzugsgeschwindigkeit zu, wobei die Aufwickelgeschwindigkeit mindestens 2000 m/min betragen muß. Gemäß EP 0 154 425 B läßt sich der Effekt, wenn auch in geringerem Umfang, auch bei niedrigeren Aufwickelgeschwindigkeiten erreichen, sofern das Polyethylenterephthalat eine Intrinsic Viskosität von mehr als 0,70 dl/g aufweist.In EP 0 080 274 8 and EP 0 154 425 B, the same effect is achieved Addition of polyolefins or PA-66 to polyethylene terephthalate achieved. According to EP 0 080 274 B, the effect increases with increasing Spin take-off speed, wherein the winding speed must be at least 2000 m / min. According to EP 0 154 425 B can be the Effect, albeit to a lesser extent, even at lower levels Achieve Aufwickelgeschwindigkeiten, if that Polyethylene terephthalate has an intrinsic viscosity of more than 0.70 dl / g.

EP 0 631 638 B beschreibt nachfolgend endverstreckte Fäden aus Polyethylenterephthalat, welches imidisierte Poly(methacrylsäurealkylester) enthält. Die mit 510 m/min ersponnenen Industriegarne weisen zwar eine erhöhte Reißdehnung auf, die Verstreckung wird aber nicht verbessert, und die Garne haben auch ansonsten schlechtere Eigenschaften als Fäden ohne Additiv.EP 0 631 638 B subsequently describes end-drawn threads Polyethylene terephthalate containing imidized poly (methacrylic acid alkyl ester) contains. The industrial yarns spun at 510 m / min Although they have an increased elongation at break, but the stretching is not improved, and the yarns have otherwise worse Properties as threads without additive.

Es ist ferner bekannt, daß Polypropylenterephthalat (EP 745 711 A, WO 96/000 808 A) und Polybutylenterephthalat (US 4 877 572) zu Endlosfilamenten versponnen werden kann. Eine Aussage über ihre Eignung zur Herstellung von Stapelfasern fehlt aber.It is also known that polypropylene terephthalate (EP 745 711 A, WO 96/000808 A) and polybutylene terephthalate (US 4,877,572) Continuous filaments can be spun. A statement about their suitability but for the production of staple fibers is missing.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Maximierung des Spinnfaktors bei der Herstellung von Polyester-Stapelfasern, wobei die Stapelfasern die gleichen oder bessere Qualitätswerte aufweisen müssen als nach bekannten Verfahren hergestellte Stapelfasern.The object of the present invention is the maximization of the spinning factor in the production of polyester staple fibers, wherein the staple fibers have the same or better quality values than after Staple fibers produced by known methods.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch Polyester-Stapelfasern sowie durch ein Verfahren zu deren Herstellung gemäß den Angaben der Patentansprüche.The solution of this task is carried out according to the invention by polyester staple fibers and by a process for their preparation according to the Information of the claims.

Unter Polyester sind hierbei Poly(C2-4-alkylen)-terephthalate, welche bis zu 15 Mol-% anderer Dicarbonsäuren und oder Diole, wie z. B. Isophthalsäure, Adipinsäure, Diethylenglykol, Polyethylenglykol, 1,4-Cyclohexandimethanol, oder die jeweils anderen C2-4-Alkylenglykole, enthalten können, zu verstehen. Bevorzugt ist Polyethylenterephthalat mit einer Intrinsic Viskosität (I.V.) im Bereich von 0,5 bis 0,7 dl/g, Polypropylenterephthalat mit einer I.V. von 0,6 bis 1,2 dl/g und Polybutylenterephthalat mit einer I.V. von 0,6 bis 1,2 dl/g. Übliche Zusatzstoffe, wie Farbstoffe, Mattierungsmittel, Stabilisatoren, Antistatika, Gleitmittel, Verzweigungsmittel, können dem Polyester oder dem Polyester/Additiv-Gemisch in Mengen von 0 bis 5,0 Gew.-% ohne Nachteil zugesetzt werden.Polyesters here are poly (C 2-4 -alkylene) terephthalates which contain up to 15 mol% of other dicarboxylic acids and / or diols, such as. Example, isophthalic acid, adipic acid, diethylene glycol, polyethylene glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, or the other C 2-4 alkylene glycols may contain to understand. Preferred is polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity (IV) in the range of 0.5 to 0.7 dl / g, polypropylene terephthalate having an IV of 0.6 to 1.2 dl / g, and polybutylene terephthalate having an IV of 0.6 to 1 , 2 dl / g. Conventional additives, such as dyes, matting agents, stabilizers, antistatic agents, lubricants, branching agents, can be added to the polyester or the polyester / additive mixture in amounts of 0 to 5.0 wt .-% without any disadvantage.

Erfindungsgemäß wird dem Polyester ein Copolymer in einer Menge von 0,1 bis 2,0 Gew.-% zugesetzt, wobei das Copolymer amorph und in der Polyester-Matrix weitgehend unlöslich sein muß. Im wesentlichen sind die beiden Polymere miteinander nicht kompatibel und bilden zwei Phasen, die mikroskopisch unterschieden werden können. Weiterhin muß das Copolymer eine Glasumwandlungstemperatur (bestimmt durch DSC mit 10 °C/min Aufheizrate) von 90 bis 170 °C haben und thermoplastisch verarbeitbar sein.According to the invention, the polyester is a copolymer in an amount of 0.1 added to 2.0 wt .-%, wherein the copolymer is amorphous and in the Polyester matrix must be largely insoluble. They are essentially the two polymers incompatible with each other and form two Phases that can be distinguished microscopically. Furthermore must the copolymer has a glass transition temperature (determined by DSC with 10 ° C / min heating rate) from 90 to 170 ° C and thermoplastic be processable.

Die Schmelzeviskosität des Copolymeren ist dabei so zu wählen, daß das Verhältnis seiner auf die Meßzeit Null extrapolierten Schmelzeviskosität, gemessen bei einer Oszillationsrate von 2,4 Hz und einer Temperatur, die gleich der Schmelztemperatur des Polyesters plus 34,0 °C ist (für Polyethylenterephthalat 290 °C) relativ zu derjenigen des Polyesters, gemessen unter gleichen Bedingungen, zwischen 1 : 1 und 10 : 1 liegt. D. h. die Schmelzeviskosität des Copolymeren ist mindestens gleich oder bevorzugt höher als die des Polyesters. Erst durch die Wahl eines spezifischen Viskositätsverhältnisses von Additiv und Polyester wird der optimale Wirkungsgrad erreicht. Bei einem derart optimierten Viskositätsverhältnis ist eine Minimierung der Menge des Additivzusatzes möglich, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens besonders hoch wird und besonders günstige Verarbeitungseigenschaften erreicht werden. Überraschenderweise liegt das erfindungsgemäß als ideal ermittelte Viskositätsverhältnis für die Verwendung von Polymermischungen zur Herstellung von Stapelfasern oberhalb des Bereiches, welcher in der Literatur für das Vermischen zweier Polymere als günstig ausgewiesen wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik waren Polymermischungen mit hochmolekularen Copolymeren ausgezeichnet verspinnbar. Überraschend zeigte sich, daß unter den erfindungsgemäßen Bedingungen die Schmelzeviskosität der Mischung nicht merklich erhöht wird. Daraus resultiert positiv eine Vermeidung von Druckverlusterhöhungen in den Schmelzeleitungen.The melt viscosity of the copolymer is to be chosen so that the Ratio of its extrapolated to the zero measurement time Melt viscosity, measured at an oscillation rate of 2.4 Hz and a temperature equal to the melting temperature of the polyester plus 34.0 ° C (for polyethylene terephthalate 290 ° C) relative to that of the polyester, measured under the same conditions, between 1: 1 and 10: 1 lies. Ie. is the melt viscosity of the copolymer at least equal to or preferably higher than that of the polyester. First by choosing a specific viscosity ratio of additive and polyester, the optimum efficiency is achieved. In such a way Optimized viscosity ratio is a minimization of the amount of Additive additive possible, reducing the cost of the process becomes particularly high and particularly favorable processing properties be achieved. Surprisingly, this is according to the invention as ideally determined viscosity ratio for the use of Polymer blends for the production of staple fibers above the Range, which in the literature for the mixing of two polymers is shown as cheap. In contrast to the prior art were Polymer blends with high molecular weight copolymers to spin. Surprisingly, it was found that among the inventive Conditions, the melt viscosity of the mixture does not appreciably increase becomes. This results in a positive avoidance of Pressure loss increases in the melt lines.

Bedingt durch die hohe Fließaktivierungsenergie der Additivpolymere erhöht sich das Viskositätsverhältnis nach Austritt der Polymermischung aus der Spinndüse im Bereich der Fadenbildung noch drastisch. Durch die Wahl eines günstigen Viskositätsverhältnisses erzielt man eine besonders enge Teilchengrößenverteilung des Additivs in der Polyestermatrix und durch Kombination des Viskositätsverhältnisses mit einer Fließaktivierungsenergie von deutlich mehr als die des Polyesters (PET etwa 60 kJ/mol), d. h. von mehr als 80 kJ/mol erhält man die Fibrillenstruktur des Additivs im Spinnfaden. Die im Vergleich zum Polyester hohe Glasumwandlungstemperatur stellt eine schnelle Verfestigung dieser Fibrillenstruktur im Spinnfaden sicher. Die maximalen Teilchengrößen des Additiv-Polymers liegen dabei unmittelbar nach Austritt aus der Spinndüse bei etwa 1000 nm, während die mittlere Teilchengröße 400 nm oder weniger beträgt. Nach dem Verziehen unterhalb der Spinndüse entstehen Fibrillen mit einem mittleren Durchmesser ≤ 80 nm.Due to the high flow activation energy of the additive polymers increases the viscosity ratio after exiting the polymer mixture from the spinneret in the field of thread formation still drastically. By the Choosing a favorable viscosity ratio one achieves one particularly narrow particle size distribution of the additive in the Polyester matrix and by combining the viscosity ratio with a flow activation energy of significantly more than that of the polyester (PET about 60 kJ / mol), d. H. of more than 80 kJ / mol gives the Fibril structure of the additive in the filament. The compared to Polyester high glass transition temperature provides a fast Solidification of this fibril structure in the filament safely. The maximum particle sizes of the additive polymer are immediate After exiting the spinneret at about 1000 nm, while the middle Particle size is 400 nm or less. After warping below The spinneret produces fibrils with a mean diameter ≤ 80 nm.

Bevorzugt liegt das Verhältnis der Schmelzeviskosität des Copolymers zu der des Polyesters unter oben genannten Bedingungen zwischen 1,5 : 1 und 7 : 1. Unter diesen Bedingungen beträgt die mittlere Teilchengröße des Additivpolymers unmittelbar nach Austritt aus der Spinndüse 120 - 300 nm, und es entstehen Fibrillen mit einem mittleren Durchmesser von etwa 40 nm.Preferably, the ratio of the melt viscosity of the copolymer is too that of the polyester under the above conditions between 1.5: 1 and 7: 1. Under these conditions, the mean particle size is of the additive polymer immediately after exit from the spinneret 120 - 300 nm, resulting in fibrils with a mean diameter of about 40 nm.

Die erfindungsgemäß dem Polyester zuzusetzenden Additivpolymere können, sofern sie vorstehend genannte Eigenschaften besitzen, eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweisen. Bevorzugt werden drei verschiedene Copolymertypen, nämlich

  • 1. Ein Copolymer, welches folgende Monomereinheiten enthält:
  • A = Acrylsäure, Methacrylsäure oder CH2 = CR - COOR', wobei R ein H-Atom oder eine CH3-Gruppe und R' ein C1-15-Alkylrest oder ein C5-12-Cycloalkylrest oder ein C6-14-Arylrest ist,
  • B = Styrol oder C1-3-alkylsubstituierte Styrole,
    • wobei das Copolymer aus 60 bis 98 Gew.-% A und 2 bis 40 Gew.-% B, vorzugsweise aus 83 bis 98 Gew.-% A und 2 bis 17 Gew.-% B, und besonders bevorzugt aus 90 bis 98 Gew.-% A und 2 bis 10 Gew.-% B (Summe = 100 Gew.-%) besteht.
  • 2. Ein Copolymer, welches folgende Monomereinheiten enthält:
    C =
    Styrol oder C1-3-alkylsubstituierte Styrole,
    D =
    eines oder mehrere Monomere der Formel I, II oder III
    Figure 00070001
    wobei R1, R2 und R3 jeweils ein H-Atom oder ein C1-15-Alkylrest oder ein C5-12-Cycloalkylrest oder ein C6-14-Arylrest sind,
    wobei das Copolymer aus 15 bis 95 Gew.-% C und 5 bis 85 Gew.-% D, vorzugsweise aus 50 bis 90 Gew.-% C und 10 bis 50 Gew.-% D und besonders bevorzugt aus 70 bis 85 Gew.-% C und 15 bis 30 Gew.-% D besteht, wobei die Summe aus C und D zusammen 100 % ergibt.
  • 3. Ein Copolymer, welches folgende Monomereinheiten enthält:
    E =
    Acrylsäure, Methacrylsäure oder CH2 = CR - COOR', wobei R ein H-Atom oder eine CH3-Gruppe und R' ein C1-15-Alkylrest oder ein C5-12-Cycloalkylrest oder ein C6-14-Arylrest ist,
    F =
    Styrol oder C1-3-alkylsubstituierte Styrole,
    G =
    eines oder mehrere Monomere der Formel I, II oder III
    Figure 00080001
    wobei R1, R2 und R3 jeweils ein H-Atom oder ein C1-15-Alkylrest oder ein C5-12-Cycloalkylrest oder ein C6-14-Arylrest sind,
    H =
    eines oder mehrerer ethylenisch ungesättigter mit E und/oder mit F und/oder G copolymerisierbarer Monomerer aus der Gruppe, welche aus α-Methylstyrol, Vinylacetat, Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern, die von E verschieden sind, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, halogensubstituierten Styrolen, Vinylestern, Isopropenylethern und Dienen besteht,
    • wobei das Copolymer aus 30 bis 99 Gew.-% E, 0 bis 50 Gew.-% F, > 0 bis 50 Gew.-% G und 0 bis 50 Gew.-% H, vorzugsweise aus 45 bis 97 Gew.-% E, 0 bis 30 Gew.-% F, 3 bis 40 Gew.-% G und 0 bis 30 Gew.-% H und besonders bevorzugt aus 60 bis 94 Gew.-% E, 0 bis 20 Gew.-% F, 6 bis 30 Gew.-% G und 0 bis 20 Gew.-% H besteht, wobei die Summe aus E, F, G und H zusammen 100 % ergibt.The additive polymers to be added to the polyester according to the invention may, if they possess the abovementioned properties, have a different chemical composition. Three different types of copolymers are preferred, namely
  • 1. A copolymer containing the following monomer units:
  • A = acrylic acid, methacrylic acid or CH 2 = CR - COOR ', where R is an H atom or a CH 3 group and R' is a C 1-15 -alkyl radical or a C 5-12 -cycloalkyl radical or a C 6-14 Aryl radical is,
  • B = styrene or C 1-3 alkyl-substituted styrenes,
    • wherein the copolymer of 60 to 98 wt .-% A and 2 to 40 wt .-% B, preferably from 83 to 98 wt .-% A and 2 to 17 wt .-% B, and particularly preferably from 90 to 98 wt % A and 2 to 10% by weight B (total = 100% by weight).
  • 2. A copolymer containing the following monomer units:
    C =
    Styrene or C 1-3 alkyl-substituted styrenes,
    D =
    one or more monomers of the formula I, II or III
    Figure 00070001
    where R 1 , R 2 and R 3 are each an H atom or a C 1-15 -alkyl radical or a C 5-12 -cycloalkyl radical or a C 6-14 -aryl radical,
    wherein the copolymer of 15 to 95 wt .-% C and 5 to 85 wt .-% D, preferably from 50 to 90 wt .-% C and 10 to 50 wt .-% D and particularly preferably from 70 to 85 wt. -% C and 15 to 30 wt .-% D, wherein the sum of C and D together gives 100%.
  • 3. A copolymer containing the following monomer units:
    E =
    Acrylic acid, methacrylic acid or CH 2 = CR - COOR ', where R is H or CH 3 and R' is C 1-15 alkyl or C 5-12 cycloalkyl or C 6-14 aryl is
    F =
    Styrene or C 1-3 alkyl-substituted styrenes,
    G =
    one or more monomers of the formula I, II or III
    Figure 00080001
    where R 1 , R 2 and R 3 are each an H atom or a C 1-15 -alkyl radical or a C 5-12 -cycloalkyl radical or a C 6-14 -aryl radical,
    H =
    one or more ethylenically unsaturated monomers copolymerizable with E and / or with F and / or G from the group consisting of α-methylstyrene, vinyl acetate, acrylic esters, methacrylates other than E, vinyl chloride, vinylidene chloride, halogen-substituted styrenes, vinyl esters, isopropenyl ethers and serving,
    • wherein the copolymer of 30 to 99 wt .-% E, 0 to 50 wt .-% F,> 0 to 50 wt .-% G and 0 to 50 wt .-% H, preferably from 45 to 97 wt .-% E, 0 to 30 wt .-% F, 3 to 40 wt .-% G and 0 to 30 wt .-% H and particularly preferably from 60 to 94 wt .-% E, 0 to 20 wt .-% F, 6 to 30 wt .-% G and 0 to 20 wt .-% H, wherein the sum of E, F, G and H together gives 100%.

    Es handelt sich bei der Komponente H um eine optionale Komponente. Obwohl die erfindungsgemäß zu erzielenden Vorteile bereits durch Copolymere, welche Komponenten aus den Gruppen E bis G aufweisen, erreicht werden können, treten die erfindungsgemäß zu erzielenden Vorteile auch auf, wenn am Aufbau des erfindungsgemäß einzusetzenden Copolymeren weitere Monomere aus der Gruppe H beteiligt sind. Component H is an optional component. Although the advantages to be achieved according to the invention already by Copolymers comprising components from groups E to G, can be achieved, the present invention to achieve Advantages also when used in the structure of the invention Copolymer other monomers from the group H are involved.

    Die Komponente H wird vorzugsweise so ausgewählt, daß sie keinen nachteiligen Effekt auf die Eigenschaften des erfindungsgemäß zu verwendenden Copolymers hat. Die Komponente H kann u. a. deswegen eingesetzt werden, um die Eigenschaften des Copolymeren auf erwünschte Weise zu modifizieren, beispielsweise durch Steigerungen oder Verbesserungen der Fließeigenschaften, wenn das Copolymer auf die Schmelztemperatur erhitzt wird, oder zur Reduzierung einer Restfarbe im Copolymer oder durch Verwendung eines polyfunktionellen Monomeren, um auf diese Art und Weise ein gewisses Maß an Vernetzung in das Copolymer einzuführen.The component H is preferably selected so that they have no Adverse effect on the properties of the invention too having used copolymer. The component H can u. a. therefore be used to the properties of the copolymer to desired Way to modify, for example, by increases or Improvements in flow properties when the copolymer is applied to the Melting temperature is heated, or to reduce a residual color in Copolymer or by using a polyfunctional monomer to in this way a certain degree of crosslinking in the copolymer introduce.

    Daneben kann H auch so gewählt werden, daß eine Copolymerisation von Komponenten E bis G überhaupt erst möglich oder unterstützt wird, wie im Fall von MSA und MMA, die an sich nicht copolymerisieren, jedoch bei Zusatz einer dritten Komponente wie Styrol problemlos copolymerisieren. Zu den für diesen Zweck geeigneten Monomeren gehören u. a. Vinylester, Ester der Acrylsäure, beispielsweise Methyl- und Ethylacrylat, Ester der Methacrylsäure, die sich von Methylmethacrylat unterscheiden, beispielsweise Butylmethacrylat und Ethylhexylmethacrylat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Styrol, α-Methylstyrol und die verschiedenen halogensubstituierten Styrole, Vinyl- und Isopropenylether, Diene, wie beispielsweise 1,3-Butadien und Divinylbenzol. Die Farbverminderung des Copolymeren kann beispielsweise besonders bevorzugt durch Einsatz eines elektronenreichen Monomeren, wie beispielsweise eines Vinylethers, Vinylacetat, Styrol oder α-Methylstyrol, erreicht werden. Besonders bevorzugt unter den Verbindungen der Komponente H sind aromatische Vinylmonomere, wie beispielsweise Styrol oder α-Methylstyrol.In addition, H can also be chosen so that a copolymerization of Components E to G is possible or supported in the first place, such as in the case of MSA and MMA, which do not copolymerize per se, however Addition of a third component such as styrene copolymerize easily. Among the monomers suitable for this purpose are u. a. Vinylester, Esters of acrylic acid, for example methyl and ethyl acrylate, esters of methacrylic acid other than methyl methacrylate, for example, butyl methacrylate and ethylhexyl methacrylate, Vinyl chloride, vinylidene chloride, styrene, α-methylstyrene and the various halogen-substituted styrenes, vinyl and Isopropenyl ethers, dienes such as 1,3-butadiene and Divinylbenzene. The color reduction of the copolymer may be, for example particularly preferably by using an electron-rich monomer, such as a vinyl ether, vinyl acetate, styrene or α-methylstyrene can be achieved. Particularly preferred among the Compounds of component H are vinyl aromatic monomers, such as for example, styrene or α-methylstyrene.

    Die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Copolymere ist an sich bekannt. Sie können in Substanz-, Lösungs-, Suspensions- oder Emulsionspolymerisation hergestellt werden. Hilfreiche Hinweise finden sich hinsichtlich der Substanzpolymerisation bei Houben-Weyl, Band E20, Teil 2 (1987), Seite 1145ff. Hinweise zur Lösungspolymerisation findet man eben dort auf Seite 1149ff beschrieben, während die Emulsionspolymerisation eben dort auf Seite 1150ff ausgeführt und erläutert wird.The preparation of the copolymers to be used according to the invention is on known. They can be in substance, solution, suspension or Emulsion polymerization are prepared. Find helpful hints with regard to the bulk polymerization in Houben-Weyl, Volume E20, Part 2 (1987), page 1145ff. Notes on solution polymerization finds one just described there on page 1149ff, while the Emulsion polymerization just run there on page 1150ff and is explained.

    Besonders bevorzugt sind im Rahmen der Erfindung Perlpolymerisate, deren Teilchengröße in einem besonders günstigen Bereich liegt. Bevorzugt liegen die erfindungsgemäß durch beispielsweise Einmischen in die Schmelze der Faserpolymeren zu verwendenden Copolymere in Form von Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von 0,1 bis 1,0 mm vor. Es sind jedoch auch größere oder kleinere Perlen oder Granulate einsetzbar, wobei aber kleinere Perlen besondere Anforderungen an die Logistik, wie Fördern und Trocknen, stellen.Particularly preferred within the scope of the invention are bead polymers, whose particle size is in a particularly favorable range. Preferably, the present invention, for example, by mixing in the melt of the fiber polymers to be used copolymers in the form of Particles with a mean diameter of 0.1 to 1.0 mm. It but are also larger or smaller beads or granules can be used, but smaller beads have special requirements for Logistics, such as conveying and drying.

    Die imidisierten Copolymertypen 2 und 3 können sowohl aus den Monomeren unter Verwendung eines monomeren Imids hergestellt werden als auch durch nachträgliche vollständige oder bevorzugt partielle Imidisierung eines das entsprechende Maleinsäurederivat enthaltenden Copolymers. Erhalten werden diese Additivpolymere beispielsweise durch vollständige oder bevorzugt partielle Umsetzung des entsprechenden Copolymers in der Schmelzphase mit Ammoniak oder einem primären Alkyl- oder Arylamin, beispielsweise Anilin (Encyclopedia of Polymer Science and Engineering Vol 16 [1989], Wiley-Verlag, Seite 78). Sämtliche erfindungsgemäßen Copolymere als auch, soweit gegeben, deren nicht imidisierte Ausgangscopolymere sind im Handel erhältlich oder nach einem für den Fachmann geläufigen Verfahren herstellbar.The imidized copolymer types 2 and 3 can be made from both the monomers be prepared using a monomeric imide as well by subsequent complete or preferably partial imidization a copolymer containing the corresponding maleic acid derivative. These additive polymers are obtained for example by complete or preferably partial reaction of the corresponding copolymer in the Melting phase with ammonia or a primary alkyl or arylamine, For example, aniline (Encyclopedia of Polymer Science and Engineering Vol 16 [1989], Wiley-Verlag, page 78). All inventive Copolymers and, as far as given, their non-imidized Starting copolymers are commercially available or according to one of the Produce expert familiar process.

    Die dem Polyester zuzusetzende Menge des Copolymers beträgt 0,1 bis 2,0 Gew.-%, wobei meist Zugabemengen von weniger als 1,0 % genügen. Besonders bevorzugt wird für Stapelfasern mit einem Titer von 0,5 bis 4,0 dtex, welche mit einer Spinnabzugsgeschwindigkeit im Bereich von 900 bis 2200 m/min ersponnen wurden, die Additivkonzentration C in Gew.-% im Bereich 0,1 bis 2,0 Gew.-% so gewählt, daß C = Rd - Rdo b wobei Rdo die Reißdehnung in % des Spinnfadens ohne Additiv-Zusatz und Rdo < Rd ist, und b = 80 bis 160, bevorzugt b = 115 bis 152 ist. Rd, die gewünschte Reißdehnung des Spinnfadens mit Additiv-Zusatz ist hierbei ≥ 370 %, wenn Rdo ≤ 354 %.The amount of the copolymer to be added to the polyester is from 0.1 to 2.0% by weight, with addition amounts of less than 1.0% usually being sufficient. For staple fibers having a titre of from 0.5 to 4.0 dtex and spun at a spinning take-off speed in the range from 900 to 2200 m / min, the additive concentration C in% by weight in the range from 0.1 to 2 is particularly preferred. 0 wt .-% chosen so that C = R d - R do b where R do is the elongation at break in% of the spun yarn without additive additive and R do <R d , and b = 80 to 160, preferably b = 115 to 152. R d , the desired elongation at break of the spun yarn with additive additive here is ≥ 370%, if R do ≤ 354%.

    Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die beschriebenen erfindungsgemäßen Additiveigenschaften und die sich ergebende spezielle Fibrillenstruktur im Spinnfaden zu einem hohen Wirkungsgrad führen, d. h. die aufzuwendende Menge Additiv ist im Vergleich zum Stand der Technik besonders klein, bezogen auf den Effekt, den man erreichen möchte. Der gewünschte Effekt ist in weiten Grenzen einstellbar. Überraschend ist dieses Verhalten, da bei der Herstellung der Spinnfäden zur Stapelfaserproduktion eine niedrige Spinnorientierung, eine kaum vorhandene Kristallisation und hohe Kochschrumpf- und Dehnungswerte generell die Möglichkeit, durch Polymermischungen wirtschaftliche oder qualitative Effekte zu erzielen, beschränken. So können oft Dehnungssteigerungen im Spinnfaden erreicht werden, aber bei der Verstreckung in der Faserstrecke werden nicht genügende Erhöhungen des Verstreckverhältnisses erreicht, und der Einfluß auf den Spinnfaktor bleibt unbedeutend.It has surprisingly been found that the described additive properties according to the invention and the resulting special Fibril structure in the spun yarn lead to high efficiency, d. H. the amount of additive to be used is compared to the state of Technique very small, based on the effect that you achieve would like to. The desired effect is adjustable within wide limits. Surprising is this behavior, since in the production of the Spun yarns for staple fiber production have a low spin orientation, a barely existing crystallization and high boiling shrinkage and Strain values generally the possibility of using polymer blends economic or qualitative effects. So can often be achieved in the strands, but at The stretching in the fiber line does not become sufficient elevations of the draft ratio, and the influence on the Spinning factor remains insignificant.

    Zur Ermittlung des Spinnfaktors ist die Kenntnis des Verstreckverhältnisses erforderlich. Eine allgemeine Regel gibt es nicht, da das Verstreckverhältnis außer von der Spinnfadenstruktur, gekennzeichnet durch die Reißdehnung (Rd) des Spinnfadens; auch von den gewünschten Kenndaten des Endproduktes abhängt. Trotzdem läßt sich ein Zusammenhang approximieren in der Form VV = 1 + a · Rd (%)100 , wobei a = 0,48 bis 0,96 und bevorzugt a = 0,58 - 0,72 gewählt wird (für die erfindungsgemäße Stapelfaserherstellung ist entgegen dem Stand der Technik typischerweise a < 1).Knowledge of the draw ratio is required to determine the spin factor. There is no general rule because the draw ratio is different from the spun yarn structure, characterized by the elongation at break (Rd) of the spun yarn; also depends on the desired characteristics of the final product. Nevertheless, a connection can be approximated in form VV = 1 + a · Rd (%) 100 . where a = 0.48 to 0.96 and preferably a = 0.58 - 0.72 is chosen (for the inventive staple fiber production is contrary to the prior art, typically a <1).

    Innerhalb dieses Bereiches wird a entsprechend der gewünschten Stapelfaserqualität gewählt, wobei ein niedriges VV Stapelfasern mit hoher Dehnung und ein hohes VV Stapelfasern mit niedriger Dehnung ergibt bei sonst gleicher Reißdehnung Rd des Spinnfadens.Within this range, a is selected according to the desired staple fiber quality, with a low VV high elongation staple fibers and a high VV low elongation staple fibers with the same elongation at break R d of the filament.

    Nach dem Herstellen von Spinnfäden und der Prüfung der Reißdehnung kann nach dieser Formel mit VV = VVo das zugehörige Verstreckverhältnis ohne Additivzugabe abgeleitet werden und SF ermittelt werden. Wird jetzt Additiv in einer Konzentration C = 0,1 - 2,0 % zudosiert, so erhöht sich das Verstreckverhältnis erfindungsgemäß auf
    VV = VV0 + z · C / 100 (%). Ein gewünschtes VV > VVo kann durch Zugabe von Additiv im Bereich 0,1 - 2,0 Gew.-% in einer Konzentration C = (VV - VVo) / z · 100 % eingestellt werden, wobei VV ≥ VVo + 0,153. z liegt hierbei zwischen 39 und 153, d. h. für eine gewünschte Erhöhung des Verstreckverhältnisses VV - VV0 wird die Konzentration C in % im Bereich VV - VV0 / 153 · 100 ≤ C ≤ VV - VV0 / 39 · 100 eingestellt.     After producing spun yarns and testing the elongation at break, the corresponding draw ratio can be deduced without additive addition and SF determined according to this formula with VV = VV o . If additive is now metered in at a concentration C = 0.1-2.0%, then the draw ratio increases according to the invention
    VV = VV 0 + z * C / 100 (%). A desired VV> VV o can be adjusted by addition of additive in the range 0.1-2.0% by weight in a concentration C = (VV-VV o ) / z × 100%, where VV ≥ VV o + 0.153 , z here is between 39 and 153 that is, for a desired increase of the stretching ratio VV - VV 0 C is the concentration in% in the range VV - VV 0/153 × 100 ≤ C ≤ VV - VV set 0/39 · 100th

    So kann eine Verstreckverhältniserhöhung von (VV - VV0) = 0,20 durch Additivzusatz entsprechend C = 0,14 bis 0,51 % und eine Erhöhung (VV - VV0) = 0,45 durch Additivzusatz entsprechend C = 0,30 bis 1,15 % eingestellt werden. Bevorzugt wird z zwischen 66 und 146 gewählt und eine Erhöhung der Verstreckverhältnisse von (VV - VV0) ≥ 0,45 realisiert.Thus, a draw ratio increase of (VV - VV 0 ) = 0.20 by additive addition corresponding to C = 0.14 to 0.51% and an increase (VV - VV 0 ) = 0.45 by additive addition corresponding to C = 0.30 to 1.15% are set. Z is preferably selected between 66 and 146 and an increase in the draw ratios of (VV-VV 0 ) ≥ 0.45 is realized.

    Die Erfindung ermöglicht es, bei Variation mindestens einer der Einflußgrößen auf den Spinnfaktor eine dadurch auftretende Verkleinerung des Verstreckverhältnisses durch Zugabe des Additives derart zu kompensieren, daß SF mindestens konstant bleibt.The invention makes it possible, with variation of at least one of Influences on the spin factor a thereby occurring Reduction of the draw ratio by adding the additive compensate so that SF remains at least constant.

    So kann bei konstant eingestelltem Polymerdurchsatz im Spinnsystem und damit konstantem SF die Lochdichte LD erhöht werden, was zu einem kleineren VV führt, mit der Folge, daß ein gewünschter niedriger Titer, insbesondere Mikrotiter, nicht mehr hergestellt werden kann. Die Zugabe von Additiv erhöht das VV und kleinere Titer können bei gleichem SF produziert werden. Wird bei konstanter Lochdichte der Titer oder die Spinngeschwindigkeit geändert, so können niedrigere VV durch das Additiv kompensiert werden, und SF und entsprechend der Durchsatz durch das Spinnsystem kann proportional erhöht werden.Thus, with constant adjusted polymer throughput in the spinning system and thus constant SF, the hole density LD are increased, resulting in a smaller VV results, with the result that a desired lower titer, in particular microtiter, can no longer be produced. The addition of additive increases the VV and smaller titers can at the same SF to be produced. At constant hole density, the titer or the Spinning speed changed, so can lower VV by the Additive compensated, and SF and accordingly throughput The spinning system can be increased proportionally.

    Die Vermischung des Additivpolymers (Copolymer) mit dem Matrixpolymer erfolgt durch Zugabe als Feststoff zu den Matrixpolymerchips im Extrudereinlauf mit Chipsmischer oder gravimetrischer Dosierung oder alternativ durch Aufschmelzen des Additivpolymers, Dosierung mittels Zahnradpumpe und Einspeisung in den Schmelzestrom des Matrixpolymers. Auch sogenannte Masterbatch-Techniken sind möglich, wobei das Additiv als Konzentrat in Polyesterchips, die später im festen oder geschmolzenen Zustand dem Matrix-Polyester zugesetzt werden, vorliegt. Auch der Zusatz zu einem Teilstrom des Matrix-Polymers, der dann dem Hauptstrom des Matrix-Polymers zugemischt wird, ist praktikabel.The mixing of the additive polymer (copolymer) with the matrix polymer takes place by adding as a solid to the matrix polymer chips in Extruder inlet with chip mixer or gravimetric dosing or alternatively by melting the additive polymer, dosage by means of Gear pump and feed into the melt stream of the matrix polymer. Also so-called masterbatch techniques are possible, with the additive as a concentrate in polyester chips, later in solid or molten state are added to the matrix polyester is present. Also, the addition of a partial stream of the matrix polymer, which then the Mainstream of the matrix polymer is mixed, is practicable.

    Anschließend erfolgt die Herstellung einer homogenen Verteilung durch Mischung mittels statischer Mischer. Vorteilhafterweise wird durch spezifische Wahl des Mischers und der Dauer des Mischvorgangs eine definierte Teilchenverteilung eingestellt, bevor die Schmelzemischung durch Produktverteilungsleitungen zu den einzelnen Spinnstellen und Spinndüsen weitergeleitet wird. Mischer mit einer Scherrate von 12 bis 128 sec-1 haben sich bewährt. Dabei soll das Produkt aus Scherrate (s-1) und der 0,8ten Potenz der Verweilzeit (in sec) mindestens 250, vorzugsweise 350 bis 1250 betragen. Werte über 2500 werden im allg. vermieden, um den Druckabfall in den Rohrleitungen limitiert zu halten.Subsequently, the production of a homogeneous distribution by mixing by means of static mixer. Advantageously, a defined particle distribution is set by specific choice of the mixer and the duration of the mixing process, before the melt mixture is passed through product distribution lines to the individual spinning stations and spinnerets. Mixers with a shear rate of 12 to 128 sec -1 have proven themselves. In this case, the product of shear rate (s -1 ) and the power of 0.8th of the residence time (in sec) should be at least 250, preferably 350 to 1250. Values over 2500 are generally avoided in order to limit the pressure drop in the pipelines.

    Hierbei ist die Scherrate definiert durch die Scherrate im Leerrohr (s-1) mal dem Mischerfaktor, wobei der Mischerfaktor eine charakteristische Kenngröße des Mischertyps ist. Für Sulzer-SMXL-Typen beispielsweise beträgt dieser Faktor etwa 3,5 - 4. Die Scherrate γ im Leerrohr berechnet sich gemäß

    Figure 00140001
    und die Verweilzeit t (s) gemäß t = V2 · ε · δ · 60F wobei

    F =
    Fördermenge des Polymeren (g/min)
    V2 =
    Innenvolumen des Leerrohres (cm3)
    R =
    Leerrohrradius (mm)
    ε =
    Leervolumenanteil (bei Sulzer-SMXL-Typen 0,91 bis 0,94)
    δ =
    Nenndichte der Polymermischung in der Schmelze (etwa 1,2 g/cm3)
    Here, the shear rate is defined by the shear rate in the empty tube (s -1 ) times the mixer factor, the mixer factor being a characteristic parameter of the mixer type. For Sulzer SMXL types, for example, this factor is about 3.5 - 4. The shear rate γ in the empty tube is calculated according to
    Figure 00140001
    and the residence time t (s) according to t = V 2 · Ε · δ · 60 F in which
    F =
    Flow rate of the polymer (g / min)
    V 2 =
    Inner volume of the empty tube (cm 3 )
    R =
    Empty pipe radius (mm)
    ε =
    Void volume fraction (for Sulzer SMXL types 0.91 to 0.94)
    δ =
    Nominal density of the polymer mixture in the melt (about 1.2 g / cm 3 )

    Sowohl das Vermischen der beiden Polymere als auch das nachfolgende Verspinnen der Polymermischung erfolgt bei Temperaturen, je nach Matrix-Polymer, im Bereich von 220 bis 320 °C, bevorzugt bei (Schmelztemperatur des Matrix-Polymer + 34) ± 15 °C. Für PET werden vorzugsweise Temperaturen von 275 bis 305 °C eingestellt.Both the mixing of the two polymers and the subsequent Spinning the polymer blend occurs at temperatures, as appropriate Matrix polymer, in the range of 220 to 320 ° C, preferably at (Melting temperature of the matrix polymer + 34) ± 15 ° C. For being PET preferably temperatures of 275 to 305 ° C set.

    Die Herstellung der Stapelfasern und der ihnen vorangehenden Spinnfäden aus den erfindungsgemäßen Polymermischungen durch Spinnen mit Abzugsgeschwindigkeiten < 2500 m/min, vorzugsweise 900 bis 2200 m/min, geschieht unter Verwendung an sich bekannter Spinneinrichtungen. Hierbei wird das Filterpaket nach dem bekannten Stand der Technik mit Filtereinrichtungen und/oder losen Filtermedien bestückt.The production of the staple fibers and their preceding filaments from the polymer mixtures according to the invention by spinning with Take-off speeds <2500 m / min, preferably 900 to 2200 m / min, happens using known spinning devices. Here, the filter pack according to the prior art with Filtering devices and / or loose filter media equipped.

    Die geschmolzene Polymermischung wird nach erfolgter Scher- und Filtrationsbehandlung im Düsenpaket durch die Bohrungen der Düsenplatte gepreßt. In der anschließenden Kühlzone werden die Schmelzefäden mittels Kühlluft unter ihre Erstarrungstemperatur abgekühlt, so daß ein Verkleben oder Aufstauchen an dem folgenden Fadenleitorgan vermieden wird. Die Kühlluft kann durch Quer- oder Radialanblasung aus einem Klimasystem zugeführt werden oder mittels eines Kühlrohres aus der Umgebung durch Selbstansaugung entnommen werden. Nach Abkühlung werden die Spinnfäden mit Spinnöl (Wasser-Öl-Gemisch) beaufschlagt, über Fadenleitelemente zu Kabeln zusammengefaßt, mittels eines Galettensystems mit definierter Spinnabzugsgeschwindigkeit abgezogen und über ein Ablagesystem (z. B. Haspel) in Kannen abgelegt.The molten polymer mixture is after shearing and Filtration treatment in the nozzle package through the holes of the nozzle plate pressed. In the subsequent cooling zone, the melt strands become Cooled by cooling air below its solidification temperature, so that a Glueing or upsetting on the following thread guide avoided becomes. The cooling air can by transverse or radial blowing of a Be supplied to the air conditioning system or by means of a cooling pipe from the Environment can be removed by self-priming. After cooling, be the filaments with spin oil (water-oil mixture) applied, over Thread guiding elements combined to cables, by means of a Drawn off godet system with defined spin-off speed and stored in cans via a storage system (eg reel).

    Typisch für Stapelfasern aus Polyester ist es, daß sie in großen Direktschmelze-Spinnanlagen hergestellt werden, in denen die Schmelze über lange beheizte Produktleitungen auf die einzelnen Spinnlinien und innerhalb der Linien auf die einzelnen Spinnsysteme verteilt wird. Hierbei stellt eine Spinnlinie eine Aneinanderreihung von mindestens einer Reihe von Spinnsystemen dar, deren Filamente in einem Kabelablagesystem zusammengefaßt und abgelegt werden, und ein Spinnsystem die kleinste Spinneinheit mit einem Spinnkopf, der ein Spinndüsenpaket einschließlich einer Spinndüsenplatte enthält.Typical of staple fibers made of polyester is that they are in large Direct melt spinning plants are manufactured, in which the melt over long heated product lines on the individual spinning lines and distributed within the lines on the individual spinning systems. In this case, a spinning line represents a juxtaposition of at least a series of spinning systems whose filaments are in one Cable storage system summarized and stored, and a Spinning system the smallest spinning unit with a spinning head, the one Spinneret package including a spinneret plate contains.

    Die Schmelze unterliegt in derartigen Systemen einer hohen thermischen Belastung bei Verweilzeiten bis 35 min. Die Effektivität des erfindungsgemäßen Polymeradditivs führt dabei infolge der hohen thermischen Stabilität des Additivs zu keinen nennenswerten Einschränkungen der Dehnungserhöhung im Spinnfaden, so daß eine geringe Zugabemenge des Additives ≤ 2 % und in vielen Fällen ≤ 1 % trotz hoher thermischer Belastung ausreicht. Unter den genannten Bedingungen entsteht eine gleichmäßige Polymermischung, die überraschenderweise durch eine feindisperse Additivverteilung mit einer mittleren Teilchengröße von maximal 400 nm gekennzeichnet ist und dadurch eine gute Verstreckbarkeit ermöglicht.The melt is subject to a high thermal in such systems Load at residence times up to 35 min. The effectiveness of Polymer additive according to the invention leads due to the high thermal stability of the additive to no appreciable Limitations of strain increase in the spun yarn, so that a small Addition amount of the additive ≤ 2% and in many cases ≤ 1% despite high sufficient thermal load. Under the conditions mentioned creates a uniform polymer mixture, which surprisingly by a finely dispersed additive distribution with a middle Particle size of maximum 400 nm is characterized and thereby a good drawability.

    Die erfindungsgemäße Polyester-/Additiv-Mischung erlaubt bevorzugt die Einstellung eines gleich hohen Durchsatzes pro Zeiteinheit an der Spinnpumpe, wenn niedrigere Fasertiter hergestellt werden sollen, bezogen auf den beim Verspinnen ohne polymeres Additiv möglichen Durchsatz. Bevorzugt wird der Durchsatz bzw. die Drehzahl der Spinnpumpe um den Faktor f

    Figure 00170001
    höher eingestellt als beim Verspinnen ohne Zusatz. Hierbei ist LD die Lochdichte (n/cm2) der Spinndüsenplatte, z eine Konstante im Bereich 39 bis 153, vorzugsweise 66 oder 146, C die Konzentration des Polymeren Additivs in Gew.-%, VV das Gesamtverstreckverhältnis, und v die Spinnabzugsgeschwindigkeit in m/min, wobei sich die Indices 1 bzw. 0 auf das Verspinnen des Matrixpolymers ohne Additivpolymer bei den Abzugsgeschwindigkeiten v1 bzw. v0 beziehen.The polyester / additive mixture according to the invention preferably allows the setting of an equal throughput per unit time on the spinning pump, if lower fiber titer to be produced, based on the possible throughput during polymer spinning without polymeric additive. Preferably, the throughput or the rotational speed of the spinning pump by the factor f
    Figure 00170001
    set higher than during spinning without addition. Here, LD is the hole density (n / cm 2 ) of the spinneret plate, z is a constant in the range of 39 to 153, preferably 66 or 146, C is the concentration of the polymer additive in wt .-%, VV is the Gesamtverstreckverhältnis, and v is the spin-off speed in m / min, where the indices 1 and 0 refer to the spinning of the matrix polymer without additive polymer at the take-off speeds v 1 and v 0 .

    Erfindungsgemäß wird eine Verbesserung der Verstreckbarkeit, gekennzeichnet durch ein höheres Verstreckverhältnis erzielt. Im besonderen kann durch geeignete Wahl der Additivkonzentration C das Gesamtverstreckverhältnis VV um mindestens 0,45 Einheiten, insbesondere auf Werte ≥ 2,9, und besonders bevorzugt auf ≥ 3,5 eingestellt werden.According to the invention, an improvement of the stretchability, characterized by a higher draw ratio achieved. in the particular, by suitable choice of the additive concentration C the Total draw ratio VV by at least 0.45 units, in particular to values ≥ 2.9, and more preferably to ≥ 3.5.

    Dadurch wird das Verhältnis der Auslauf- zu Einlaufgeschwindigkeit in der nachfolgenden Faserstrecke erhöht, bevorzugt auf mindestens 2,9. Bei gleicher Einlaufgeschwindigkeit ist damit eine höhere Produktionsgeschwindigkeit der Faserstrecke möglich.As a result, the ratio of the outlet to inlet velocity in the subsequent fiber length increases, preferably to at least 2.9. At the same inlet speed is thus a higher Production speed of the fiber route possible.

    Es hat sich auch gezeigt, daß durch die Additivzugabe der Kochschrumpf des Spinnfadens erniedrigt wird. Das ist insofern überraschend, als bei der Herstellung von POY-Garnen mit Modifikator eine Erhöhung des Kochschrumpfwertes auftritt. Die Erklärung liegt in dem Fehlen von kristallisationsbeeinflussenden Effekten durch den Modifikator. Obwohl also eine Dehnungserhöhung des Spinnfadens wie bei POY-Garnen auftritt und die Gesamt-Orientierung reduziert wird, wird bei der Stapelfaserherstellung diese Reduzierung aber vollständig in den amorphen Bereichen erreicht. Dieses spezielle Verhalten ist besonders vorteilhaft für das anschließende Verstrecken in der Faserstrecke. Überraschend dabei ist, daß im amorphen Strukturbereich bei niedrigen Spinngeschwindigkeiten hohe Wirksamkeit erreicht wird.It has also been shown that by the additive addition of the cooking shrink of the filament is lowered. This is surprising in that as the production of POY yarns with modifier an increase of Cooking shrinkage value occurs. The explanation lies in the absence of crystallization-influencing effects by the modifier. Even though So an increase in the elongation of the spun yarn as POY yarns occurs and the overall orientation is reduced at the Staple fiber production but this reduction completely in the reached amorphous areas. This special behavior is special advantageous for the subsequent stretching in the fiber section. It is surprising that in the amorphous structural region at low Spinning speeds high efficiency is achieved.

    Die in den Kannen abgelegten Kabel werden anschließend in einer separaten Faserstrecke zu Stapelfasern weiterverarbeitet. Die Betriebsparameter der Faserstrecke entsprechen dem Stand der Technik mit Ausnahme des erfindungsgemäß deutlich höheren Gesamtstreckverhältnisses. Im einzelnen umfaßt die Faserstrecke folgende Schritte:

    • Verstrecken in mindestens einer Stufe bei einer Temperatur zwischen 20 und 120 °C, wobei das Gesamtverstreckverhältnis VV mindestens 2,5 beträgt,
    • Wahlweise thermofixieren bei einer Verweilzeit von mindestens 3 Sekunden in einem Temperaturbereich zwischen 80 und 225 °C und nachfolgender Abkühlung,
    • Kräuselung in einer Stauchkräuselkammer, wobei die Kabel wahlweise kurz vor oder beim Kräuseln einer Dampfatmosphäre ausgesetzt werden können,
    • Trocknen in einem Temperaturbereich zwischen 40 und 190 °C, und
    • Schneiden des Kabels zu Stapelfasern einer mittleren Länge zwischen 6 und 220 mm, oder Ablegen des Kabels in Kannen und nachfolgendes Zerkleinern zu Stapelfasern, wobei die Produktionsgeschwindigkeit der Faserstrecke zwischen 100 und 500 m/min liegt.
    The cables stored in the cans are then further processed in a separate fiber route to staple fibers. The operating parameters of the fiber path correspond to the prior art with the exception of the invention significantly higher total draw ratio. In detail, the fiber path comprises the following steps:
    • Stretching in at least one stage at a temperature between 20 and 120 ° C, the total draw ratio VV being at least 2.5,
    • Optionally heat set at a residence time of at least 3 seconds in a temperature range between 80 and 225 ° C and subsequent cooling,
    • Crimping in a stuffer box, the cables optionally being exposed to a steam atmosphere just before or during crimping,
    • Drying in a temperature range between 40 and 190 ° C, and
    • Cutting the cable into staple fibers having an average length of between 6 and 220 mm, or laying the cable in cans and then breaking it into staple fibers, the production speed of the fiber section being between 100 and 500 m / min.

    Die Eigenschaften des Additivpolymers und die Mischtechnik bewirken, daß das Additivpolymer unmittelbar nach Austritt der Polymermischung aus der Spinndüse kugelähnliche oder länglich verformte Teilchen im Matrixpolymer bildet. Beste Bedingungen ergaben sich, wenn die mittlere Teilchengröße (arithmetisches Mittel) d50 ≤ 400 nm war, und der Anteil von Teilchen > 1000 nm in einem Probenquerschnitt unter 1 % lag.The properties of the additive polymer and the blending technique cause the additive polymer to form globule-like or elongated particles in the matrix polymer immediately upon exit of the polymer blend from the spinneret. Best conditions were obtained when the average particle size (arithmetic mean) d 50 ≤ 400 nm, and the proportion of particles> 1000 nm in a sample cross-section was less than 1%.

    Die Beeinflussung dieser Teilchen durch den Spinnverzug bzw. die Verstreckung konnte analytisch nachgewiesen werden. Neue Untersuchungen der Stapelfasern nach dem TEM-Verfahren (Transmissions-Elektronenmikroskopie) haben gezeigt, daß dort eine fibrillenartige Struktur vorliegt. Der mittlere Durchmesser der Fibrillen wurde mit ca. 40 nm und das Längen-/Durchmesserverhältnis der Fibrillen zu > 50 abgeschätzt. Werden diese Fibrillen nicht gebildet oder sind die Additivteilchen nach Austritt aus der Spinndüse im Durchmesser zu groß oder ist die Größenverteilung zu ungleichmäßig, was bei ungenügendem Viskositätsverhältnis der Fall ist, so geht der Wirkungseffekt verloren.The influence of these particles by the spinning delay or the Drawing could be detected analytically. New investigations the staple fibers according to the TEM method (transmission electron microscopy) have shown that there is a fibrillar Structure exists. The mean diameter of the fibrils was with about 40 nm and the length / diameter ratio of the fibrils to> 50 estimated. Are these fibrils not formed or are the Additive particle after exiting the spinneret in diameter too large or is the size distribution too uneven, resulting in insufficient Viscosity ratio is the case, so does the effect effect lost.

    Ferner ist für die Wirksamkeit der Additive gemäß dieser Erfindung eine Glasumwandlungstemperatur von 90 bis 170 °C sowie vorzugsweise eine Fließaktivierungsenergie der Copolymere von mindestens 80 kJ/mol, also eine höhere Fließaktivierungsenergie als die der Polyestermatrix erforderlich. Unter dieser Voraussetzung ist es möglich, daß die Additivfibrillen vor der Polyestermatrix erstarren und einen erheblichen Anteil der anliegenden Spinnspannung aufnehmen. Die bevorzugt anzuwendenden Additive zeichnen sich zudem durch eine hohe Thermostabilität aus. So werden in den bei großer Verweilzeit und/oder hoher Temperatur betriebenen Direktspinnanlagen die Dehnungsverluste durch Additivzersetzung minimiert. Further, for the effectiveness of the additives according to this invention is a Glass transition temperature of 90 to 170 ° C and preferably a Flow activation energy of the copolymers of at least 80 kJ / mol, ie a higher flow activation energy than that of the polyester matrix required. Under this condition, it is possible that the Solidify additive fibrils in front of the polyester matrix and one record a significant proportion of the applied spinning tension. The preferred to apply additives are also characterized by a high Thermostability off. Thus, in the case of a large residence time and / or High temperature operated direct spinning the strain losses minimized by additive decomposition.

    Die erfindungsgemäßen Stapelfasern besitzen zumindest die gleichen Qualitätswerte, wie analog hergestellte Stapelfasern ohne polymeres Additiv.The staple fibers of the invention have at least the same Quality values, such as analog staple fibers without polymeric Additive.

    Die in den nachfolgenden Beispielen und im vorstehenden Text angegebenen Eigenschaftswerte wurden, wie folgt, ermittelt:Those in the examples below and in the preceding text specified property values were determined as follows:

    Additivfibrillen: Die Untersuchung von im Mikrotom angefertigter Dünnschnitte erfolgte mittels Transmissions-Elektronenmikroskopie und anschließender bildanalytischer Auswertung, wobei der Durchmesser der Fibrillen bewertet wurde, und die Länge aus dem an Proben unmittelbar nach der Spinndüse ermittelten Teilchendurchmesser abgeschätzt wurde.Additive fibrils: The study of microtome-made Thin sections were made by transmission electron microscopy and subsequent image analytical evaluation, wherein the diameter of the Fibrils were evaluated, and the length from the on samples immediately was estimated after the spinneret particle diameter.

    Die Intrinsic Viskosität wurde an einer Lösung von 0,5 g Polyester in 100 ml eines Gemisches aus Phenol und 1,2-Dichlorbenzol (3 : 2 Gew.-Teile) bei 25 °C bestimmt.Intrinsic viscosity was measured on a solution of 0.5 g of polyester in 100 ml of a mixture of phenol and 1,2-dichlorobenzene (3: 2 parts by weight) at 25 ° C.

    Zur Bestimmung der Schmelzeviskosität (Anfangsviskosität) wurde das Polymer im Vakuum auf einen Wassergehalt ≤ 1000 ppm (Polyester ≤ 50 ppm) getrocknet. Anschließend wurde das Granulat in einem Kegel-Platte-Rheometer, Typ UM100, Physica Meßtechnik GmbH, Stuttgart/DE, unter Beschleierung mit Stickstoff auf die temperierte Meßplatte eingebracht. Dabei wurde der Meßkegel (MK210) nach dem Aufschmelzen der Probe, d. h. nach ca. 30 Sekunden, auf der Meßplatte positioniert. Die Messung wurde nach einer weiteren Aufheizperiode von 60 Sekunden gestartet (Meßzeit = 0 Sekunden). Die Meßtemperatur betrug 290 °C für Polyethylenterephthalat und Additiv-Polymere, welche Polyethylenterephthalat zugesetzt werden, bzw. war gleich der Schmelztemperatur des betroffenen Polyesters plus 34,0 °C. Die so festgelegte Meßtemperatur entspricht der typischen Verarbeitungs- oder Spinntemperatur des jeweiligen Polyesters. Die Probenmenge wurde so gewählt, daß der Rheometerspalt vollständig ausgefüllt war. Die Messung wurde in Oszillation mit der Frequenz 2,4 Hz (entsprechend einer Scherrate von 15 sec-1) und einer Deformations-Amplitude von 0,3 durchgeführt, und der Betrag der komplexen Viskosität als Funktion der Meßzeit bestimmt. Danach wurde die Anfangsviskosität durch lineare Regression auf die Meßzeit Null umgerechnet.To determine the melt viscosity (initial viscosity), the polymer was dried in vacuo to a water content of ≦ 1000 ppm (polyester ≦ 50 ppm). Subsequently, the granules were placed in a cone-plate rheometer, type UM100, Physica Meßtechnik GmbH, Stuttgart / DE, with aeration with nitrogen on the temperature-controlled measuring plate. The measuring cone (MK210) was positioned on the measuring plate after the sample had melted, ie after about 30 seconds. The measurement was started after a further heating-up period of 60 seconds (measuring time = 0 seconds). The measurement temperature was 290 ° C for polyethylene terephthalate and additive polymers, which are added to polyethylene terephthalate, or was equal to the melting temperature of the polyester concerned plus 34.0 ° C. The measuring temperature thus determined corresponds to the typical processing or spinning temperature of the respective polyester. The amount of sample was chosen so that the rheometer gap was completely filled. The measurement was carried out in oscillation with the frequency 2.4 Hz (corresponding to a shear rate of 15 sec -1 ) and a deformation amplitude of 0.3, and determines the amount of the complex viscosity as a function of the measuring time. Thereafter, the initial viscosity was converted to the zero measurement time by linear regression.

    Für die Bestimmung der Glasumwandlungstemperatur und der Schmelztemperatur des Polyesters wurde die Polyesterprobe zunächst bei 310 °C während 1 min aufgeschmolzen und unmittelbar danach auf Raumtemperatur abgeschreckt. Anschließend wurden die Glasumwandlungstemperatur und die Schmelztemperatur durch DSC-Messung (Differential Scanning Calorimetrie) bei einer Aufheizrate von 10 °C/min bestimmt. Vorbehandlung und Messung erfolgten unter Stickstoffbeschleierung.For the determination of the glass transition temperature and the Melting temperature of the polyester, the polyester sample was initially at Melted 310 ° C for 1 min and immediately afterwards Room temperature quenched. Subsequently, the Glass transition temperature and melting temperature by DSC measurement (Differential scanning calorimetry) at a heating rate of 10 ° C / min determined. Pretreatment and measurement were carried out under Nitrogen flow.

    Die Fließaktivierungsenergie (E) ist ein Maß für die Änderungsrate der Nullviskosität in Abhängigkeit von der Änderung der Meßtemperatur, wobei die Nullviskosität die auf die Scherrate 0 extrapolierte Viskosität ist. Die Messung der Nullviskosität erfolgte bei Temperaturen im Bereich von 240 bis 280 °C mit einem Hochdruck-Kapillar-Rheometer, Typ Rheograph 2002, Göttfert GmbH, Buchen/DE, und die Auswertung nach dem Drei-Parameteransatz von Carreau-Winter. Danach wurde die Fließaktivierungsenergie mittels Arrhenius-Ansatz aus der Nullviskosität gemäß M. Pahl et al., Praktische Rheologie der Kunststoffe und Elastomere, VDI-Verlag, Düsseldorf (1995), Seiten 256 ff., ermittelt.The flow activation energy (E) is a measure of the rate of change of Zero viscosity as a function of the change in the measuring temperature, where the zero viscosity extrapolated to the shear rate 0 Viscosity is. The measurement of the zero viscosity took place at Temperatures in the range of 240 to 280 ° C with a high pressure capillary rheometer, Type Rheograph 2002, Göttfert GmbH, Buchen / DE, and the evaluation according to the three-parameter approach of Carreau-Winter. After that was the flow activation energy by Arrhenius approach from the Zero viscosity according to M. Pahl et al., Practical Rheology of Plastics and Elastomers, VDI-Verlag, Düsseldorf (1995), Pages 256 ff., Determined.

    Die Reißeigenschaften der Spinnfäden wurden mit einem Zugprüfgerät bei einer Einspannlänge von 200 mm, einer Vorspannkraft von 0,05 cN/dtex und einer Prüfgeschwindigkeit von 2000 mm/min ermittelt. The tearing properties of the filaments were confirmed by a tensile tester a clamping length of 200 mm, a preload force of 0.05 cN / dtex and a test speed of 2000 mm / min determined.

    Der Kochschrumpf der Spinnfäden wurde an bei Raumtemperatur konditionierten und zuvor 10 min in Wasser von 95 ± 1 °C behandelten Proben bestimmt.The boiling shrinkage of the filaments became at room temperature conditioned and previously treated for 10 min in water at 95 ± 1 ° C Samples determined.

    Vergleichsbeispiel 1:Comparative Example 1

    Polyethylenterephthalat (PET) mit einer Intrinsic Viskosität von 0,63 dl/g und einem Wassergehalt von 30 ppm wurde in einem Extruder bei einer Temperatur von 284 °C aufgeschmolzen und in eine Produktleitung gleicher Temperatur geleitet.Polyethylene terephthalate (PET) with an intrinsic viscosity of 0.63 dl / g and a water content of 30 ppm was in an extruder at melted at a temperature of 284 ° C and in a product line passed at the same temperature.

    In der Leitung waren 3 Mischer SMXL der Fa. Sulzer/Schweiz installiert, wobei die Scherrate 17,5 s-1 und das Produkt aus der Scherrate und der 0,8ten Potenz der Verweilzeit im Mischer (Mischerprodukt) in Sekunden bei einem Polymerdurchsatz von 2240 g/min 483 betrug. Das Verspinnen der Schmelze erfolgte in einem Spinnsystem BN 100 der Fa. Zimmer/DE mit Ringdüse und Radialabkühlungsschacht. Die Lochdichte der Düsenplatte war zu LD = 7,5 cm-2 gewählt. Die Spinnbalkentemperatur betrug 290 °C. Die aus der Düsenplatte austretenden Schmelzefäden wurden mittels radial von außen nach innen geführter Abkühlluft einer Menge von 1400 m3/h abgekühlt und in einem Abstand von 850 mm von der Düsenplatte an einen Ringöler angelegt und mit einem Wasser-Öl-Gemisch beaufschlagt, so daß ein sehr stabiler Fadenstand resultierte. Die Spinnabzugsgeschwindigkeit betrug 1350 m/min und die resultierende Spinnfadendehnung 380 %. Sulzer / Switzerland 3 mixers SMXL were installed in the line, the shear rate being 17.5 s -1 and the product of the shear rate and the 0.8th potency of the residence time in the mixer (mixer product) in seconds at a polymer throughput of 2240 g / min was 483. The spinning of the melt took place in a spinning system BN 100 of the company Zimmer / DE with ring nozzle and radial cooling shaft. The hole density of the nozzle plate was selected to be LD = 7.5 cm -2 . The spinning beam temperature was 290 ° C. The melt threads emerging from the die plate were cooled by means of cooling air fed radially inwards from the inside to a quantity of 1400 m 3 / h and applied at a distance of 850 mm from the nozzle plate to a ring oiler and charged with a water / oil mixture so that a very stable thread condition resulted. The spinning take-off speed was 1350 m / min and the resulting strand tension 380%.

    Mehrere Spinnkannen wurden gesammelt und einer Faserstrecke vorgelegt. Die Einlaufgeschwindigkeit lag bei 32 m/min, die Verstreckung erfolgte in zwei Stufen bei 70 bzw. 100 °C mit einem Gesamtverstreckverhältnis von 3,5. Die Thermofixierung erfolgte während 7 sec bei 220 °C; anschließend wurden die Kabel abgekühlt und durch eine Stauchkräuselkammer geleitet; die Trocknung wurde bei 65 °C durchgeführt. Es wurden Stapelfasern einer Schnittlänge von 38 mm hergestellt. Der Titer betrug 1,14 dtex, die Reißfestigkeit 55 cN/tex und die Reißdehnung 19,3 %. Die Stapelfaserproduktionsgeschwindigkeit betrug 112 m/min.Several sliver cans were collected and presented to a fiber line. The inlet velocity was 32 m / min, the stretching took place in two stages at 70 and 100 ° C with a Gesamtverstreckverhältnis from 3.5. The heat setting was carried out for 7 sec at 220 ° C; then the cables were cooled and passed through a Stauchgeräuselkammer passed; the drying was at 65 ° C carried out. There were staple fibers with a cut length of 38 mm produced. The titer was 1.14 dtex, the tensile strength 55 cN / tex and the elongation at break 19.3%. The staple fiber production speed was 112 m / min.

    Der Spinnfaktor ergibt sich zu 3,7.The spin factor is 3.7.

    Vergleichsbeispiel 2:Comparative Example 2:

    Durch Reduzierung des Durchsatzes auf 1748 g/min wurde bei sonst gleichen Spinnbedingungen und Streckbedingungen eine Faser des Titers 0,89 dtex hergestellt, was einen Spinnfaktor von 2,9 ergibt. Dieses Verstreckverhältnis ist für diesen niedrigen Titer an sich zu hoch, was sich am schlechten Streckablauf und einer stark verminderten Reißdehnung zeigt. Zu der sich einstellenden Spinndehnung von 345 % hätte das VV auf 3,3 abgesenkt werden müssen, so daß der Zieltiter von 0,89 dtex nicht mehr erreicht worden wäre. Der Kochschrumpf des Spinnfadens betrug 54 %.By reducing the throughput to 1748 g / min was at otherwise same spinning conditions and stretching conditions a fiber of the titer 0.89 dtex, giving a spin factor of 2.9. This Draw ratio is too high for this low titer, which is on the bad stretch and a greatly reduced Elongation at break shows. At the resulting spinning elongation of 345% the VV would have to be lowered to 3.3 so that the target titer of 0.89 dtex would not have been achieved. The boiling shrinkage of the Spun yarn was 54%.

    Vergleichsbeispiel 3:Comparative Example 3

    In einem weiteren Versuch wurde bei einer höheren Geschwindigkeit von 1850 m/min, bei Anwendung eines Verstreckverhältnisses von 2,70 der Durchsatz so angepaßt, daß als Endprodukt wieder derselbe Titer von 1,14 dtex erhalten wurde, entsprechend einem Spinnfaktor von 3,9. Das VV von 2,70 ergab sich aus einer Spinndehnung von 270 %. Obwohl die Spinngeschwindigkeit um 37 % erhöht wurde, ist der SF-Wert lediglich um etwa 6 % gestiegen, wegen des degressiven Verhaltens des VV bei erhöhter Spinngeschwindigkeit. Der Kochschrumpf des Spinnfadens betrug 62 %.In a further attempt was made at a higher speed of 1850 m / min, using a stretch ratio of 2.70 den Throughput adjusted so that the end product again the same titer of 1.14 dtex, corresponding to a spin factor of 3.9. The VV of 2.70 resulted from a spinning elongation of 270%. Although the Spinning speed was increased by 37%, the SF value is only around about 6%, because of the degressive behavior of the VV increased spinning speed. The boiling shrinkage of the filament was 62%.

    Beispiele 4a - 4c:Examples 4a-4c:

    Ausführung und Polyethylenterephthalat (PET) entsprechen Beispiel 1. Jedoch wurde zur Herstellung der polymeren Mischung gemäß der Erfindung ein Seitenstrom-Schmelzesystem installiert, bestehend aus einem Extruder, einer Dosierpumpe und einem Injektor. Die Injektion der Additivschmelze erfolgte direkt vor dem in der Polymerleitung installierten Mischer. Als Additiv wurde ein Copolymer aus 91,2 Gew.-% Methylmethacrylat mit 8,8 Gew.-% Styrol gewählt, welches eine Glasumwandlungstemperatur von 119 °C und ein Schmelzeviskositätsverhältnis bezogen auf PET von 4,2:1 aufwies.Execution and polyethylene terephthalate (PET) correspond to Example 1. However, for the preparation of the polymeric mixture according to the invention installed a side stream melting system consisting of a Extruder, a dosing pump and an injector. The injection of Additive melt took place directly in front of the polymer line installed mixer. The additive used was a copolymer of 91.2% by weight. Methyl methacrylate with 8.8 wt .-% styrene selected, which is a Glass transition temperature of 119 ° C and a Melt viscosity ratio based on PET of 4.2: 1 had.

    Die Konzentration C (Gew.-%) wurde durch geeignete Wahl der Drehzahl der Dosierpumpe, bezogen auf den Polymerdurchsatz, eingestellt.The concentration C (wt.%) Was determined by suitable choice of the speed the metering pump, based on the polymer throughput set.

    Der Polymerdurchsatz betrug 1750 g/min. Die Mischbedingungen und das Verspinnen entsprachen denen des Vergleichsbeispiel 2.The polymer throughput was 1750 g / min. The mixing conditions and the Spinning corresponded to those of Comparative Example 2.

    Die Additivkonzentration und das Verstreckverhältnis wurden auf den in der Tabelle angegebenen Wert eingestellt. Entsprechend wurde der Durchsatz angehoben, damit derselbe Endtiter erhalten wurde. SF erhöht sich entsprechend der Tabelle mit der Additivmenge. Der Kochschrumpf des Spinnfadens erniedrigte sich von 54 auf 51 %. Durch die Erhöhung des Verstreckverhältnisses entsprechend der Tabelle wurde eine bessere Verstreckbarbkeit ermöglicht. Auch tauchen die Streckprobleme des Vergleichsbeispiels 2 nicht auf.The additive concentration and draw ratio were based on the in value specified in the table. Accordingly, the Throughput raised so that the same final titer was obtained. SF increased according to the table with the additive quantity. The boiling shrinkage of the filament decreased from 54 to 51%. By the increase the draw ratio according to the table became a better one Stretchiness allows. Also, the stretching problems of the Comparative Example 2 not on.

    Beispiel 5:Example 5:

    Beispiel 4a - 4c wurde wiederholt, jedoch wurde analog dem Vorgehen des Vergleichsbeispiels 3 die Geschwindigkeit auf 1850 m/min erhöht und die Additivkonzentration C = 0,9 % eingestellt. Das Verstreckverhältnis mußte gegenüber der 1350 m/min-Einstellung nicht geändert werden und zeigte nicht das vom unmodifizierten Material bekannte degressive Verhalten.Example 4a - 4c was repeated, but was analogous to the procedure of Comparative Example 3 increases the speed to 1850 m / min and the Additive concentration C = 0.9% set. The draw ratio had to be changed compared to the 1350 m / min setting and did not show the degressive known from the unmodified material Behavior.

    Bei konstant gehaltenem Endtiter ergab sich durch den Additiv-Zusatz eine Erhöhung des SF-Wertes von SF = 3,9 auf 5,1, also um 31 %, gegenüber der Einstellung mit 1350 m/min sogar von SF = 3,7 auf 5,1, also um 38 %. Der Kochschrumpf des Spinnfadens erniedrigte sich von 62 auf 53 %.When the titre remained constant, the addition of additive resulted an increase in the SF value from SF = 3.9 to 5.1, ie by 31%, compared to the setting at 1350 m / min even from SF = 3.7 to 5.1, ie by 38%. The boiling shrinkage of the filament decreased from 62 to 53%.

    Vergleichsbeispiel 6 und Beispiele 7 und 8:Comparative Example 6 and Examples 7 and 8:

    Die Durchführung erfolgte analog den vorstehenden Beispielen, jedoch mit Polytrimethylenterephthalat (PTT) mit einer Intrinsic Viskosität von 0,90 dl/g als Matrixpolymer. Das Additivpolymer war das gleiche wie in den Beispielen 4a - 4c, wobei die Spinnbalkentemperatur 255 °C und die Spinnabzugsgeschwindigkeit 900 m/min betrugen. Die Verstreckung erfolgte in zwei Stufen bei 57 und 70 °C, die Thermofixierung bei 90 °C, die Trocknung bei 70 °C, wobei die Produktionsgeschwindigkeit 100 m/min betrug. Die sonstigen Parameter sind der Tabelle zu entnehmen.The procedure was analogous to the above examples, however with polytrimethylene terephthalate (PTT) with an intrinsic viscosity of 0.90 dl / g as a matrix polymer. The additive polymer was the same as in Examples 4a-4c, wherein the spinning beam temperature is 255 ° C and the spinning take-off speed was 900 m / min. The stretching was carried out in two stages at 57 and 70 ° C, the heat setting at 90 ° C, drying at 70 ° C, the production speed 100 m / min. The other parameters are in the table too remove.

    Bei sämtlichen erfindungsgemäßen Beispielen lag der mittlere Durchmesser der Fibrillen in den Fasern unter 80 nm.

    Figure 00260001
    In all the examples according to the invention, the mean diameter of the fibrils in the fibers was below 80 nm.
    Figure 00260001

    Claims (17)

    1. Polyester staple fibres, characterised in that they consist of
      α) a polyester containing at least 85 mol % of poly(C2-4-alkylene) terephthalate,
      β) from 0.1 to 2.0% by weight of an incompatible, thermoplastic, amorphous, polymeric additive having a glass transition temperature in the range from 90 to 170°C, and
      γ) from 0 to 5.0% by weight of conventional additives,
      where the sum of α), β) and γ) is equal to 100%, the ratio of the melt viscosity of the polymeric additive β) to the melt viscosity of the polyester component α) is from 1:1 to 10:1, and the polymeric additive β) is present in the staple fibres in the form of fibrils having a mean diameter of ≤ 80 nm which are distributed in the polyester component α).
    2. Polyester staple fibres according to Claim 1, characterised in that the ratio of the melt viscosities is from 1.5:1 to 7:1.
    3. Polyester staple fibres according to Claim 1 or 2, characterised in that the polymeric additive β) is a copolymer which contains the following monomer units:
      A =
      acrylic acid, methacrylic acid or CH2=CR-COOR', where R is an H atom or a CH3 group, and R' is a C1-15-alkyl radical or a C5-12-cycloalkyl radical or a C6-14-aryl radical,
      B =
      styrene or C1-3-alkyl-substituted styrenes,
      where the copolymer consists of from 60 to 98% by weight of A and from 2 to 40% by weight of B (sum = 100% by weight).
    4. Polyester staple fibres according to Claim 3, characterised in that the copolymer consists of from 83 to 98% by weight of A and from 2 to 17% by weight of B (sum = 100% by weight).
    5. Polyester staple fibres according to Claim 3 or 4, characterised in that the copolymer consists of from 90 to 98% by weight of A and from 2 to 10% by weight of B (sum = 100% by weight).
    6. Polyester staple fibres according to Claim 1 or 2, characterised in that the polymeric additive β) is a copolymer which contains the following monomer units:
      C =
      styrene or C1-3-alkyl-substituted styrenes,
      D =
      one or more monomers of the formula I, II or III
      Figure 00360001
      where R1, R2 and R3 are each an H atom or a C1-15-alkyl radical or a C5-12-cycloalkyl radical or a C6-14-aryl radical, and where the copolymer consists of from 15 to 95% by weight of C and from 5 to 85% by weight of D, where the sum of C and D together gives 100%.
    7. Polyester staple fibres according to Claim 6, characterised in that the copolymer consists of from 50 to 90% by weight of C and from 10 to 50% by weight of D, where the sum of C and D together gives 100%.
    8. Polyester staple fibres according to Claim 6 or 7, characterised in that the copolymer consists of from 70 to 85% by weight of C and from 15 to 30% by weight of D, where the sum of C and D together gives 100%.
    9. Polyester staple fibres according to Claim 1 or 2, characterised in that the polymeric additive β) is a copolymer which contains the following monomer units:
      E =
      acrylic acid, methacrylic acid or CH2=CR-COOR', where R is an H atom or a CH3 group, and R' is a C1-15-alkyl radical or a C5-12-cycloalkyl radical or a C6-14-aryl radical,
      F =
      styrene or C1-3-alkyl-substituted styrenes,
      G =
      one or more monomers of the formula I, II or III
      Figure 00370001
      where R1, R2 and R3 are each an H atom or a C1-15-alkyl radical or a C5-12-cycloalkyl radical or a C6-14-aryl radical,
      H =
      one or more ethylenically unsaturated monomers which can be copolymerised with E and/or with F and/or G, from the group consisting of α-methylstyrene, vinyl acetate, acrylates and methacrylates which are different from E, vinyl chloride, vinylidene chloride, halogen-substituted styrenes, vinyl ethers, isopropenyl ethers and dienes,
      where the copolymer consists of from 30 to 99% by weight of E, from 0 to 50% by weight of F, from > 0 to 50% by weight of G and from 0 to 50% by weight of H, where the sum of E, F, G and H together gives 100%.
    10. Polyester staple fibres according to Claim 9, characterised in that the copolymer consists of from 45 to 97% by weight of E, from 0 to 30% by weight of F, from 3 to 40% by weight of G and from 0 to 30% by weight of H, where the sum of E, F, G and H together gives 100%.
    11. Polyester staple fibres according to Claim 9 or 10, characterised in that the copolymer consists of from 60 to 94% by weight of E, from 0 to 20% by weight of F, from 6 to 30% by weight of G and from 0 to 20% by weight of H, where the sum of E, F, G and H together gives 100%.
    12. Process for the production of polyester staple fibres according to one of Claims 1 - 11, characterised in that
      a) a polyester α) containing at least 85 mol % of poly-(C2-4-alkylene) terephthalate and
      from 0.1 to 2.0% by weight of an incompatible, thermoplastic, amorphous, polymeric additive β) having a glass transition temperature in the range from 90 to 170°C, where the ratio of the melt viscosity of the polymeric additive β) to the melt viscosity of the polyester component α) is from 1:1 to 10:1,
      where these may contain from 0 to 5.0% by weight of conventional additives γ),
      are mixed in the molten state in a static mixer with shearing, where the shear rate is from 12 to 128 sec-1, and the product of the shear rate and the residence time in the mixer in seconds to the power of 0.8 is set to a value of at least 250;
      b) the melt mixture from step a) is spun to give spun filaments, where the spinning take-off speed is less than 2500 m/min;
      c) the spun filaments from step b) are combined to form tows and are stretched in a separate fibre stretching stage, heat-set, crimped, dried and comminuted to give staple fibres, where
      the stretching is carried out in at least one step at a temperature between 20 and 120°C and an overall stretching ratio VV of at least 2.5,
      the heat-setting is optionally carried out at a residence time of at least 3 seconds in a temperature range between 80 and 225°C with subsequent cooling,
      the crimping is carried out in a compression crimping chamber, where the tows can optionally be exposed to a steam atmosphere either just before or during crimping,
      the drying is carried out at a temperature in the range between 40 and 190°C, and
      the chopping to give staple fibres having a mean length of between 6 and 220 mm, or the deposition of the tow in cans followed by comminution to give staple fibres, is carried out at a production speed in the fibre stretching stage of between 100 and 500 m/min.
    13. Process for the production of polyester staple fibres according to Claim 12, characterised in that the throughput per unit of time in step b) during spinning with the take-off speed v1 is set higher by the factor f = LD 1·( z·C 100 + VV 1) · v 1 LD 0 · VV 0 · v 0 relative to the spinning of the polyester component α) without a polymeric additive β at the take-off speed vo,
      where:
      LD0/1
      is the hole density (n/cm2) of the spinneret plate,
      C
      is the concentration of the polymeric additive in % by weight,
      VV0/1
      is the overall stretching ratio without an additive at the respective spinning take-off speed v0 or v1 respectively,
      v0/1
      is the spinning take-off speed in m/min, and
      z
      is between 39 and 153.
    14. Process for the production of polyester staple fibres according to Claim 12 or 13, characterised in that the concentration C of the polymeric additive is in the range from 0.1 to 2.0% by weight in accordance with C = (VV-VV 0) z · 100 (%) where VV and VV0 are the stretching ratios with and without addition of an additive respectively, and VV ≤ VV0 + 0.153.
    15. Process for the production of polyester staple fibres according to Claim 13 or 14, characterised in that z is between 66 and 146, and (VV - VV0) is ≥ 0.45.
    16. Process for the production of polyester staple fibres according to one of Claims 12 to 15, characterised in that the staple fibres have a titre of from 0.5 to 4.0 dtex, the spinning take-off speed is in the range from 900 to 2200 m/min, and the concentration C of the polymeric additive is in the range from 0.1 to 2.0% by weight in accordance with C = Rd- Rdo b where b is between 80 and 160. Rd is the desired elongation at break of the spun filament according to the invention in %, Rdo is the elongation at break in % of the spun filament without addition of an additive, and Rd ≥ 370% if Rdo ≤ 354%.
    17. Process for the production of polyester staple fibres according to Claim 16, characterised in that b is between 115 and 152.
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