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Verfahren zum Kräuseln von Fäden aus synthetischen linearen Polymeren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kräuseln von Fäden aus synthetischen linearen Polymeren und zum Erhöhen des Volumens von Fadensträngen, wie insbesondere Garnen, die aus solchen Fäden be- stehen.
Künstliche Fasern werden normalerweise am leichtesten in Form von endlosen Fäden hergestellt. Diese aus endlosen Fäden bestehenden Garne sind sehr fest, weil sie keine losen Enden haben, die unfähig sind, auf sie einwirkende Kräfte weiter zu geben. Infolge ihrer hohen Einheitlichkeit und vollständigen Kontinuität sind aus endlosen Fäden bestehende Garne jedoch viel dichter als Garne aus Stapelfasern. Ander- seits ist die Erzeugung von Garn aus Stapelfasern zeitraubend und erfordert eine komplizierte Folge von
Arbeitsgängen, in denen die Fasern gekräuselt und dann zu einem langgestreckten Bündel ausgerichtet werden müssen, das dann zu immer kleineren Durchmessern gestreckt werden muss.
In dem abschliessenden Spinnvorgang, in welchem dem Faserbündel em hoher Drall erteilt wird, werden diese einzelnen Faserstücke schliesslich zu einem zusammenhängenden Garn vereinigt, das ein beträchtlich grösseres Volumen hat. Die eingeschlossenen Lufträume bewirken, dass das Garn eine Leichtigkeit, Deckkraft und ein warmhaltendes Volumen in einem Grade besitzt, der normalerweise bei aus endlosen Fäden bestehenden Garnen nicht erreicht werden kann. Um Stapelfasern zu erhalten, die mit den üblichen Spinneinrichtun- en für Wolle oder Baumwolle verarbeitet werden können, war es daher üblich, aus endlosen Fäden bestehende Garne, wie Kunstseide, Acetatseide, Nylon, Polyacryl- und Polyesterfasern in kurze Längen zu zerschneiden, um sie dann zu Stapelfasergarnen verspinnen zu können.
Neuere Entwicklungen in der Textilindustrie haben brauchbare Möglichkeiten zur Verbesserung des Volumens, der Deckkraft und der elastischen Streckbarkeit von aus endlosen Fäden bestehenden Garnen ohne Anwendung der bekannten Stapelfaserspinnverfahren gebracht. In einem bekannten Verfahren zur Erzeugung von elastisch dehnbarem Garn wird das Garn gedreht, heissfixiert und dann auf einen niedrigen Enddrall zurückgedreht. Ein anderes Garn von vergrössertem Volumen wird technisch durch Drehen, Heissfixieren und Zurückdrehen des laufenden Garnes unter Verwendung einer Falschzwirneinrichtung erhalten.
Dieses Endprodukt kann weiter dadurch modifiziert werden, dass man es zur Verbesserung seines Volumens und Griffes hcissschrumpft. Ein weiteres voluminöses Garn wird nach dem bekannten Stauchkräuselverfahren hergestellt, in dem das in einer Stauchkammer zusammengepresste Garn mit Dampf heissfixiert wird.
Alle diese bekannten Garne werden nach Verfahren erzeugt, die folgende Elemente miteinander gemeinsam haben : Das Garn wird mechanisch verformt und dann mit oder ohne nachfolgende Schrumpfung heissfixiert. Erst mit dem in der USA-Patentschrift Ni. 2, 783, 609 (Breen) geoffenbarten Produkt und Herstellungsverfahren ist eine völlig neue Methode zur Vergrösserung des Volumens von aus endlosen Fäden bestehenden Garnen bekanntgeworden. Nach dieser Methode wird ein Fadenmaterial einem rasch bewegten turbulenten Medium ausgesetzt, so dass längs der Einzelfäden in unregelmässigen Abständen eine Viel-
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zahl von crunodalen Fadenschleife gebildet werden.
Diese Schleifen und Einrollungen von miteinander verschlungenen Schleifen vergrössern das Volumen der aus endlosen Fäden bestehenden Garne beträchtlich und ergeben Gewebe und Gewirke, die in ihrer Deckkraft, ihrem Volumen, Griff usw. verbessert sind.
Die Erfindung von Breen schafft ein neues Mittel, nämlich ein turbulentes, strömendes Medium zur Ver- ) grösserung des Volumens von Fadengebilden. Strömende Medien sind natürlich schon in vielen bekannten
Verfahren zur Garnbehandlung verwendet worden, beispielsweise zum Trocknen, Extrahieren, Fördern u. dgl. Vor der Erfindung von Breen sind strömende Medien jedoch nicht zum Verschlingen, Kräuseln und zur Vergrösserung des Volumens von Fadenmaterial verwendet worden. Es wurde jedoch nun entdeckt, dass ein unter Verwendung eines turbulenten gasförmigen Mediums durchgeführtes neuartiges Verfahren neue ) Garnprodukte ergibt, die bestimmte, neuartige, bisher nicht veröffentlichte Eigenschaften haben.
Die Erfindung bezweckt daher die Schaffung von endlosen Fäden und aus endlosen Fäden bestehendem
Garn mit einem Volumen, das grösser ist als das von Stapelfaserngarn, das aus vergleichbaren Fasern ge- sponnen worden ist. Ein weiterer Zweck besteht in der Schaffung von Mehrfadengarnen, die in ihrer wünschenswerten Leichtigkeit, Deckkraft und ihrem wärmehaltenden Volumen gesponnenen Stapelfaser- ! garnen ähneln. aber ebenso wie andere aus endlosen Fäden bestehende Garne keine losen Enden, keine Faserig- keit und keine Neigung zur Knötchenbildung (pilling) aufweisen. Ferner bezweckt die Erfindung die
Schaffung eines voluminösen Fadenmaterials, das sich besonders für die Florfäden von Florgeweben eignet.
Ausserdem bezweckt die Erfindung die Schaffung von gekräuselten und ungekräuselten, aus synthetischem organischem Material bestehenden Fadensträngen, die eine hohe Reissfestigkeit und eine ungewöhnlich rasche Farbaufnahme haben. Weitere Zwecke der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung her- vor.
Das'erfindungsgemässe Verfahren zum Kräuseln von Fäden aus synthetischen linearen Polymeren und zum Erhöhen des Volumens von Fadensträngen, wie insbesondere Garnen, die aus solchen Fäden bestehen, mit Hilfe eines turbulenten Gasstromes, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Faden oder der Fadenstrang mit einer Überlänge von mindestens 30% einer Zone eines mit hoher Geschwindigkeit turbulent strömen- den Gases von einer über dem zweiten Umwandlungspunkt des Fadenmaterials liegenden und mindestens
1490C betragenden Temperatur zugeführt wird, wobei das heisse Gas das Fadenmaterial im Anfangsbereich der Berührung plastifiziert, die einzelnen Fäden um mindestens 12% schrumpft, ihren Titer um wenigstens leo erhöht und die einzelnen.
Fäden kräuselt, weiters aus der Turbulenzzone abgezogen und in einem im wesentlichen spannungslosen Zustand zur Fixierung der Kräuselung abgekühlt wird, wodurch die Fäden, insbesondere solche mit unrundem Querschnitt, eine unregelmässige dreidimensionale nichtschrauben- linienförmige gekrümmte Gestalt und einen über die Länge des Fadens unregelmässigen Drall, insbeson- dere hinsichtlich des Drallwinkels, der sich kontinuierlich und unregelmässig ändert, der Anzahl von Drall- umkehrstelle pro Längeneinheit und der Anzahl der Umdrehungen zwischen den Drallumkehrstellen, wo- bei Teile der Fäden einen "S"- und andere Teile einen"Z"-Drall besitzen, erhalten.
Das Produkt hat eine hohe Reissfestigkeit und eine Farbannahmegeschwindigkeit, die mindestens etwa 757o höher ist als die des zugeführten Stranges.
Der wesentlichste Unterschied des erfindungsgemässen Verfahrens gegenüber dem Verfahren der oben erwähnten USA-Patentschrift Nr. 2, 783,609 besteht somit darin, dass erfindungsgemäss das turbulent strö- mende Gas eine Temperatur besitzen muss, die eine Plastifizierung des Materials zur Folge hat. Wenn die
Fäden eines nach dem Verfahren der USA-Patentschrift behandelten Garnes getrennt werden, nehmendie- se sofort wieder die ursprüngliche"ungekräuselte"Form an. Hingegen wird gemäss der Erfindung das Garn plastifiziert, so dass eine beträchtlich molekulare Umorientierung stattfindet. Der plastifizierte Faden schrumpft und wird gekräuselt und diese Kräuselung wird dann fixiert.
Die Erfindung und die Art ihrer Durchführung ist besser an Hand der Zeichnungen verständlich. In diesen zeigt Fig. l schematisch im Schaubild eine Einrichtung zur Erzeugung des erfindungsgemässen volu- minösen Garnes, Fig. 2 eine für die Erzeugung des erfindungsgemässen Garnes brauchbare Düsenanordnung,
Fig. 3 einen Querschnitt durch das erfindungsgemässe voluminöse Garn, Fig. 4 eine Längsansicht von nach dem erfindungsgemässen Verfahren modifizierten Einzelfäden und Fig. 5 eine Längsansicht eines erfindungs- gemässen Mehrfadengarnes.
Die Fig. 6 und 7 zeigen Varianten des erfindungsgemässen Mehrfadengarnes, Fig. 8 zeigt einen Einzelfaden, der erfindungsgemäss aus einer Faser von unrundem Querschnitt erzeugt worden ist, Fig. 9 zeigt graphisch die Beziehung zwischen der Farbstoffabsorption und dem Orientierungwinkel des erfindungsgemässen Produktes einerseits und seiner Reissfestigkeit anderseits, Fig. 10 zeigt graphisch die Beziehung'zwischen dem Knötchenbildungsindex des erfindungsgemässen Produktes und seiner Bruchdehnung.
Fig. ll zeigt graphisch die Beziehung zwischen dem Druckverhalten und dem Gewicht von aus dem erfindungsgemässen Garn hergestellten Florteppichen im Vergleich mit Florteppichen, die aus
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üblichem Stapelfasergarn erzeugt wurden, Fig. 12 zeigt den Querschnitt einer Faser zur Herstellung eines bevorzugten Teppichgarnes. Fig. 13 zeigt einen geradegerichteten Faden von unrundem Querschnitt, Fig. 14 zeigt schematisch einen erfindungsgemäss gekräuselten Faden bei Betrachtung unter zwei rechtwinkelig gekreuzten Nikol'schen Prismen.
Gemäss Fig. l wird der zu behandelnde Fadenstrang 31 durch eine Führung 32, dann zwischen den
Einzugswalzen 33 und 34, über die Führung 35, durch die Düse 36, über die Führung 37, durch das über die Öffnung 39 mit einem Kühlmittel versehene Abschreckrohr 38, weiter durch die Führung 40 zu der
Führung 43 oder zwischen den Abzugswalzen 41 und 42 hindurchgeführt. Der Fadenquerführer 44 kann zur
Verteilung des voluminösen Garnes auf dem Wickel 46 verwendet werden, der von der Folie 45 angetrie- ben wird ; oder der Wickel 46 kann eine Rolle sein, die zusammen mit der Rolle 45 dazu verwendet wird, das Garn dem Ablegerohr 47 zuzuführen, das mit dem Ansaugrohr 48 versehen ist, welches das Garn in dem Behälter 49 ablegt.
Fig. 2 zeigt eine ähnliche Düse, die aus dem Düsenkörper 115, der Garnführung 116 und der Mün- dung 117 besteht. Das zusammendrückbare Medium tritt in den Düsenkörper durch die Öffnung 118, das
Garn durch die Öffnung 119 ein.
Fig. 3 zeigt einen dünnen Querschnitt durch das Garn mit kurzen Fadenlänge in einer unregelmässigen
Anordnung. Die Fasern ergeben bei a eine unregelmässige Umhüllung, die in manchen Fällen den Zu- sammenhalt des Garnbündels verbessert, ohne sein Volumen und seine Elastizität zu beeinträchtigen. Die hier ersichtliche Abwesenheit von vorstehenden Schleifen verbessert die Manipulationsfähigkeit des Garnes und vermeidet die Probleme, die auftreten, wenn das Endprodukt solche Vorsprünge aufweist. Dieser
Querschnitt des Garnes wird dadurch erhalten, dass die Probe vor dem Schneiden in einer durchsichtigen
Halterung aus Polymethylmethacrylat gehalten wurde, um die kurzen Faserlängen in ihrer Lage festzuhal- ten.
Fig. 4 zeigt erfindungsgemässe Einzelfäden. Bei c ist das Garn anscheinend abgewinkelt. Damit soll ein Bereich angedeutet werden, in dem der Faden sich allgemein rechtwinkelig zu der Zeichenebene er- streckt, wodurch die Krümmung anscheinend verzerrt wird.
Obige Feststellungen gelten in gleicher Weise für die Fäden der in Fig. 5, 6 und 7 dargestellten
Garne.
Für bestimmte Verwendungen, in denen ein verminderter Glanz und ein sich trocken angreifendes
Garn erwünscht ist, wird das bevorzugte Produkt der Erfindung aus unrunden Fasern besonders ausgewählter
Art erzeugt. Beispielsweise hat es sich gezeigt, dass für Teppichgarne die in Fig. 12 angedeutete, annähernd symmetrische Querschnittsform zu bevorzugen ist. Dies ist in der franz. Patentschrift Nr. 1. 233. 756 geoffenbart.
Fig. 8 zeigt eine wichtige Eigenschaft der erfindungsgemässen Fäden, die besonders bei unrunden Fasern feststellbar ist. Hier hat die Faser nicht nur eine unregelmässige, dreidimensionale, nichtschraubenlinienförmige, gekrümmte Gestalt, sondern auch einen unregelmässigen Drall, wobei Teile einen "S"- und andere Teile einen"Z"-Drall haben. Der Drall ist über die Länge des Fadens völlig unregelmässig, insbesondere hinsichtlich 1.) des Drallwinkels, der sich kontinuierlich und unregelmässig ändert,
2. ) der Anzahl von Drallumkehrstellen pro Längeneinheit und
3. ) der Anzahl der Umdrehungen zwischen den Drallumkehrstellen. Jeder Faden enthält mindestens zwei (absolute) Umdrehungen pro 2, 5 cm, wobei nur volle Drehungen gezählt werden.
Zur Feststellung des Grades der unregelmässigen Veränderung des Dralles der Einzelfaser wird ein Fling zwischen Mikroskop-Objektträgern unter einer Spannung angeordnet, die genügend hoch ist, um die Faserachse annähernd gerade zu halten, aber nicht so hoch, dass der Drall beträchtlich herabgesetzt wird. Dann wird der Winkel zwischen gedachten Linien gemessen, welche den äussersten Punkten der Fäden und der Fadenachse folgen, u. zw. an einer Anzahl von Stellen, die so gross ist, dass ein bedeutsamer Durchschnitt erhalten wird. Dieserdurchschnittliche Winkel soll mindestens 10 betragen. An den Umkehrstellen des Dralls ist der Winkel im wesentlichen gleich null. An andern Stellen ist der Winkel beträchtlich grösser als der Durchschnitt.
In gut modifizierten Proben beobachtet man Werte in einer Grössenordnung von 300 und kann der Durchschnitt bis zu 5 oder mehr betragen.
Da der Drall jedes Fadens über dessen Länge unregelmässig ist, kann ein aus diesen unrunden Fäden bestehendes Garn nicht dicht zusammengelegt werden, selbst wenn das Garn einer beträchtlichen Zugspannung ausgesetzt wird, die zum Ausziehen der unregelmässigen gekrümmten Kräuselung genügt. Diese Eigenschaft ist besonders wertvoll, weil sie das Volumen von dichtgewebten Stoffen vergrössert, bei denen die Spannung auf dem Webstuhl und die Bindung des Gewebes trachten, die auf die Kräuselung zurückzu-
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führende Vergrösserung des Volumens wieder herabzusetzen. Der unregelmässige Drall ist auch in stark ge- kräuselten Florgarnen oder voluminösen Gestricken nützlich, in denen er einen störenden Glanz oder
Schimmer verringert, der durch die Lichtreflektion an den Faseroberflächen verursacht wird.
Fig. 13 zeigt einen geradegerichteten Faden c gemäss der Erfindung von unrundem Querschnitt, wobei ie ein einzelnes Element auf der Oberfläche des Fadens darstellt (eine auf der Oberfläche des Fadens be- findliche Linie, die vor dem Zwirnen oder Kräuseln des Fadens gerade und zur Achse des Fadens parallel ist). Man erkennt aus Fig. 13, dass aufeinanderfolgende Strecken des Fadens abwechselnd S- und Z-Drall haben. Der Drallwillkel des Fadens an einer beliebigen Stelle h des Elementes e ist der spitze Winkel cx zwischen einer Tangente t an das Element e an dem betrachteten Punkt und. der zur Zeichenebene recht- winkeligen Ebene i, die sowohl die Fadenachse als auch den Punkt h enthält.
In gekräuselten und unge- kräuselten Fäden gemäss der Erfindung verändert sich der Winkel stetig und unregelmässig über die ganze
Länge der Fäden.
Fig. 14 zeigt schematisch einen erfindungsgemässen gekräuselten Faden C bei Betrachtung unter zwei rechtwinkelig gekreuzten Nikol'schen Prismen. Infolge der Kräuselung liegen nur die Teile f des Fadens in einem Winkel von 450 zu den Polarisationsebenen der Prismen und rechtwinkelig zu der Betrachtungs- linie durch die Prismen. In dem Doppelbrechungsbild der erfindungsgemässen Fäden liegen die Linien konstanter Verzögerung g über die ganze Fadenlänge parallel zur Achse des Fadens, während die maximale
Sichtbarkeit nur in den Teilen f des Fadens vorhanden ist.
Durch entsprechende Manipulation des Fadens kann man erkennen, dass die Verzögerungslinien über die ganze Fadenlänge zur Fadenachse parallel sind, zum Unterschied von den bekannten gekräuselten Fäden, in denen die Verzögerungslinien nur in den ge- raden Fadenteilen parallel zur Fadenachse sind. Dieses Verfahren eignet sich besonders zur Identifizierung der runden Fäden gemäss der Erfindung, weil es bei einem runden Faden selbst bei starker Vergrösse- rung schwierig sein kann, den in Fig. 13 gezeigten Drall zu beobachten.
Für bestimmte Verwendungszwecke, bei denen ein gedämpfter Glanz und eine trockene Oberfläche erwünscht sind, wird das erfindungsgemässe Produkt vorzugsweise aus Fasern hergestellt, die eine kritisch ausgewählte unrunde Form haben. Beispielsweise hat es sich gezeigt, dass für Teppichgarne die in Fig. 12 gezeigte, annähernd symmetrische Querschnittsform vorzuziehen ist.
Beim erfindungsgemässen Verfahren wird das Garn bzw. die zu behandelnden Fäden zwangsläufig in den plastifizierenden Strom des Mediums mit einer Geschwindigkeit eingeführt, die höher ist als die Ab- zugsgeschwindigkeit, so dass das Garn von dem Strom getragen wird und die Einzelfäden voneinander ge- trennt und einzeln gekräuselt werden, indem sie in dem heissen, turbulenten Plastifizierungsbereichher- umgewirbelt werden ; dann werden sie unter geringer Zugspannung rasch gekühlt, um die Kräuselung zu fixieren.
Unter diesen Bedingungen liegt die Garntemperatur über dem nachstehend definierten Kaltpunkt und unter dem Schmelzpunkt des Garnes. Während der Düsenbehandlung bewirkt die auf die Fasern übertragene
Wärme eine Fadenschrumpfung. Die Bestimmungsgrössen des Verfahrens, beispielsweise die Temperatur, der Druck, die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums, die Garngeschwindigkeit, die Garnspannung und die Aufwickelgeschwindigkeit werden so eingestellt, dass der Endtiter des Garnes (gemessen in entspannter Form nach Heissnassschrumpfung) grösser, vorzugsweise mindestens 30% grösser ist als der Titer des zuge-. führten Garnes.
Die gekräuselten Fäden werden durch Absaugen des Mediums und die Abzugswalzen aus der Plastifi - zierungszone abgezogen. Die Fäden treten vor oder nach den Abzugswalzen durch eine Kühlzone, um ein weiteres plastisches Fliessen zu verhindern und die Kräuselung zu stabilisieren ; dabei wird das Garn in einem im wesentlichen entspannten, spannungslosen Zustand gehalten. N ach dem Abkühlen kann das Garn einer Zugspannung ausgesetzt werden, um etwaige Faserschleifen und Fadenzusammenballungen zu beseitigen und das Volumen des Garnes zu vergrössern. Dieses Spannen des Garnes ist auch für die Bildung eines geeigneten Wickels auf einer Aufspul Vorrichtung erwünscht.
Der beim Abziehen von dem Strahl oder beim Aufwickeln auf einen Wickel auf das Garn ausgeübte Zug beseitigt anscheinend vorübergehend die Kräuselung, die sich jedoch wieder einstellt, wenn das Garn entspannt und gekocht wird. Die Verfahrensbedingungen können so gewählt werden, dass beständige crunodale Schleifen vermieden oder mindestens auf einem Minimum gehalten werden, da derartige miteinander verschlungene Schleifen die Erzielung eines maximalen Volumens der Garne verhindern. Das gekräuselte Garn kann natürlich nach dem Durchgang durch das turbulente heisse Medium zu Stapelfasern zerschnitten werden. Dieses Verfahren stellt daher eine sehr rationelle Methode zum Kräuseln von Faserbündeln dar, aus denen Stapelfaserprodukte herge- stellt werden sollen. Das Verfahren kann auch zum Fixieren von Farbstoffen in dem Garn verwendet werden.
Ein Garn mit aufgeklotzten Farbstoffen kann entweder mit einem turbulenten Medium behandelt
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werden, um die Farbstoffe durch Diffusion durch die Faser in der Faser zu fixieren oder um gleichzeitig das Volumen des Garnes zu vergrössern und die Farbstoffe zu fixieren.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren kann ein voluminöses Garn aus jeder Faser erzeugt werden, die in den plastischen Zustand überführt werden kann. Das Verfahren ist besonders auf aus endlosen Fäden bestehende Garne, insbesondere Mehrfadengarne, anwendbar, doch können in der gleichen Weise auch
Einfadengarne gekräuselt werden. Man kann auch Stapelfasergarne derart behandeln, dass Produkte von stark erhöhter Kräuselung und stark vergrössertem Volumen, besonders in der Randfaser, erhalten werden.
Die mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens erhältlichen voluminösen Produkte unterscheiden sich in ihrer grundlegenden physikalischen Struktur von allen bisher bekannten voluminösen Garnen. Wäh- rend der Düsenbehandlung erfolgt eine überraschende Schrumpfung der Fäden und eine Entspannung der die
Fäden bildenden Moleküle. Bei einer Strahlbehandlung unter optimalen Bedingungen ist diese Scrump- fung bzw. Entspannung weit stärker als bei einer langandauernden Behandlung des unbewegten Garnes mit dem gleichen Medium bei derselben Temperatur unter niedriger Zugspannung. Diese dynamische Ent- spannung bewirkt eine beträchtliche Desorientierung der Moleküle und eine Erhöhung der Kristallinität.
Ausserdem wird die Farbaufnahmefähigkeit stark erhöht. Rückblickend nimmt man jetzt an, dass die in dem Strahl herrschenden turbulenten Bedingungen jedes Teilstückdes Fadens zahllosen aufeinanderfolgen- den Spannungs- und zur vollständigen Entspannung führenden Entspannungsvorgängen aussetzen. Diese wiederholten Spannungsvorgänge liefern wahrscheinlich einen Teil der Aktivierungsenergie, die erforder - lich ist, um die Bindungen zwischen den die Fäden bildenden Molekülen aufzubrechen, so dass während der darauffolgenden kurzen Intervalle, in denen die Teilstücke des Fadens nicht unter Zug sind und gege- benenfalls unter Druck stehen können, eine vollständigere Entspannung der Moleküle möglich ist, als wen die Fäden nicht den wiederholten Spannungsbehandlungen ausgesetzt werden wurden.
Es ist somit eine praktische Methode gefunden worden, um die Molekularstruktur des Fadens einer sehr wertvollen Reorga- nisation zu unterziehen, die sonst nicht erreicht werden konnte.
Die höheren Fadentemperaturen im entspannten Zustand und die wiederholten Spannungsvorgänge be- wirken ein Öffnen der amorphen Molekularstruktur, so dass die seitlichen Zwischenräume zwischen den
Molekülen und die Abstände zwischen den Kristalliten längs der Faserachse vergrossert werden. Die grossen
Veränderungen der amorphen Molekularstruktur sind deutlich in mit niedrigem Winkel aufgenommenen
Röntgenbeugungsbildern erkennbar, die mit Hilfe des Verfahrens hergestellt worden sind, das von W. O. Statten in J. Polymer Sci. Nr. 22 (1956], S. 389 beschrieben wurde. Durch dieses Öffnen der Struktur und die dabei auftretende Desorientierung erhält man Fasern, die ine starkerhöhte Farbannahmege- schwindigkeit besitzen, wie sie bisher in Textilgarnen nicht festgestellt worden ist.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird die Farbannahmegeschwindigkeit um etwa 75-250% erhöht, ohne dass die chemische Zusammensetzung der Faser während der Behandlung verändert wird. Man hat zwar auch mit bekannten Verfahren mässige Verbesserungen der Farbannahmegeschwindigkeit durch Wärmebehandlung des Garnes in entspanntem Zustand erzielt, doch war es bisher nicht möglich, die Farbannahmegeschwindigkeit um mehr als 7570 zu steigern. Ausserdem gestattet die in dem Verfahren bewirkte einheitliche Erhitzung unter turbulenten Bedingungen die Erzielung viel höherer durchschnittlicher Fadentemperaturen, da keine Gefahr besteht, dass die Randfädenüberihren Schmelzpunkt hinaus erhitzt werden.
Alle technischen Verfahren zur Erzeugung von Kunstfasern bedingen, dass unbeabsichtigt ein Teil des Garnes oder bestimmte Segmente eines Teiles des Garnes Zerr- oder andern Beanspruchungen ausgesetzt werden, beispielsweise bei der Behandlung mit strömenden Medien oder beim Durchgang durch Fuhrun- gen. Infolgedessen nehmen diese Garne bzw. Garnsegmente Farbstoff mit einer andern Geschwindigkeit und/oder bis zu einer andern Tiefe an als die Masse des Garnes.
Die erfindungsgemäss angewendete dynamische Entspannung beseitigt die meisten der durch diese Zerrungen und Beanspruchungen verursachten Gefügeuneinheitlichkeiten, so dass die behandelten Garne in der Längsrichtung des Bündels und quer dazu eine viel einheitlichere Färbbarkeit haben als durch Strahlungserwärmung unter nichtturbulenten Bedingen oder bei Berührung mit erhitzten mechanischen Flächen erzielt werden kann. Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Garne haben daher einheitlichere Färbbarkeitseigenschaften als voluminöse Garne, die durch Drehen und Heissfixieren, durch Stauchkräuseln oder nach andern bekannten Verfahren bearbeitet worden sind.
Einige der erfindungsgemäss hergestellten Produkte nehmen eine nicht schraubenlinienförmige, unregelmässig, räumlich gekrümmte Gestalt an. Diese Struktur unterscheidet sich von den voluminösen Materialien, die durch die verschiedenen mit Drehen und Fixieren arbeitenden Verfahren erzielt werden, weil diese die Fäden einer regelmässigeren Verformung, vorwiegend im Sinne einer Schraubenlinie, unterziehen. Sie unterscheidet sich auch von den nach dem bekannten Stauchkräuselverfahren erzeugten
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in der Behandlungskammer des Verfahrens haben die vorliegenden Produkte eine räumliche Kräuselung von unregelmässiger Amplitude und Frequenz.
Die hohe Turbulenz in einem geschlossenen Raum bewirkt eine i sehr starke Kräuselung und ergibt eine gekrümmte Fadengestalt, die nicht geradlinig, sägezahnförmig oder schraubenlinienförmig ist und auch die Form einer crunodalen Schleife nicht hat. Die Kräuselung ist ge- genüber den-bei der normalen Verarbeitung der Faser auftretenden Bedingungen beständig und bleibt in dem Garnbündel entnommenen Fäden bestehen. Durch Behandlung mit heissem Wasser erzielt man eine beträchtliche Vergrösserung der Amplitude und Frequenz der Kräuselung. Die erfindungsgemässen Produkte haben eine Kräuselfrequenz über 2 Kräuselwellen/cm und vorzugsweise über 4 Kräuselwellen/cm. Es können bis 28 oder 32 Kräuselwellen/cm erzielt werden.
Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens können Produkte aus jedem beliebigen natürlichen oder synthetischen Fadenmaterial erzeugt werden, das in einen plastischen Zustand überführt werden kann.
Thermoplastische Materialien wie Polyamide, beispielsweise Poly (e-caproamid) und Poly (hexamethylen- adipamid) ; Zelluloseester ; Polyester wie Äthylenglykol-und Trans-p-hexahydroxylylenglykol-tere- phthalat ; Polyalkylene, beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen usw. ; Polyvinylharze und Polyacryl- harze, beispielsweise Polyacrylnitril, sowie Copolymere derselben können durch Kräuselung die hier be- . schriebene unregelmässige, räumlich gekrümmte Gestalt erhalten. Endlose Fäden werden zwar als Material bevorzugt, doch können die gleichen Verbesserungen auch bei Anwendung des Verfahrens auf Stapelfaser- garne erzielt werden.
Beide Materialarten können zu voluminösen Garnen und Geweben mit vergrössertem
Volumen, vergrösserter Deckkraft (Lichtundurchlässigkeit) und verbessertem Griff verarbeitet werden.
Die Produkte können aus Ein- und Mehrfadengarnen in Titern des Textilbereiches und in den schwe- reren Garnnummer fur Teppiche und industrielle Zwecke erzeugt werden, die sowohl einzeln oder kom- biniert in Form eines schwereren Fadenbündels verwendet werden können. Man kann feine und starke Sta- pelfasergarne einzeln und gezwirnt verarbeiten. Bei synthetischen Materialien sind das Verfahren und das
Produkt nicht auf einen bestimmten Fadenquerschnitt eingeschränkt. Ebenso wie runde Fäden können auch
Fäden mit kreuzförmigen, Y-förmigen, dreieckigen, bandförmigen, hantelförmigen und andern ähnlichen
Querschnittsformen verarbeitet werden, die zu der Volumenvergrösserung gewöhnlich noch stärker beitra- gen als runde Fäden.
Das zur Behandlung des Fadenmaterials verwendete turbulente Medium kann Luft, Dampf oder ein anderes strömendes gasförmiges Medium oder ein Dampf sein, das bzw. der eine plastifizierende Wirkung auf das Garn ausüben kann, wenn es eine Temperatur hat, die über der zweiten Umwandlungstemperatur des Fadens liegt. Heissluft ergibt in dem turbulenten Bereich eine genügend starke Plastifizierung vieler
Fasern. Es kann aber bei bestimmten Fasern erwünscht sein, die Wirkung der Temperatur durch ein zu- sätzliches Plastifizierungsmittel zu ergänzen. Vorzugsweise wird in dem Verfahren Dampf verwendet, weil er ein billiges, zweckmässig anwendbares Hochdruckmedium mit kombinierter Plastifizierungswirkung ergibt.
Die Temperatur des strömenden Gases muss so geregelt werden, dass die Garntemperatur den Schmelz- punkt der Faser nicht erreicht. Mit Fasern aus schmelzbaren Polymeren wird die wirksamste Volumenver- grösserung und die grösste Produktionsleistung jedoch erzielt, wenn die Temperatur des turbulenten Me- diums über dem Schmelzpunkt der Faser liegt. In diesem Fall soll die Garngeschwindigkeit so gross sein, dass kein Schmelzen auftritt. Infolge der grossen Turbulenz und der starken Hitze werden die Garne stark erhitzt. Erfindungsgemäss müssen die Temperaturen über dem zweiten Umwandlungspunkte des Garnmaterials liegen, weil unterhalb dieser Bedingungen das Kräuseln bzw. die Volumenvergrösserung der Fäden nicht beständig ist und die Brauchbarkeit der Fasern herabgesetzt wird.
Eines der wesentlichsten Elemente des Verfahrens besteht darin, dass die Fäden bzw. das Garn anfänglich elastisch sein sollen, aber in der turbulenten Atmosphäre in einen unelastischen, plastischen Zustand überführt werden müssen. Der plastische Zustand kann durch die Temperatur des turbulenten Mediums erzeugt werden. Auf jeden Fall darf der plastische Zustand der Fäden nur vorübergehend sein. Der Ausdruck "plastifizieren"bzw."plastisch"besagt dabei, dass die Fäden Bedingungen ausgesetzt werden, in denen sie sich vorübergehend in einem schaffen, unelastischen, verformbaren Zustand befinden. Nach Beseitigung der Plastifizierungsbedingungen, beispielsweise durch Senken der Temperatur, Abschrecken, Entfernen des Lösungsmittels oder ähnliche Massnahmen müssen die Fäden und Garne in ihren elastischen Normalzustand zurückkehren.
Die Verwendung eines inerten Gases, beispielsweise von Luft oder Dampf, unter Bedingungen, die die Fäden nicht plastifizieren, erweichen und unelastisch machen, fällt nicht in den Rahmen der Erfindung. Nassdampf bewirkt eine Formveränderung in dem vorstehend beschriebenen Garn
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nur, wenn das Garn auf eine solche Temperatur erhitzt wird, dass es plastisch und unelastisch wird. Unter solchen Bedingungen können Kräuselwellen und crunodale Schleifen gebildet werden ; diese sind aber nicht stabil und müssen unter plastifizierenden Bedingungen durchgeführten Behandlungen zum Fixieren und Stabilisieren der Kräuselungen unterworfen werden. Anderseits können relativ niedrige Temperaturen angewendet werden, wenn in den Fäden ein genügender Rest von genügend flüchtigem Lösungsmittel vorhanden ist.
Grosse Mengen von nichtflüchtigen Weichmachern wie Dibutylphthalat, Trikresylphosphat, Ölen, weichmachenden Harzen usw. sind ebenfalls relativ beständig. Wenn sie anwesend sind, kehren die Garne nicht in einen elastischen Zustand zurück. Derartige Weichmacher sollen daher nur in Sonderfällen verwendet werden.
Bei hohen Geschwindigkeiten und bei gewissen Polymeren soll die Fasertemperatur beträchtlich über dem zweiten Umwandlungspunkt liegen. Eine bevorzugte Mindesttemperatur ist der Kaltpunkt im Sinne der Definition von J. W. Ballou und J. C. Smith im Journal of Applied Physics, Band 20 [1949], S. 499. Der Kaltpunkt ist der zweite Winkelpunkt der Kurve der Schallmodul-Temperaturkurve des betreffenden Polymers bzw. der betreffenden Faser. Diese Temperatur kann allgemein 500C oder mehr über dem zweiten Umwandlungspunkt liegen.
Es gibt eine Anzahl von Einrichtungen zur Erzeugung eines turbulenten Stromes eines gasförmigen Mediums. Geeignete Düsen oder Einrichtungen zur Behandlung eines Fadenmaterials mit einem turbulen- ten, plastifizierenden Medium zur Erzielung der erfindungsgemässen Verbesserungen sind in den USA-Pa-
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und Sussman) beschrieben bzw. in Fig. 2 dargestellt.
Nach dem Verfahren können ohne weiteres mehrere Garne in der gleichen Düse behandelt werden.
Beispielsweise können zwei bis fünf oder mehrere Garne gleichzeitig durch eine einzige Dúse geführt wer- den. In dem so erhaltenen Garn können die einzelnen Garne gut miteinander vereinigt sein oder es kön- nen voluminöse Garne erzeugt werden, die voneinander getrennt sind und getrennt aufgewickelt werden können. Dies ist von den Verfahrensbedingungen abhängig. Man kann auch zwei oder mehrere Garne un- ter Anwendung von verschiedenen Zugspannungen oder Zuführungsgeschwindigkeiten derart behandeln, dass ein zugfestes, voluminöses Garn erhalten wird, in dem nur der kürzere Bestandteil dehnbar ist.
Ferner kann man auch zwei verschiedene Garnatten wie Nylon und Kunstseide durch die Düse führen.
Die unterschiedlichen Schrumpf-und Heissfixierungseigenschaften der beiden Garnarten ermöglichen viele interessante Effekte, die in Textilmaterialien aus ästhetischen Gründen erwünscht sind. Die Kräuselung des Produktes ist äusserst beständig und wird durch Zugspannungen bis zu dem Wert, bei dem das Garn gestreckt wird, nicht entfernt. In den in der USA-Patentschrift Nr. 2, 783, 609 beschriebenen voluminösen Garnen ist zur Aufrechterhaltung ihres Volumens ein hoher Verschlingungsgrad oder Drall erforderlich. Die hier beschriebenen neuen Garne sind stabil und behalten ihr Volumen, selbst wenn sie nicht verschlungen oder beträchtlich gedreht sind. Einfadengarne können durch eine ähnliche Behandlung zu gekräuselten Einzelfäden verarbeitet werden.
Es versteht sich ferner, dass jede der hier angeführten Garnbehandlungen auch auf Einzelfäden anwendbar ist, doch werden aus Gründen der Wirtschaftlichkeit Fadenbündel oder Garne behandelt.
Das erfindungsgemässe Verfahren bewirkt eine starke Vergrösserung des Volumens des Fadenmaterials.
Eine grobe Anzeige der Volumensvergrösserung erhält man durch den Vergleich des Ausgangstiters mit dem Endtiter. Da Garne mit einem bestimmten Titer jedoch entweder ein offenes, voluminöses Gefüge oder ein sehr kompaktes Gefüge haben können, wird das Volumen besser durch Bestimmung des Gewichtes eines bestimmten Garnvolumens ermittelt. Man kann den Garndurchmesser messen und das Gewicht pro Längeneinheit in g/cm bestimmen. Bei einem runden Garnbündel kann man den Querschnitt des Garnes in cm bestimmen. Wenn man dann ebenfalls die Länge pro Gewichtseinheit feststellt, kann man das Vo- lumen in cm3/g (spez. Volumen) berechnen.
Das Volumen der nach diesem Verfahren erzeugten Garne ist viel grösser als das Volumen der nach dem Verfahren der USA-Patentschrift Nr. 2, 783, 609 erzeugten Garne.
Beispielsweise hat ein nach dem Verfahren der genannten Patentschrift aus einem Ausgangsgarn von 2000 Denier erzeugtes Garn ein Volumen von etwa 7 cm/g, während nach dem erfindungsgemässen Verfahren erzeugte Garne spez. Volumen von 10 bis 50 cm'/g haben. Diese Volumensvergrösserung ist bei einem Vergleich des Ausgangstiters mit dem Endtiter erkennbar.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren zu behandelnden synthetischen Fadenmaterialien sollen vorzugsweise eine starke Orientierung besitzen, um die Neigung zur Knötchenbildung in den fertigen Geweben oder Gewirken zu vermindern. Streckbare Fäden neigen dazu, aus den Geweben vorzustehen bzw. aus ihnen herausgezogen zu werden. Die vorstehenden Fasern rollen sich leicht zusammen und werden
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wird, erfolgt eine beträchtliche Desorientierung und Kristallisation.
Infolge der ungewöhnlich starken Zunahme der Kristallinität während der Behandlung haben die Endgarne eine Bruchdehnung, die viel kleiner ist als angesichts der starken Abnahme der Orientierung zu er- warten gewesen wäre. Auch die Reissfestigkeit ändert sich weniger als erwartet. Gleichzeitig haben die
Garne eine überraschend hohe Farbannahmegeschwindigkeit. Als Endergebnis werden neuartige Garne er- halten, die sich durch eine wünschenswerte Kombination von geringer Dehnung, geringer Neigung zur
Knötchenbildung und rascher Farbannahme kennzeichnen. Die Knötchenbildung wird vermieden, weil es bei Garnen mit geringer Dehnung nicht leicht vorkommt, dass lange vorstehende Fasern aus dem Garn oder
Gewebe herausgezogen werden.
D lese unerwünschten vorstehenden Fasern wickeln sich auf und verschlingen sich miteinander, so dass Faserknötchen gebildet werden. Man kann natilrlich auch in andern Verfahren zur Her- stellung von voluminosen Garnen ein Garn von geringer Dehnung erhalten, wenn man das zugeführte Garn genügend streckt, doch haben diese stark gestreckten Garne dann eine relativ geringe Farbannahme- geschwindigkeit.
Durch die starke Desorientierung, die in einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens beim
Schrumpfen erhalten wird, erzielt man nicht nur eine Erhöhung des Titers des entspannten Garnes infolge der Kräuselung, sondern auch eine starke Erhöhung des Fadentiter des behandelten Garnes. Natürlich wird fast bei jedem Verfahren zum Schrumpfen oder zur Volumenvergrösserung der Titer etwas vergrössert, bei- spielsweise um 1-1001o. Der Fadentiter der nach dem Verfahren hergestellten neuen Produkte wird ge- genüber dem Fadentiter vor der Behandlung um 12-25% erhöht. In diesem Fall wird der Titer natürlich durch die Veränderung des Fadengewichtes pro Längeneinheit bei Entfernung der Kräuselung durch eine geringe Zugspannung gemessen,
wodurch die durch die Kräuselschrumpfung bewirkte Erhöhung des Titers beseitigt wird.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erzeugten voluminösen Garne zeichnen sich allgemein durch eine sehr erwünschte Tendenz zur Entwicklung einer grösseren Kräuselamplitude und einer weiteren
Vergrösserung des Garnvolumens aus, wenn sie mechanischen Kräften und anschliessend in einem entspann- ten Zustand bzw. unter geringer Zugspannung der Einwirkung von Wärme und/oder einem Weichmacher ausgesetzt werden. Diese Massnahmen stimmen allgemein mit den normalen Massnahmen bei der Bildung der üblichen Gewebe und Gewirke bzw. den anschliessenden Färbe-und Ausrüstungsbehandlungen überein.
Beispielsweise wird bei der Bildung eines genoppten Teppichs das Florgarn bei der Noppenbildung kurz- zeitig einer starken Spannung ausgesetzt, wenn die Nopp : 1adel das Garn durch das Grundgewebe zwängt.
Wenn die Schlinge an Ort und Stelle ist, befindet sie sich unter geringer Spannung bzw. in einem ent- spannten Zustand, der auch während der unter Anwendung von Hitze und Nässe durchgeführten Ausrü - stungsmassaahmen, beispielsweise beim Stücktrocknen des Teppichs, aufrecht erhalten wird. Die bei die- sen Behandlungen erzielte Volumenvergrösserung ist in dem genoppten Teppich besonders vorteilhaft, weil sie bewirkt, dass die einzelnen Florschlingen das Grundmaterial stärker abdecken, wodurch das Aussehen beträchtlich verbessert wird. Infolge der starken Volumenvergrösserung durch die mit ausziehbaren unre- gelmässigen Krümmungen ausgebildeten Fäden ist jedoch die bei den vorstehenden Behandlungen erzielte
Volumenvergrösserung nicht wesentlich.
Wenn die im wesentlichen aus endlosen Fäden bestehenden erfindungsgemässen Garne beispielsweise während des Noppens in einem Teppich unter Zug gesetzt werden, nehmen sie eine im wesentlichen gerade Form an, in welcher ihr Volumen nur wenig grösser ist als das eines üblichen Garnes von ähnlichem
Gewicht und ähnlicher Fadengrösse. Wenn jedoch durch Abziehen der Noppnadel der Zug weggenommen wird, bewirkt die elastische Rückkehr der fixierten Kräuselung, dass die Fäden ihre unregelmässig gekräuselte Form wieder einnehmen, wobei das Volumen der einzelnen Noppen stark vergrössert und das Grundmaterial wirksam abgedeckt wird. Dagegen bleiben die zwischen den einander benachbarten Noppen an dem Grundgewebe anliegenden Garnstrecken in einem Spannungszustand, in dem sie nur ein kleines Volumen haben. Das ergibt auf der Vorder-bzw.
Oberseite des Gewebes ein erwünschtes Überwiegen des
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andere Florgewebe, die z. B. als Möbelstoffe verwendet werden.
Bei normalen Webe- und Strickvorgängen ist die Möglichkeit zur Vergrösserung des Volumens ebenso vorteilhaft. In pulloverartigen Gestricken unterdrückt die Volumenvergrösserung beispielsweise ein unerwünschtes Sichtbarwerden der Fadenstruktur. In Geweben bewirkt diese Eigenschaft im Vergleich zu Geweben aus nichtmodifiziertem Garn eine verbesserte Deckkraft, einen trockeneren Griff und eine erhöhte Reibung von Geweben aneinander.
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Da das Unterzugsetzen und die Heiss-Nass-Behandlung für die Anwendung dieser voluminösen Gampro- dukte wichtig sind, wurden Prüfungen entwickelt, in denen Kennwerte für das Verhalten des Garnes unter diesen Behandlungen ermittelt werden können.
Allgemein wurde in diesen Prüfungen eine leichte Garnsträhne verwendet, die einem Titer von etwa i 5000 Denier (gemessen durch die doppelte Schleifendicke) entspricht. Bei schweren Garnen genügt eine einzige Schlinge für die Prüfung. Die Strähne werden auf jene Länge geschnitten, die eine Längenmessung im entspannten und straffen Zustand gestattet. Die Probe wird mit 0, 5 g/den belastet. Dann wird die Be- lastung auf 0, 1 g/den herabgesetzt. Bei dieser Belastung wird die Länge der Probe gemessen und als li. 1 aufgezeichnet. Das Gewicht wird entfernt und die Probe mit Dampf unter atmosphärischem Druck ) behandelt, bis die Schrumpfung aufhört. Dann wird die Länge der Probe erneut gemessen und als Lo auf- gezeichnet.
Darauf wird der Titer des gekräuselten Garnes in entspanntem Zustand gemessen und als
Denn aufgezeichnet. Man kann auch den Titer des straffen Garnes auf Grund von LO. 1 berechnen. Die
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tauschbar sind. Dieser Wert ist auch ein Mass der Kräuselungsamplitude, die ihrerseits ein Mass des spezifischen Garnvolumens ist, sofern die Kräuselfrequenz in einem geeigneten Bereich liegt (2-25 Kräu- selwellen/cm) und unregelmässig ist, so dass ein phasengleiches Zusammenlegen verhindert wird. Allge- mein ist für ein wünschenswertes voluminöses Garn für die Zwecke der Erfindung eine DG von mindestens iclo notwendig und von 15% oder mehr erwünscht.
Da es in einer bevorzugten Ausführungsform ferner erwünscht ist, eine wirkliche Faserschrumpfung begleitet von einer molekularen Desorientierung, zu erzielen, ist diese Schrumpfung wie folgt bestimmt worden :
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der Faserkräuselung bezeichnet. Dieser Wert kann sich von DGk beispielsweise infolge der Reibung zwischen den Fasern unterscheiden. Den, ist der Titer des Garnes vor der Behandlung. Um eine wesentlich verbesserte Farbannahme bei annehmbar niedrigen Dehnungswerten für das Garn zu erhalten, muss die durch das Verfahren erzielte Faserschrumpfung mindestens 121o und vorzugsweise 25% oder mehr betragen.
Eine andere von den obigen Messungen abgeleitete Grösse kann dazu verwendet werden, um Garne,
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45 und 48), mit Garnen zu vergleichen, die unter Verwendung von Zwei- oder Dreiwalzenanordnungen hergestellt wurden (Fig. l, wie dargestellt). Diese Grösse wird als effektive Überlänge der Zuführung (ZÜ eff) bezeichnet und wie folgt berechnet :
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Die Farbannahmegeschwindigkeiten der Rohgarne und der düsenbehandelten Garne werden durch Analyse der Farbflotten bestimmt. Nachdem kurze Zeit bei einer gegebenen Temperatur gefärbt worden ist, wird die in der Faser vorhandene Farbstoffmenge bestimmt. Man kann vollständige Kurven der Farbannahmegeschwindigkeit erhalten, wenn man jede von mehreren getrennten Proben verschieden lange färbt.
Für die Zwecke der Erfindung wird die Farbannahmegeschwindigkeit als die Farbstoffmenge definiert, die bei einer gegebenen Temperatur in 10 min von der Faser absorbiert wird. Jede Faserprobe wird in einer eigenen Farbflotte gefärbt. Der prozentuelle Farbstoffgehalt der Faser wird durch Ultraviolett-Spektralanalyse der Farbflotte bestimmt und als die Differenz zwischen dem Gewicht des Farbstoffes in der Flotte beim Beginn des Färbens und dem Gewicht des Farbstoffes in der Flotte nach dem Färben während eines Zeitraumes von 10 min berechnet. Das Gewichtsverhältnis zwischen Farbflotte und Garn ist 400 : 1. Die
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Farbstoffkonzentration in der Flotte vor und nach dem Färben wird durch Ultraviolett-Spektophotometrie bestimmt, wobei die Wellenlänge maximaler Farbabsorption verwendet wird.
Die Methoden sind für sauer färbbare Polymere, basisch färbbare Polymere und weder sauer noch basisch färbbare Polymere etwas ver- scheden.
Garne mit basischen Bestandteilen in dem Polymer, beispielsweise die Polyamidgarne aus Polyamid
6 und 66, werden bei 600C 10 min lang mit 80/0 Essigsäure und 4% Dupont-Antrachinonblau SWF, bezogen auf das Fasergewicht, gefärbt. Anthrachinonblau SWF ist das Säureblau (Acid Blue) 165 des Farbindexes
1956derSocietyofDyers and Colorists and American Association of Textile Chemists and Colorists. Der prozentuelle Farbstoffgehalt der Faser wird aus dem prozentuellen Farbstoffgehalt der Farbflotte mit Hilfe der Lichtdurchlässigkeit bei Wellenlängen von 595 mbt berechnet. Die ursprüngliche Farbflotte mit einem bekannten Farbstoffgehalt dient als Normalprobe für die Berechnung der Farbstoffkonzentration in unbe- kannten Lösungen nach dem Färben.
Vor dem Messen der Lichtdurchlässigkeit werden die FarbflottE'1l ein- schliesslich der Normalflotie l : 2 verdünnt. Die Farbstoffkonzentrationen in der Flotte werden aus der prozentuellen Lichtdurchlässigkeit mit Hilfe des bekannten Lambert'schen Gesetzes berechnet.
Garne, welche saure Bestandteile im Polymer haben, beispielsweise modifizierte Polyäthylentere- phthalate mit einem Gehalt von 2% oder mehr Sulfoisophthalsäureester werden mit Hilfe von 4% Dupont- -"Sevron"-Blau 5G und 4% Essigsäure 10 min unter Kochen und in Abwesenheit von Trägern gefärbt. Der prozentuelle Farbstoffgehalt in der Faser wird aus dem prozentuellen Farbstoffgehalt der Flotte an Hand der Lichtdurchlässigkeit bei 660 mg berechnet. Für diese Bestimmung wird das Bad 1 : 10 verdünnt.
Garne, die weder saure noch basische Bestandteile haben, beispielsweise nichtmodifizierte Polyäthy- lenterephthalat werden mit einem Dispersionsfarbstoff in Abwesenheit von Trägern gefärbt. Zweckmässig verwendet man einen Farbstoff, der gegenüber physikalischen Veränderungen in den Fasern empfindlich ist. Zur Bestimmung der Farbannahmegeschwindigkeit werden die Polymere ohne saure oder basische Grup- pen daher mit 4% Latylviolett BN und 2% Natriumlaurylsulfat als Dispergierungsmittel 10 min lang unter
Kochen ohne Träger gefärbt. Nach dem Färben können die in der Flotte verbleibenden unlöslichen Farb- stoffe dadurch mit dem Wasser verträglich gemacht werden, dass der Prüflösung vor der Spektralanalyse ein gleiches Volumen eines mit Wasser mischbaren Lösungsmittels, wie Äthynol, zugesetzt wird.
Tabelle I
Farbannahmegeschwindigkeiten und physikalische Eigenschaften von Garnen aus Polyamid 6 - 6
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<tb>
<tb> Eigenschaft <SEP> der <SEP> gekochten <SEP> Fäden
<tb> Streckfaktor <SEP> und <SEP> Art <SEP> Absorption <SEP> von <SEP> saurem <SEP> Reissfestigkeit <SEP> Bruchdehnung <SEP> Modul
<tb> des <SEP> Garnes <SEP> Farbstoff <SEP> in <SEP> % <SEP> nach <SEP> g/den <SEP> % <SEP> g/den <SEP>
<tb> 10 <SEP> min <SEP> bei <SEP> GO C
<tb> - <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> Rohgarn <SEP> 0,53 <SEP> 3,7 <SEP> 135 <SEP> 28
<tb> 3 <SEP> Rohgarn <SEP> 0,34 <SEP> 4,3 <SEP> 103 <SEP> 30
<tb> 4 <SEP> Rohgarn <SEP> 0,21 <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP> 67 <SEP> 29 <SEP>
<tb> 5 <SEP> Rohgarn <SEP> 0,25 <SEP> 7,8 <SEP> 63 <SEP> 38
<tb> 5 <SEP> dampfbehandeltes <SEP> 1, <SEP> 43 <SEP> 7,
3 <SEP> 73 <SEP> 20
<tb> Garn
<tb>
Die dampfbehandelten Garne und die Rohgarne werden in entspanntem Zustand abgekocht und dann nach normalen Röntgenbeugungsmethoden untersucht. Methoden zur Bestimmung des Orientierungswinkels sind von W. A. Sisson in dem Journal of Textile Research, Nr. 7 [1937J, S. 425 beschrieben worden. Hier wird der Orientierungswinkel als die Azimutbreite eines intensiven äquitor ! dIe,lBeugungsbogens (intense equatorial diffraction arc) definiert. Der Winkel ist die Breite in Graden, ander in der Mitte zwischen der Spitzenintensität und der Grundintensität liegenden Stelle. Diese Grösse nimmt bei zunehmender Orientierung ab.
Eine höhere Temperatur des turbulenten gasförmigen Mediums führt zu grösseren Orientierungswinkeln (geringe kristalline Orientierung). Mit dem erfindungsgemässen Verfahren sind Orientierungswinkel bis zu 40 erzielt worden. Vorzugsweise soll der Orientierungswinkel des behandelten Garnes mindestens
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20 grösser sein als der des Rohgarnes. Für Polyamid 6 erhält man Orientierungswinkel von 13 bis 350 durch Abänderung der Verfahrensbedingungen. Für Polyamid 66 liegt der Orientierungswinkel zwischen 13 und 400, für Polyäthylenterephthalathomopolymer werden Orientierungswinkel von 24 bis 500 erhalten.
Durch dieses Verfahren zur Volumenvergrösserung werden auch die durch die Copolymerisation von Terephthali säureestern und sulfoisophthalsáureestern erhaltenen basisch färbbaren Polyäthylenterephthalate desorientiert ; man erhält Orientierungswinkel von 22 bis 50 . Garne aus kristallisierbaren Polymeren haben nach Behandlung in dem heissen turbulenten Strahl eine stark erhöhte Kristallinität.
Das überraschende Merkmal der erfindungsgemässen voluminösen Garne ist die Kombination von hohem spezifischem Volumen, hoher Reissfestigkeit und niedriger Orientierung (hohem Orientierungswinkel).
) Andere bekannte Verfahren, z. B. die nach den brit. Patentschriften Nr. 684, 046 und Nr. 735, 171, erzie- len durch die Desorientierung der Garne eine hohe Reissfestigkeit, doch haben die nach diesen Verfahren erhaltenen Garne nur eine mässig erhöhte Farbannahmegeschwindigkeit und enthalten Fasern, die aneinander kleben und keine Kräuselung besitzen.
Weitere Informationen sind erhältlich durch das Studium von nach der Methode von W. O. Statten
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Shown by Small Angle X-Ray Scattering") mit kleinem Winkel aufgenommenen Röntgenbeugungsbildern.
Das mit kleinem Winkel aufgenommene Beugungsbild zeigt, dass in den erfindungsgemäss volumenvergrö- sserten Garnen die Kristalliten regelmässiger angeordnet sind als in den Rohgarnen. Gleichzeitig wird die lange Periode stark vergrössert. Beispielsweise hatte ein typisches dampfbehandeltes Garn aus Polyamid 6 - 6 eine lange Periode von 98 , während das Rohgarn eine lange Periode von nur 86 A hatte. Durch höhere Temperaturen und eine längere Behandlung mit den heissen Medien in den Düsen erhält man grö- ssere lange Perioden. Vorzugsweise soll die lange Periode des behandelten Garnes mindestens 4 A grösser sein als die des Rohgarnes.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhält man Fäden aus verschiedenen
Polymeren mit langen Perioden, die folgende Werte überschreiten : Polyamid 66 : 90 A, Polyäthylentere- ! phthalat : HO A, Polyamid 6 : 92 A, Polyäthylenterephthalatcopolymere : 110 A.
Die nachstehenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und schränken diese nicht ein. Es versteht sich, dass diese Beispiele zwar die Anwendung von bestimmten Garnen aus synthetischen Polyme- ren und mit bestimmten Querschnittsformen erläutern, diese jedoch durch jedes andere Polymergarn bzw. jeden andern Polymerfaden der hier angegebenen Art ersetzt werden können, wobei die Querschnitte be- liebig sein können, beispielsweise kreisförmig, quadratisch, rechteckig, flach, steinförmig, mit drei oder mehreren Kuppen und ähnlichen Formen. Auch der Titer, die Geschwindigkeit, die Temperatur, die
Abzugsgeschwindigkeit und andere Bedingungen konnen innerhalb der vorstehend angegebenen Grenzen variiert werden.
Beispiel l : Drei ungedrehte 68fädige Garne mit einem Titer von je 1000 den aus glänzendem
Polyamid 6 - 6 (runder Fadenquerschnitt) wurden unter Verwendung des in Fig. l erläuterten Verfah- rens gleichzeitig durch die Düse der Fig. 2 geführt. Das Garn lief kurz vor dem Eintritt in die Düse über eine Einzugswalze mit einer Geschwindigkeit von 100, 6 m/min. Es wurde in der Düse mit turbulentem
Heissdampf von 2600C und 3, 2 atü volumenvergrössert. Nach dem Austreten aus der Düse ging das Garn zwischen Abzugswalzen mit einer Geschwindigkeit von 69,5 m/min hindurch, so dass die Überlänge der
Zuführung 4Clo betrug.
Das Garn wurde in der Umgebungsluft gekühlt und zu einem Kuchen abgelegt.
Das vorstehende Rohgarn wurde durch Kaltstrecken von Polyamid 6 - 6 um 400% (1 : 5) erhalten. Weitere
Rohgarne von 1000 den wurden erhalten, indem besonders angefertigte Garne mit geringeren Streckfakto-
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:grösserung dampfbehandelt.
Die Eigenschaften der behandelten Garne sind in der Tabelle 1I angegeben. Die ungestreckten Garne neigten dazu, sich in dem turbulenten Dampf zu strecken anstatt zu schrumpfen. Daher hatten die ungestreckten volumenvergrösserten Garne eine starke Dehnbarkeit der Fadenkräuselung, während der Titer abnahm. Die ungewöhnliche Kombination von hoher Reissfestigkeit und hoher Farbannahmegeschwindig- keit bei einem durch Düsenbehandlung volumenvergrösserten Produkt ist in der Tabelle I dargestellt. Die Farbannahmegeschwindigkeit des volumenvergrösserten Garnes ist viel höher als die des 1 : 2, 5 gestreckten Rohgarnes, während die Reissfestigkeit der des 1 : 5 gestreckten Rohgarnes fast gleichwertig ist.
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Tabelle II Wirkung des Streckfaktors auf die Volumenvergrösserung von Garnen aus Polyamid 6-61) durch Dampfbehandlung
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<tb>
<tb> Streckfaktor <SEP> des <SEP> Rohgarnes
<tb> 1, <SEP> 0 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Titer <SEP> des <SEP> volumenvergrösserten <SEP> Garnes <SEP> : <SEP>
<tb> Abgelegt <SEP> 4617 <SEP> 4468 <SEP> 4538 <SEP> 4720 <SEP> 4380
<tb> Nach <SEP> dem <SEP> Spannen <SEP> 4610 <SEP> 4468 <SEP> 4538 <SEP> 4720 <SEP> 4380
<tb> Nach <SEP> dem <SEP> Spannen <SEP> und <SEP> Kochen <SEP> 4898 <SEP> 5058 <SEP> 5310 <SEP> 5517 <SEP> 4905
<tb> Prozentuelle <SEP> Zunahme <SEP> des <SEP> Garntiters <SEP> :
<SEP>
<tb> Abgelegt, <SEP> Zuführungsuberlänge <SEP> 40% <SEP> 54 <SEP> 49 <SEP> 51 <SEP> 57 <SEP> 46
<tb> Nach <SEP> dem <SEP> Spannen <SEP> und <SEP> Kochen <SEP> 63 <SEP> 69 <SEP> 72 <SEP> 80 <SEP> 64
<tb> Fadenkräuselungsdehnung <SEP> (%) <SEP> : <SEP>
<tb> Abgelegt <SEP> 75, <SEP> 1 <SEP> 32, <SEP> 1 <SEP> 30, <SEP> 4 <SEP> 36, <SEP> 0 <SEP> 37, <SEP> 3
<tb> Nach <SEP> dem <SEP> Spannen <SEP> und <SEP> Kochen <SEP> 67, <SEP> 3 <SEP> 42, <SEP> 9 <SEP> 53, <SEP> 5 <SEP> 59, <SEP> 1 <SEP> 66, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Fadentiter <SEP> (den) <SEP> :
<SEP>
<tb> Vor <SEP> der <SEP> Volumenvergrösserung <SEP> 15, <SEP> 0 <SEP> 14, <SEP> 2 <SEP> 14, <SEP> 3 <SEP> 14, <SEP> 5 <SEP> 12, <SEP> 8 <SEP>
<tb> Nach <SEP> der <SEP> Volumenvergrösserung <SEP> 13, <SEP> 2 <SEP> 15,7 <SEP> 16, <SEP> 0 <SEP> 16, <SEP> 3 <SEP> 14, <SEP> 6 <SEP>
<tb> Fadenschrumpfung <SEP> (%) <SEP> :-14, <SEP> 0 <SEP> +9, <SEP> 5 <SEP> +10, <SEP> 6 <SEP> +11, <SEP> 0 <SEP> +12, <SEP> 3 <SEP>
<tb>
1) Von allen Garnen wurden jeweils drei Garne von je 1000 den durch die Düse geführt. Der
Gesamttiter des Rohgarnes betrug daher 3000 den. Alle Garne wurden maschinell mit einer Überlänge von 40, 50/0 bzw. einer Geschwindigkeit von 100,6 m/min zugeführt und bei 260 C und3, 2atu behandelt.
Volumenvergrosserte Garne mit hohen Fadenbruchdehnungen neigten in Teppichen stark zur Knötchenbildung, wie aus Fig. lOhervorgeht. Der Knötchenbildungsindex ist eine durch subjektive Bewertung eines Prüflings bestimmte Zahl. Ein Index von 5 ist vollständig unannehmbar, ein Index von 3 ist eben annehmbar und ein Index von 1 besagt, dass keine Knötchenbildung vorhanden ist. Die Teppichproben wurden zur Prüfung 20 h lang zusammen in einer Trommel (umgebauter Haushaltewäschetrockner) mit Hilfe von Holzklötzen und Gummiplatten behandelt, um die Knötchenbildung zu bewirken. Die Prüfung wurde bei Zimmertemperatur durchgeführt.
Die in Fig. 10 gezeigten Bewertungen zeigen, dass bei Dehnungen über 200% unannehmbare Teppiche erhalten wurden. Ähnliche Neigungen zur Knötchenbildung wurden bei stark dehnbaren Garnen in Gewirken oder Geweben od. dgl. festgestellt. Garne mit niedriger Fadenbruchdehnung ergaben dagegen Gewebe und Gewirke ohne oder mit nur geringer Knötchenbildungsneigung. Die bevorzugten knötchenbildungsfreien Garne hatten eine Bruchdehnung unter 200%.
Beispiel 2- Aus 1: 4gestrecktem Garn aus Polyamid 6-6 wurde eine Anzahl von volumenvergrö- sserten Garnenhergestellt. Die Verfahrensbedingungen wurden so eingestellt, dass die verschiedenartigsten brauchbaren volumenvergrösserten Produkte erhalten wurden. Die Wirkung der Verfahrensbedingungen auf die geometrische Gestalt der volumenvergrösserten Produkte ist in der Tabelle III gezeigt. Bei geringen Überlängen der Zuführung war die Zunahme des Garntiters (nach Spannung und Kochen) grösser als die Überlänge der maschinellen Zuführung. Beispielsweise ergab eine Überlänge der maschinellen Zuführung von 37% ein Garn, dessen Titer nach dem Abkochen eine Zunahme um 89% erfahren hatte.
Bei hohen Überlängen der Zuführung ist die tatsächliche Erhöhung des Garntiters eher kleiner als die Überlänge der maschinellen Zuführung, weil die unstabilen Schleifen beim Spannen des Garnes ausgezogen wurden. Bei höheren Geschwindigkeiten war die Zahl der in dem Verfahren erzeugten Kräuselwellen pro cm kleiner
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als bei kleinen Geschwindigkeiten (Nr. 5 und 6). Bei Durchführung eines Garnes oder von drei Garnen gleichzeitig durch die Düse wurden gleichgute Erfolge erzielt (Nr. 7 und 8). Bei höheren Drücken wurden wegen des höheren Wärmedurchsatzes durch die Düse mehr Kräuselwellen pro cm erhalten.
Gemäss Nr. 10 kann auch ein Einfadengarn ohne weiteres in der Anlage behandelt werden. Heissluft
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und 13 angegeben. Das Garn mit Y-förmigem Querschnitt erfuhr eine Titerzunahme um 99%, das mit rundem Querschnitt nur um 675to. Die Zunahme des Fadentiters in Nr. 4, 7, 8, 12 und 13 betrug 38, 70, 29, 11 bzw. 7%.
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:Beispiel 3 : Durch die in Fig. 2 gezeigte Düse wurde ein ungedrehtes 112fädiges Garn aus Polyamid 6 mit einem Garntiter von 2100 den geführt. Die Überlänge der maschinellen Zuführung betrug lOOo, die Zuführungsgeschwindigkeit 183 m/min. Es wurden drei verschiedene Behandlungstemperatu- ren angewendet, u. zw. 191, 224 und 2680C. Das bei 1910C behandelte Garn hatte nur ein mässig vergrössertes Volumen. Das bei 224 C behandelte Garn hatte ein stark vergrössertes und das bei 2680C behandelte Garn ein sehr stark vergrössertes Volumen.
Bei Verwendung dieser Düse und Zuführungsgeschwin- digkeiten war es nicht möglich, das Garn bei Temperaturen bis zu 288 C zu behandeln, ohne das Garn zum Schmelzen zu bringen. Die Eigenschaften des volumenvergrösserten Garnes sind in der Tabelle IV dargestellt.
Tabelle IV
Durch Dampfbehandlung volumenvergròsserte Garne aus Polyamid 6 (Nach Spannen und Abkochen in entspanntem Zustand)
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<tb>
<tb> Dampftemperatur <SEP> Titer <SEP> des <SEP> volumen- <SEP> Fadenkräuse- <SEP> Kräusel- <SEP> Fadentiter <SEP> Fadenschrumpfung <SEP> (%)
<tb> C <SEP> vergrösserten <SEP> Garnes <SEP> lungs-wellen <SEP> den <SEP> (berechnet <SEP> an <SEP> Hand
<tb> den <SEP> dehnung <SEP> pro <SEP> des <SEP> ursprünglichen
<tb> % <SEP> cm <SEP> Fadentiters)
<tb> 191 <SEP> 3265 <SEP> 38,6 <SEP> 1,9 <SEP> 21,1 <SEP> 12,2
<tb> 224 <SEP> 4713 <SEP> 87, <SEP> 8 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 22, <SEP> 3 <SEP> 18, <SEP> 6 <SEP>
<tb> 268 <SEP> 4299 <SEP> 59, <SEP> 2 <SEP> 3, <SEP> 3 <SEP> 24, <SEP> 1 <SEP> 28. <SEP> 2 <SEP>
<tb>
Beispiel 4 :
Eine Anzahl von verschiedenen Garnen aus synthetischen Polymeren wurden nach Tabelle V behandelt. In jedem Fall wurde ein voluminöses Produkt erhalten. Einige der Garne hatten unstabile Schleifen, die beim Spannen geradegezogen wurden. Die Einzelfäden hatten jedoch nach Entfernung von dem Garn eine Kräuselung, die ausserhalb des Garnbündels stabil war. Die besonders starke Volumenvergrösserung, die hier erzielt wurde, ist aus der in der Tabelle V angegebenen Erhöhung des Garntiters und der Faserkräuselungsdehnung ersichtlich.
Alle volumenvergrösserten Garne hatten Fäden mit einer unregelmässigen, nicht schraubenlinienför- migen, räumlichen gekrümmten Kräuselung. Diese Kräuselung war in den einzelnen Fäden von denen der andern Fäden unabhängig und stimmte mit denen der benachbarten Fäden nicht überein.
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Tabelle V Verfahrensbedingungen und Eigenschaften von volumenvergrösserten Garnen, die aus verschiedenen synthetischen
Polymerfasern hergestellt wurden.
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<tb>
<tb>
Rohgarn <SEP> Verfahrensbedingungen <SEP> Volumen <SEP> ver <SEP> grössertes <SEP> Produkt <SEP> (wie <SEP> hergestellt)
<tb> Polymer <SEP> Einzelgarn- <SEP> Faden- <SEP> Drall <SEP> Faden- <SEP> Überlänge <SEP> der <SEP> Zuführungsge- <SEP> Temp. <SEP> Druck <SEP> Garn- <SEP> Zunahme <SEP> des <SEP> Faden- <SEP> Fadenkränse- <SEP> Kräuselwellen
<tb> titer <SEP> zahl <SEP> titer <SEP> maschinellen <SEP> schwindigkeit <SEP> C <SEP> atü <SEP> titer <SEP> Gamtiters <SEP> titer <SEP> lungsdehnung <SEP> pro <SEP> cm
<tb> den <SEP> den <SEP> Zuführung <SEP> % <SEP> m/min <SEP> den <SEP> % <SEP> den <SEP> %
<tb> Polyäthylen- <SEP> 1100 <SEP> 250 <SEP> 0 <SEP> 4,40 <SEP> 50 <SEP> 101 <SEP> 257 <SEP> 6,3 <SEP> 1620 <SEP> 47,3 <SEP> 4,44 <SEP> 43,5 <SEP> 3,6
<tb> terephthalat
<tb> (Dacron)
<tb> Polacryl- <SEP> 100 <SEP> 40 <SEP> 0,32 <SEP> 2,50 <SEP> 36 <SEP> 35 <SEP> 209 <SEP> 3,
4 <SEP> 378 <SEP> 26,0 <SEP> 2,58 <SEP> 52,5 <SEP> 4,0
<tb> nitril
<tb> (Orlon)
<tb> Zellulose- <SEP> 1800 <SEP> 88 <SEP> 25 <SEP> 20,4 <SEP> 60 <SEP> 183 <SEP> 204 <SEP> 5,6 <SEP> 2686 <SEP> 29,0 <SEP> 18,9 <SEP> 47,5 <SEP> 3. <SEP> 9
<tb> acetat
<tb> Viskose- <SEP> 2700 <SEP> 150 <SEP> 0 <SEP> 18,0 <SEP> 97 <SEP> 46 <SEP> 213 <SEP> 6,7 <SEP> 3384 <SEP> 24,0 <SEP> 17,5 <SEP> 36,5 <SEP> 2,8
<tb> seide
<tb>
EMI16.2
<Desc/Clms Page number 17>
EsBeispiel 5: Das grössere spezifische Volumen von durch Dampfbehandlung volumenvergrööertem Garn wurde gezeigt, indem Teppiche mit Stapelfasergarn und mit durch Dampfbehandlung volumenvergrössertem Garn hergestellt wurden, in dem das Polymer aus Polyamid 6-6 bestand.
Zum Noppen wurde ein nach dem Baumwollsystem aufgebautes dreifaches Stapelfasergarn aus Polyamid mit einem Fadentiter von 15 den verwendet. Auf diese Weise wurden Teppiche erzeugt, deren Florfaden je nach der Anzahl von Maschen pro cm verschiedene Garngewichte hatten. Alle Teppiche hatten eine Florhöhe von 11 mm. In ähnlicher Weise wurden durch Dampfbehandlung volumenvergrösserte Garne. in genoppte Teppiche eingearbeitet. Das durch Dampfbehandlung volumenvergrösserte Garn wurde aus einem 136fädigen hochglänzenden Einfachgarn aus Polyamid 6-6 von 2000 den erzeugt, das einen Z-Drall von 0, 15 Umdrehungen/cm und mit einer Überlänge von 100%bzw. mit 183 m/min zugeführt und bei 302 C und 6, 3 atü behandelt'wurde.
Mit Hilfe einer Instron-Prüfmaschine wurde die Arbeit bestimmt, die zum Zusammendrücken von 25, 8 cm grossen Flächen von Teppichen aus dem mit Dampfbehandlung volumenvergrösserten Garn und von Stapelfasergarnen auf 0,7 kg/cm2 erforderlich war. Die zum Zusammendrücken von verschieden schweren Teppichen aus Stapelfasergarn und verschieden schweren Teppichen aus dampfbehandeltem Garn erforderliche Arbeit ist in der Fig. 11 gezeigt.
In Teppichen von gleichem Gewicht hatten die dampfbehandelten Garne einen viel festeren Griff ; diese Beobachtung wurde durch die Instron-Prüfung bestätigt. Dahererhieltmanbei Teppichen aus dampfbehandeltem Garn aus endlosen Fäden mit 25-30% weniger Garn gleiche Ergebnisse wie bei Teppichen aus Stapelfasergarnen. In Fig. 11 zeigt die Kurve (A) die Arbeit, die erforderlich ist, um verschieden schwere Teppiche aus Stapelfasergarnen zusammenzudrücken. Die "Gesamtaufnahme" in Fig.11 ist das Gewicht des genoppten Garnes pro Flächeneinheit (1 Quadratyard = 0,89 m2) des Garnes, ohne das Grundgewebe aus Jute. Die Kurve (B) zeigt die Arbeit, die zum Zusammendrücken von dampfbehandelten Garnen aus endlosen Fäden in Teppichen erforderlich ist.
Beispiel 6 : Ein einzelnes Band aus endlosen Fäden aus #-Polycaproamid wurde in der Düse der Fig. 2 unter verschiedenen Bedingungen mit Dampf behandelt. Das Rohgarn hatte 4200 den, 224 Fäden, war ungedreht und glänzend. Jedes der Garne wurde mit einer Geschwindigkeit von 188 m/min zugeführt und mit einem Dampfdruck von 5,6 atü behandelt. Weitere Behandlungsbedingungen und Angaben über das Produkt sind in der Tabelle VI ersichtlich. Jedes der düsenbehandelten Garne war gekräuselt ; die beste Kräuselung wurde bei der höchsten Temperatur erzielt. Die Daten zeigen wiederum, dass trotz erhöhter Farbannahmegeschwindigkeit die Reissfestigkeit relativ hoch blieb. Bei Autoklavenbehandlung dessel- ben Rohgarnes bei 1350C wurde bei vergleichbarer Farbannahmegeschwindigkeit eine viel geringere Reissfestigkeit erhalten.
Bei noch höheren Autoklaventemperaturen, z. B. von 168 C, schmolz das Garn. Es war nicht möglich, in dem Autoklaven starke Garne mit einer Färbbarkeit entsprechend der bei 238 oder 277 C in der Düse behandelten Garne zu erhalten.
Tabelle VI
EMI17.1
<tb>
<tb> Farbannahmege- <SEP> Zugverhalten <SEP> des <SEP> gekochten <SEP> Fadens
<tb> schwindigkeit <SEP> für <SEP> Reissfestig- <SEP> Dehnung <SEP> Mi+) <SEP> Fadentiter <SEP> Orientierungssauren <SEP> Farbstoff <SEP> keit <SEP> winkel <SEP> 1) <SEP>
<tb> (Absorption <SEP> in
<tb> 10 <SEP> min <SEP> bei <SEP> 60 C <SEP> in <SEP> % <SEP> g/den <SEP> % <SEP> g/den <SEP> den <SEP> Grad
<tb> Garnbehandlung
<tb> Rohgarn <SEP> 0, <SEP> 74 <SEP> 8, <SEP> 1 <SEP> 40 <SEP> 27 <SEP> 18, <SEP> 8 <SEP> 12, <SEP> 0 <SEP>
<tb> düsenbehandelt, <SEP> 1, <SEP> 98 <SEP> 6,8 <SEP> 58 <SEP> 14 <SEP> 20,5 <SEP> 13,3
<tb> 213 C, <SEP> Zuführungsüberlänge'75%
<tb> düsenbehandelt, <SEP> 2, <SEP> 14 <SEP> 6, <SEP> 4 <SEP> 80 <SEP> 10 <SEP> 22, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 23S0C,
<SEP> Zuführungsüberlänge <SEP> 75%
<tb>
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Tabelle VI (Fortsetzung)
EMI18.1
<tb>
<tb> Farbannahmege-Zugverhalten <SEP> des <SEP> gekochten <SEP> Fadens <SEP>
<tb> schwindigkeitiHr <SEP> Reissfestig-Dehnung <SEP> Mi+) <SEP> Fadentiter <SEP> Orientierungsauren <SEP> Farbstoff <SEP> keit <SEP> winkel <SEP> l) <SEP>
<tb> Absorption <SEP> in
<tb> 10minbei <SEP> 60 <SEP> Cin% <SEP> g/den <SEP> % <SEP> g/den <SEP> den <SEP> Grad
<tb> Gambehandlung
<tb> düsenbehandelt, <SEP> 2, <SEP> 21 <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP> 128 <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP> 27, <SEP> 2 <SEP> 18, <SEP> 9 <SEP>
<tb> 277 C, <SEP> Zuführungsüberlänge <SEP> 125go
<tb> autoklavbehandelt, <SEP> 1, <SEP> 79 <SEP> 5, <SEP> 9 <SEP> 56 <SEP> 15 <SEP> 20, <SEP> 9 <SEP> 11, <SEP> 3 <SEP>
<tb> 135 C, <SEP> 15 <SEP> min, <SEP> HO <SEP>
<tb>
)
Gemessen mit Beugungspunkt
Mi = anfänglicher Modul
Das erfindungsgemäss hergestellte voluminöse Mehrfadengarn hat die wünschenswerten Eigenschaften von gesponnenem Stapelfasergarn, ohne dass es notwendig ist, endlose Fäden zu Stapelfasern zu zerschnei- den und diese dann wieder zu einem Garn zu verarbeiten. Das aus endlosen Fäden bestehende voluminöse
Garn wird auf eine einfache, wirtschaftliche Weise direkt aus dem bei der Erzeugung der Kunstfaser zu- nächst erhaltenen endlosen Fadenbündel in emem Verfahren erzeugt, das nur einen geringen technischen
Aufwand benötigt. Für viele Zwecke ist das voluminöse Garn gesponnenem Stapelfasergarn überlegenden es keine losen Enden hat.
Aus dem voluminösen Garn hergestellte Gewebe und Gewirke sind gewöhnlich steifer im Griff als Ware aus den entsprechenden Stapelfasern, so dass sie für Vorhangstoffe, Anzüge,
Mäntel usw. besser geeignet sind. Wie bereits erwähnt, können erfindungsgemäss auch Stapelfasergarne behandelt werden, um ihr Volumen zu vergrössern und besondere Effekte zu erzielen.
Das Garn ist genügend einheitlich, um leicht auf Textilmaschinen verarbeitet zu werden und sehr einheitliche Gewebe und Gewirke bilden zu konnen, ohne dass das Volumen oder das Ineinandergreifen der Fasern beeinträchtigt wird, wie es bei manchen mechanisch gekräuselten Garnen der Fall ist, die einen zu regelmässigen Aufbau haben. Das Garn ist ohne Schwierigkeit auf automatischen Webstühlen, Strickmaschinen und Noppmaschinen verwendet worden. Die erhöhte Deckkraft von mit dem voluminösen Garn hergestellter Ware gestattet die Erzeugung einer grösseren Warenmenge aus demselben Garngewicht. Der Anwendungsbereich der Kunstfasern wird dadurch beträchtlich erweitert, da sie jetzt für viele Verwendungszwecke an¯ Stelle von teuren oder knappen Fasern treten können.
Bei genoppter Ware erzielt man eine weitere Einsparung an Garngewicht, weil die Kräuselung durch den beim Noppen ausgeübten Zug im wesentlichen beseitigt wird, so dass auf der Rückseite des Grundmaterials viel weniger Garn gebraucht wird, während das entspannte Garn auf der Vorderseite der Ware seine starke Kräuselung und sein grosses Volumen beibehält.
Die Garne von niedrigem Titer und die Einfadengarne können für alle normalen textiltechnischen Arbeiten und Verwendungszwecke angewendet werden. Infolge der starken Vergrösserung des Volumens und der Deckkraft pro Gewichtseinheit eignen sie sich besonders für die Herstellung von sehr leichter Ware.
Die Garne von höherem Titer können für viele Zwecke verwendet werden, für die diese Garne normalerweise herangezogen werden und eignen sich besonders als Florfäden für Florgewebe. Sie können als geschnittener oder ungeschnittener Florfaden in Bekleidungsstücken, Decken und Teppichen verwendet werden. Das hohe spezifische Volumen gestattet die Erzeugung von gewebten oder genoppten Teppichen mit stark erhöhter Deckkraft und Elastizität. Infolge der Abwesenheit von losen Fasern hat derartige Ware eine sehr geringe Neigung zur Knötchenbildung.
Ein weiterer Vorteil ist die Eignung dieses Verfahrens zur Vereinigung von Fäden von äusserst feinem Titer zu leichten, voluminösen Garnen von sehr einheitlichem Aussehen, für die es kein Gegenstück aus gesponnener Stapelfaser gibt. Man kann gleichzeitig verschiedenartige Fäden behandeln, um Garne mit einer gewünschten Kombination von Fasereigenschaften zu erhalten. Durch intermittierende Ausübung von Impulsen auf ein Mehrfadengarn während der Behandlung kann ein Neuheitsgarn erhalten werden, das abwechselnd glatte Strecken und nach dem Verfahren erzeugte volumenvergrösserte Strecken aufweist. Dies
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kann durch Veränderung der Zuführungsspannung, der Zuführungsgeschwindigkeit oder der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums erzielt werden.
Eine einfache Einrichtung zur Erzielung dieser Wirkung ist in der USA - Patentschrift Nr. 2, 931, 090 beschrieben.