DE2747803C2

DE2747803C2 -

Info

Publication number: DE2747803C2
Application number: DE2747803A
Authority: DE
Inventors: Herbert L. Convent Station N.J. Us Davis; Michael L. Summit N.J. Us Jaffe; Herman L. La Nieve Iii; Edward J. Charlotte N.C. Us Powers
Original assignee: Celanese Corp
Current assignee: Celanese Corp
Priority date: 1976-10-26
Filing date: 1977-10-25
Publication date: 1988-06-09
Also published as: FR2369359A1; US4195052A; NL7711729A; MX145540A; NL189770C; JPS626908A; LU78378A1; IT1087042B; AU3002577A; GB1590637A; ZA776378B; FR2369359B1; BR7707127A; CA1096118A; AU511078B2; JPS63529B2; IL53199A; JPH0349747B2; JPS5358032A; IL53199A0

Description

Die Erfindung betrifft den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Gegenstand.

Polyäthylenterephthalatfäden von hoher Festigkeit sind bekannt und werden weitgehend für technische Zwecke verwendet, und zwar für die Herstellung von beispielsweise Reifencord, Förderbändern, Sicherheitsgurten, Keilriemen, Schläuchen, Nähgarn und Teppichen. Diese Fäden unterscheiden sich von den üblichen textilen Polyesterfasern durch höhere Bruchfestigkeit und höhere Modulwerte und häufig durch einen höheren Titer pro Faden. Beispielsweise haben technische Polyesterfasern im allgemeinen eine Bruchfestigkeit von wenigstens 6,6 cN/dtex und einen Einzeltiter von 3,33 bis 16,7 dtex, während textile Polyesterfasern, wie sie beispielsweise in der US-PS 39 46 100 beschrieben sind, im allgemeinen eine Bruchfestigkeit von 3,0 bis 4,0 cN/dtex und einen Einzeltiter pro Faden von 1,11 bis 2,22 dtex haben.

Als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Textilfasern wird ein Polyäthylenterephthalat mit einer Grenzviskosität von 60 bis 70 cm³/g, für die Herstellung von technischen Fasern ein Polymerisat mit einer Grenzviskosität von 70 bis 100 cm³/g verwendet, die in Spinnverfahren sowohl mit hoher Spannung als auch mit niedriger Spannung verarbeitet werden können. Repräsentative Spinnverfahren mit höherer als üblicher Spannung des Spinngutes beschreiben beispielsweise die US-PSen 26 04 667, 26 04 689 und 39 46 100 sowie die GB-PS 13 75 151.

Die bekannten Polyäthylenterephthalatfasern von hoher Festigkeit mit beispielsweise wenigstens 6,6 cN/dtex schrumpfen im allgemeinen stark, wenn sie erhitzt werden, z. B. um wenigstens 10%. Ferner wurde bei Verwendung dieser technischen Polyesterfasern als Verstärkung des Kautschuks von Luftreifen festgestellt, daß die Fasern beim Rollen des Reifens während der Fahrt anläßlich jeder Umdrehung des Reifens abwechselnd in einem sehr geringen Maße gereckt und entspannt werden. Genauer gesagt, der innere Reifenluftdruck beansprucht die Faserverstärkung des Reifens, und die Drehung des Reifens unter axialer Belastung ruft dauernde Änderungen der Be- und Entlastungen hervor. Da während des Verstreckens der Fasern mehr Energie verbraucht als während des Entspannens der Fasern zurückgewonnen wird, verzehrt der Energieunterschied Wärme und kann als Hysteresis- oder Arbeitsverlust bezeichnet werden. Daher wird ein starker Temperaturanstieg bei rollenden Reifen während der Fahrt beobachtet, der wenigstens teilweise diesem Faserhysteresiseffekt zuzuschreiben ist.

Andererseits ist bekannt, daß durch langsamere Wärmeerzeugung in Luftreifen die Betriebstemperaturen gesenkt, höhere Modulwerte in der Verstärkungsfaser ausrechterhalten und die Lebensdauer der Fasern durch Herabsetzung des Abbaues in der Verstärkungsfaser und in der Gummimatrix auf ein Minimum verlängert werden. Der Einfluß von Kautschuken mit niedrigerer Hysteresis ist bereits erkannt worden; hierzu wird beispielsweise auf Rubber Chem. Technol., 45 (1972), 1, von P. Kainradl und G. Kaufmann verwiesen. Über Hysteresisdifferenzen in Verstärkungsfasern, insbesondere Hysteresisdifferenzen zwischen verschiedenen Polyesterfasern, ist jedoch wenig veröffentlicht worden; hierzu wird beispielsweise auf die US-PS 35 53 307 verwiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von hochbruchfesten, strukturstabilen Polyesterfilamenten verfügbar zu machen, die sich insbesondere für technische Zwecke eignen, neben ihrer ungewöhnlich stabilen inneren Struktur eine ungewöhnlich geringe Schrumpfung bei erhöhten Temperaturen, d. h. verbesserte Maßhaltigkeit besitzen, als frisch gesponnene Fäden ein niedrigeres Verstrecken erfordern, als üblicherweise angewandt wird, um hohe Bruchfestigkeitswerte zu erreichen, als Faserverstärkung in Luftreifen besonders geeignet sind und bedeutend niedrigere Hysteresiswerte aufweisen als die bekannten Polyesterfasern.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches und in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung wird durch die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung mit Ausnahme der am Schluß durchgeführten thermischen Behandlung.

Fig. 2 zeigt eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung dieser thermischen Behandlung, bei der das Fadenmaterial thermisch unter Spannung behandelt wird, während es über ein Paar erhitzter Kontaktplatten hinweggeführt wird.

Fig. 3 zeigt eine repräsentative Hysteresisschleife (d. h. Arbeitsverlust) für ein übliches Reifencordgarn des Standes der Technik aus Polyäthylenterephthalat mit einem Titer von 1111 dtex bei 25,4 cm Länge.

Fig. 4 zeigt eine repräsentative Hysteresisschleife (d. h. Arbeitsverlust) für ein Polyäthylenterephthalat-Reifencordgarn mit aus erfindungsgemäß hergestellten Filamenten mit einem Titer von 1111 dtex bei 25,4 cm Länge.

Fig. 5 zeigt in dreidimensionaler Darstellung Brechungsindex, Stabilitätsindex und Festigkeitsindex eines erfindungsgemäß hergestellten strukturstabilen Polyesteremultifilamentgarnes, dessen Eigenschaften nachstehend ausführlich erläutert werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung ist der schmelzspinnbare Polyester Polyäthylenterephthalat. Gegebenenfalls können während der Herstellung des Polyesters kleinere Mengen eines oder mehrerer esterbildender Komponenten neben Äthylenglykol und Terephthalsäure oder deren Derivaten copolymerisiert werden. Beispielsweise für andere esterbildende Komponenten, die mit den Polyäthylenterephthalateinheiten copolymerisiert werden können, sind Glykole, wie beispielsweise Diäthylenglykol, Trimethylenglykol, Tetramethylenglykol und Hexamethylenglykol, sowie Dicarbonsäuren, beispielsweise Isophthalsäure, Hexahydroterephthalsäure, Dibenzoesäure, Adipinsäure, Sebacinsäure und Azelainsäure.

Der schmelzspinnbare Polyester hat vor dem Schmelzspinnen vorzugsweise eine verhältnismäßig hohe Grenzviskosität von 85 bis 100 cm³/g. Die Grenzviskosität des schmelzspinnbaren Polyesters kann zweckmäßig nach der Gleichung

bestimmt werden. Hierin ist η r die "relative Viskosität", die ermittelt wird durch Dividieren der Viskosität einer verdünnten Lösung des Polymerisats durch die Viskosität des verwendeten Lösungsmittels (z. B. o-Chlorphenol), gemessen bei der gleichen Temperatur, und c die Konzentration des Polymerisats in der Lösung in g/100 cm³. Das Ausgangsmaterial weist zusätzlich im allgemeinen einen Polymerisationsgrad von 140 bis 420, vorzugsweise von 140 bis 180 auf. Das als Ausgangsmaterial dienende Polyäthylenterephthalat hat im allgemeinen eine Einfriertemperatur von 75° bis 80°C und einen Schmelzpunkt von 250° bis 265°C, beispielsweise 260°C.

Die Spinndüse ist mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen. Geeignet sind die üblicherweise zum Schmelzspinnen von Fadenmaterialien verwendeten Spinndüsen. Die Zahl der Öffnungen in der Spinndüse kann in weiten Grenzen liegen. Eine konische Standard-Spinndüse mit 6 bis 600 Löchern (z. B. 20 bis 400 Löchern) mit einem Durchmesser von 0,127 bis 1,27 mm (z. B. 0,254 bis 0,762 mm), wie sie üblicherweise zum Schmelzspinnen von Polyäthylenterephthalat verwendet wird, kann für das Verfahren verwendet werden. Garne aus 20 bis 400 Endlosfäden werden im allgemeinen gebildet. Der schmelzspinnbare Polyester wird der Spinndüse bei einer Temperatur zugeführt, die über seinem Schmelzpunkt und unter der Temperatur liegt, bei der das Polymerisat stark abgebaut wird.

Ein geschmolzener Polyester, der hauptsächlich aus Polyäthylenterephthalat besteht, befindet sich beim Durchtritt durch die Spinndüse vorzugsweise bei einer Temperatur von 270° bis 325°C, insbesondere bei einer Temperatur von 280° bis 320°C.

Nach dem Auspressen durch die Spinndüse wird das geschmolzene Polyesterfadenmaterial in Längsrichtung durch eine Erstarrungszone mit Eintrittsende und Austrittsende geführt, wo das geschmolzene Fadenmaterial gleichmäßig gekühlt und in ein festes Fadenmaterial umgewandelt wird. Die angewandte Kühlung ist gleichmäßig in dem Sinne, daß Differentialkühlen oder asymmetrisches Kühlen nicht vorgesehen ist. Die genaue Beschaffenheit der Erstarrungszone ist für die Durchführung des Verfahrens nicht entscheidend wichtig, vorausgesetzt, daß eine im wesentlichen gleichmäßige Kühlung erreicht wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens besteht die Erstarrungszone aus einer Gasatmosphäre, die bei der erforderlichen Temperatur gehalten wird. Diese Gasatmosphäre der Erstarrungszone kann bei einer Temperatur unterhalb von 80°C gehalten werden. Innerhalb der Erstarrungszone geht das geschmolzene Material aus der Schmelze in eine halbfeste Konsistenz und aus der halbfesten Konsistenz in die feste Konsistenz über. Während der Anwesenheit in der Erstarrungszone erfährt das Material eine wesentliche Orientierung, während es sich im halbfesten Zustand befindet. Hierauf wird später ausführlich eingegangen. Die Gasatmosphäre in der Erstarrungszone wird vorzugsweise umgewälzt, um einen wirksameren Wärmeübergang zu erzielen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Gasatmosphäre in der Erstarrungszone bei einer Temperatur von 10° bis 60°C (z. B. 10° bis 50°C), insbesondere bei 10° bis 40°C (z. B. bei Raumtemperatur oder etwa 25°C) gehalten. Die chemische Zusammensetzung der Gasatmosphäre ist für die Durchführung des Verfahrens nicht entscheidend wichtig, vorausgesetzt, daß sie mit dem polymeren Fadenmaterial nicht übermäßig reaktionsfähig ist. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens dient Luft als Gasatmosphäre der Erstarrungszone. Als weitere repräsentative Gasatmosphären, die in der Erstarrungszone verwendet werden können, kommen beispielsweise Helium, Argon und Stickstoff in Frage.

Wie bereits erwähnt, trifft die Gasatmosphäre der Erstarrungszone so auf das ausgepreßte Polyestermaterial auf, daß sich eine gleichmäßige Kühlung ergibt, bei der keine radiale Inhomogenität oder disproportionale Orientierung über die Produktlänge vorliegt. Die Gleichmäßigkeit der Kühlung kann durch Prüfen des erhaltenen Fadenmaterials, daß es keine wesentliche Neigung zu Selbstkräuselung bei Einwirkung von Wärme hat, bestätigt werden. Beispielsweise kräuselt sich ein Garn, das ungleichmäßige Kühlung im hier gebrauchten Sinne des Wortes erfahren hat, von selbst und spontan, wenn es auf eine Temperatur oberhalb seiner Einfriertemperatur erhitzt wird, während es ungehindert schrumpfen kann.

In der vorzugsweise unmittelbar unter der Spinndüse angeordneten Erstarrungszone hat das ausgepreßte polymere Material eine Verweilzeit von 0,0015 bis 0,75 s, vorzugsweise von 0,065 bis 0,25 s. Im allgemeinen hat die Erstarrungszone eine Länge von 7,6 cm bis 6,1 m, vorzugsweise von 0,30 bis 2,13 m. Die Gasatmosphäre wird ferner vorzugsweise am unteren Ende der Erstarrungszone eingeführt und längs deren Seite mit dem abwärts bewegten endlosen Polymermaterial abgezogen. Eine Kühlung durch einen zentralen Gasstrom oder nach beliebigen anderen, die gewünschte Kühlung bewirkenden Methoden kann ebenfalls angewendet werden.

Bei dem mit verhältnismäßig hoher Spannung durchgeführten Verfahren gemäß der Erfindung weisen die Filamente zwischen dem Punkt, an dem sie ihre maximale Querschnittsfläche durch Quellen am Düsenaustritt haben, und ihrem Abzugspunkt aus der Erstarrungszone gewöhnlich eine starke Einschnürung oder Querschnittsverminderung auf. Beispielsweise können die frisch gesponnenen Filamente ein Einschnürungsverhältnis von 100 : 1 bis 3000 : 1 und in den meisten Fällen von 500 : 1 bis 2000 : 1 aufweisen. Der Ausdruck "Einschnürungsverhältnis" ist definiert als das Verhältnis der maximalen Querschnittsfläche der Filamente bei der Quellung am Düsenaustritt zur Querschnittsfläche beim Austritt aus der Erstarrungszone. Eine solche wesentliche Änderung der Querschnittsfläche findet fast ausschließlich in der Erstarrungszone vor vollständigem Kühlen statt. Die frisch gesponnenen Filamente haben beim Austritt aus der Erstarrungszone im allgemeinen einen Einzeltiter von 4,5 bis 89 dtex.

Die erste Spannungsisoliervorrichtung kann verschiedenartig geformt sein und beispielsweise die Form eines Schrägwalzenpaares haben, wobei die frisch gesponnenen Filamente in mehreren Windungen um die Schrägwalzen geführt werden können. Dies dient dazu, die Spannung der Filamente, während sie auf die Walzen auflaufen, von ihrer Spannung beim Verlassen der Walzen zu isolieren. Als weitere, dem gleichen Zweck dienende Vorrichtungen sind Luftdüsen, Bremsstäbe und Keramikstäbe zu nennen.

Die verhältnismäßig hohe Spannung bei Spinnen ergibt Filamente mit der im Hauptanspruch genannten hohen Doppelbrechung, die beispielsweise +9×10^-3 bis +40×10^-3, vorzugsweise +9×10^-3 bis +30×10^-3 beträgt. Zur Bestimmung der Doppelbrechung der Filamente an dieser Stelle des Verfahrens kann eine repräsentative Probe an der ersten Spannungsisoliervorrichtung genommen und nach üblichen Methoden an einer Stelle außerhalb der Spinnmaschine analysiert werden. Beispielsweise kann die Doppelbrechung unter Verwendung eines Berek-Kompensators, der in ein Polarisationsmikroskop eingesetzt ist, bestimmt werden, wobei die Differenz im Brechungsindex parallel und senkrecht zur Filamentachse ausgedrückt wird. Die Höhe der erreichten Doppelbrechung ist direkt proportional der auf die Filamente ausgeübten Spannung, wie bereits erläutert. Demgegenüber werden die bekannten Verfahren zur Herstellung von frisch gesponnenen Polyesterfilamenten, die für textile oder technische Endverwendungen vorgesehen sind, normalerweise unter verhältnismäßig niedriger Spannung während des Spinnens durchgeführt und führen zu frisch gesponnenen Filamenten mit erheblich niedrigerer Doppelbrechung von beispielsweise +1×10^-3 bis +2×10^-3.

Durch die erfindungsgemäß durchgeführte thermische Behandlung wird dem Fadenmaterial eine Bruchfestigkeit von wenigstens 6,6 cN/dtex, vorzugsweise von wenigstens 7 cN/dtex, gemessen bei 25°C, verliehen. Die hier beschriebenen Festigkeitseigenschaften können bestimmt werden unter Verwendung einer Instron-Zugprüfmaschine (Modell TM) mit einer Meßlänge von 84,5 mm und einer Dehnungsgeschwindigkeit von 60%/Minute gemäß ASTM D2256. Die Fäden werden vor der Untersuchung 48 Stunden bei 21,1°C und 65% relativer Feuchtigkeit gemäß ASTM D1776 konditioniert.

Es ist wichtig, daß der letzte Teil der thermischen Behandlung bei einer Temperatur im Bereich von 90°C unterhalb der mit dem Differentialabtastkalorimeter gemessenen maximalen Schmelztemperatur des Polyesters bis unterhalb der Schmelztemperatur der Filamente durchgeführt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der abschließende Teil der thermischen Behandlung bei einer Temperatur im Bereich von 60°C unterhalb der mit dem Differentialabtastkalorimeter gemessenen maximalen Schmelztemperatur bis unterhalb der Schmelztemperatur der Filamente durchgeführt. Bei im wesentlichen ausschließlich aus Polyäthylenterephthalat bestehenden Filamenten beträgt die mit dem Differentialabtastkalorimeter gemessene maximale Schmelztemperatur im allgemeinen 260°C. Der abschließende Teil der thermischen Behandlung wird im allgemeinen bei einer Temperatur von 220°C bis 250°C durchgeführt, ohne daß benachbarte Filamente verschmelzen. Gegebenenfalls wird wahlweise eine Schrumpfung vorgenommen, bei der die aus der vorstehend beschriebenen thermischen Behandlung kommenden Filamente leicht schrumpfen und ihre Eigenschaften leicht verändern. Beispielsweise können die erhaltenen Filamente bis zu 1 bis 10%, vorzugsweise 2 bis 6% durch Erhitzen auf eine Temperatur, die über der Temperatur des abschließenden Teils der Wärmebehandlung liegt, schrumpfen, während sie sich zwischen laufenden Walzen befinden, deren Verhältnis der Oberflächengeschwindigkeiten so eingestellt ist, daß die gewünschte Schrumpfung stattfinden kann. Durch diese wahlweise vorgenommene Schrumpfung wird die Restschrumpfung weiter vermindert und die Dehnung des Endproduktes erhöht.

Das erfindungsgemäß hergestellte Filamentgarn hat im allgemeinen einen Titer pro Faden von 1,11 bis 22,2 dtex, beispielsweise 3,33 bis 16,7 dtex und besteht gewöhnlich aus 6 bis 600 Endlosfäden, beispielsweise 20 bis 400 Endlosfäden. Einzeltiter pro Faden und Zahl der im Garn vorhandenen Endlosfäden können in weiten Grenzen variieren.

Das Filamentgarn eignet sich besonders für technische Anwendungen, bei denen bisher Polyesterfasern von hoher Festigkeit verwendet wurden. Die nachstehend erläuterte neuartige Innenstruktur der Filamente erwies sich als ungewöhnlich stabil und macht die Fasern besonders gut geeignet für die Verwendung in Umgebungen, wo erhöhte Temperaturen von beispielsweise 80°C bis 180°C auftreten. Für ein Produkt von hoher Festigkeit zeigen die Filamente nicht nur eine verhältnismäßig geringe Schrumpfung, sondern auch einen ungewöhnlich niedrigen Grad von Hysteresis oder Arbeitsverlust während des Einsatzes in Umgebungen, in denen sie häufig aufeinanderfolgend gereckt und entlastet werden.

Das Filamentgarn ist nicht selbstkräuselnd und zeigt bei Einwirkung von Wärme keine wesentliche Neigung, sich selbst zu kräuseln. Die Neigung des Garns zur Selbstkräuselung kann in einfacher Weise ermittelt werden, indem es in einem Heißluftofen auf eine Temperatur oberhalb seiner Einfriertemperatur, z. B. auf 100°C erhitzt wird, während es der ungehinderten Schrumpfung überlassen wird. Ein selbstkräuselndes Garn nimmt spontan eine regellose, nicht-lineare Gestalt an, während ein nicht selbstkräuselndes Garn seine ursprüngliche geradlinige Form beibehält, während es möglicherweise eine gewisse Schrumpfung erfährt.

Die Strukturstabilität der Polyesterfilamente gemäß der Erfindung zeigt sich in der Kombination der besonderen Werte von Doppelbrechung, Stabilitätsindex und Festigkeitsindex. Fig. 5 ist eine dreidimensionale Darstellung dieser Eigenschaften. Von diesen werden die Werte des Stabilitätsindex erhalten durch Bildung des reziproken Wertes des Produkts, das durch Multiplizieren der bei 175°C an der Luft gemessenen Schrumpfung in Prozent mit dem Arbeitsverlust bei 150°C zwischen einem Spannungszyklus von 0,53 cN/dtex und 0,044 cN/dtex, gemessen bei konstanter Dehnungsgeschwindigkeit von 12,7 mm/Minute in 0,113 J an einer 25,4 cm langen Garnprobe, die zu derjenigen eines Filamentgarns mit einem Gesamttiter von 1111 dtex normalisiert worden ist, während die Werte des Festigkeitsindex bei 25°C ermittelt werden durch Multiplizieren der in cN/dtex ausgedrückten Bruchfestigkeit mit dem in cN/dtex ausgedrückten Anfangsmodul.

Mit anderen Worten, die besondere Strukturstabilität der Polyesterfilamente wird durch die folgende Kombination von Eigenschaften deutlich:

a) Kristallinität von 45 bis 55%,
b) kristalline Orientierungsfunktion von wenigstens 0,97,
c) amorphe Orientierungsfunktion von 0,37 bis 0,60,
d) Schrumpfung von weniger als 8,5% an der Luft bei 175°C,
e) Anfangsmodul von wenigstens 97 cN/dtex bei 25°C, z. B. 97 bis 132,5 cN/dtex,
f) Bruchfestigkeit von wenigstens 6,6 cN/dtex bei 25°C, z. B. 6,6 bis 8,83 cN/dtex, vorzugsweise wenigstens 7 g/dtex bei 25°C, und
g) Arbeitsverlust von 0,00045 bis 0,0023 J zwischen einem Spannungszyklus von 0,53 cN/dtex und 0,044 cN/dtex bei 150°C, gemessen bei konstanter Dehnungsgeschwindigkeit von 12,7 mm/Minute an einer 25,4 cm langen Garnprobe, die zu derjenigen eines Filamentgarns mit einem Gesamttiter von 1111 dtex normalisiert worden ist.

Wie dem Fachmann bekannt ist, wird die Doppelbrechung des Produkts an repräsentativen Einzelfäden des Filamentgarns gemessen. Sie ist eine Funktion des kristallinen Teils und des amorphen Teils des Fadens (siehe beispielsweise die Veröffentlichung Robert J. Samuels in J. Polymer Science, A2, 10 [1972], 781). Die Doppelbrechung kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

Δ n = Xf _c Δ n _c+(1-X)f _a Δ n _a+Δ n _f (1)

Δ n = Doppelbrechung X = kristalline Fraktion f _c = kristalline Orientierungsfunktion Δ n _c = Intrinsic Doppelbrechung des Kristalls (0,220 bei Polyäthylenterephthalat) f _a = amorphe Orientierungsfunktion Δ n _a = Intrinsic Doppelbrechung des amorphen Teils (0,275 für Polyäthylenterephthalat) Δ n _f = Form Doppelbrechung (Die Werte sind so klein, daß sie in diesem System vernachlässigbar sind.)

Die Doppelbrechung des Produkts kann unter Verwendung eines Berek-Kompensators, der in einem Polarisationsmikroskop angeordnet ist, bestimmt werden. Sie drückt den Unterschied im Brechungsindex parallel und senkrecht zur Faserachse aus. Die kristalline Form X kann durch übliche Dichtemessungen bestimmt werden. Die kristalline Orientierungsfunktion f _c kann aus dem durchschnittlichen Orientierungswinkel R, der durch Weitwinkel-Röntgenbeugung bestimmt werden kann, berechnet werden. Fotografien des Beugungsbildes können zur Ermittlung der durchschnittlichen Winkelbreite der (010)- und (100)-Beugungsbögen ausgewertet werden, wobei der durchschnittliche Orientierungswinkel R erhalten wird. Die kristalline Orientierungsfunktion f _c kann aus der folgenden Gleichung berechnet werden:

f _c = 1/2(3 COS²R-1) (2)

Sobald Δ n, X und f _c bekannt sind, kann f _a aus Gleichung (1) berechnet werden. Δ n _c und Δ n _a sind naturgegebene Eigenschaften einer gegebenen chemischen Struktur und ändern sich etwas mit einer Änderung der chemischen Konstitution des Moleküls, d. h. durch Copolymerisation.

Der Doppelbrechungswert von +0,160 bis +0,189, beispielsweise +0,160 bis +0,185, pflegt niedriger zu sein als bei im Handel erhältlichen Reifencordgarnen aus Polyäthylenterephthalat die nach einem unter verhältnismäßig niedriger Spannung durchgeführten Spinnprozeß mit anschließendem starkem Verstrecken außerhalb des Spinnschachts hergestellt worden sind. Beispielsweise haben handelsübliche Reifencordgarne aus Polyäthylenterephthalat gewöhnlich einen Doppelbrechungswert von +0,190 bis +0,205. Wie in der US-PS 39 46 100 der Anmelderin angegeben, weist das Produkt des dort beschriebenen Verfahrens, bei dem eine Konditionierzone unmittelbar unter der Abschreckzone bei fehlender Spannungsisolierung verwendet wird, einen wesentlich niedrigeren Doppelbrechungswert auf als die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Filamente. Beispielsweise haben Polyäthylenterephthalatfilamente, die nach dem Verfahren der US-PS 39 46 100 hergestellt werden, einen Doppelbrechungswert von +0,100 bis +0,140.

Da die Kristallinität und die Werte der Kristallorientierungsfunktion (f _c ) im wesentlichen die gleichen wie bei handelsüblichen Reifencordgarnen aus Polyäthylenterephthalat zu sein pflegen, ist es offensichtlich, daß das Verfahrensprodukt ein im wesentlichen vollständig verstrecktes kristallisiertes Fasermaterial ist. Der Wert der amorphen Orientierungsfunktion (f _a ) (0,37 bis 0,60) ist jedoch niedriger als bei handelsüblichen Reifencordgarnen aus Polyäthylenterephthalat mit gleichwertigen Festigkeitseigenschaften (d. h. Bruchfestigkeit und Anfangsmodul). Beispielsweise zeigen handelsübliche Reifencordgarne der amorphen Orientierung von wenigstens 0,64 (beispielsweise 0,8).

Die hier genannten Charakterisierungsparameter außer Doppelbrechung, Kristallinität, Kristallorientierungsfunktion und amorpher Orientierungsfunktion können in einfacher Weise durch Prüfung des Filamentgarns, das im wesentlichen aus parallelen Fäden besteht, bestimmt werden. Das ganze Filamentgarn kann geprüft werden, oder ein aus einer großen Zahl von Fäden bestehendes Garn kann in ein repräsentatives Multifilamentbündel mit einer geringeren Zahl von Fäden geteilt und geprüft werden, wobei sich die entsprechenden Eigenschaften des ganzen größeren Bündels ergeben. Die Zahl der Fäden, die im Multifilamentgarnbündel vorhanden sind, das geprüft wird, kann zweckmäßig etwa 20 betragen. Die im Garn vorhandenen Fäden werden während der Prüfung zurückgedreht.

Die besonders günstigen Bruchfestigkeitswerte, nämlich mindestens 6,6 cN/dtex, und die Werte des Anfangsmodul, nämlich mindestens 97 cN/dtex des Produktes gemäß der Erfindung, sind besonders günstig im Vergleich zu diesen speziellen Parametern bei im Handel erhältlichen Polyäthylenterephthalat-Reifencordgarnen und können entsprechend ASTM D2256, wie oben erwähnt, bestimmt werden.

Das erfindungsgemäß erhaltene Filamentgarn von hoher Festigkeit weist eine innere Morphologie auf, die eine ungewöhnlich geringe Neigung zum Schrumpfen von weniger als 8,5%, vorzugsweise von weniger als 5%, gemessen an Luft bei 175°C, erkennen läßt. Beispielsweise schrumpfen Fäden von handelsüblichen Reifencordgarnen aus Polyäthylenterephthalat im allgemeinen um 12 bis 15%, wenn sie an der Luft bei 175°C geprüft werden. Diese Schrumpfwerte können mit Hilfe eines im Handel erhältlichen thermomechanischen Analysators bestimmt werden, der mit einer angewandten Belastung von Null und einer Aufheizgeschwindigkeit von 10°C/Minute betrieben wird, wobei die Meßlänge konstant bei 12,7 mm gehalten wird. Diese verbesserte dimensionelle Stabilität ist von besonderer Bedeutung, wenn das Produkt als Faserverstärkung in Radialreifen dient.

Die Strukturstabilität des Produkts gemäß der Erfindung ist weiterhin an seinem geringen Arbeitsverlust oder seinen niedrigen Hysteresiswerten (d. H. geringe Wärmeerzeugung) erkennbar, wie oben bereits erwähnt. Im Gegensatz hierzu beträgt dieser Arbeitsverlust bei handelsüblichem Reifencordgarn aus Polyäthylenterephthalat, das zunächst unter verhältnismäßig niedriger Spannung von 0,002 cN/dtex unter Bildung eines frisch gesponnenen Garns mit einer Doppelbrechung von +1 bis +2×10^-3 gesponnen und anschließend zur Ausbildung der gewünschten Festigkeitseigenschaften verstreckt wurde, 0,005 bis 0,01 J unter den gleichen Bedingungen. Der hier genannte Arbeitsverlust oder Dämpfungsverlust kann mit Hilfe des mit langsamer Geschwindigkeit durchgeführten Tests bestimmt werden, der in "A Technique for Evaluating the Hysteresis Properties of Tire Cords" von Edward J. Powers in Rubber Chem. and Technol., 47, Nr. 5, Dezember 1974, Seiten 1053 bis 1065, beschrieben worden ist.

Vergleiche der Ergebnisse der mit niedriger Geschwindigkeit durchgeführten Methode zur Bestimmung des Arbeitsverlustes lassen erkennen, daß chemisch identische Filamentgarne aus Polyäthylenterephthalat, die durch unterschiedliche Art der Verarbeitung hergestellt worden sind, ein erheblich unterschiedliches Verhalten in bezug auf Arbeitsverlust aufweisen. Diese unterschiedlichen Prüfungsergebnisse können den starken Schwankungen in der inneren Morphologie der Garne zugeschrieben werden.

Fig. 3 und Fig. 4 veranschaulichen repräsentative Hysteresisschleifen (d. h. Dämpfungsverlustschleifen) für 25,4 cm lange Reifencordgarne von hoher Festigkeit aus Polyäthylenterephthalat mit einem Titer von 1111 dtex, die durch unterschiedliche Verfahren, bei denen Produkte mit unterschiedlichen inneren Strukturen erhalten werden, hergestellt worden sind. Fig. 3 ist repräsentativ für die Hysteresiskurve eines üblichen Reifencordgarns aus Polyäthylenterephthalat, dessen Fadenmaterial zunächst unter verhältnismäßig niedriger Spannung von etwa 0,002 cN/dtex unter Bildung eines frisch gesponnenen Garns mit einer Doppelbrechung von +1 bis +2×10^-3 gesponnen und anschließend zur Ausbildung der gewünschten Festigkeitseigenschaften verstreckt worden ist. Fig. 4 veranschaulicht eine repräsentative Hysteresisschleife für ein erfindungsgemäß hergestelltes Reifencordgarn aus Polyäthylenterephthalat.

Die Polyesterfilamente gemäß der Erfindung weisen eine stark verbesserte Ermüdungsfestigkeit im Vergleich zu den üblicherweise zur Herstellung von Reifencord verwendeten Polyäthylenterephthalatfasern hoher Festigkeit auf. Diese Ermüdungsfestigkeit ermöglicht es der in den Kautschuk eingebetteten Faserverstärkung, Biege-, Verdrehungs-, Scher- und Zusammendrückungsbeanspruchungen besser zu widerstehen. Die überlegene Ermüdungsfestigkeit des Produkts gemäß der Erfindung kann durch Anwendung (1) des Goodyear-Mallory-Fatigue-Tests (ASTM-D-885-59T) oder (2) des Firestone-Shear-Compression-Extension-Fatigue-Tests (SCEF) (Scher-, Zusammendrückungs- und Dehnungsermüdungstest) nachgewiesen werden. Beispielsweise wurde gefunden, daß bei Anwendung des Goodyear-Mallory-Fatigue-Tests, der Zusammendrückung mit innerer Erwärmung kombiniert, das Produkt gemäß der Erfindung etwa 5- bis 10mal länger als der zum Vergleich dienende übliche Polyesterreifencord ermüdungsfest bleibt und die Testreifen etwa 28°C kühler bleiben als die Vergleichsprobe. Beim Firestone-Shear-Zusammendrückungs- und Dehnungsermüdungstest, der die Biegung der Seitenwand simuliert, übertraf das Produkt gemäß der Erfindung den als Vergleichsprobe verwendeten üblichen Polyesterreifencord um etwa 400% bei gleichem Drall.

Durch die nachstehenden Beispiele wird das Verfahren gemäß der Erfindung im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 der Zeichnungen näher erläutert.

Als Ausgangsmaterial wurde Polyäthylenterephthalat mit einer Grenzviskosität von 90 cm³/g gewählt. Die Grenzviskosität wurde an einer Lösung von 0,1 g Polymerisat in 100 ml o-Chlorphenol bei 25°C bestimmt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wurde das Polyäthylenterephthalat in feinteiliger Form in den Trichter 1 gefüllt und mit der Förderschnecke 4 der Spinndüse 2 zugeführt. Durch den Erhitzer 6 wurden die Polyäthylenterephthalatteilchen unter Bildung einer homogenen Phase geschmolzen, die mit Hilfe der Pumpe 8 weiter zur Spinndüse 2 gefördert wurde. Die Spinndüse 2 wies einen üblichen konischen Eintritt und einen Ring von Spinnbohrungen mit einem Durchmesser von je 254 µm auf.

Das ausgepreßte Polyäthylenterephthalat 10 lief unmittelbar von der Spinndüse 2 durch die Erstarrungszone 12. Die Erstarrungszone 12 hatte eine Länge von 1,83 m und war senkrecht angeordnet. Luft von 10°C wurde kontinuierlich in die Erstarrungszone 12 bei 14 aus einer Leitung 16 mit Gebläse 18 eingeführt. Die Luft wurde aus der Erstarrungszone 12 kontinuierlich durch eine langgestreckte Leitung 20, die senkrecht angeordnet und mit der Wand der Erstarrungszone 12 in Verbindung stand, und von dort kontinuierlich durch die Leitung 22 abgezogen. Beim Durchgang durch die Erstarrungszone wurde das gesponnene Polyäthylenterephthalat gleichmäßig gekühlt und in ein endloses, frisch gesponnenes Polyäthylenterephthalatgarn umgewandelt. Das polymere Material wurde zuerst aus einer geschmolzenen in eine halbfeste Konsistenz und dann aus der halbfesten Konsistenz in die feste Konsistenz überführt, während es die Erstarrungszone 12 durchlief.

Nach dem Verlassen des Austrittsendes der Erstarrungszone 12 berührte das Fadenmaterial leicht die Gleitmittelauftragvorrichtung 24 und wurde kontinuierlich zu einer ersten Spannungsisoliervorrichtung, die aus einem Paar von Schrägwalzen 26 und 28 bestand, geführt und in vier Windungen um diese Walzen gelegt. Das Fadenmaterial wurde von den Schrägwalzen 26 und 28 einer ersten Verstreckungszone zugeführt, die aus einer Dampfdüse 32 bestand, durch die Dampf tangential aus einer einzelnen Öffnung auf das laufende Fadenmaterial gerichtet wurde. Dampf mit einem Überdruck von 1,8 bar wurde zunächst dem Überhitzer 34 zugeführt, dort auf 250°C erhitzt und dann der Dampfdüse 32 zugeführt. Das Fadenmaterial wurde bei der Berührung mit dem Dampf und während des Verstreckens in der ersten Verstreckungszone auf eine Temperatur von 85°C erhitzt. Die Längsspannung, die genügte, um das Verstrecken in der ersten Verstreckungszone vorzunehmen, wurde durch Einstellen der Geschwindigkeit eines zweiten Paares von Schrägwalzen 36 und 38, um die das Fadenmaterial in vier Windungen gelegt wurde, eingestellt. Das Fadenmaterial wurde anschließend bei 40 aufgewickelt.

Fig. 2 veranschaulicht die apparative Anordnung, mit der die anschließende thermische Behandlung durchgeführt wurde. Der erhaltene Garnkörper 40 wurde anschließend abgewickelt und in vier Windungen um Schrägwalzen 82 und 84 gelegt, die als Spannungsisoliervorrichtung dienten. Von den Schrägwalzen 82 und 84 wurde das Fadenmaterial in gleitender Berührung über die heiße Kontaktplatte 86, die eine Länge von 61 cm hatte und als zweite Verstreckungszone diente, gezogen und unter Längsspannung gehalten, die von Schrägwalzen 88 und 90 ausgeübt wurde, um die das Fadenmaterial viermal geschlungen wurde. Die Kontaktplatte 86 wurde bei einer Temperatur über der Temperatur, der das Fadenmaterial in der ersten Verstreckungszone ausgesetzt war, gehalten. Nach dem Weitertransport von den Schrägwalzen 88 und 90 wurde das Fadenmaterial in gleitendem Kontakt über eine heiße Kontaktplatte 92 gezogen, die eine Länge von 61 cm hatte und als Zone diente, in der der abschließende Teil der thermischen Behandlung durchgeführt wurde. Die Schrägwalzen 94 und 96 hielten das über die heiße Kontaktplatte 92 laufende Fadenmaterial unter Längsspannung. Das Fadenmaterial nahm im wesentlichen die gleiche Temperatur wie die heißen Kontaktplatten 86 und 92 an, während es mit ihnen in gleitendem Kontakt war. Die mit dem Differentialabtastkalorimeter gemessene maximale Schmelztemperatur des Fadenmaterials betrug in jedem Beispiel 260°C. Es fand kein Verschmelzen von Fäden während der in Fig. 2 veranschaulichten thermischen Behandlung statt. Weitere Einzelheiten der durchgeführten Versuche werden in den folgenden Beispielen beschrieben.

Beispiel 1

Die Spinndüse 2 wies 20 Bohrungen auf. Das Polyäthylenterephthalat hatte während des Spinnens eine Temperatur von 316°C. Der Polyesterdurchsatz durch die Spinndüse 2 betrug 12 g/min und der Überdruck im Spinnpack 107 bar.

Die verhältnismäßig hohe Spannung, unter die das Fadenmaterial am Austrittsende der Erstarrungszone 12 kam, betrug 0,017 cN/dtex, gemessen bei 30. Das frisch gesponnene Fadenmaterial lief mit einer Geschwindigkeit von 500 m/min um Schrägwalzen 26 und 28 und zeigte an dieser Stelle des Prozesses eine verhältnismäßig hohe Doppelbrechung von +9,32×10^-3 und einen Gesamttiter von 240 dtex. Das maximale Verstreckverhältnis für das frisch gesponnene Fadenmaterial vor dem Eintritt in die erste Verstreckungszone betrug 4,2 : 1.

Die folgende Tabelle I gibt zusätzliche Parameter und Ergebnisse für mehrere erfindungsgemäß durchgeführte Versuche an, bei denen die Bedingungen (1) des ersten Verstreckens, (2) des zweiten Verstreckens und (3) des abschließenden Teils der thermischen Behandlung durch Einstellung der Relativgeschwindigkeiten der Schrägwalzen 36 und 38, 82 und 84, 88 und 90 und 94 und 96 sowie der Temperaturen der heißen Kontaktplatten 86 und 92 verändert wurden.

In der Tabelle I sowie in den später folgenden Tabellen werden die folgenden Abkürzungen und Ausdrücke verwendet:

DR= Verstreckverhältnis (: 1) auf Basis des Verhältnisses der Oberflächengeschwindigkeiten der Galetten TEN= Zugfestigkeit des Garns in cN/dtex, gemessen bei 25°C E= Dehnung des Garns in Prozent, gemessen bei 25°C IM= Anfangsmodul des Garns in cN/dtex, gemessen bei 25°C MAX. DR= maximales Verstreckverhältnis (: 1), bis zu dem das frisch gesponnene Garn auf praktischer und reproduzierbarer Basis ohne Bruch verstreckt werden kann DPF= Einzeltiter des Fadens in dtex Schrumpfung= Längsschrumpfung, gemessen bei 175°C an der Luft in Prozent Arbeitsverlust= Arbeitsverlust bei 150°C beim Wechsel des Garns zwischen einer Spannung von 0,53 cN/dtex und 0,044 cN/dtex, gemessen bei konstanter Dehnungsgeschwindigkeit von 12,7 mm/min in 0,113 J an einer 25,4 cm langen Garnprobe und normalisiert auf den Wert für ein Multifilamentgarn mit einem Gesamttiter von 1111 dtex in der hier beschriebenen Weise Stabilitätsindex= reziproker Wert des Produkts aus der Multiplikation der Schrumpfung mit dem Arbeitsverlust Festigkeitsindex= Produkt, das durch Multiplikation der Zugfestigkeit mit dem Anfangsmodul erhalten wird Kristallinität= Kristallinität in Prozent ausgedrückt f _a= amorphe Orientierungsfunktion f _c= kristalline Orientierungsfunktion

Weitere Eigenschaften des Produkts

Beispiel 2

Die Spinndüse 2 war mit 20 Bohrungen versehen. Das Polyäthylenterephthalat hatte beim Spinnen eine Temperatur von 312°C. Der Polyesterdurchsatz durch die Spinndüse 2 betrug 12 g/min. Der Überdruck am Spinnpack betrug 132 bar.

Die verhältnismäßig hohe Spannung, die auf das Fadenmaterial am Austritt der Erstarrungszone zur Einwirkung kam, betrug 0,036 cN/dtex. Das frisch gesponnene Fadenmaterial wurde um die Schrägwalzen 26 und 28 mit einer Geschwindigkeit von 1000 m/min geführt und hatte an dieser Stelle des Verfahrens eine verhältnismäßig hohe Doppelbrechung von +20×10^-3 und einen Gesamttiter von 120 dtex. Das maximale Verstreckverhältnis für das frisch gesponnene Fadenmaterial vor dem Eintritt in die erste Verstreckungszone betrug 3,2 : 1.

In Tabelle II sind zusätzliche Verfahrensparameter und -ergebnisse angegeben, die bei mehreren Versuchen erzielt wurden, bei denen die Bedingungen 1) der ersten Verstreckung, 2) der zweiten Verstreckung und 3) des letzten Teils der thermischen Behandlung durch Veränderung der Relativgeschwindigkeiten der Galetten 36 und 38, 82 und 84, 88 und 90 sowie 94 und 96 und der Temperaturen der heißen Kontaktplatten 86 und 92 verändert wurden.

Weitere Eigenschaften des Produkts

Beispiel 3

Die Spinndüse hatte eine Lochzahl von 20, und das Polyäthylenterephthalat hatte während des Spinnens eine Temperatur von 316°C. Der Polyesterdurchsatz durch die Spinndüse 2 betrug 12 g/min und der Spinnpacküberdruck 103 bar.

Die verhältnismäßig hohe Spannung, die auf das Fadenmaterial am Austrittsende der Erstarrungszone 12 ausgeübt wurde, wurde beim Punkt 30 gemessen und betrug 0,051 cN/dtex. Das frisch gesponnene Fadenmaterial wurde mit einer Geschwindigkeit von 1150 m/min um Schräggaletten 26 und 28 geführt und hatte an dieser Stelle eine verhältnismäßig hohe Doppelbrechung von +30×10^-3 und einen Gesamttiter von 104 dtex. Das maximale Verstreckverhältnis für das frisch gesponnene Fadenmaterial vor dem Eintritt in die erste Verstreckungszone betrug 2,6 : 1.

In der folgenden Tabelle III sind zusätzliche Verfahrensparameter und -ergebnisse genannt, die bei mehreren Versuchen erhalten wurden, bei denen die Bedingungen 1) der ersten Verstreckung, 2) der zweiten Verstreckung 3) des abschließenden Teils der thermischen Behandlung durch Veränderung der Relativgeschwindigkeiten der Galetten 36 und 38, 82 und 84, 88 und 90 sowie 94 und 96 und der Temperatur der heißen Kontaktplatten 86 und 92 verändert wurden.

Weitere Eigenschaften des Produkts

Beispiel 4

Die Lochzahl der Spinndüse betrug 34, und das Polyäthylenterephthalat hatte während des Spinnens eine Temperatur von 325°C. Der Polyesterdurchsatz durch die Spinndüse 2 betrug 13 g/min und der Spinnpacküberdruck 52 bar.

Die verhältnismäßig hohe Spannung, die auf das Fadenmaterial am Austrittsende der Erstarrungszone 12 ausgeübt wurde, betrug 0,067 cN/dtex, gemessen bei 30. Das frisch gesponnene Fadenmaterial wurde mit einer Geschwindigkeit von 1300 m/min um die Schräggaletten 26 und 28 geführt und hatte an dieser Stelle eine verhältnismäßig hohe Doppelbrechung von +38×10^-3 und einen Gesamttiter von 100 dtex. Das maximale Verstreckverhältnis für das frisch gesponnene Fadenmaterial vor dem Eintritt in die erste Verstreckungszone betrug 2,52 : 1.

In der folgenden Tabelle IV sind zusätzliche Verfahrensparameter und die Ergebnisse angegeben, die erfindungsgemäß erzielt wurden.

Weitere Eigenschaften des Produkts

Vergleichsbeispiele

Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäß gewonnenen Polyesterfilamente nicht erhalten werden, wenn Segmente eines im Handel erhältlichen Reifencordgarns aus Polyäthylenterephthalat von hoher Festigkeit den nachstehend beschriebenen thermischen Nachbehandlungen unterworfen werden. Das Ausgangsmaterial für die Versuche wurde durch Schmelzspinnen unter der üblichen niedrigen Spannung hergestellt. Das frisch gesponnene Fadenmaterial hatte eine Doppelbrechung von +1×10^-3. Es wurde in mehreren Stufen, die im Rahmen des Spinnprozesses nach dem Schmelzspinnen durchgeführt wurden, bis 85% seines maximalen Verstreckverhältnisses heißverstreckt und der Entspannung um 6% überlassen. Die thermische Nachbehandlung, der das handelsübliche Reifencordgarn von hoher Festigkeit unterworfen wurde, bestand darin, daß das Garn über eine bei verschiedenen Temperaturen gehaltene heiße Kontaktplatte geführt wurde, während es unter Längsspannung gehalten wurde, die unterschiedlich stark war, um die genannten Verstreckverhältnisse zu erhalten. In der folgenden Tabelle V sind die Eigenschaften des Ausgangsmaterials, die während der thermischen Nachbehandlung angewandte Temperatur der Kontaktplatte, das bei der thermischen Nachbehandlung angewandte Verstreckverhältnis und die Eigenschaften des Fadenmaterials nach der thermischen Nachbehandlung angegeben. Die gebrauchten Ausdrücke und Abkürzungen haben die bereits genannten Bedeutungen.

Tabelle V (Vergleichsbeispiele)

Es hat sich ferner gezeigt, daß die erfindungsgemäß gewonnenen Polyesterfilamente nicht erhalten werden, wenn ein übliches Verfahren zur Herstellung von Reifencordgarn hoher Festigkeit nach der ersten Verstreckungsstufe beendet wird und Segmente des erhaltenen Fadenmaterials anschließend verschiedenen Heißverstreckbehandlungen unterworfen werden. Das Ausgangsmaterial für die Versuche wurde durch Schmelzspinnen unter der üblichen niedrigen Spannung hergestellt. Das frisch gesponnene Fadenmaterial hatte eine Doppelbrechung von +1×10^-3. Es wurde bei einem Verstreckverhältnis von 3,65 : 1 im Rahmen des Herstellungsprozesses nach dem Schmelzspinnen in einer einzigen Stufe verstreckt und dann aufgewickelt. Die anschließende Heißverstreckung wurde durchgeführt, indem das Ausgangsgarn unter Längsspannung, die unterschiedlich stark war, um die genannten Verstreckverhältnisse zu erhalten, über eine bei verschiedenen Temperaturen gehaltene heiße Kontaktplatte geführt wurde. In der folgenden Tabelle VI sind die Eigenschaften des Ausgangsmaterials, die Temperatur der Kontaktplatte, die während des anschließenden Heißverstreckens angewandt wurde, das während des anschließenden Heißverstreckens angewandte Verstreckverhältnis und die Eigenschaften des Fadenmaterials nach dem anschließenden Heißverstrecken angegeben. Die gebrauchten Ausdrücke und Abkürzungen haben die bereits genannten Bedeutungen.

Tabelle VI (Vergleichsbeispiele)

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von hochbruchfesten, strukturstabilen Polyesterfilamenten, dadurch gekennzeichnet, daß ein schmelzspinnbarer, 85 bis 100 Mol-% Polyäthylenterephthalat und 0 bis 15 Mol-% andere copolymerisierte Estereinheiten enthaltender geschmolzener Polyester mit einer Grenzviskosität von 50 bis 200 cm³/g durch eine Spinndüse mit einer Vielzahl von Öffnungen extrudiert und das hierbei gebildete geschmolzene Fadenmaterial in seiner Längsrichtung durch eine mit Ein- und Auslaß versehene Erstarrungszone unter gleichmäßigem Kühlen geleitet und in feste Filamente überführt wird, die unter einer unmittelbar am Auslaß der Erstarrungszone gemessenen Spannung von 0,013 bis 0,133 cN/dtex aus dieser Zone abgezogen werden, worauf diese eine Doppelbrechnung von +9×10^-3 bis +70×10^-3 aufweisenden Filamente kontinuierlich zu einer ersten Spannungsisoliervorrichtung und von dort kontinuierlich zu einer ersten Verstreckungszone gefördert und dort mit einem Verstreckverhältnis von 1,01 : 1 bis 3,0 : 1 kontinuierlich verstreckt und anschließend unter Spannung bei einer Temperatur über der der ersten Verstreckungszone thermisch bis zu mindestens 85% des maximalen Verstreckverhältnisses der frisch gesponnenen Filamente behandelt werden und diesen eine Bruchfestigkeit von mindestens 6,6 cN/dtex verliehen wird, wobei wenigstens der letzte Teil der thermischen Behandlung bei einer Temperatur im Bereich von 90°C unterhalb der mit dem Differentialabtastkalorimeter gemessenen maximalen Schmelztemperatur des Polyesters bis unterhalb der Schmelztemperatur der Filamente durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schmelzspinnbare Polyester Polyäthylenterephthalat ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester vor dem Schmelzspinnen eine Grenzviskosität von 80 bis 200 cm³/g aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Erstarrungszone eine gasförmige Atmosphäre einer Temperatur von 10°C bis 60°C aufrechterhalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmige Atmosphäre Luft ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente in die erste Spannungsisoliervorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 500 bis 3000 m/min eintreten.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente in die erste Spannungsisoliervorrichtung mit einer Doppelbrechnung von +9×10^-3 bis +30×10^-3 eintreten.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente in der ersten Verstreckungszone mit einem Verstreckverhältnis von 1,4 : 1 bis 3,0 : 1 verstreckt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Behandlung in einer Vielzahl von Stufen mit von Stufe zu Stufe steigender Temperatur durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyester aus 90 bis 100 Mol-% Polyäthylenterephthalat und 0 bis 10 Mol-% anderer copolymerisierter Estereinheiten eingesetzt wird, der eine Grenzviskotität von 85 bis 100 cm³/g aufweist, daß die Temperatur der gasförmigen Atmosphäre in der Erstarrungszone unter 80°C liegt und daß wenigstens der letzte Teil der thermischen Behandlung in einem Temperaturbereich zwischen 220°C und 250°C durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß geschmolzenes Polyäthylenterephthalat mit einer Grenzviskosität von 90 bis 95 cm³/g durch eine Spinndüse mit einer Vielzahl von Öffnungen bei Temperaturen von 280°C bis 320°C extrudiert und in der Erstarrungszone bei Temperaturen von 10°C bis 40°C verfestigt wird, worauf die Filamente aus der Erstarrungszone unter einer Spannung von 0,013 bis 0,053 cN/dtex abgezogen, der ersten Spannungsisoliervorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 500 bis 2000 m/min zugeführt, anschließend in der ersten Verstreckungszone mit einem Verstreckverhältnis von 1,4 : 1 bis 3,0 : 1 verstreckt und schließlich zur Erzielung von mindestens 90% der maximalen Verstreckverhältnisse bei Temperaturen von 220°C bis 250°C thermisch behandelt werden.