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Verfahren zur Herstellung eines voluminösen Garnes
Die Erfindung betrifft die Behandlung von Garn oder Fäden zur Erzeugung eines Garnes von stark ver- grössertem Volumen und bezieht sich insbesondere auf die Erzeugung eines voluminösen Garnes, das aus mehreren einzeln gekräuselten Fasern besteht und zahlreiche, in unregelmässigen Abständen längs der
Garnoberfläche angeordnete ringartige Schleifen und vorstehende Faserenden aufweist.
Es ist die Erzeugung eines neuartigen, aus endlosen Fäden bestehenden voluminösen Garnes bereits beschrieben, das die meisten der erwünschten Eigenschaften von gewöhnlichem gesponnenem Stapelfa- sergarn besitzt, von dem es sich jedoch dadurch unterscheidet, dass es aus im wesentlichen endlosen Fä- den besteht. In diesem Garn wird ein grosses Volumen und ein dem Stapelfasergarn ähnliches Aussehen durch zahlreiche ringartige Schleifen und andere Kräuselungen erzielt, die in unregelmässigen Abständen längs der Fäden angeordnet sind und an den verschiedenen Fäden verschiedene Abstände haben.
Dieses aus endlosen Fäden bestehende Gebilde hat zwar für die meisten Verwendungszwecke zahlreiche Vortei- le, doch gibt es textiltechnische Anwendungen, für die ein Garn erforderlich ist, das ein flaumiges, lokkeres oder kaschmirähnliches Aussehen hat und eine grosse Anzahl von vorstehenden Fadenenden besitzt.
Für diese Zwecke ist ein Garn erwünscht, das eine Kombination der durch freie Enden und durch volu- menvergrössernde Fadenkräuselungen erzielten Eigenschaften darstellt.
Mit Ausnahme von Seide sind alle natürlichen Fasern tierischer, pflanzlicher oder mineralischer Herkunft nur relativ kurz. Aus diesen natürlichen Fasern hergestelltes Garn besteht notwendigerweise aus Stapelfasern. Ausserdem werden grosse Mengen von künstlich hergestellten endlosen Fäden vor ihrer Verarbeitung zu Garn auf Stapelfasern zerschnitten. Die Behandlung dieser Stapelfasergarne zur Erzielung von volumenvergrössernden Kräuselungen (Einrolleffekten) ist wünschenswert, unabhängig davon, ob freie Enden erforderlich sind oder nicht.
Die Erfindung bezweckt die Herstellung eines Garnes, das zahlreiche vorstehende freie Faserenden und infolge einer ringartige Schleifen aufweisenden Fadenkräuselung ein vergrössertes Volumen hat. Ferner bezweckt die Erfindung die Herstellung eines gesponnenen Stapelfasergarnes von vergrössertem Volumen mit zahlreichen, in unregelmässigen Abständen längs der Garnoberfläche verteilten ringartigen Schleifen und vorstehenden Faserenden. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Erzeugung eines Garnes von vergrössertem Volumen aus üblichem gesponnenem Stapelfasergarn. Weitere Zwecke der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung und den Patentansprüchen hervor.
In den Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen, zeigt Fig. l m einer Seitenansicht eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, Fig. 2 in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eine andere Ausführungsform der Düse, Fig. 3 eine Vorderansicht der Düse nach Fig. 2, Fig. 4 in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eine weitere Ausführungsform der Düse und Fig. 5 in einer Seitenansicht das Aussehen von ungedrehtem behandeltem Garn, das aus einem aus endlosen Fäden bestehenden Garn hergestellt worden ist (etwa zehnfach vergrössert).
Fig. 6 stellt in gleicher Vergrösserung ein ungedrehtes behandeltes Garn dar, das aus zwei aus endlosen Fäden bestehenden Einzelgarnen hergestellt worden ist, Fig. 7 ein behandeltes Garn, das aus einem Einzelgarn aus endlosen Fäden und einem Einzelgarn aus Baumwolle hergestellt worden ist, Fig. 8 ein behandeltes Garn, das aus einem gesponnenen Stapelfaser-Einfachgarn hergestellt worden ist und Fig. 9 ein behandeltes Garn, das aus einem gesponnenen Stapelfaser-Doppelgarn hergestellt worden ist. Fig. 10 zeigt schematisch die Anordnung einer Einrichtung zur Garnzuführung, von Texturbildungsdüse, Dralldüse, Abzugswalzen und Auf-
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wickelvorrichtung.
Fig. 11 ist eine Alternative der in Fig. 10 dargestellten Anordnung, u. zw. mit einer
Stufenwalze und einem Streckstift und Fig. 12 eine ohne weitere Erläuterung verständliche Alternativan- ordnung zu Fig. 10. Fig. 13 zeigt schematisch im Schnitt einen Flockkasten, der mit einer Texturbildungs- düse versehen ist und Fig. 14 eine Anordnung mit Garneinzugswalzen, Flockkasten, Quetschwalzen und i Aulwickelvorrichtung.
Fig. 15 veranschaulicht schematisch an Hand von einzelnen Strängen, wie die Stapelfasern von
Schleifen erfasst werden, die von einem Strahl erzeugt worden sind, während Fig. 16 die in den zugezoge- nen Schleifen der Fig. 15 festgehaltenen Stapelfasern zeigt. Fig. 17 veranschaulicht einen einzelnen Strang mit gegen die tragende Faser heruntergedrackten Stapelfasern, Fig. 18, wie einige Stränge von dem Ver- I drillungsstrahl um das Fadenbündel herumgewickelt werden und Fig. 19 stellt eine abgeänderte Ausfüh- rungsform dar, bei der an Stelle der Texturbildungsdüse ein T-förmiges Rohr verwendet wird, das aus einem beliebigen glatten Material wie Glas, rostfreiem Stahl od. dgl. bestehen und einen Durchmesser von etwa 3, 2 bis 12,7 mm haben kann.
Die Erfindung schafft ein Garn, das infolge einer Umhüllung aus vorstehenden Faserenden ein flau- miges bis kaschmirartiges Aussehen hat und im Vergleich zu den bekannten Stapelfasergarnen ein unge- wöhnlich grosses Volumen einnimmt ; das wird dadurch hervorgerufen, dass die Fasern in unregelmässigen Längsabständen mit Kräuselungen (Einrollungen) wie Windungen, Schleifen und Schlingen versehen sind, wobei diese Kräuselungen bei verschiedenen Fasern verschiedene Abstände haben, so dass sie die Fasern seitlich im Abstand voneinander halten. Das Garn zeichnet sich vor allem durch die Kombination eines ungewöhnlich grossen spezifischen Volumens mit der durch die vorstehenden Faserenden gebildeten flau- migen Umhüllung aus und ausserdem durch das Vorhandensein zahlreicher ringartiger Schleifen und ande- rer Kräuselungen der Fasern.
Die an der Oberfläche sichtbaren Kräuselungen tragen zu erw ! 1nschten Eigen- schaften des Garnes bei. Die innerhalb des Garnes befindlichen, weniger auffälligen Faserkräuselungen sind jedoch für die Vergrösserung des Volumens des Garnes und die Warmhaltefähigkeit von daraus herge- stellten Bekleidungsstücken noch wichtiger.
Die für das Garn typischen Faserschleifen werden als ringartig bezeichnet, weil sie winzige ge- schlossene Schleifen darstellen, die dadurch gebildet werden, dass eine Faser umgebogen wird, bis sie sich selbst kreuzt und dann im wesentlichen in der ursprünglichen Richtung weiterläuft. In der Mathematik wird eine Kurve dieser Art als Crunode bezeichnet. Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich die nachstehende Beschreibung und die Patentansprüche auf Schleifen dieser Art. Die meisten der an der
Garnoberfläche sichtbaren Schleifen sind annähernd kreisförmig und daher als ringartig zu bezeichnen.
Die innerhalb des Garns befindlichen crunodalen Schleifen können nicht leicht untersucht werden, doch werden sie natürlich unter dem Druck der sie umgebenden Fäden kompliziertere Formen annehmen.
Die Faserenden und auch die Kräuselungen können dadurch an Ort und Stelle festgehalten werden, dass dem Garn ein Drall erteilt wird. Ein Einfachgarn kann einen Z- oder S-Drall haben. In einem Mehr- fachgarn sind die einzelnen Garne gewöhnlich in einer Richtung gedreht und werden dann in der entge- gengesetzten Richtung miteinander verdreht, d. h. dass die Einzelgarne beispielsweise einen Z-Drall ha- ben und das Mehrfachgarn einen S-Drall hat. Wenn die Kräuselungen nicht beispielsweise durch Erhitzen des gekräuselten Garns fixiert werden, kehren die Fasern beim Aufdrehen und Auseinandernehmen des
Garnes in ihren ursprünglichen, ungekräuselten Zustand zurück, so dass ursprünglich gerade Fasern im we- sentlichen in gerader Form erhalten werden.
Wenn die Garnfasern dagegen von vornherein gekräuselt, wellenförmig oder geringelt waren, kehren sie bei ihrer Abtrennung von dem Garn wieder in diese Form zurück.
Erfindungsgemäss wird das Garn nach einem Verfahren erzeugt, in dem dasselbe durch einen schnellströmenden Strahl unter solchen Bedingungen geführt wird, dass in dem Garn sowohl die sein Volumen vergrössernden Kräuselungen als auch zahlreiche vorstehende Fadenenden ausgebildet werden, worauf die Fäden miteinander verdreht werden, um die Kräuselungen und Fadenenden zu fixieren. In mancher Hinsicht ähnelt das Verfahren dem der USA-Patentschrift Nr. 2,783, 609, doch müssen weitere kritische Bedingungen eingehalten werden, damit die gewünschte aus Fadenenden bestehende Umhüllung an der Garnoberfläche erzielt wird.
Das Ausgangsgarn kann aus Stapelfasern bestehen, die wieder aus natürlichen Fasern oder aus zu Stapelfasern zerschnittenen Kunstfäden bestehen können; das Garn kann jedoch auch aus zwei oder mehreren (auch endlosen) Garnarten bestehen, von denen zumindest eine aus Stapelfasern besteht bzw. solche enthält.
Bei der kräuselnden Behandlung von Garn, das aus im wesentlichen endlosen Fäden besteht, wird dieses Garn durch einen Strahl geführt, in dem solche Bedingungen herrschen, dass die Fäden zur Bildung der gewünschten freien Faserenden in unregelmässigen Abständen zerrissen werden. Zu diesem Zweck muss der
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Strahl das Garn zunächst öffnen. Die Fäden eines aus endlosen Fäden bestehenden ungedrehten Garnes können ohne weiteres durch die Turbulenz voneinander getrennt werden, die von einem Strahl hoher Ge- schwindigkeit erzeugt wird. Dagegen muss ein gedrehtes Garn erst aufgedreht werden, ehe die Fäden von- einander getrennt werden können. Dieses Aufdrehen kann jedoch ebenfalls mit Hilfe des Strahls bewirkt werden.
Unter geeigneten Bedingungen bewirkt der Strahl ein genügende vorübergehendes Aufdrehen der
Garnfäden, so dass der Strahl dann das Garn öffnen kann. Dies ist nicht nur bei einem gedrehten Einfach- garn der Fall, sondern auch bei einem Garn, das aus mehreren einzeln gedrehten Einzelgarnen besteht.
Nach Trennung der Garnfäden voneinander werden die Fäden durch eine entsprechende Turbulenz des
Strahls mit einer solchen Schnelligkeit herumgewirbelt, dass die Dauerbiegefestigkeit des Materials rasch überschritten wird und einige oder viele Fäden reissen.
Dieses Öffnen des Garnes und ein genügendes Herumwirbeln der Fäden bis zum Zerreissen auf rela- tiv kurze Längen wird erzielt, wenn der Strahl Schallgeschwindigkeit oder wenigstens annähernd diese Ge- schwindigkeit hat. Die Wegstrecke des Garnes durch den Strahl soll kleiner sein als die mittlere Länge der Fasern, die durch dieses Reissen der endlosen Fäden erzeugt werden, damit die Fasern nicht in unzu- lässigem Masse von dem Garn abgetrennt werden. Das von dem Strahl abgezogene Garn wird verdreht, damit die gebildeten Fasern und Kräuselungen fixiert werden. Die Stärke der Reisswirkung ist bei sonst gleichen Bedingungen von der Dauerbiegefestigkeit des Fadenmaterials abhängig. Die Ausbildung des durch die Behandlung erhaltenen Gebildes kann jedoch durch die Geschwindigkeit beeinflusst werden, mit der das Garn durch den Strahl geführt wird.
Die Herstellung des gekräuselten Garnes aus Stapelfasergarn ist in mindestens einer Hinsicht einfa- cher, weil ein Zerreissen von Fäden nicht erforderlich ist. Es müssen jedoch unerwartete Schwierigkeiten überwunden werden, weil sonst das Garn entweder in Stücke zerrissen oder durch die Behandlung überhaupt nicht wesentlich verändert wird. Die Fasern von Stapelfasergarn müssen durch einen Drall des Garns festgehalten werden, aber das Garn muss aufgedreht werden, solange es sich in dem Strahl befindet, wenn die Behandlung überhaupt eine merkliche Wirkung haben soll. Es hat sich gezeigt, dass im Bereich der Schallgeschwindigkeit der Strahl auf das Garn ein beträchtliches Aufdrehmoment (Rückdrall) sowie einen beträchtlichen Zug ausübt.
Wenn man dem Garn gestattet, sich unter der Wirkung dieses Drehmoments über eine Strecke aufzudrehen, welche grösser ist als die Faserlänge, wird die Zugfestigkeit des Garnes so stark herabgesetzt, dass die von dem Strahl ausgeübte Zugkraft das Garn auseinanderziehen kann. Es hat sich gezeigt, dass bei Zuführung des den Strahl durchsetzenden Garnes zu einer Aufwickelvorrichtung die Aufdrehwirkung des Strahls auf die zwischen der Zuführungs- und der Aufwickelvorrichtung befindliche Gamlänge beschränkt ist. Das heisst, dass das von dem Strahl erzeugte Drehmoment das Garn vorübergehend ("falsch") aufdreht, d. h. entdrallt.
Der Grad dieses"Falschaufdrehens"ist der Zugspannung des Garnes zwischen Zuführungs- und Aufwickelvorrichtung umgekehrt proportional, weil die Zugpsannung ein Drehmoment erzeugt, das dem von dem Strahl erzeugten Drehmoment entgegengesetzt ist. Das vor- übergehende Aufdrehen kann daher durch Erhöhung der Zugspannung beeinflusst werden, doch wird dadurch die Schwierigkeit nicht gelöst, weil die Summe der durch den Strahl und die Aufwickelvorrichtung erzeugten Zugspannungen dann die Festigkeit des Garnes übersteigt.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines voluminösen Garnes ist dadurch gekennzeichnet, dass ein aus Stapelfasern bestehendes Garn oder mehrere Garne, von denen zumindest eines aus Stapelfasern besteht bzw. solche enthält, in an sich bekannter Weise durch einen schnellströmenden Gasstrahl geleitet werden, der die Fasern der Garne voneinander zu trennen und zumindest einige der Fasern mit Schlingen, Einrollungen usw. zu versehen vermag, und dass die Einwirkung des Gasstrahls auf eine wirksame Strecke beschränkt wird, welche kleiner ist als die Länge der Stapelfasern, worauf das voluminöse Garn gewünschtenfalls mit losen Fasern in Berührung gebracht und sodann unter Spannung aufgewickelt wird.
Diese Beschränkung der Einwirkung des Gasstrahls auf eine wirksame Strecke der gekennzeichneten Art kann dadurch erfolgen, dass man das Garn vor dem Eintritt in den Gasstrahl und nochmals bei seinem Austritt aus dem Strahl abbremst. Dadurch wird erreicht, dass sich die Aufdrehwirkung nicht nach hinten bzw. nach vorne fortpflanzen kann. Der Abstand zwischen den beiden Bremsstellen kann zweckmässig so bemessen sein, dass das"Falschaufdrehen"effektiv auf eine Strecke beschränkt ist, die weniger als die Hälfte der Stapelfaserlänge beträgt. Die erforderliche Hemmung kann dadurch bewirkt werden, dass das Garn über feste Flächen gezogen wird, die von den Garn-Ein-und Austrittsflächen der Strahldüse gebildet werden können.
Das den Strahl verlassende Garn kann auch dadurch gebremst werden, dass es gegen eine Prallplatte geführt wird, die ausserdem den Zweck hat, das Garn aus dem Strahlstrom zu entfernen.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens kann die Einwirkung des
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Gasstrahls auch dadurch beschränkt werden, dass man den Fasern und Einzelgarnen in einem Mehrfachgarn einen entgegengesetzten Drall verleiht.
Die das Garn aufdrehende Wirkung des Strahls kann mit einer Kämmwirkung verglichen werden. Die
Zugwirkung des Strahlstromes richtet die schraubenförmig verdrehten Fasern gerade und erzeugt ein Dreh- moment, welches das Garn aufdreht. Ein im Bereich der Schallgeschwindigkeit strömender Strahl erzeugt ein Drehmoment, das zum Aufdrehen der gewöhnlich vorkommenden Garne genügt. Besonders bei stark gedrehtem Einfachgarn ist es jedoch manchmal erwünscht, einen im Gegensinn des Garndralls rotieren- den Verdrillungsstrahl zu erzeugen, um das das Falschaufdrehen bewirkende Drehmoment des Strahls zu vergrössern. Rein mechanische Mittel zum Falschzwirnen sind in der Technik bekannt, sie sind aber zur
Erzielung des beschriebenen vorübergehenden Aufdrehens (Falschaufdrehen) nicht erforderlich.
Nach dem
Aufdrehen der Fasern bewirkt die Turbulenz des schnell strömenden Strahls eine Trennung der Fasern und die Ausbildung von Kräuselungen bei den einzelnen Fasern sowie der nach aussen vorstehenden Faseren- den. Daher kann man sowohl Stapelfasergarn als auch aus endlosen Fäden bestehendes Garn in ähnlicher
Weise mit einem Strahl von annähernd Schallgeschwindigkeit verarbeiten, um das gewünschte voluminö - se Garn mit einer Umhüllung aus vorstehenden Faserenden zu erhalten.
Die Verarbeitung von Mehrfachgarn ist etwas leichter als die von Einfachgarn, weil die Einzelgarne aufeinander eine Bremswirkung ausüben, die dem Aufdrehen der Fasern entgegenwirkt. Auf diese Weise kann mindestens teilweise die notwendige Bremswirkung erzielt werden, die verhindert, dass sich das Falschaufdrehen des Garnes über einen so grossen Bereich erstreckt, dass das Garn auseinandergezogen wird. Dies zeigt sich am besten an einem Stapelfaser-Mehrfachgarn üblicher Art, dessen Einzelgarne in einer Richtung gedreht sind, beispielsweise einen Z-Drall haben, während das Garn als Ganzes in der entgegengesetzten Richtung gedreht ist, beispielsweise einen S-Drall hat.
Ein auf die Fasern der Einzelgarne ausgeübtes Aufdrehmoment trachtet danach, die Garne im entgegengesetzten Sinn zusammenzudrehen ; dieser Drall des Mehrfachgarnes wirkt dem genannten Drehmoment entgegen und gestattet eine Trennung der Fasern voneinander nur über eine kleine Strecke. Wenn der Drall genügend gross ist, beispielsweise bei stark gedrehtem Garn, bewirkt diese einer Trennung der Fasern voneinander entgegengesetzte Wirkung eine genügende Bremsung, so dass die Anwendung von Bremsflächen vor und nach dem Strahl überflüssig ist. Das gleiche gilt in geringerem Masse, wenn nicht miteinander verdrehte Einzelgarne dem Strahl zugeführt werden. Diese Einzelgarne erzeugen eine Bremswirkung, die den Kräften entge- gengesetzt ist, welche die Fasern eines Einzelgarnes aufzudrehen trachtet.
Beispielsweise können gemäss der Erfindung zwei Einzelgarne leichter einem Strahl gemeinsam zugeführt und zu einem einzigen Garn verarbeitet werden, als dies bei einem Einfachgarn möglich ist. Wenn ein Einzelgarn aus endlosen Fäden und ein anderes Einzelgarn aus Stapelfasern besteht, erhöhen die endlosen Fäden ebenfalls den Widerstand gegenüber Zugkräften, welche die Zugfestigkeit des aus Stapelfasern bestehenden Einfachgarnes überschreiten.
Fig. 1 zeigt die Anordnung einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Das Ausgangsgarn 10 kann von einer beliebigen geeigneten Quelle, beispielsweise einem Garnwickel, oder ohne Zwischenaufwickeln. direkt von der Spinnstelle her zugeführt werden. Das Garn geht zwischen den Einzugswalzen 12 und 14 hindurch, die so angetrieben werden, dass sie das Garn mit der gewünschten Geschwindigkeit vorwärtsbewegen, die vorzugsweise eine Grössenordnung von 45, 7 bis 91,4 m/min hat, jedoch auch zwischen weiteren Grenzen gewählt werden kann. Diese Einzugswalzen sind auf einen Bock 16 gelagert. Das Garn tritt durch eine auf dem Träger 20 angeordnete Führung 18 in eine Strahldüse ein, die von dem Luftzuführungsrohr 22 getragen wird. Diese Düse ist im Schnitt dargestellt, um ihre Konstruktion deutlich zu machen. Der Düsenkörper 24 ist hohl und mit einem venturiförmigen Austrittskanal 26 versehen, welcher die Bildung des schnell strömenden Strahls bewirkt.
Bei 30 ist in den Düsenkörper ein hohler Einsatz 28 mit einem Aussengewinde eingeschraubt, der mit einem Konus 32 endet, der in die Mündung des Strahlaustrittskanals 26 hineinreicht. Das Garn läuft durch den Einsatz und verlässt diesen durch eine Öffnung in dem vorragenden Konus ; dann wird es aus dem Austrittskanal 26 der Düse von aem Strahl mitgerissen, der durch die über das Rohr 22 in die Düse eintretende Luft erzeugt wird. Die Luftzufuhr zu dem Strahl kann mit einem in dem Zuführungsrohr angeordneten Steuerorgan 34 geregelt werden.
Die Öffnung für das Garn in dem Konus 32 soll so gross sein, dass es das Garn satt anliegend um- schliesst ; das Garn soll dadurch genügend gebremst werden, damit merkliches Aufdrehen vor Erreichen des Strahls vermieden wird, wenn nicht auf andere Weise eine gleichwertige Bremsung erzielt wird.
Das die Düse verlassende Garn wird von einer Prallplatte 36, die in der Nähe des Austrittskanals 26 auf der Düse montiert ist, rechtwinklig abgelenkt. Diese Prallplatte hat den Zweck, erstens die Wirkung des schnell strömenden Strahls auf das Garn zu beenden und zweitens das Garn zu bremsen, damit es nicht
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aber diese Stelle hinaus aufgedreht wird. Aus den vorerwähnten Gründen muss der Abstand von dem Ende des Konus 32 bis zur Prallplatte kleiner sein als die Länge der Faser in dem behandelten Garn. Vorzugs- weise soll dieser Abstand so bemessen sein, dass das durch den Strahl bewirkte Falschaufdrehen auf weni- ger als die Hälfte der Faserlänge beschränkt wird. Anstatt der Prallplatte kann zur Erzielung des gleichen
Ergebnisses eine Führung verwendet werden.
Häufig kann man eine genügende Bremsung auch dadurch er- zielen, dass man das Garn über die Austrittsfläche 38 der Düse zieht. Wenn die Garnöffnung in dem Ko- nus 32 keine genügende Bremsung an der Eintrittsstelle des Garnes in den Strahl bewirkt, kann das Garn unter einem Winkel in die Düse eingeführt und dabei an andern Teilen des Einsatzes 28 gebremst wer- den..
Der Strahl strömt annähernd mit Schallgeschwindigkeit, um die Fasern voneinander zu trennen, ihnen volumenvergrössernde Kräuselungen zu erteilen und zu bewirken, dass Faserenden von dem Garn vorstehen, wie dies bereits beschrieben wurde. Darauf gelangt das behandelte Garn durch eine unter der Prallplat- te 36 angeordnete Führung 40 zu zwei Abzugswalzen 44 und 46, die zweckmässig in einem Bock 42 ge- lagert sind und mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden, die etwas kleiner ist als die der
Einzugswalzen 12,14, damit das Garn dem Strahl mit einer Überlänge zugeführt wird. Der Betrag dieser Überlänge ist einer der Faktoren, welche die Vergrösserung des Volumens durch den Strahl beeinflussen und soll je nach dem gewünschten Effekt im allgemeinen in einem Bereich von 5 bis 500/0 liegen.
Der Pro- zentsatz der Überlänge ist der Prozentsatz, um den die Einzugsgeschwindigkeit des Garnes grösser ist als die Abzugsgeschwindigkeit. Die Abzugswalzen 44,46 können das Garn einer beliebigen geeigneten Auf- wickelvorrichtung zuführen oder es kann eine der Walzen 44,46 als Aufwickelwalze ausgebildet sein.
Zur Bildung des erforderlichen Strahls können an Stelle der in Fig. 1 dargestellten Düsen auch andere Düsen verwendet werden. Eine andere einfache Ausführungsform ist in Fig. 2 und 3 gezeigt. Ein Metallblock 50 weist eine Längsbohrung auf, die den axialen Garnkanal 52 bildet. In einer der Seitenwände des
Blockes ist unter einem Winkel von etwa 450 nach vorn eine den Garnkanal schneidende Bohrung vorgesehen, die den Lufteintrittskanal 54 bildet. Wenn ein rotierender Strahl erwünscht ist, kann der Lufteintrittskanal einen kleineren Durchmesser haben als der Gamkanal und exzentrisch angeordnet sein, so dass er in den Garnkanal auf einer Seite tangential einmündet, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
An dem Luftein- trittskanal ist das Formstück 56 angelötet, das ein Gewinde 58 besitzt, mit dem es an dem Luftzufüh- rungsrohr 22 der Einrichtung nach Fig. 1 befestigt wird. An Stelle von Luft können für besondere Zwecke auch andere Medien wie e01, Wasserdampf oder andere Dämpfe verwendet werden.
Die in Fig. 4 gezeigte Düse hat Vorteile gegenüber den beiden vorstehend beschriebenen Ausführungformen. Das Gehäuse 60 kann ein normales T-förmiges"1/4 Zoll"-Rohrverbindungsstück (6, 35 mmDurch- messer) sein. Das Garn tritt durch das Führungsorgan 61 ein, das mit einem trichterförmigen Eingang 62 zum Einfädeln des Garnes versehen ist. Eine Injektionsnadel (Hohlnadel) 63 entsprechender Grösse bildet einen Kanal zur Einführung des Garnes in die Düse 64. Die Duse hat die Form eines üblichen Venturirohrs mit einem sich verengenden Eintrittskanal 65, dessen Öffnungswinkel etwa 200 beträgt, während der Austrittskanal 65 sich noch flacher erweitert, so dass sein Öffnungswinkel nur etwa 70 ausmacht.
Die Gesamtlänge des Venturirohrs kann zweckmässig etwa 38 mm betragen, wobei der sich erweiternde Austrittskanal etwa 25, 4 mm lang ist. Infolge der Anordnung des Führungsorgans 61, des Nadelkanals 63 und der Düse 64 fädelt sich ein der Vorrichtung zugeführtes Garnende automatisch ein.
Die Nadel 63 ist so eingestellt, dass sie durch den Eintrittskanal des Venturirohrs bis in dessen Halsteil 67 hineinreicht. Diese Einstellung ist für optimale Leistung wichtig. Die Einstellung wird dadurch ermöglicht, dass die Düse mit einem Aussengewinde und mit einer Einstellmutter 68 und einer Gegenmutter 69 versehen ist. Die Düse gleitet dicht anliegend in dem Gehäuse 60, bis die Mutter 68 daran zur Anlage kommt. In dieser Stellung wird die Düse von Federn gehalten, von denen eine bei 70 dargestellt ist. Auch das Führungsorgan 61 ist dicht passend in das Gehäuse 60 einschiebbar, bis die Schulter 71 an dem Gehäuse zur Anlage kommt. Das Führungsorgan kann ebenfalls mit Hilfe der Federn 70 in seiner Lage verriegelt werden.
Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass die Teile zur Reinigung leicht zerlegt und gegeneinander verdreht werden können, um die Nadel in der Verengung des Venturirohrs genau einstellen zu können. Es können jedoch auch einer oder beide Teile mit Hilfe von das Gehäuse durchsetzenden Stell- schrauben befestigt werden oder direkt in das Gehäuse eingeschraubt werden.
Die Luft wird der Düse durch ein Rohr 72 zugeführt, das in das T-förmige Gehäuse eingeschraubt oder eingelötet ist. Die Luft strömt längs der Nadel 63 durch das Venturirohr hindurch, dessen Halsteil 67 hinreichend weiter sein muss als die Nadel, damit die erforderliche Luftmenge durchströmen kann. In eine Ringnut 73 des Führungsorgans 61 und in eine Ringnut 74 der Düse 64 kann Dichtungsmaterial eingelegt werden, um einen Luftaustritt zu verhindern. In Fig. 13 stellt 1 einen Flockkasten dar, der mit einem
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Eintrittsstutzen 2 und einem Austrittsstutzen 3 für das Garn versehen ist. Zwischen Ein- und Austrittsstut- zen ist ein offener Raum vorgesehen, der Faserflocken 7 enthält. Ferner ist die Kammer innen mit einer
Prallplatte für Luft versehen.
Die durch die Texturbildungsdüse zugeführte Luft hält das Flockmaterial im
Zustand heftiger Bewegung. Der Eintrittsstutzen 2 ist an eine Texturbildungsdüse angeschlossen, die mit einer Luftzuführung 4 und einer Austrittsöffnung 5 am unteren Ende der Venturikammer 6 versehen ist.
Das Garn wird in den Eintrittsstutzen 2 geführt und dann dem rasch strömenden Luftstrahl ausgesetzt, welcher dem Garn unter Bildung von Schlingen und Schleifen die gewünschte Textur erteilt. Beim Durch- tritt des Garnes durch die suspendierten Faserflocken 7 können diese Fasern in Zwischenräume und Schlei- fen des Garnes eindringen, von denen sie festgehalten und mitgenommen werden, wenn das Garn durch den Austrittsstutzen 3 des Flockkastens 1 austritt. Dann läuft das Garn gemäss Fig. 14 weiter.
Das Verfahren und die Produkte gemäss der Erfindung sind in den nachfolgenden Beispielen ohne Be- schränkung hierauf näher erläutert.
Beispiel l : Die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung wurde zur Behandlung eines aus 40 endlosen Zel- luloseazetatfäden bestehenden ungedrehten Einfachgarnes von 150 den verwendet. Dieses Garn wurde der
Düse mit 54,9 m/min zugeführt und nach der Behandlung mit 36, 6 m/min abgezogen, d. h. es wurde mit einer Überlänge von 50% zugeführt. Der Düse wurde Luft unter einem Druck von 6, 3 kg/cm% und in einer Menge von 741/min, bezogen auf Normaldruck und-temperatur, in der Weise zugeführt, dass ein
Strahl mit einer etwas über der Schallgrenze liegenden Geschwindigkeit erzeugt wurde. Der Abstand der
Prallplatte von der Düsenmündung betrug 3, 2 mm. Das Aussehen des ungedrehten Garnes nach der Be- handlung ist in. Fig. 5 dargestellt.
Die Fäden zeigten Einrollungen und waren teilweise zerrissen, so dass zahlreiche Fadenschleifen und vorstehende Enden vorhanden waren. Dieses Garn war ziemlich schwach.
Zwei Einzelgarne der vorstehend beschriebenen Art wurden gemeinsam der Düse mit einer Geschwin- digkeit von 17, 4 m/min zugefilhrt und nach der Behandlung mit 12,8 m/min abgezogen, d. h. die Über- länge der Zuführung betrug 36%. Die andern Bedingungen waren dieselben wie oben. Fig. 6 zeigt das Aussehen dieses Doppelgarnes nach der Behandlung, u. zw. mit den vorstehend beschriebenen typischen Faserschleifen und-enden. Nach dem Verdrehen war das Garn ausreichend fest und konnte einwandfrei zu Geweben verarbeitet werden.
Wenn man dieses Verfahren in der beschriebenen Weise durchführt, aber ohne Prallplatte oder mit einer Prallplatte, die von der Düsenmündung einen Abstand von mindestens 25, 4 mm hat, wird das Garn vollkommen zu Faserflocken zerrissen. Wenn man das vorstehend beschriebene Verfahren dagegen bei einem Luftdruck von 2, 8 kg/cm durchführt, so dass die Luftmenge weniger als 28 l/min, bezogen auf Normalbedingungen, beträgt, erhält man volumenvergrössernde Einrollungen (Kräuselungen) ohne merkliches Reissen von Fäden, während bei Anwendung von Drücken von mindestens 3, 5 kg/cm die vorstehend beschriebenen zahlreichen Fadenschleifen und-enden entstanden.
Beispiel 2 : Unter Anwendung der Einrichtung nach Fig. 1 wurden der Düse zwei getrennte Einzel garne zugeführt. Das eine Garn war ein Baumwollgarn mit der Baumwollnummer 20 und einem Z-Drall von 5, 9 Drehungen/cm. Das andere Garn bestand aus 80 endlosen Acrylnitrilfäden und hatte einen Titer von 200 den. Die Garne wurden der Düse gemeinsam mit 9, 1 m/min und die Luft unter einem Druck von 6, 3 kg/cm% zugeführt, was einer Menge von 76 l/min, bezogen auf Normalbedingungen, entsprach. Das Aussehen der auf diese Weise erhaltenenDoppelgarne nach schwachem Verdrehen ist in Fig. 7 dargestellt.
Das Volumen der beiden Einzelgarne war durch die Bildung von crunodalen Schleifen und andern Kräuselungen (Einrollungen) stark vergrössert worden, wobei durch die vorstehenden Baumwollfasern die Flaumigkeit des Garnes stark erhöht wurde. Das Baumwoll-Einzelgarn wurde durch die Behandlung verlängert, so dass es sich beim Verdrehen des Garnes um das aus endlosen Fäden bestehende zweite Einzelgarn wikkelte.
Bei einem Versuch, das Baumwollgarn allein unter ähnlichen Bedingungen, aber ohne die Prallplatte, zu behandeln, wurde es vollkommen auseinandergeblasen und in ungesponnene Stapelfasern zurückverwandelt. Das war auch bei relativ schonenden-Bedingungen der Fall, da das Baumwollgarn auch bei einem Luftdruck von 3, 5 kg/cm% und einer Überlänge der Zuführung von 101o zerfasert wurde.
Beispiel 3 : Ein aus 76, 2 mm langen Acrylnitril-Stapelfasern von 3 den gesponnenes Einfachgarn mit der Baumwollnummer 18 und einem Z-Drall von 7, 1 Drehungen/cm wurde mit einer Einrichtung nach Fig. l behandelt. Das Garn wurde von der Düse mit 13,7 m/min abgezogen ; die Prallplatte hatte einen Abstand von 19, 1 mm von der durch den verengten Kanal zur Einführung des Garnes in den Strahlstrom gebildeten Bremsstelle. Der Düse wurde Luft unter einem Druck von 6,3 kg/cm2 zugeführt, wobei die Düse so dimensioniert war, dass sie von einer Luftmenge von etwa 28 l/min durchströmt wurde und der Strahl eine effektive Geschwindigkeitetwas über der Schallgrenze hatte. Das Aussehen des Garnes nach der
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Behandlung ist in Fig. 8 dargestellt.
Das Volumen des Garnes war stark vergrössert und seine Oberfläche war von ringartigen Schleifen und vorstehenden Faserenden bedeckt, so dass das Garn im Aussehen und Griff flaumig oder locker war.
Beispiel 4 : Ein aus 114 mm langen Acrylnitril-Stapelfasern von 3 den gesponnenes Einfachgarn mit der Baumwollnummer 18 und einem Z-Drall von 5, 5 Drehungen/cm wurde unter einem Luftdruck von 3, 5 kg/cm% mit etwa 91, 4 m/min und einer Überlänge der Zufuhrung von 10% behandelt. Es wurde eine
Einrichtung ähnlich der in Fig. 1 dargestellten verwendet, doch wurde die in Fig. 4 gezeigte Düse ohne
Prallplatte verwendet und die Garnführung 40 wurde neben der Düse angeordnet, so dass das Garn an der
Stirnfläche am Austrittsende der Düse gebremst wurde. Das Garn hatte nach der Behandlung das Aussehen gemäss Fig. 8. Der Titer des Garnes wurde von 323 auf 356 den erhöht.
Das effektive Volumen des Garnes wurde viel stärker vergrössert, und es wurde ein lockeres, flaumiges Garn erhalten, das besonders in Strick- ware sehr gut aussieht. Die Veränderungen in der Garnstruktur beinhalten eine Trennung und Neuorientie- rung der Fasern relativ zueinander sowie ein gegenseitiges Verschlingen in einem solchen Masse, dass die neuorientierten Fasern in ihren neuen Stellungen stabilisiert werden. Daraus ergibt sich eine Verdickung des zentral liegenden Garnkerns mit beträchtlicher Zunahme der Anzahl und Länge der freien Faserenden sowie die Bildung von crunodalen Schleifen und andern, für das Verfahren typischen Kräuselungs- und
Einrolleffekten.
Kennwerte von aus dem unbehandelten und dem behandelten Garn hergestellter Web- oder Strickware sind nachstehend angegeben :
Kennwerte von Web- oder Strickware
EMI7.1
<tb>
<tb> aus <SEP> unbehandeltem <SEP> aus <SEP> behandeltem
<tb> Garn <SEP> Garn
<tb> Gewicht, <SEP> g/mz <SEP> 241 <SEP> 244
<tb> Stärke, <SEP> cm <SEP> 0, <SEP> 155 <SEP> 0, <SEP> 208 <SEP>
<tb> Spezifisches <SEP> Volumen <SEP> cm/g <SEP> 6, <SEP> 45 <SEP> 8, <SEP> 55 <SEP>
<tb>
Beispiel 5 : Verschiedene gesponnene Garne wurden in ähnlicher Weise unter Erzielung gleicher Ergebnisse behandelt. Alle behandelten Garne wurden von dem Strahl mit 91,4 m/min aufgenommen ; die übrigen Bedingungen waren dieselben wie in Beispiel 4, sofern nicht in Tabelle 1 anders angegeben.
In dieser Tabelle bezeichnet beispielsweise eine Kennzeichnung wie 50/2 (9, 8 Z, 1, 6 S Mehrfachg.) 127 mm, 3 dpf in 5 (e) ein Doppelgarn mit der Baumwollnummer 50, in dem jedes Einzelgarn einen Z-Drall von 9, 8 Drehungen/cm hat und die Einzelgarne in entgegengesetztem Drehsinn mit 1, 6 Drehungen/cm zusammengedreht sind, wobei die Fasern 127 mm lang sind und einen Titer von 3 den pro Fa-
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"Rayon" isthexamethylenadipamidgarn bezeichnet. Das Aussehen der Garne nach der Behandlung war dem in Fig. 8 gezeigten ähnlich. Es wurde jedoch beobachtet, dass bei zunehmender Stapelfaserlänge auch die Schlingenbildung in dem Garnbündel zunahm und die Häufigkeit der vorstehenden Enden daher abnahm.
Das Ausmass der Volumenvergrösserung konnte dadurch vergrössert oder verkleinert werden, dass die prozentuelle Überlänge des zugeführten Garnes gegenüber den in der Tabelle angegebenen Werten erhöht oder herabgesetzt wurde. Bei einer Überlänge der Zuführung über 150/0 können sich jedoch Verarbeitungsschwierigkeiten ergeben.
<Desc/Clms Page number 8>
Tabelle 1 : Bevorzugte Verfahrensbedingungen zur Behandlung von gesponnenem Garn
EMI8.1
<tb>
<tb> Beispiel <SEP> Behandeltes <SEP> Garn <SEP> Überlänge <SEP> Luftdruck
<tb> der <SEP> Zu-. <SEP> kg/cmt <SEP>
<tb> führung
<tb> %
<tb> 5 <SEP> (a) <SEP> Rayon, <SEP> 18/1 <SEP> (5, <SEP> 5Z) <SEP> 203-254 <SEP> mm, <SEP> 3 <SEP> dpf <SEP> 18 <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 4, <SEP> 9
<tb> 5 <SEP> (b) <SEP> Rayon, <SEP> 30/1 <SEP> (7, <SEP> 5Z) <SEP> 89 <SEP> mm, <SEP> 3 <SEP> dpf <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 8-4, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 5 <SEP> (c) <SEP> Rayon, <SEP> 40/1 <SEP> (8,'fez) <SEP> 152-203 <SEP> mm, <SEP> 3 <SEP> dpf <SEP> 10 <SEP> 4, <SEP> 2-5, <SEP> 6
<tb> 5 <SEP> (d)"Dacron"10/1 <SEP> (4, <SEP> 3Z) <SEP> 127 <SEP> mm, <SEP> 3 <SEP> dpf <SEP> 6 <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 5, <SEP> 6
<tb> 5 <SEP> "Orlon" <SEP> 50/2 <SEP> (9,8Z, <SEP> 1,6 <SEP> S <SEP> Mehrfach.)
<tb> 127 <SEP> mm, <SEP> 3 <SEP> dpf <SEP> 6 <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 5, <SEP> 6
<tb> 5 <SEP> (f)"Nylon"18/1 <SEP> (5, <SEP> 9Z), <SEP> 102-152 <SEP> mm, <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> dpf <SEP> 6 <SEP> 4, <SEP> 2-5, <SEP> 6 <SEP>
<tb> 5 <SEP> (g) <SEP> Gemisch <SEP> aus <SEP> 500/0 <SEP> "Dacron"- <SEP> und <SEP>
<tb> 500/0 <SEP> "Rayon" <SEP> -fasern, <SEP> 15/1 <SEP> (5, <SEP> 5Z) <SEP> 102 <SEP> mm,
<tb> 3 <SEP> dpf <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 5-4, <SEP> 9
<tb>
Beispiel 6 :
Ein aus Acrylnitrilfasern von 127 mm und 3 den gesponnenes Garn mit der Streich- garnnummer 20/1 (Gesamttiter 408 den) und einem Z-Drall von 3, 5 Drehungen/cm wurde in der Einrichtung nach Fig. 1 mit einer Geschwindigkeit von 14, 2 m/min behandelt. Die Düse, der Luft unter einem Druck von 6, 3 kg/cm2 zugefdhrt wurde, benötigte eine Luftmenge von 69 l/min, bezogen auf
Normalbedingungen. Das behandelte Garn war durch lange, von dem Kern des Garnes vorstehende Faser- enden gekennzeichnet. Diese Enden standen bis zu 25, 4 mm weit vor, so dass das Garn sehr flaumig und kaschmierähnlich war. In anderer Hinsicht ähnelte'das Garn dem in Fig. 8 gezeigten.
Beispiel 7: Ein aus zwei gesponnenen Polyäthylenterephthalat-Ein. zelgarnen bestehendes Garn mit der Baumwollnummer 27 wurde mit einer Einrichtung nach Fig. 1 mit einer Geschwindigkeit von 13,7 m/min behandelt. Die Einzelgarne dieses Garnes bestanden aus 44 mm langen Stapelfasern von 3 den und hatten einen Z-Drall von 7, 1 Drehungen/cm, während das Mehrfachgarn einen S-Drall von 4, 3 Drehungen/cm hatte. Der Düse wurde Luft unter einem Druck von 6, 3 kg/cm2 in einer Menge von etwa 28 l/min, bezogen auf Normalbedingungen, zugeführt. Die Volumenvergrösserung des Garnes war mit oder ohne Prallplatte gleich gut. Das Aussehen des Garnes ist in Fig. 9 dargestellt. Es war, bis auf den Aufbau aus zwei Einzelgarnen, ähnlich dem Aussehen der im Zusammenhang mit Fig. 8 beschriebenen Garne.
Im vorliegenden Falle genügte der Drall der Einzelgarne und des Mehrfachgarnes, um zu verhindern, dass die Aufdrehwirkung des Strahls ein Falschaufdrehen des Garnes auf einer unerwünscht langen Strecke hervorrief ; es war daher nicht notwendig, das Garn an einer Fläche zu bremsen.
Es wurde versucht, ein Einfachgarn, Baumwollnummer 27, mit einem Z-Drall von 7, 1 Drehungen/cm, das aus 44 mm langen Polyäthylenterephthalatfasern von 3 den bestand, unter den gleichen Bedingungen zu verarbeiten. Dabei konnte der Vorgang ohne Prallplatte oder andere Mittel zum Bremsen des Garnes nahe der Düsenmündung nicht durchgeführt werden, weil der Luftstrom das Garn in Stücke riss.
Beispiel 8: In den vorhergehenden Beispielen wurde gezeigt, dass die Aufdrehwirkung des Strahlstromes genügt, um die verschiedenartigsten gedrehten Garne in dem für das erfindungsgemässe Verfahren erforderlichen Masse zu öffnen. Es ist jedoch manchmal erwünscht, die Aufdrehwirkung durch die Verwendung eines rotierenden Strahlstromes bzw. eines Verdrillungsstrahlstromes zu verstärken. Zu diesem Zweck kann man in das kegelförmige Ende 32 des Garnfahrungsteils der Düse der Fig. 1 schräge oder spiralförmige Nuten schneiden. In dem vorliegenden Beispiel wurde jedoch die einfache Dralldase nach Fig. 2 und 3 mit einer Einrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art zur Verarbeitung eines aus 76 mm langen Polyacrylnitrilfasern von 3 den gesponnenen Einfachgarnes mit der Baumwollnummer 18 und einem Z-Drall von 7, 1 Drehungen/cm verwendet.
Die Luftzufuhr erfolgte unter einem Druck von 6, 3 kg/cmt und ergab eine Strömung in einer Menge von 14 l/min, bezogen auf Normalbedingungen, mit einer Geschwindigkeit
<Desc/Clms Page number 9>
nahe der Schallgrenze.
Unter Verwendung einer Düse mit einem Garnkanal von 1, 6 mm, die so angeordnet war, dass sie dem Garn ein S-Drehmoment erteilte und unter Bremsung des Garnes in einem Abstand von 6,35 mm von der Düsenmündung, die einen Abstand von 25,4 mm von der Lufteintrittsöffnung hatte, ferner bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 13,7 m/min liess sich das einen Z-Drall besitzende Garn ausgezeichnet behandeln und ergab zahlreiche ringartige Schleifen und flaumige Enden. Das Garn eignete sich besser zur Verarbeitung als dasselbe Garn in. dem geradlinigen Strahlstrom nach Beispiel 3, obwohl der Luftverbrauch nur halb so gross war. Die Düse hatte das Aussehen gemäss Fig. 3, von der Düsenmündung stromaufwärts gesehen. Der Lufteintrittskanal 54 war links exzentrisch angeordnet, so dass sich der auf den Betrachter zukommende Luftstrom im Uhrzeigersinn drehte.
Es wurde versucht, eine Düse zu verwenden, in welcher der Lufteintrittskanal exzentrisch rechts an- geordnet war, so dass der Luftstrom im Gegensinn des Uhrzeigers gedreht wurde und dem Garn ein Z-Dreh- moment erteilte, doch hatte dies auf das Garn keine merkliche Wirkung. Dieser Z-Verdrillungsstrahl erhöhte den Z-Drall des Garnes und verhinderte das zur Durchführung der gewünschten Volumenvergrösserung notwendige Öffnen des Garnes.
Unter den vorgenannten Bedingungen konnte mit dem S-Verdrillungsstrahl auch Baumwollgarn ausgezeichnet behandelt werden. Gute Ergebnisse wurden mit einem Baumwolleinfachgarn mit einem Z-Drall von 7, 1 Drehungen/cm erzielt, das eine durchschnittliche Faserlänge von 33 mm hatte. Infolge der ge- ringen Faserlange war die Volumenvergrösserung etwas geringer als bei dem vorgenannten Polyacrylnitrilgarn mit einer Faserlänge von 76 mm. Bei einem Versuch, das Baumwollgarn unter sonst gleichen Bedingungen, aber bei Anordnung der Bremsstelle in einem Abstand von mehr als 25,4 mm von der Düse zu behandeln, liess sich der Vorgang nicht ausführen, weil das Garn auseinandergerissen wurde.
Beispiel 9 : In Beispiel 8 wurde beobachtet, dass die Verwendung einer Z-Drallduse den Drall von Z-gedrehtem Garn erhöhte und dessen Öffnen verhinderte, so dass keine Volumenvergrösserung eintrat.
Diese. Art der Behandlung kann jedoch mit einem Heissfixieren des überdrehten Garnes kombiniert wer- , den, wobei eine Volumenvergrösserung durch Kräuselung erzielt wird. Man kann ein aus 102-152 mm langen Polyhexamethylenadipamidfasern von 2,5 den gesponnenes Einfachgarn mit der Baumwollnummer 18 und einem Z-Drall von 5,9 Drehungen/cm wie in Beispiel 8 unter Verwendung einer Dralldüse behandeln, die das Garn vorübergehend auf etwa 11,8 Drehungen/cm hochdreht. Zur Fixierung der Garnkräuselung dieses hochgedrehten ("falsch verzwirnten") Garnes kann die Düse auf etwa 240 - 2500 C erhitzt werden. Man erhält ein voluminöses, wollartiges Garn mit einer gut aussehenden, ringelartigen Kräuselung, die dem Garn Elastizität verleiht. Die Fasern behalten ihre Kräuselung auch nach Abtrennung von dem Garn bei.
Oft ist es einfacher, das hochgedrehte Garn ausserhalb der Düse zu erhitzen, anstatt die Dralldase zu heizen. Die Garnführung 18 wurde dann in einem grösseren Abstand von der Düse angeordnet als in Fig. l und es wurde eine Heizfläche mit einer Temperatur von 240 - 2500 e verwendet, um die Kräuselung des Garnes zwischen der Führung und der Düse zu fixieren. Das Garn wurde ohne Bremsung durch die Dralldüse geführt, so dass sich das Hochdrehen des Garnes auf etwa 11,8 Drehungen/cm bis zu der Garnfahrung zurück fortpflanzte. Unter sonst gleichen Bedingungen wie vorstehend beschrieben, wurde eine ähnliche voluminöse Kräuselung erhalten.
Das Verfahren des Beispiels 9 eignet sich für jedes Garn, das aus Fasern besteht, die zur Stabiliserung der ihnen durch Falschzwirnen erteilten Kräuselung heissfixiert werden können. Die Behandlung wird durch die Verwendung von während des Heissfixierens schrumpfenden Fasern unterstützt. Das Verfahren wurde vorstehend an Hand von gesponnenem Stapelfasergarn erläutert, es kann aber in gleicher Weise auch auf gedrehte oder ungedrehte Garne aus endlosen Fäden angewendet werden. Das Verfahren kann mit den Behandlungsarten irgend eines der andern Beispiele kombiniert werden, indem man eine weitere Dl- se hinzufügt, die das Garn zusätzlich"falsch aufdreht"und im Volumen vergrössert.
Beispielsweise können die Garne aus einem Gemisch von stark und schwach schrumpfenden Fasern bestehen. Dieses Misch-Schrumpfgarn kann durch die vorstehend beschriebene Behandlung mit dem Strahl der Kräuselung unterworfen und dann dadurch geschrumpft werden, dass das Garn in entspanntem Zustand, d. h. in Strähnform erhitzt wird. Man kann das Garn auch zuerst verweben oder verstricken und sodann während des Färbens oder Ausrüstens als Web-bzw. Strickware oder als Bekleidungsstück heissschrumpfen.
Beispiel 10: Ein Nylongarn (80/68/0) wurde mit 219 m/min einer Düse nach Art der Fig. 8 der USA-Patentschrift Nr. 2, 783, 609 zugeführt. Die Düse war so montiert, dass sie in eine Umschliessung ausblies, die teilweise mit etwa 1, 6 mm langen Baumwollinters gefüllt war (Fig. 13 und 14). Die in Fig. 14 dargestellten Klemmwalzen wurden mit 183 m/min angetrieben und bewirkten eine Zuführung mit einer
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Überlänge von 200/0, bezogen auf die Klemmwalzen (intermediate overfeed). Die Aufwickelvorrichtung wurde mit 210 m/min angetrieben, so dass die Überlänge der Zuführung, bezogen auf die Aufwickelvor- richtung, 5% betrug und ein Titer von 91 den erhalten wurde.
Da der berechnete Titer unter diesen Be- dingungen 84 den sein sollte, hatten die Baumwollfasern das Garngewicht um etwa 8% erhöht. Das Garn- stück zwischen dem Flockkasten und den Klemmwalzen hatte das in Fig. 15 dargestellte Aussehen. Das schliesslich erhaltene Garn hatte kleinere Schleifen (Fig. 16). Bei Vergrösserung konnten viele charakteri- stische, unregelmässig verteilte Knoten und Verschlingungen beobachtet werden. Die kurzen Stapelfasern waren in dem endlosen Faden in einem Knoten oder einer Knoteneinrollung (knot snarl) oder einer Ver- schlingung von unregelmässiger Gestalt und häufig von komplexem Aufbau festgehalten ; dabei wird als komplexer Aufbau eine Einrollung oder Verschlingung bezeichnet, die von mehr als einem endlosen Fa- den und mehr als einer Stapelfaser gebildet wird.
An Stelle der in diesem Beispiel zur Erläuterung der Er- findung beschriebenen Fasern können auch längere Fasern verwendet werden. Im allgemeinen kann die
Länge der Flockfasern bzw. des Flockmaterials zwischen etwa 0, 1 mm, wie sie gewöhnlich in Holzmehl vorkommen, bis zu den normalerweise für Stapelfasern verwendeten Längen von etwa 15 mm betragen.
Für viele Zwecke können sogar Stapelfasern mit einer Länge bis zu etwa 127 mm verwendet werden. Im allgemeinen werden die kürzeren Fasern nur lose gebunden und gehen bei der Verarbeitung auf Garn bzw. auf Gewebe oder Gewirke leicht verloren. Fasern von normaler Stapelfaserlänge im Bereich von 25 bis
76 mm werden von dem unterbrochenen Garn weniger leicht umschlungen und bewirken daher eine geringere Modifikation des Garnes in bezug auf die Anzahl der freien Enden. Dagegen haben längere Fasern den Vorteil, dass sie in der Web- oder Wirkware dauerhafter festgehalten werden.
Bei langen Stapelfasern kann jedes Verfahren mit Vorteil verwendet werden, bei welchem die längeren Fasern des aus endlosen Fäden gebildeten voluminösen Garnes umschlungen werden. Beispielsweise kann es erwünscht sein, das voluminöse Garn durch eine Masse von lose verdichteten, unregelmässig angeordneten Fasern zu führen. Die Länge der Berahrungsstrecke und die Druckbelastung des Garnes während der Behandlung sollen so aufeinander abgestimmt werden, dass eine übermässige hohe Zugspannung in dem Garn, die zu einem Reissen des Garnes führen würde, vermieden wird. Diese Spannung kann aber genu- gend stark sein, dass sich die Fadenschleifen um die umschlungenen Stapelfasern festziehen und dass gro- sse Schleifen die in Fig. 17 gezeigte abgeflachte Gestalt erhalten.
Vorstehende Fasern und langgestreckte Schleifen können durch eine Schlichte vorübergehend fixiert werden, um das Weben zu erleichtern und die Gefahr des Hängenbleiben an der fertigen Web- oder Wirkware herabzusetzen.
Wenn eine erhöhte Stabilität des Garnes besonders angestrebt wird, können kurze Fasern, wie z. B. die von der Firma Brown Co., 150 Causeway St., Boston 14, Massachusetts, USA, hergestellte SolkaFloc-Holzzellulose mit gutem Erfolg verwendet werden. Sehr kurze Fasern gehen zum Teil verloren, erhöhen aber in Grenzfällen die Stabilität von Garnen (borderline yarns) genügend, um deren Verhalten beim Scheren, Schussspulenwickeln, Weben oder Wirken zu verbessern. Die fertige Web- oder Wirkware kann selbst nach dem Verlust der kurzen Fasern infolge der von ihnen zurückgelassenen leeren Räume ein grösseres Volumen haben.
Das voluminöse Garn kann auch durch eine Aufschlämmung der Fasern in einer Flüssigkeit gerührt werden. Bei gut dispergiertem Fasermaterial von geeigneter Länge und Konzentration erhält man ein Garn, das etwa das Aussehen eines Pfeifenräumers und ein um bis zu 501o oder mehr erhöhtes Gewicht hat. Mit Hilfe einer diesem Garn erteilten Zugspannung können die meisten dieser Fasern fixiert werden. Stark belastete Garne neigen jedoch dazu, einen Teil der lose befestigten Fasern zu verlieren, die abgeblasen, abgerieben oder abgeschüttelt und in die Aufschlämmung zurückgeführt werden können.
Die in der folgenden Tabelle 2 wiedergegebenen Versuche erläutern solche Ausführungsformen der Erfindung, in denen zwei verschiedene Garne verwendet werden, von denen eines relativ leicht zerreissbar und das andere relativ unzerreissbar ist.
<Desc/Clms Page number 11>
Tabelle 2 :
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<tb>
<tb> Bei- <SEP> Kern- <SEP> Zerreiss- <SEP> Texturbil- <SEP> Drall- <SEP> Aufwickel- <SEP> Überlänge <SEP> Bemerkungen
<tb> spiel <SEP> Garn <SEP> bares <SEP> Garn <SEP> dungsdüse <SEP> düse <SEP> geschwindig- <SEP> der <SEP> Zu- <SEP>
<tb> Nr. <SEP> keit <SEP> führung <SEP> Verfahren <SEP> Produkt
<tb> Type <SEP> Druck <SEP> Druck
<tb> kg/cm <SEP> kg/cm <SEP> m/min <SEP> % <SEP>
<tb> 11 <SEP> "Dacron" <SEP> Azetatseide <SEP> a <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP> 187 <SEP> 5 <SEP> Fig. <SEP> 10 <SEP> Viele <SEP> Enden, <SEP> we-
<tb> 40/27/0 <SEP> 55/36/0 <SEP> niger <SEP> Schleifen
<tb> als <SEP> in <SEP> Fig. <SEP> 18 <SEP>
<tb> 12 <SEP> "Nylon" <SEP> Azetatsetide <SEP> 6,3 <SEP> 6,3 <SEP> 187 <SEP> 9 <SEP> Fig. <SEP> 10 <SEP> Fig.
<SEP> 18 <SEP>
<tb> 40/13/1/22 <SEP> 55/36/0
<tb> 13"Nylon"Azetatseide <SEP> a <SEP> 7, <SEP> 0 <SEP> 5,6 <SEP> 366 <SEP> 3 <SEP> Fig. <SEP> 11 <SEP> Weniger <SEP> freie <SEP> En-
<tb> 20í7/1/22 <SEP> 45/24/0 <SEP> den <SEP> als <SEP> in <SEP> Fig. <SEP> 18 <SEP>
<tb> 14"Nylon"Azetatseide <SEP> a <SEP> 7, <SEP> 0 <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> 374 <SEP> 3 <SEP> Fig. <SEP> 12 <SEP> Wie <SEP> Beispiel <SEP> 13
<tb> 20/7/1/22 <SEP> 30/20/0
<tb> 15 <SEP> e. <SEP> grüne <SEP> Azetatseide <SEP> a <SEP> 7, <SEP> 0 <SEP> 5,6 <SEP> 375 <SEP> 4 <SEP> Fig. <SEP> 12 <SEP> Wie <SEP> Beispiel <SEP> 13
<tb> Azetat-55/36
<tb> seide
<tb> 150/40/0
<tb> 16 <SEP> e. <SEP> grüne <SEP> d. <SEP> grüne <SEP> Aze-a <SEP> 7, <SEP> 0 <SEP> 5,6 <SEP> 184 <SEP> 3 <SEP> Fig.
<SEP> 12 <SEP>
<tb> Azetat- <SEP> tatseide <SEP> g <SEP>
<tb> seide <SEP> 75/50
<tb> 55/36
<tb> 17 <SEP> "Dacron" <SEP> Azetatseide <SEP> a <SEP> 7, <SEP> 0 <SEP> 7, <SEP> 0 <SEP> 184 <SEP> 4 <SEP> Fig. <SEP> 11, <SEP> Die <SEP> freien <SEP> Enden
<tb> 40/27/0 <SEP> 45/24/0 <SEP> Dampf <SEP> in <SEP> wickeln <SEP> sich <SEP> vollDrehmoment- <SEP> ständiger <SEP> um <SEP> das
<tb> düse <SEP> Hauptgarnbl1ndel
<tb> herum <SEP> und <SEP> stehen
<tb> weniger <SEP> vor
<tb>
<Desc/Clms Page number 12>
a. Fig. 8, USA-Patentschrift Nr. 2,783, 609 c. Dralldüse in Stellung nach Fig. 12 d. Azetatfasern mit Y-förmigem Querschnitt
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das durch langandauerndes Lagern in frischer Luft Azeton verloren hat.
Beispiel 18 : Ein Bündel aus gestreckten und gebrochenen "Orlon"-fäden wurde zu einem Garn mit der Streichgarnnummer 32/2, mit einem Einfachgarndrall von 3, 2 Drehungen/cm (Z-Drall) und einem Mehrfachgarndrall von 1, 6 Drehungen/cm (S-Drall) verarbeitet, das zu 80tao aus vorgeschrumpften i Fasern von 2 den pro Faser und zu 20% aus stark schrumpffähigen Fasern bestand. Dieses Garn wurde vertikal durch ein gewöhnliches T-Stück aus Glas mit einem Durchmesser von 6,35 mm geführt. Luft unter einem Druck von 0,7 kg/cm wurde durch den horizontalen Schenkel des T-Stückes zugeführt, um das Garn von seiner senkrechten Bahn abzulenken. Das Garn wurde mit etwa 54,8 m/min durch das Rohr geführt. Es wurde ein flaumiges Garn von grossem Volumen und weicher Textur erhalten.
Der ) Luftdruck in dem Rohr kann zwischen etwa 0,7 und 7 kg/cmZ variiert werden. Es ist schwierig, die
Geschwindigkeit der Luft in dem Rohr zu bestimmen. In dem höheren Druckbereich trifft die Luft annä- hernd mit Schallgeschwindigkeit auf das Garn. Im Vergleich mit den Produkten der Beispiele, in denen ein schnell strömender Strahl in Verbindung mit eine spröde Komponente enthaltenden Garnen angewen- det wird, hat das auf die vorstehend beschriebene Weise verarbeitete Garn weniger Schleifen und Schlin- gen und normalerweise sehr wenige gebrochene Enden. Die freien Enden stehen nach der Behandlung viel weiter von dem Garnbundel ab als in dem Ausgangsgarn.
Die Beispiele erläutern die Verwendung vonAzetatseidenfasern als spröden oder zerreissbaren Bestand- teil, doch ist es klar, dass sie in den Beispielen mehr oder weniger direkt durch Fäden aus andern Mate- rialien ersetzt werden können. Die Eignung eines bestimmten Fadens für diesen Zweck ist von seiner Reiss- neigüng bei Einwirkung des schnell strömenden Strahls abhängig. Es hat sich gezeigt, dass diese Neigung durch einen Dauerbiegeversuch bestimmt werden kann, der im wesentlichen darin besteht, dass der unter bestimmter Zugspannung stehende Faden wiederholt um einen glatten Draht um 1800 gebogen wird. Die
Anzahl der bis zum Reissen der Probe erforderlichen Hin-und Herbiegevorgänge (Biegezyklen) stellt ein
Mass seiner Dauerbiegefestigkeit dar.
Die Prüfung wird durchgeführt, indem Fäden mindestens 16 Stunden
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erforder-lichen Biegezyklen als Ergebnis der Prüfung angesehen. Die Fäden können je nach ihrer Sprödigkeit unter einem Zug von 0, 15, 0,3 oder 0,6 g/den stehen. Zweckmässig wird eine solche Belastung gewählt, dass die Prüfung mindestens 50 Biegezahlen und höchstens 5 000 Biegezyklen beträgt. Für die meisten Textilfasern ist eine Belastung von 0, 6 g/den geeignet.
Die Grössenordnung der Dauerbiegefestigkeit der gewöhnlich verwendeten Faserarten bei einer Belastung mit 0,6 g/den ist die folgende :
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<tb>
<tb> Dauerbiegefestigkeit
<tb> Nylon <SEP> und <SEP> "Dacron" <SEP> 1, <SEP> 000.000
<tb> Rayon <SEP> (ViskoseKunstseide) <SEP> 3. <SEP> 000
<tb> Azetatkunstseide <SEP> 300
<tb> Polystyrol <SEP> 10
<tb> Glas <SEP> 1
<tb>
Bei sonst gleichen Faktoren können die zäheren Fasern mit einem langsamer strömenden Strahl oder unter höherem Luftdruck des Strahls stabilisiert werden, so dass die Teillängen der Faser der Biegewirkung des Strahls länger ausgesetzt sind bzw. heftiger hin- und hergebogen werden.
Beispielsweise ergab die Behandlung von Rayon bei 18,3 m/min ein ähnliches Produkt wie die Behandlung von Azetatseide bei 183 m/min (etwa umgekehrt proportional der in der Tabelle angegebenen Dauerbiegefestigkeit).
Bei einer gegebenen Zusammensetzung des Fasermaterials können durch Änderungen des Orienterungs und/oder Kristallinitätsgrades die verschiedensten Dauerbiegefestigkeiten erzielt werden. Normaler- weise sind Nylon und "Dacron" viel zu zäh, um durch die Wirkung eines Texturbildungsstrahls zerrissen werden zu können. Wenn sie jedoch in einen Zustand geringer Orientierung und hoher Kristallinität gebracht werden, kann ihre Dauerbiegefestigkeit auf einige hundert bis einige tausend Biegezyklen herab-
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gesetzt werden. Das Molekulargewicht, ausgedrückt durch die relative Viskosität in einem geeigneten Lösungsmittel, nat ebenfalls einen starken Einfluss auf die Zähigkeit der Faser.
Aus einem Polymer mit einer relativen Viskosität von etwa 12 gesponnenen"Dacron"-Fasern hatten trotz Orientierung und Kristallisierung durch normale Verfahrensschritte Dauerbiegefestigkeiten in diesem niedrigen Bereich (100 bis 10.000) zu verzeichnen. Gewöhnlich kann ein solcher Faden mit einer Dauerbiegefestigkeit unter etwa 10. 000 an Stelle der in den Beispielen angegebenen Azetatseide verwendet werden.
Die Erfindung kann im Rahmen des Erfindungsgedankens in zahlreichen unterschiedlichen Ausfuhrungsformen verwirklicht werden und ist daher nicht auf die angegebenen speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines voluminösen Garnes, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus Stapelfasern bestehendes Garn oder mehrere Garne, von denen zumindest eines aus Stapelfasern besteht bzw. solche enthält, in an sich bekannter Weise durch einen schnellströmenden Gasstrahl geleitet werden, der die Fasern der Garne voneinander zu trennen und zumindest einige der Fasern mit Schlingen, Einrollungen usw. zu versehen vermag, und dass die Einwirkung des Gasstrahls auf eine wirksame Strecke beschränkt wird, welche kleiner ist als die Länge der Stapelfasern, worauf das voluminöse Garn gewünschtenfalls mit losen Fasern in Berührung gebracht und sodann unter Spannung aufgewickelt wird.