DE69522226T2

DE69522226T2 - Verfahren zur herstellung von endlosbauschgarnen aus polytrimetylen terephthalat, daraus hergestellte filamente und teppiche

Info

Publication number: DE69522226T2
Application number: DE69522226T
Authority: DE
Inventors: Milton Howell; Wae-Hai Tung; Frank Werny
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2015-06-20
Also published as: PT767846E; US5662980A; GR3036590T3; US6684618B2; JP3853357B2; US20050060980A1; CA2189548A1; WO1996000808A1; US6242091B1; TW288052B; US20010021433A1; US5645782A; EP0767846A1; US7013628B2; DE69522226D1; JP2006283273A; JPH10502139A; JP4347862B2; ATE204345T1; ES2161295T3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft das Verfahren zur Herstellung von gebauschten Elementarfäden aus Poly(trimethylenterephthalat) bis zu den resultierenden Elementarfäden und den Teppichen, die aus den gebauschten Elementarfäden hergestellt werden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gegenwärtig besteht eine starke Nachfrage nach Teppichen, die gegen eine Fleckenbildung durch gewöhnliche Lebensmittelfarbstoffe beständig sind. Damit sie gegen eine Fleckenbildung beständig sind, müssen die Nylonteppiche entweder mit einer fleckabweisenden Chemikalie behandelt werden, oder die Nylonfasern müssen ein fleckabweisendes Mittel aufweisen, das im Polymer enthalten ist.
Teppiche, die aus Polyesterfasern hergestellt sind, zeigen jedoch den Vorteil der natürlichen fleckabweisenden Eigenschaften des Polyesters. Polyesterteppiche werden im allgemeinen aus Elementarfäden aus Poly(ethylenterephthalat) hergestellt. Diese Teppiche können eine schlechte Knitterfestigkeit (ebenfalls als Florhöhenretention bezeichnet) und eine schlechte Strukturretention (d.h., die Garne zerfasern in den Flornoppenspitzen bei der Abnutzung) aufweisen. Die Teppiche können ein mattes Aussehen in Bereichen entwickeln, wo eine starke Begehung erfolgt.
Polyesterteppiche wurden ebenfalls aus Elementarfäden aus Poly(butylenterephthalat) hergestellt. Während diese Teppiche eine verbesserte Knitterfestigkeit gegenüber Teppichen aus Poly(ethylenterephthalat) aufweisen können, können die Teppiche eine schlechte anfängliche Struktur und eine schlechte Strukturretention zeigen.
Es wäre daher nützlich, daß man einen Polyesterteppich zur Verfügung hat, der eine natürliche eingebaute Beständigkeit gegen Fleckenbildung und gleichzeitig eine angemessene Strukturretention und Knitterfestigkeit aufweist.
Im Fachgebiet ist bekannt, daß das Poly(trimethylenterephthalat)polymer für die Herstellung von schraubenförmig gekräuselten Elementarfäden eingesetzt werden kann. Wie im U.S. Patent 3681188 von Harris ("Harris") beschrieben wird, wird das Poly(trimethylenterephthalat)polymer durch eine Spinndüse aus der Schmelze versponnen, um schraubenförmig gekräuselte Elementarfäden herzustellen, die eingesetzt werden, um ein Multifilgarn herzustellen. Im Beispiel I von Harris wird das Poly(trimethylenterephthalat)polymer mit einer Grundviskosität von 0,8 beschrieben, und es wird durch die Spinndüse versponnen, um ein Endlosfadengarn von 867 dtex (780 den)/13 herzustellen. Beim Beispiel II von Harris wird das Poly(trimethylenterephthalat)polymer mit einer Grundviskosität von 0,7 beschrieben, und es wird durch die Spinndüse versponnen, um ein Endlosfadengarn von 5361 dtex (4825 den)/104 herzustellen. Die ersponnenen Elementarfäden werden in einem kalten Wasserbad gestreckt. Die gestreckten Elementarfäden werden danach durch Erwärmen der Elementarfäden spannungsfreigemacht, während sie bei einer konstanten Länge gehalten werden, bis ihre Temperatur etwa 100 bis 190ºC erreicht. Die spannungsfreigemachten Elementarfäden werden danach in einem entspannten Zustand über 45ºC erwärmt, damit sich jene schraubenförmige Kräuselung in den Elementarfäden entwickeln kann. Diese Elementarfäden werden bei Harris als zur Herstellung von Garnen für Teppiche und andere textile Fußbodenbeläge geeignet beschrieben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein Teppich aus einem gebauschten Endlosfadengarn (BCF-Garn) aus Poly(trimethylenterephthalat). Die Teppiche weisen eine eingebaute Beständigkeit gegen Fleckenbildung und eine Strukturretention und eine Knitterfestigkeit auf, besser als die der Teppiche, die aus gleichen gebauschten Endlosfadengarnen (BCF-Garnen) aus Poly(ethylenterephthalat) oder Poly(butylenterephthalat) hergestellt wurden.
Die Teppiche dieser Erfindung werden mit gekräuselten mehrfach gezwirnten Garnen aus mehrfachen gebauschten Elementarfäden getufted, die eine einen unregelmäßigen Abstand aufweisende dreidimensionale krummlinige Kräuselung, eine Bündelkräuselungsdehnung (BCE) im abgekochten Zustand (wie sie hierin später definiert wird) zwischen 20 und 95% und eine Krumpfung (wie sie hierin später definiert wird) von 0 bis 5% aufweisen. Die Elementarfäden bestehen aus Poly(trimethylenterephthalat) mit einer Grundviskosität zwischen 0,6 und 1,3.
Eine zweite Ausführung dieser Erfindung ist das gebauschte Elementarfadengarn (BCF-Garn) aus Poly(trimethylenterephthalat), das eingesetzt wird, um die Teppiche dieser Erfindung herzustellen. Das gebauschte Endlosfadengarn dieser Erfindung weist eine Grundviskosität zwischen 0,6 und 1,3, eine Bündelkräuselungsdehnung (BCE) im abgekochten Zustand zwischen 20 und 95%, eine Krumpfung von 0 bis 5%, einen bevorzugten Denier pro Elementarfaden zwischen 4,44 und 27,75 dtex (4 und 25 den) und einen bevorzugten Gesamtdenier zwischen 777 und 5550 dtex (700 und 5000 den) auf. Die Festigkeit liegt im Bereich von 1,3 bis 3,8 cN/dtex (1,2 bis 3,5 g/den (gpd)), und die Bruchdehnung liegt zwischen 10 und 90%, vorzugsweise 20 und 70%.
Eine dritte Ausführung dieser Erfindung ist das Verfahren zur Herstellung des gebauschten Endlosfadengarnes (BCF-Garn). Das Gesamtverfahren weist die folgenden Schritte auf:
a) Extrudieren des geschmolzenen Poly(trimethylenterephthalat)polymers bei einer Temperatur von 245ºC bis 285ºC durch eine Spinndüse, um Elementarfäden zu bilden, wobei das Poly(trimethylenterephthalat)polymer eine Grundviskosität im Bereich von 0,6 bis 1,3 und einen Wassergehalt von weniger als 100 Gew.-T./Mio. aufweist;
b) Abkühlen der Elementarfäden mittels Luft, die senkrecht zu den Elementarfäden mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 0,2 bis 0,8 m/sec. strömt;
c) Beschichten der Elementarfäden mit einer Spinnappretur;
d) Erwärmen der Elementarfäden auf eine Temperatur, die höher ist als die Glasumwandlungstemperatur der Elementarfäden, aber niedriger als 200ºC, vor dem Strecken der Elementarfäden;
e) Strecken der Elementarfäden zwischen einem Satz Speisewalzen und einem Satz Streckwalzen bis zu einem Reckverhältnis, das hoch genug ist, damit die Bruchdehnung der gestreckten Elementarfäden zwischen 10 bis 90% liegt, wobei die Temperatur der Streckwalzen zwischen 120ºC und 200ºC liegt;
f) Zuführen der gestreckten Elementarfäden von den Streckwalzen mit einer Geschwindigkeit von mindestens 800 m/min. zu einer Bauschanlage, in der die Elementarfäden geblasen und in drei Dimensionen mit einem heißen fließenden Bauschmedium verformt werden, das eine Temperatur aufweist, die mindestens so hoch ist wie die der Streckwalzen, um gebauschte Elementarfäden mit einer einen unregelmäßigen Abstand aufweisenden krummlinigen Kräuselung zu bilden;
g) Abkühlen der gebauschten Elementarfäden auf eine Temperatur, die niedriger ist als die Glasumwandlungstemperatur der Elementarfäden; und
h) Aufwickeln der Elementarfäden mit einer Geschwindigkeit, die mindestens 10% niedriger ist als die der Streckwalzen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische grafische Darstellung einer Ausführung dieser Erfindung, bei der eine erwärmte Speisewalze verwendet wird, um die Temperatur der Elementarfäden über die Glasumwandlungstemperatur vor dem Strecken anzuheben;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführung dieser Erfindung, bei der ein Dampfstrahl, der das Strecken unterstützt, benutzt wird, um die Elementarfäden vor dem Strecken vorzuwärmen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung von gebauschten Elementarfäden aus Poly(trimethylenterephthalat). Poly(trimethylenterephthalat)polymer mit einer Grundviskosität von 0,6 bis 1,3, vorzugsweise 0,8 bis 1,1, und einem Wassergehalt von weniger als 100 T./Mio. wird bei einer Temperatur von 245 bis 285ºC durch eine Spinndüse 10 extrudiert, um Elementarfäden 12 zu bilden, die mittels einer Speisewalze 14 durch einen Abkühlspinnschacht 16 gezogen werden, wo die Elementarfäden mittels eines radialen Stromes oder eines Querstromes von Gas, typischerweise befeuchtete Luft, bei einer Temperatur zwischen 10 und 30ºC und mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,2 und 0,8 m/sec, abgekühlt werden. Vor den Speisewalzen 14 wird eine Spinnappretur auf die Elementarfäden mittels einer Auftragsvorrichtung 18 für die Appretur aufgebracht.
Es ist kritisch, daß die Elementarfäden auf einer Temperatur über ihrer Glasumwandlungstemperatur (Tg) und unterhalb 200ºC vor dem Strecken sind. Ein nicht gleichmäßiges Strecken und ein Garnbruch ergeben sich, wenn unterhalb der Tg gestreckt wird. Über 200ºC ist zu nahe am Schmelzpunkt des Garnes, um die Moleküle wirksam zu orientieren. Die Glasumwandlungstemperatur der Poly(trimethylenterephthalat)elementarfäden variiert zwischen etwa 35 und 50ºC in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt der Elementarfäden, der genauen Polymerzusammensetzung und den Verarbeitungsbedingungen, wie beispielsweise dem Abkühlen. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Verfahren können die Speisewalzen 14 auf eine Temperatur zwischen der Glasumwandlungstemperatur und 200ºC erwärmt werden, um die Elementarfäden für das Strecken zu erwärmen. Bei einer alternativen Ausführung können die Speisewalzen 14 Raumtemperatur aufweisen, und ein erwärmter Streckstift (nicht gezeigt), der zwischen den Speisewalzen und den Streckwalzen 22 angeordnet ist, kann verwendet werden, um die Elementarfäden auf eine Temperatur zwischen der Glasumwandlungstemperatur des Elementarfadens und 200ºC vor dem Strecken zu erwärmen.
Eine bevorzugte Ausführung wird in Fig. 2 gezeigt, wo ein Strahl 32 des heißen fließenden Mediums, der das Strecken unterstützt, benutzt wird, um die Elementarfäden auf eine Temperatur zwischen ihrer Glasumwandlungstemperatur und 200ºC zu erwärmen. Das heiße fließende Medium kann Luft oder Dampf sein. Wenn ein Dampfstrahl eingesetzt wird, wird eine große Menge der Appretur von den Elementarfäden entfernt, und es ist erforderlich, eine Nachreckappretur mit einer Auftragsvorrichtung 34 aufzubringen.
Die Elementarfäden gelangen danach über einen wahlfreien Richtungsveränderungsstift 20 und danach die Streckwalzen 22, die auf einer Temperatur zwischen 120 und 200ºC gehalten werden, um das Spannungsfreimachen zu begünstigen. Die Temperatur muß mindestens etwa 120ºC betragen, um das Garn für das Bauschen zu erwärmen. Das Erwärmen des Garnes über etwa 200ºC kann bewirken, daß es auf den heißen Walzen schmilzt. Das Reckverhältnis der Elementarfäden wird durch Regulieren der Drehzahl der Speisewalzen und/oder der Streckwalzen gesteuert, bis die Bruchdehnung der Elementarfäden zwischen 10 und 90% liegt, vorzugsweise 20 bis 70%. Das entspricht typischerweise einem Reckverhältnis zwischen etwa 3 bis 4,5.
Die Streckwalzen 22 liefern die Elementarfäden zu einer Düsenbauschanlage 24, wie beispielsweise die, die im U.S. Patent Nr. 3525134 beschrieben wird (auf deren Offenbarung man sich hierin bezieht), wo die Elementarfäden geblasen und in drei Richtungen mittels des heißen fließenden Bauschmediums, wie beispielsweise Luft oder Dampf, verformt werden. Das heiße fließende Medium muß auf einer Temperatur von mindestens der der Streckwalzen 22 sein, vorzugsweise zwischen 120 und 220 ºC.
Das resultierende gebauschte Endlosfadengarn (BCF-Garn), das eine mit unregelmäßigem Abstand angeordnete dreidimensionale krummlinige Kräuselung aufweist, wird danach auf unterhalb der Glasumwandlungstemperatur der Elementarfäden abgekühlt, während sich das Garn in einem Zustand einer Spannung von annähernd 0 cN/dtex (0 g/den) befindet, um so nicht einen bedeutenden Anteil der Kräuselung herauszuziehen. Das Kühlen kann mittels einer Vielzahl von großtechnisch verfügbaren Einrichtungen bewirkt werden. Bei einer bevorzugten Ausführung wird das gebauschte Endlosfadengarn (BCF-Garn) aus einer Bauschanlage 24 auf eine sich drehende Trommel 26 ausgestoßen, die eine perforierte Oberfläche aufweist, durch die Luft angesaugt wird. Um das Abkühlen zu unterstützen, kann eine wahlfreie Kühleinrichtung 28, die mit Wassernebel arbeitet, eingesetzt werden. Die Elementarfäden gelangen danach über die Walze 30 und werden mit einer Geschwindigkeit von mindestens 10% niedriger als die der Streckwalzen aufgewickelt. Die Aufwickelgeschwindigkeit wird mindestens etwa 10% niedriger gehalten als die der Streckwalzen, weil ein Laufen mit einer höheren Geschwindigkeit bewirken würde, daß die Kräuselungsentwicklung geringer und die Krumpfung des Garnes stärker würde.
In der Bauschanlage, die im U.S. Patent Nr. 3525134 beschrieben wird, werden die Elementarfäden sowohl gebauscht als auch verwirrt. Wenn andere Bauschanlagen eingesetzt werden, kann ein separater Schritt des Verwirrens vor dem Aufwickeln erforderlich sein. Irgendein Verfahren, das im Fachgebiet üblich ist, kann zur Anwendung gebracht werden, um das Garn zu verwirren.
Das Kombinieren der Schritte des Spinnens, Streckens und Texturierens zu einem einzigen Verfahren, wie es bei den vorhergehenden Ausführungen beschrieben wird, bietet eine hohe Produktivität und liefert ein gleichmäßiges reproduzierbares Garn. Natürlich können die vorangehend beschriebenen Schritte ebenfalls genausogut in einem getrennten Verfahren zur Anwendung gebracht werden.
Die gebauschten Endlosfadengarne dieser Erfindung zeigen eine Grundviskosität zwischen 0,6 und 1,3, eine Bündelkräuselungsdehnung (BCE) im abgekochten Zustand zwischen 20 und 95%, eine Krumpfung von 0 bis 5%, einen Denier pro Elementarfaden zwischen 4,44 und 27,75 dtex (4 und 25 den) und einen Gesamtdenier zwischen 777 und 5550 dtex (700 und 5000 den). Die Festigkeit liegt im Bereich von 1,3 bis 3,8 cN/dtex (1,2 bis 3,5 g/den), und die Bruchdehnung liegt zwischen 10 und 90%, vorzugsweise 20 und 70%. Obgleich diese gebauschten Endlosfadengarne (BCF-Garne) in Teppichen besonders nützlich sind, könnten ihre Einsatzgebiete ebenfalls Polstermaterialien und Wandverkleidungen umfassen. Die Garne zeigen eine ausgezeichnete Biegeerholung (wie sie in den nachfolgenden Prüfverfahren definiert wird) von mindestens 65%, während das gebauschte Endlosfadengarn (BCF-Garn) aus Poly(ethylenterephthalat) eine Erholung von weniger als etwa 40% aufweist und das gebauschte Endlosfadengarn (BCF-Garn) aus Poly(butylenterephthalat) von weniger als etwa 60%. Die Biegeerholung ist ein Hinweis darauf, wie gut ein Garn zu seiner Ausgangsgeometrie zurückfedern kann, nachdem eine Last entfernt wurde. Je höher die prozentuale Erholung ist, desto besser ist das Garn in der Lage, zu seiner Ausgangsgeometrie zurückzukehren. Im Fall des Teppichs bedeutet eine hohe Biegeerholung eine gute Knitterfestigkeit (Florhöhenretention).
Zusätzlich zu ihren besseren Biegeeigenschaften sind die gebauschten Endlosfadengarne (BCF- Garne) mit unregelmäßiger dreidimensionaler krummliniger Kräuselung entsprechend der vorliegenden Erfindung infolge der Beschaffenheit der Kräuselung in Teppichen besonders nützlich. Diese krummlinigen gekräuselten Garne weisen eine hohe Kräuselungsbeständigkeit auf. Garne, die andere Formen einer Kräuselung aufweisen, wie beispielsweise eine asymmetrisch abgekühlte schraubenförmige Kräuselung, können eine niedrige Kräuselungsregenerierungskraft (oder Kräuselungsbeständigkeit) aufweisen, so daß die Kräuselung während der normalen Schritte der Teppichherstellung ständig herausgezogen wird. Eine geringe krummlinige Kräuselung wird während der Teppichherstellung ständig aus den Garnen dieser Erfindung herausgezogen. Ebenfalls können Garne mit einer unregelmäßigen dreidimensionalen krummlinigen Kräuselung nicht aufeinander gestapelt werden. Nicht ungleichmäßig gekräuselte Garne können aufeinander gestapelt werden (worauf man sich manchmal als "dem ersten folgen" bezieht). Dieses Stapeln bewirkt, daß eine geringere Bauschigkeit im resultierenden Teppichflor zu verzeichnen ist, und daher mehr Garn gefordert wird, um eine gewünschte Deckfähigkeit zu erhalten.
Teppiche aus gebauschten Endlosfadengarnen (BCF-Garnen) dieser Erfindung können in irgendeiner Art und Weise hergestellt werden, die den Fachleuten bekannt ist. Typischerweise wird eine Anzahl von Garnen miteinander mit etwa 1,4 bis 2,6 Drehungen/cm (3,5 bis 6,5 Drehungen/in.) mehrfach gezwirnt und in einer Vorrichtung, wie beispielsweise einem Autoklaven, Suessen ® oder Superba ® thermofixiert (270 bis 290ºF (132 bis 143ºC)) und danach in einen Primärteppichrücken getufted. Latexklebstoff und ein Sekundärteppichrücken werden danach aufgebracht. Schnittflorteppiche mit einer Florhöhe zwischen 0,64 und 2,54 cm (0,25 und 1 in.) oder Schlingenflorteppiche mit einer Florhöhe zwischen 0,318 und 0,953 cm (0,125 und 0,375 in.) können mit diesen gebauschten Endlosfadengarnen (BCF-Garnen) hergestellt werden. Typische Teppichgewichte liegen zwischen 593 und 2133 g/m² (25 und 90 oz/yd²).
Überraschenderweise zeigen Teppiche dieser Erfindung eine bessere Strukturretention (wie sie im nachfolgenden Prüfverfahren definiert wird) von mindestens 4,0 und eine Florhöhenretention (wie sie im nachfolgenden Prüfverfahren definiert wird) von mindestens 90%, vorzugsweise mindestens 95%, und einen Wert der Beständigkeit gegen Fleckenbildung von mindestens 4,0. Teppiche von gleicher Konstruktion und aus Garnen außer Poly(ethylenterephthalat) zeigen Strukturretentionen von weniger als 3,5 und Florhöhenretentionen von weniger als 90% bei einem Wert der Beständigkeit gegen Fleckenbildung von etwa 3,5. Teppiche von gleicher Konstruktion und aus Garnen außer Poly(butylenterephthalat) zeigen eine Strukturretention von weniger als 2,0 und eine Florhöhenretention von weniger als 90% bei einem Wert der Beständigkeit gegen Fleckenbildung von etwa 4.

PRÜFVERFAHREN

GRUNDVISKOSITÄT

Diese ist die Viskosität einer 0,32 Gew.-%igen Lösung des Polyesterpolymers oder -garnes in einem gemischten Lösungsmittel aus 25 T. Trifluoressigsäure und 75 T. Methylenchlorid (Vol./Vol.), gemessen in einem Ostwald-Cannon-Fenske-Viskosimeter der Serie 50 bei 25ºC.

BÜNDELKRÄUSELUNGSDEHNUNG (BCE) IM ABGEKOCHTEN ZUSTAND

Die Bündelkräuselungsdehnung (BCE) ist das Maß, um das sich ein konditionierter Garnprüfling im abgekochten Zustand unter einer Spannung von 0,11 cN/dtex (0,10 g/den) ausdehnt, ausgedrückt als Prozentwert der Prüflingslänge ohne Spannung. Beim Abkockverfahren wird eine Garnprüflingslänge von etwa 1 m im entspannten Zustand in eine perforierte Dose mit einem Durchmesser von 10 cm hineingewickelt und danach 3 Minuten in schnell siedendem Wasser bei 100ºC getaucht. Der Prüfling und die Dose werden danach aus dem Wasser herausgenommen und in Wasser von Raumtemperatur eingetaucht und herausgenommen, um den Prüfling abzukühlen. Der Prüfling wird danach zentrifugiert, um das überschüssige Wasser zu entfernen, in einem Heißluftofen bei 100 bis 110ºC 1 Stunde getrocknet und danach mindestens 1 Stunde vor der Messung der Bündelkräuselungsdehnung (BCE) konditioniert.
Eine Länge (L1) des Prüflings von 50 cm wird im entspannten Zustand in einer vertikalen Position montiert. Der Prüfling wird dann durch sanftes Anhängen eines Gewichtes an das Garn gedehnt, um eine Spannung von 0,11 ± 0,02 cN/dtex (0,10 ± 0,02 g/den) zu erzeugen. Die gedehnte Länge (L2) wird abgelesen, nachdem die Spannung mindestens 3 Minuten zur Anwendung gebracht wurde. Die Bündelkräuselungsdehnung (BCE) in Prozent wird danach als 100(L2-L1)/L1 berechnet. Die Ergebnisse werden normalerweise als Durchschnittswerte von drei Versuchen pro Prüfling vorgelegt.

KRUMPFUNG

Die Krumpfung ist die Veränderung der gedehnten Länge des Garnes oder der Faser, zu der es kommt, wenn das Garn oder die Faser in einem entspannten Zustand in siedendem Wasser bei 100ºC behandelt wird. Um die Krumpfung des Elementarfadengarnes zu ermitteln, wird ein Stück des konditionierten Garnprüflings festgebunden, um eine Schleife mit einer Länge zwischen 65 und 75 cm zu bilden. Die Schleife wird an einen Haken an eine Meßtafel gehangen, und ein Gewicht von 125 g wird am anderen Ende der Schleife angehangen. Die Länge der Schleife wird gemessen, um die Länge (L1) vor dem Abkochen zu erhalten. Das Gewicht wird danach von der Schleife entfernt. Der Prüfling wird locker in ein Tuch mit offener Bindung (beispielsweise ein Seihtuch) eingewickelt, in siedendem Wasser von 100ºC 20 Minuten angeordnet, aus dem Wasser entfernt, zentrifugiert, aus dem Tuch herausgenommen und hängend bei Raumbedingungen getrocknet, bevor die übliche Konditionierung vor der weiteren Messung erfolgt. Die getrocknete, konditionierte Schleife wird danach erneut an die Meßtafel gehangen, das Gewicht von 125 g wird wieder angebracht, und die Länge der Schleife wird wie vorangehend gemessen, um die Länge (L2) nach dem Abkochen zu erhalten. Die Krumpfung des Garnes, ausgedrückt in Prozent, wird danach als 100(L1-L2)/L1 berechnet und hierin als der Durchschnittswert von drei derartigen Messungen für ein bestimmtes Garn vorgelegt.

BIEGEERHOLUNG

Dieser Versuch liefert eine Information über die Erholungseigenschaft der Faser. Die angewandte Verfahrensweise wird von Prevorsek, Butler und Lamb (Tex. Res. J., Januar 1975, Seite 60-67) beschrieben. Bei diesem Versuch wird das Garn über einem Draht mit einem Durchmesser von 0,008 cm (0,003 in.) unter einer Last von 800 mg an jedem Ende des Garnes 60 Sekunden aufgehangen. Der Versuch wird bei 24ºC und einer relativen Feuchtigkeit (RH) von 57% durchgeführt. Der Elementarfaden wird dann entfernt, und das Maß der "Erholung" wird sofort gemessen. Ein Wert von 0 Grad wäre keine Erholung. Ein Wert von 180 Grad entspricht einer vollständigen Erholung.

FLECKENBILDUNGSVERSUCH

Ein Prüfling von annähernd 15,24 cm (6 in.) · 15,24 cm (6 in.) wird aus einem Teppich herausgeschnitten. Ein Verfärbungsmittel in Form von heißem Kaffee (etwa 50ºC) wird verwendet. Der Teppichprüfling wird auf einer flachen nichtabsorbierenden Fläche angeordnet; 20 ml des Verfärbungsmittels Kaffee werden auf den Prüfling aus einer Höhe von 30,48 cm (12 in.) über der Teppichoberfläche gegossen, und der Prüfling wird dann 24 Stunden nicht gestört. Um den Fleck zu begrenzen, kann ein Zylinder mit einem Durchmesser von annähernd 5,08 cm (2 in.) auf dem Teppich angeordnet werden, und das Verfärbungsmittel kann durch ihn hindurch gegossen werden.
Ein übermäßiger Fleck wird mit einem sauberen weißen Tuch oder einem sauberen weißen Papierhandtuch abgetupft oder soweit wie möglich entfernt. Das Abtupfen wird immer vom äußeren Rand der verschütteten Substanz zur Mitte hin vorgenommen, um ein Ausbreiten der verschütteten Substanz zu verhindern. Kaltes Wasser wird mit einem sauberen weißen Tuch oder einem Schwamm auf den verfärbten Bereich aufgebracht, sanft gegen den Flor von links nach rechts gerieben, und danach wird die Richtung von rechts nach links umgekehrt. Der Überschuß wird abgetupft.
Eine Reinigungsmittellösung (15 g TIDE-Reinigungsmittel, gemischt in 1000 ml Wasser, wobei gewährt wird, daß vor dem Gebrauch Raumtemperatur erreicht wird) wird mit einem sauberen weißen Tuch oder Schwamm direkt auf den Fleck aufgebracht, der Flor wird sanft von links nach rechts gerieben, und danach wird die Richtung von rechts nach links umgekehrt. Der gesamte Fleck wird durchgängig bis zum Grund des Flors behandelt, und danach wird das Abtupfen wiederholt.
Die Behandlung mit kaltem Wasser wird wiederholt, und der Teppich wird gründlich abgetupft, um den Fleck und die Reinigungslösung zu entfernen.
Die Schritte der Anwendung von kaltem Wasser und der Reinigung mit dem Reinigungsmittel werden wiederholt, bis der Fleck nicht mehr sichtbar ist, oder bis kein weiterer Fortschritt beim Entfernen des Fleckes erreicht werden kann. Der Teppich wird vollständig abgetupft, um die gesamte Feuchtigkeit zu absorbieren.
Die Beständigkeit des Teppichs gegen Fleckenbildung wird visuell durch die Menge an Farbe ermittelt, die im verfärbten Bereich des Teppichs nach dieser Reinigungsbehandlung verblieben ist. Die zur Anwendung kommende Skala lautet:
5 = keine Fleckenbildung
4 = geringe Fleckenbildung
3 = wahrnehmbare Fleckenbildung
2 = beträchtliche Fleckenbildung
1 = starke Fleckenbildung

STRUKTURRENTENTION

Die Daten der Strukturretention werden erhalten, indem die Versuchsteppiche 11000 Zyklen einer Begehung durch Menschen unterworfen werden und visuell ein Wert ermittelt wird, der auf dem Grad des Mattwerdens gegenüber einer Reihe von Kontrollprüflingen basiert. Die Strukturretention wird auf einer Skala von 1 bis 5 festgehalten, wobei ein Wert von 5 einem nicht geprüften Kontrollprüfling entspricht, ein Wert von 4 einem etwas abgenutzten Prüfling, ein Wert von 3 einem mittelmäßig abgenutzten Prüfling, ein Wert von 2,5 dem Wendepunkt von einer akzeptablen zu einer nichtakzeptablen Abnutzung, ein Wert von 2 einer deutlich nichtakzeptablen Abnutzung und ein Wert von 1 einem extrem matt gewordenen Prüfling.

FLORHÖHENRETENTION

Die prozentuale Florhöhenretention ist das 100-fache des Verhältnisses der Florhöhe der Teppichflornoppen nach 11000 Begehungen zur Florhöhe der Teppichflornoppen vor der Begehung.

BEISPIELE

BEISPIEL 1

Poly(trimethylenterephthalat)polymer mit einer Grundviskosität von 0,90 und weniger als 50 T./Mio. Feuchtigkeit wurde durch eine Spinndüse mit 160 Löchern in zwei Segmente versponnen, jedes mit 80 Elementarfäden mit einem dreilappigen Querschnitt mit einem Modifizierungsverhältnis (MR) von 1,7. Die Polymertemperatur vor der Spinnbaugruppe wurde auf etwa 260 ± 1ºC reguliert, und der Spinndurchsatz betrug 335 g/min. Die geschmolzenen Elementarfäden wurden danach schnell in einem Schacht abgekühlt, wo Kühlluft mit 10ºC mit 8,5 m³/min. (300 ft.³/min.) an den Elementarfäden vorbei geblasen wurde. Die Elementarfäden wurden mittels einer nicht erwärmten Speisewalze, die sich mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 576 m/min. (630 yd/min.) dreht, durch die Abkühlzone gezogen, und sie wurden danach mit einer Schmälze für das Strecken und Kräuseln beschichtet (576 m/min.). Die beschichteten Garne wurden durch einen Dampfstreckstrahl, eine Düsenauftragsvorrichtung für die Nachreckappretur und auf ein Paar erwärmte Streckwalzen geführt, die sich mit 2177 yd/min. (1991 m/min.) drehten (Reckverhältnis 3,45-fach). Die Temperatur im Reckstrahl betrug 200ºC, und die Streckwalzentemperatur betrug 180ºC. Die Garne wurden danach in eine Doppelaufprallbauschdüse (Heißluft von 195ºC) befördert, gleich der, die im U.S. Patent Nr. 3525134 von Coon beschrieben wird, um zwei gebauschte Endlosfadengarne von 1333 dtex (1200 den) mit 16,7 dtex (15 den) pro Elementarfaden zu bilden. Die Garne zeigten eine Krumpfung von 2,44%, eine Festigkeit von 2,29 cN/dtex (2,08 g/den (gpd)), eine Dehnung von 20,5%, einen Modul von 58,51 cN/dtex (53,68 g/den) und eine Bündelkräuselungsdehnung (BCE) im abgekochten Zustand von 57,6%.
Vor dem Ermitteln der Biegeerholung wurden die Garne mehrfach gezwirnt (4 · 4) und in einem Autoklaven bei 280ºF (138ºC) thermofixiert. Die Daten der Biegeerholung werden in Tabelle I gezeigt.

BEISPIEL 2 (VERGLEICHSBEISPIEL)

Ein Poly(ethylenterephthalat)polymer von kommerzieller Qualität, Kode 1914F, erhältlich von DuPont, wurde zu einem Garn von 1333 dtex (1200 den) mit 16,7 dtex (15 den) pro Elementarfaden mit einem dreilappigem Querschnitt bei einem Modifizierungsverhältnis von 1,7 bei Anwendung des Verfahrens versponnen, das im Beispiel 1 beschrieben wird, außer daß keine Düsenaufbringung von Naßreckappretur erforderlich war. Die Spinntemperatur (290ºC), Streckwalzentemperatur (190ºC) und Bauschdüsentemperatur (220ºC) waren ebenfalls höher als beim Beispiel 1 infolge der höheren Schmelztemperatur des Poly(ethylenterephthalates) gegenüber der des Poly(trimethylenterephthalates). Das Garn zeigte eine Krumpfung von 4,11%, eine Festigkeit von 3,96 cN/dtex (3,63 g/den), eine Dehnung von 27,8%, einen Modul von 50,03 cN/dtex (45,90 g/den) und eine Bündelkräuselungsdehnung (BCE) im abgekochten Zustand von 66,3%.
Die Daten der Biegeerholung für die mehrfach gezwirnten, thermofixierten Garne werden in der Tabelle I gezeigt.

BEISPIEL 3 (VERGLEICHSBEISPIEL)

Ein Poly(butylenterephthalat)polymer von kommerzieller Qualität (RYNITE 6131, erhältlich von DuPont) wurde zu einem Garn von 1333 dtex (1200 den) mit 16,7 dtex (15 den) pro Elementarfaden mit dreilappigem Querschnitt bei einem Modifikationsverhältnis von 1,7 bei Anwendung des Verfahrens versponnen, das im Beispiel 1 beschrieben wird, außer ohne dem erwärmten Dampfstrahl, der das Strecken unterstützt, und der Düsenaufbringung der Nachreckappretur. Die Spinntemperatur war infolge der niedrigeren Polymerschmelztemperatur etwas niedriger (247ºC). Das Garn zeigte eine Krumpfung von 3,04%, eine Festigkeit von 3,04 cN/dtex (2,79 g/den), eine Dehnung von 12,8%, einen Modul von 46,95 cN/dtex (43,07 g/den) und eine Bündelkräuselungsdehnung (BCE) im abgekochten Zustand von 74,6%.
Die Daten der Biegeerholung für die mehrfach gezwirnten, thermofixierten Garne werden in Tabelle I gezeigt.

TABELLE I

Prüfling Erholung

Beispiel 1 119,4
Beispiel 2 71,3
Beispiel 3 107,9
Die Daten in der Tabelle I zeigen, daß die gebauschten Endlosfadengarne (BCF-Garne) aus Poly(trimethylenterephthalat) aus Beispiel 1 eine größere Biegeerholung zeigen als die Garne aus Beispiel 2 (Poly(ethylenterephthalat)) oder Beispiel 3 (Poly(butylenterephthalat)). Daher sollten die Garne aus Beispiel 1 eine bessere Florhöhenretention (Knitterfestigkeit) in Teppichen zeigen.

BEISPIEL 4

Die in den Beispielen 1, 2 und 3 hergestellten Versuchsgarne wurden mehrfach gezwirnt, 4 · 4 Drehungen pro 2,54 cm (1 in.), im Autoklaven bei 280ºF (138ºC) thermofixiert und in Schnittflorteppiche von 40 oz./yd2 (948 g/m²) mit 5/8 in. (1,6 cm) Florhöhe auf einer Tuftingmaschine von 1/8 in. (0,32 cm) Feinheit getufted. Die Teppiche wurden in mittelblauer Farbe mit Dispersionsfarbstoffen im Bottich gefärbt. Die Teppiche, die aus den Garnen der Beispiele 1 und 2 hergestellt wurden, zeigten eine gute Flornoppengenauigkeit von höchster Qualität. Teppiche, die aus den Garnen des Beispiels 3 hergestellt wurden, zeigten eine sehr schlechte Flornoppengenauigkeit. Sie sahen wie ein Filz anstelle eines Saxony- Teppichs aus. Die Ergebnisse der Strukturretention, Florhöhenretention und des Fleckenbildungsversuches werden in der Tabelle II gezeigt. TABELLE II
Überraschenderweise zeigen die Teppiche, die aus gebauschten Endlosfadengarnen (BCF-Garnen) aus Poly(trimethylenterephthalat) aus Beispiel 1 hergestellt wurden, eine bedeutend bessere Strukturretention und Florhöhenretention als die Teppiche aus entweder Poly(ethylenterephthalat)garnen (Beispiel 2) oder Poly(butylenterephthalat)garnen (Beispiel 3).

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von gebauschten und verwirrten Elementarfäden aus Poly(trimethylenterephthalt), das die folgenden Schritte aufweist:

a) Extrudieren des geschmolzenen Poly(trimethylenterephthalat)polymers bei einer Temperatur von 245ºC bis 285ºC durch eine Spinndüse, um Elementarfäden zu bilden, wobei das Poly(trimethylenterephthalat)polymer eine Grundviskosität im Bereich von 0,6 bis 1,3 und einen Wassergehalt von weniger als 100 Gew.-T./Mio. aufweist;

b) Abkühlen der Elementarfäden durch einen radialen Strom oder einen Querstrom des Gases mit einer Geschwindigkeit von 0,2 bis 0,8 m/sec.;

c) Beschichten der Elementarfäden mit einer Spinnappretur;

d) Erwärmen der Elementarfäden auf eine Temperatur, die höher ist als die Glasumwandlungstemperatur der Elementarfäden, aber niedriger als 200ºC, vor dem Strecken der Elementarfäden;

e) Strecken der Elementarfäden zwischen einem Satz Speisewalzen und einem Satz Streckwalzen bis zu einem Reckverhältnis, das hoch genug ist, damit die Bruchdehnung der gestreckten Elementarfäden zwischen 10 bis 90% liegt, wobei die Temperatur der Streckwalzen zwischen 120ºC und 200ºC liegt;

f) Zuführen der gestreckten Elementarfäden von den Streckwalzen mit einer Geschwindigkeit von mindestens 800 m/min. zu einer Bauschanlage, die mit einem Strahl eines heißen fließenden Mediums arbeitet, und Bauschen und Verwirren der gestreckten Elementarfäden in der Bauschanlage, die mit einem Strahl des heißen fließenden Mediums arbeitet, in der die Elementarfäden geblasen und in drei Dimensionen mit einem heißen fließenden Bauschmedium verformt werden, das eine Temperatur aufweist, die mindestens so hoch ist wie die der Streckwalzen, um gebauschte und verwirrte Elementarfäden mit einer unregelmäßigen dreidimensionalen krummlinigen Kräuselung zu bilden;

g) Abkühlen der gebauschten und verwirrten Elementarfäden auf eine Temperatur, die niedriger ist als die Glasumwandlungstemperatur der Elementarfäden; und

h) Aufwickeln der Elementarfäden mit einer Geschwindigkeit, die mindestens 10% niedriger ist als die der Streckwalzen.

2. Verfahren zur Herstellung von gebauschten und verwirrten Elementarfäden aus Poly(trimethylenterephthalt), das die folgenden Schritte aufweist:

c) Beschichten der Elementarfäden mit einer Spinnappretur;

f) Zuführen der gestreckten Elementarfäden von den Streckwalzen mit einer Geschwindigkeit von mindestens 800 m/min. zu einer Bauschanlage, die mit einem Strahl eines heißen fließenden Mediums arbeitet, und Bauschen der gestreckten Elementarfäden in der Bauschanlage, die mit einem Strahl eines heißen fließenden Mediums arbeitet, in der die Elementarfäden geblasen und in drei Dimensionen mit einem heißen fließenden Bauschmedium verformt werden, das eine Temperatur aufweist, die mindestens so hoch ist wie die der Streckwalzen, um gebauschte Elementarfäden mit einer unregelmäßigen dreidimensionalen krummlinigen Kräuselung zu bilden;

g) Abkühlen der gebauschten Elementarfäden auf eine Temperatur, die niedriger ist als die Glasumwandlungstemperatur der Elementarfäden;

h) Verwirren der abgekühlten, gebauschten Elementarfäden; und

i) Aufwickeln der Elementarfäden mit einer Geschwindigkeit, die mindestens 10% niedriger ist als die der Streckwalzen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Schritte zu einem kontinuierlichen Verfahren kombiniert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Schritte des Spinnens, Streckens und Verwirrens in einem getrennten Verfahren zur Anwendung gebracht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Abkühlen der extrudierten Elementarfäden in einem Abkühlspinnschacht durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Gas Luft ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Speisewalzen Raumtemperatur aufweisen und die Elementarfäden mittels einer Heizeinrichtung erwärmt werden, die sich zwischen den Speisewalzen und den Streckwalzen befindet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Heizeinrichtung ein Strahl eines heißen fließenden Mediums ist, der das Strecken unterstützt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das heiße fließende Medium in dem Strahl, der das Strecken unterstützt, Luft oder Dampf ist, und bei dem, wenn der Strahl des fließenden Mediums Dampf ist, das Verfahren außerdem den Schritt des Beschichtens der gestreckten Elementarfäden mit einer Nachreckappretur vor dem Zuführen der gereckten Elementarfäden zur Bauschanlage aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Heizeinrichtung ein erwärmter Streckstift ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Temperatur der Speisewalzen höher ist als die Glasumwandlungstemperatur der Elementarfäden, aber niedriger als 200ºC.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Elementarfäden bis zu einem Reckverhältnis gestreckt werden, das hoch genug ist, damit die Bruchdehnung der Elementarfäden 20 bis 70% beträgt.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Temperatur des fließenden Bauschmediums von 120ºC bis 220ºC beträgt.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Abkühlen des gebauschten, oder gebauschten und verwirrten, Endlosgarnes durchgeführt wird, während sich das Garn in einem Spannnungszustand von 0 cN/dtex (0 g/den) befindet.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die gebauschten Elementarfäden auf unterhalb der Glasumwandlungstemperatur des Elementarfadens auf einer sich drehenden Trommel mit einer perforierten Oberfläche abgekühlt werden, durch die Luft angesaugt wird.

16. Nicht mehrfachgezwirntes und nichtthermofixiertes Garn, das eine Vielzahl von mit einem Strahl des heißen fließenden Mediums gebauschten und verwirrten Elementarfäden mit einer unregelmäßigen dreidimensionalen krummlinigen Kräuselung aufweist, worin die Elementarfäden aus Poly(trimethylenterephthalat) mit einer Grundviskosität zwischen 0,6 und 1,3 bestehen, und worin das Garn eine Bündelkräuselungsdehnung (BCE) im abgekochten Zustand zwischen 20 und 95% und eine Krumpfung von 0 bis 5% aufweist.

17. Garn nach Anspruch 16, bei dem das Garn einen Gesamt-dtex zwischen 777 und 5550 dtex (700 und 5000 Denier) aufweist.

18. Garn nach Anspruch 16, bei dem die Elementarfäden einen dtex pro Elementarfaden zwischen 4,44 und 27,75 dtex (4 und 25 Denier) aufweisen.

19. Garn nach Anspruch 16, bei dem das Garn eine Festigkeit zwischen 1,3 und 3,8 cN/dtex (1,2 und 3,5 g/den) aufweist.

20. Garn nach Anspruch 16, 17, 18 oder 19, bei dem die Elementarfäden eine Bruchdehnung zwischen 10 und 90% aufweisen.

21. Garn nach Anspruch 20, bei dem die Elementarfäden eine Bruchdehnung zwischen 20 und 70% aufweisen.

22. Mehrfachgezwirntes und thermofixiertes Garn, erhalten aus Zwirndrehung und Thermofixierung einer Vielzahl von Garnen nach einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei das Thermofixieren bei einer Temperatur im Bereich von 132ºC bis 143ºC (270ºF bis 290ºF) durchgeführt wurde.

23. Garn nach Anspruch 22, bei dem das Garn in einem Autoklaven thermofixiert wurde.

24. Garn nach Anspruch 22 oder 23, bei dem das Garn ein Mehrfachdrehungsniveau von mindestens 1,4 Drehungen pro cm (3,5 Drehungen pro in.) aufweist.

25. Garn nach Anspruch 22, 23 oder 24, bei dem das Garn 1,4 bis 2,6 Drehungen pro cm (3,5 bis 6,5 Drehungen pro in.) aufweist.

26. Teppich, der Flornoppen aus mehrfachgezwirnten und thermofixierten Garnen aufweist, wobei die Garne aus Poly(trimethylenterephthalat) mit einer Grundviskosität zwischen 0,6 und 1,3 bestehen und mehrere mit einem Strahl des heißen fließenden Mediums gebauschte und verwirrte Elementarfäden mit einer unregelmäßigen dreidimensionalen krummlinigen Kräuselung enthält, worin die Garne vor dem Mehrfachzwirnen und Thermofixieren eine Bündelkräuselungsdehnung (BCE) im abgekochten Zustand zwischen 20 und 95% und eine Krumpfung von 0 bis 5% zeigten.

27. Teppich nach Anspruch 26, bei dem das Garn einen Gesamtdenier zwischen 777 und 5550 dtex (700 und 5000 Denier) aufweist.

28. Teppich nach Anspruch 26 oder 27, bei dem die Elementarfäden einen Denier pro Elementarfaden von 4, 44 bis 27, 75 dtex (4 bis 25 Denier) aufweisen.

29. Teppich nach Anspruch 26, 27 oder 28, bei dem das Garn 1,4 bis 2,6 Drehungen pro cm (3,5 bis 6,5 Drehungen pro in.) aufweist.

30. Teppich nach Anspruch 26, 27, 28 oder 29, bei dem der Teppich ein Gewicht zwischen 848 und 3052 g/m² (25 bis 90 oz/yd²) aufweist.

31. Teppich nach Anspruch 26, bei dem der Teppich ein Schnittflorteppich ist.

32. Teppich nach Anspruch 31, bei dem der Schnitiflorteppich eine Florhöhe zwischen 0,6 und 2,5 cm (0,25 bis 1 in.) aufweist.

33. Teppich nach Anspruch 26, bei dem die mehrfachgezwirnten Garne in einem Autoklaven bei 132 bis 143ºC (270 bis 290ºF) thermofixiert wurden, und bei dem die mehrfachgezwirnten thermofixierten Garne zu einem Primärteppichrücken getufted wurden, ein Latexklebstoff auf die Rückseite des Primärteppichrückens nach dem Tuften aufgebracht wurde und ein Sekundärteppichrücken danach auf die Rückseite des Primärteppichrückens aufgebracht wurde.