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Elastisches Garn und Verfahren sowie Vorrichtung zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein elastisches Garn, das aus zumindest einem Elementarfaden aus thermoplastischem Kunststoff besteht sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen elastischen Garns von hoher Elastizität.
Es wird schon lange darauf abgezielt, die physikalischenEigenschaften synthetischer Garne so zu ver- ändern, dass sie der gewellten oder gekräuselten Struktur der aus natürlichen Fasern hergestellten Garne ähnlicher werden und ausserdem dem synthetischen Garn eine die natürlichen Materialien übertreffende Elastizität verleihen.
Um diese gewünschten Effekte zu erzielen, ist vorgeschlagen worden, ein festgezwirntes Garn so zu erhitzen, dass es im wesentlichen seine gezwirnte Konfiguration beibehält. Es ist ferner vorgeschlagen worden, das garnbildende Material zwischen ineinandergreifenden Zahnrädern durchlaufen zu lassen, so dass die Fäden in der gewünschten Gestalt erhärten. Ein ähnlicher Vorschlag zielt darauf ab, ununterbrochene Fäden unter Erhitzen und in Gegenwart von Weichmachern durch ineinandergreifende Zahnräder laufen zu lassen. Ausserdem wurden auch zahlreiche chemische Behandlungsarten zur Erzeugung von gekräuselten Garnen vorgeschlagen.
Ferner ist versucht worden, den Fäden gekräuselten Charakter zu verleihen, indem durchgehende Fäden in Form eines Bündels über Kräuselungsräder oder-walzen unter Erhitzen und Durchschleusen durch eine Stabilisierungskammer geführt wurden.
Es wurde auch vorgeschlagen, kontinuierliche Fäden bei Zimmertemperatur über eine stumpfe Messerschneide oder ein anderes deformierendes Werkzeug zu ziehen, um Kräuselungseffekte zu erzielen. Die bisher bekannten und erprobten Verfahren sind insoferne zu beanstanden, als durch sie hergestellte Garne nicht die gewünschte Elastizität, Stärke oder Dichte erlangen, um dem Endprodukt einen weichen Griff zu verleihen. Manche Verfahren sind zufolge der relativ komplizierten Anlage, die zur ihrerDurchführung notwendig ist, entsprechend kostspielig, oder es ist der Ausstoss verhältnismässig gering. Die Zwirnungsverfahren z. B. sind zufolge der zahlreichen getrennten und aufeinanderfolgenden Operationen, die zur Behandlung des Garnes notwendig sind, kostspielig.
Anderseits werden jene Verfahren, die chemische oder mechanische Behandlungen erfordern, am besten gleichzeitig beim Ausziehen der Fäden zur Anwendung gebracht und sind daher für die Erzeugung in Spinnereien nicht besonders geeignet, da sie im Vergleich zu den üblichen in den Spinnereien durchgeführten Verfahren betriebsfremde Operationen bedingen, Fachkenntnisse geübter Techniker und spezielle Anlagen erfordern, welche die Herstellungskosten wesentlich erhöhen.
Ferner ist die Kräuselung des Garnes, die auf einem der vorher beschriebenen Wege, wie Hindurchführung des Garnes durch ineinandergreifende Zahnräder oder zwischen Kräuselungswalzen in einer Stabilisierungskammer erfolgt, nur von vorübergehender Art, so dass das Sammeln und die weitere Behandlung des Garnes unter Vermeidung nennenswerter Zugspannungen erfolgen muss. Daraus folgt die Notwendigkeit, das Garn in Strähnen auf lose gewickelten Ballen weiter zu handhaben, ein Umstand, der sich in der Praxis unangenehm bemerkbar macht, da er eine besonders sorgfältige Behandlung der Ware und besondere Maschinen erfordert und ausserdem infolge von Verfilzungen, Verknotungen usw. zu einem prozentuell hohen Abfall führt.
Die Kräuselung, die man erhält, wenn man das Garn bei Zimmertem-
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peratur über eine stumpfe Schneide oder ein anderes deformierendes Werkzeug zieht, reicht kaum daz aus, den Oberflächeneffekt zu verändern und verleiht dem Garn eine nur sehr geringe Elastizität.
DieErfindung zielt darauf ab, ein verbessertes elastisches Garn zu schaffen, das aus zumindest einer Elementarfaden aus thermoplastischem Kunststoff besteht, hochelastisch, luftig und von einer Dichtigkei ist, die den daraus hergestellten Kleidungsstücken einen weichen Griff verleiht.
Ferner wird durch die Erfindung ein billiges Verfahren und eine billige Arbeitsvorrichtung zur Her stellung solcher Garne zur Verfügung gestellt, wobei die Arbeitsvorrichtung der üblichen Ausrüstung eine Spinnerei'eingegliedert und das Verfahren von Spinnereiarbeitern durchschnittlichen Könnens und durch schnittlicher Geschicklichkeit ausgeführt werden kann. Weiters bezweckt die Erfindung die Herstellun eines verbesserten hochelastischen Kräuselgarnes, welches billiger und mit grösserem Ausstoss, als die bisher möglich war, erzeugt werden kann.
Ein nach der Erfindung erzeugtes dauerhaft gekräuseltes un hochelastisches Garn soll gegen die Spannungen, die bei der üblichen Behandlung auftreten, widerstands fähig sein, auf die für Garne übliche Weise aufgespult und gespeichert werden können und bei der Hand habung keine besondere Sorgfalt erfordern.
Das elastische Garn gemäss der Erfindung, das aus zumindest einem Elementarfaden aus thermo plastischem Kunststoff besteht, ist dadurch charakterisiert, dass jeder Faden des Garns im entspannte Zustand aufeinanderfolgende Wellungen und Windungen beliebiger Länge, Steigung und beliebige Durchmessers aufweist. Das elastische Garn gemäss der Erfindung ist für verschiedene Zwecke gut ge eignet. Es kann z. B. als Schussgarn mit einem nicht elastischen Kettengarn verwebt und in verschiedene Breite durchgezogen werden, um am Gewebe neuartige Effekte zu erzielen. Ebenso eignet es sich zu Erzeugung gestrickter Kleidungsstücke, wie Strümpfe, Unterwäsche u. dgl. Die hohe Elastizität des Garn gibt die Möglichkeit, daraus Kleidungsstücke herzustellen, die sich einem weiten Bereich verschiedene Grössen anpassen.
Beispielsweise kann in der Strumpfwarenerzeugung eine einzige Erzeugungsgrösse dre
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des Garnes erhöhen ausserdem die Lebensdauer der daraus gefertigten Kleidungsstücke wesentlich. Nael einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist das neueGarn aufeinanderfolgende Windungsgruppe : der Fäden auf, die gegensinnig gewunden sind. Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ha jeder Faden einen unsymmetrisch verzerrten Querschnitt, welcher längs des Fadens unterschiedlichi Formen aufweist. Das elastische Garn kann gemässder Erfindung auswenigstens zweimiteinander verzwirn ten Elementarfadenkabeln zusammengesetzt sein, deren jedes aus willkürlich gewundenen, gewellten ode gekräuselten Fäden besteht.
Das Verfahren zur Herstellung von aus wenigstens einem Elementarfaden au thermoplastischem Material bestehendem, dehnbarem Garn besteht in seinem Wesen darin, dass ein Fade
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grossem Krümmungsradius geführt und während des Durchganges durch den Wegabschnitt mit grösserer Krümmungsradius abgekühlt wird.
Eine Vorrichtung, welche zur Durchführung dieses Verfahrens geeigne und für die Behandlung von kontinuierlichen, thermoplastischen Fäden eingerichtet und mit einer Garn zuführeinrichtung und einer Vorrichtung zum Aufnehmen des behandelten Garns ausgerüstet ist, ist gemäl der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass im Abstand von der Aufnahmevorrichtung ein Element mi einer scharfen Kante und Garnführungen, die den Faden oder die Fäden über die scharfe Kante führen vorgesehen sind, und dass Einrichtungen zur Regelung der Spannung des Fadens bzw. der Fäden währen. dessen bzw. deren Lauf über die Kante und Heizvorrichtungen zum Erhitzen des Fadens bzw. der Fäden vorgesehen sind, so dass dieser bzw. diese während der Berührung mit der scharfen Kante auf eine erhöht ! Temperatur gebracht wird bzw. werden.
Die Erfindung soll nun an Hand der folgenden Beispiele und der Zeichnungen näher erläutert werden
Fig. l ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung ela stischer Garne gemäss der Erfindung, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer geänderten Ausführung form der in Fig. l gezeigten Vorrichtung und Fig. 3 eine stark vergrösserte detaillierte Ansicht, welche die Beziehung des Garnes zu der Klingenkante zeigt. Die Fig. 4 - 7 zeigen typische Querschnitte einzelne Fäden des erfindungsgemässen elastischen Garnes. Die Fig. 8, 9 und 10 sind typische vergrösserte Ansichten von kurzen Fädenstücken des Garnes, welche die schraubenartige Anordnung und die gelegentlichen Um kehrungen in der Schraubenrichtung zeigen.
Fig. 11 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Schrumpfunj von der Fadenspannung darstellt. Fig. 12 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Schrumpfung vol höheren Temperaturen zeigt.
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Das Verfahren gemäss der Erfindung zur Herstellung eines elastischen fadenförmigen Textilmaterials aus Kunststoff besteht in seinem Wesen darin, dass ein bewegter thermoplastischer Faden bzw. Strang zumindest oberflächlich erhitzt und unmittelbar nachher auf einem im wesentlichen V-förmigen Weg über eine scharfe Kante geführt wird, die sich im Knickpunkt des Fadenweges befindet.
Bevor auf die detaillierte Beschreibung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung genauer eingegangen wird, sollen zur Erleichterung des Verständnisses derselben gewisse in der Beschreibung verwendete Fachausdrücke näher erläutert werden.
Die Bezeichnung "thermoplastisches Garn" bezieht sich auf solche kontinuierliche faserige Textilmaterialien, die bei normalen Temperaturen ihre Form beibehalten, aber durch Hitze und/oder Druck deformiert werden können. Beispiele solcher Materialien sind Nylon, Acetylzellulose, Polyester von Äthylenglycol und Terephthalsäure, Polymere, die ganz oder teilweise aus Acrylnitril bestehen, Polyvinylharze und Copolymere derselben. Solche Materialien können auf beliebige Weise erhalten werden, da die Kräuselungsfähigkeit des Garnes anscheinend von dem Herstellungsverfahren des Garnes unabhängig ist.
Als "plastisch" wird der Zustand bezeichnet, in dem das Material bleibend deformiert werden kann und/oder die Fähigkeit zum "Kaltfliessen" hat, welches dann eintritt, wenn die Temperatur des Garnes die dazu notwendige Höhe erreicht hat. Der Temperaturbereich, in dem diese Fähigkeit zu Tage tritt, ist natürlich ein Charakteristikum des jeweiligen Materials und variiert dementsprechend. Obwohl es eigentlich kaum möglich ist, an der Oberfläche des sich bewegenden Faserbandes Temperaturen zu messen, um sie mit den bekannten Erweichungstemperaturen zu vergleichen, bereitet die richtige Wahl der Arbeitsbedingungen, wie später genau auseinandergesetzt werden wird, keine Schwierigkeiten.
Obgleich zur Beschreibung der äusseren Erscheinungsform oder Gestalt des stetigen faserigen Materials, das gemäss der Erfindung behandelt worden ist, vorzugsweise der Ausdruck "gekräuselt" verwendet wird, können ebenso andere Ausdrücke, z. B."lockig","schraubig","schneckenförmig"oder"spiralig"und "gewunden", die eine unregelmässige oder gewundene Form zum Ausdruck bringen, als gleichwertig angesehen werden. Im besonderen nimmt die in der Faser erzeugte Kräuselung die Gestalt einer feinen, zarten Spule oder Schraube an, wobei die Zahl der Windungen, je nach der Wahl der speziellen Bedingungen bis zu 40 Windungen pro Zentimeter beträgt.
Obwohl im allgemeinen die Windungen in der gleichen Richtung liegen, ist es fallweise nicht ausgeschlossen, dass sich entlang des Faserbandes in Intervallen die Drehrichtungfür kurze Strecken umkehrt. Seltsamerweise verlaufen die Windungen der einzelnen Fäden, wenn ein mehrfädiges Garn als Ausgangsmaterial verwendet wird, im allgemeinen mit den Windungen in den andern Fäden nicht in gleicher Phase, wie man es eigentlich erwarten würde ; die Faser erscheint somit bei Betrachtung kurz nach der Kräuselung als ein feines Rohr, das durch eine Rolle gekräuselter Fäden verbunden ist.
Es besteht die Möglichkeit, sowohl einzel- als auch mehrfädigem Garn eine zufriedenstellende Kräuselung zu erteilen und das Garn, wenn es erwünscht erscheint, durch Zwirnung mit andern Garnen ähnlichen oder verschiedenen Charakters, in gekräuseltem oder ungekräuseltem Zustand zu kombinieren.
Wenn zwei gekräuselte Garne gedoppelt werden, resultiert ein sehr voluminöses oder luftiges Garn von verringertem Lüster und erhöhten isolierenden Eigenschaften, das verwebt ein hochelastisches Fabrikat von verbesserten Deckeigenschaften gibt. Anderseits kann ein aus gekräuselten und ungekräuselten Faserbändern gebildetes Garn mit Vorteil bei neuartigen Erzeugnissen in bekannter Weise angewendet werden, wobei diese Erzeugnisse ein angenehmes Aussehen, den gewünschten Griff und gute Zugfestigkeit aufweisen.
Im Falle, dass zwei oder mehrere Garne gedoppelt zusammengedreht werden, um als Schussgarn in der Weberei und Strickerei bzw. Wirkerei zur Verwendung zu kommen, hat es sich als wünschenswert erwiesen, die Gesamtzwirnung, verglichen mit den normalen Zwirnungsmethoden, die zur leichten Handhabung eine gewisse Mindestverzwirnung fordern, nur bis zu einem niedrigen Grad durchzuführen. Gewöhnlich haben sich 1, 2-2 Drehungen pro Zentimeter bei der Gesamtverzwirnung als ganz zufriedenstellend erwiesen. Es ist verständlich, dass sich die einzelnen Fäden bei einer starken Zwirnung des Garnes nicht mehr gegeneinander verschieben können, mit dem Ergebnis, dass sich das Garn nicht zur Kräuselung eignet.
Durch geeignete Wahl der Verfahrensbedingungen können Garne, die ein Gesamt-Denier von ungefähr 10 bis 200 und darüber und ein Denier pro Faden von 1 bis etwa 20 haben, in zufriedenstellender Weise behandelt werden.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung, mit welcher das Garn gemäss der Erfindung erzeugt werden kann ; diese Vorrichtung wird im folgenden
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als "Vorrichtung mit erhitzter Klinge" bezeichnet.
Mit dem Bezugszeichen 13 ist einer der üblichen Garnwickel, z. B. ein Kötzer,- eine-Spule od.dgl bezeichnet. Das Garn Y wird von diesem Garnwickel abgenommen unddurcheinenFadenspanner l' durchgezogen, der z. B. aus zwei unter Federdruck stehenden Scheiben besteht. Aus dem Fadenspanne läuft das Garn Y längs einer Seite eines KIingenelementes 19 nach oben, dann in einem spitze] Winkel über die scharfe Kante 21 der Klinge 19 und von da abwärts durch eine Führung 23 zi einer als Ganzes mit 25 bezeichneten Aufnahmevorrichtung, die z. B. aus einer mit Flanschen ver sehenen Spule 27 besteht, die durch eine rotierende, korkbelegte Walze 29 angetrieben wird.
Die Klinge 19 ist mit einigen Drahtwindungen einer elektrischen Heizspirale 35 bewickelt die über die Zuleitungsdrähte 33 von einem Regeltransformator 31 mit Strom versorgt wird. De Transformator ist durch Leitungen 34 an eine nicht dargestellte elektrische Stromquelle angeschlossen Zwischen der Klinge und der Heizspirale sind Isolierschichten 37, z. B. aus Glimmer, vorgesehen.
Auf das Garn wird, wenn es an der Seitenfläche der Klinge vorbeiläuft, durch die Luftströmung um Hitzeausstrahlung und an der Klingenkante auch durch Berührung Wärme übertragen, so dass es eine ; plastischen Zustand erreicht und in diesem Zustand der Einwirkung der Klingenkante ausgesetzt wird sobald es darübergleitet.
Es ist leicht ersichtlich, dass die eben beschriebene Vorrichtung besonders zur Kombination mi Zwirnmaschinen geeignet ist. Falls eine solche Maschine verwendet wird, können die Klingen durch ei : Organ gehalten werden, das den Zwischenraum zwischen den aufrechtstehenden Bauteilen der Zwirn maschine überbrückt ; das Garn wird hiebei auf den üblichen Aufnahmevorrichtungen, die an der Zwirn maschine vorgesehen sind, aufgespult.
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Bei dieser Ausführungsform sind zwei Spulen 41 nebeneinander auf einem passenden Rahmen ode Ständer, der hier nicht gezeigt ist, aufgesetzt.
Das Garn Y'wird von jeder dieser Abnahmespulen 4 : abgewunden und läuft getrennt durch die Führungsösen zweier offener Fadenführer 45 (sogenannte Sauschwänzchen), durch ein Paar Fadenspanner 47, über die leichte gewölbte Oberfläche eines Heiz elementes 49, in einer scharfen Wendung über die geschärfte Kante 50 einer Klinge 51 und V01 da zu einem Fadenführer 53. Bis zu diesem Punkt sind die beiden Fac. ränder des Garnes getrennt geführt. Vom Führungselement 53 an werden jedoch die beiden Faserstränge zusammen über die rotierenden Führungsrollen 55 zu einem einzigen Führungsglied 57 geführt und weiters zu eine Spinnspindel 59, wie sie an einer Zwirnmaschine oder einer Spinnmaschine vorgesehen ist. Diese Spindel wird auf die übliche, hier nicht beschriebene Art in Drehung versetzt.
Die Klinge 51 ist in einem geringen Abstand, von etwa zo cm vom Heizelement 49 ange bracht, z. B. mittels eines Klammerelementes 61, wobei die geschärfte Kante 50 der Klinge 5 : über die obere Kante des Heizelementes etwas, z. B. um U, 32 cm, vorsteht. Die Klinge wird somit be dieser Ausführungsform nicht direkt als Heizelement verwendet, wie es bei der in Fig. l gezeigten Aus führungsform der Erfindung der Fall ist, sondern in geringer Entfernung von einem gesonderten Heiz, element gehalten und hat daher eine niedrigere Temperatur als das Heizelement ; deshalb wurde für die se Ausführungsform die Bezeichnung "Vorrichtung mit kalter Klinge" gewählt.
Das Heizelement 49 wird vorzugsweise aus einem Streifen Edelstahl hergestellt, der mit einen Radius von etwa 10 cm gebogen ist, so dass dem Garn eine leicht gekrümmte Oberfläche zugewendet ist Der Stahlstreifen ist über Leitungsdrähte 65 mit einem Regeltransformator 63 in Serie geschaltet wobei der Transformator von einer beliebigen elektrischen Stromquelle, die nicht eingezeichnet ist, übe die Drähte 67 gespeist wird.
Obwohl die eben beschriebene "kalte Klinge" in Kombination mit einer Spinn-oder ZwirnmaschinE dargestellt wurde, ist ihre Anwendungsmöglichkeit keineswegs auf diese Kombination beschränkt; sie kann mit dem gleichen Nutzen bei der in Fig. l gezeigten allgemeinen Ausführungsform der Erfindung angewendet werden. Auch ist es bei Anwendung der Methode mit "kalter Klinge" durchaus nicht er' forderlich, dass der Arbeitsvorgang zwei gleichzeitig laufende Faserstränge oder-bänder umfasst. Mi gleichem Erfolg kann dieses Verfahren auch auf einen einzelnenFaserstrang angewendet werden. Die Anwendung des Dopplungsprinzipsist besonders zur Produktionssteigerung geeignet, wobei entweder die Methode mit "kalter Klinge" oder "erhitzter Klinge" in Kombination mit, einer Zwirn" oder Spinn' maschine verwendet werden kann.
Bei Anwendung der Methode mit "kalter Klinge" lassen sich auch viele Faserstränge odeur -brande gleichzeitig nebeneinander behandeln. In einem solchen System dienen ein einziges Heizelement vor
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entsprechender Länge und eine grosse Anzahl von in bestimmten Abständen darauf geklammerten Klingenelementen, von denen jedes einzelne mit einen eigenen Garnsammler versehen ist, als Unterlage. Es ist möglich, die Temperatur der Klinge ziemlich genau eingeregelt zu halten und die Wärmeverteilung entlang ihrer Ausdehnung im wesentlichen einheitlich zu gestalten. Bei geeigneter Isolierung ist der Wärmeverlust zwischen den einzelnen Klingenelementen nicht übermässig gross.
Fig. 3 ist eine stark vergrösserte Teilansicht der Klingenkante und des darüberlaufenden Garnes, wobei ganz allgemein der Weg des Garnes zur Klingenkante und von dieser zurück in einer der beiden oben beschriebenen Vorrichtungen gezeigt wird. In dieser Zeichnung ist a der Winkel, unter welchem das Garn zur Klingenkante anläuft und ss der Winkel, in welchem es abgezogen wird. Obwohl es, wie später noch genauer auseinandergesetzt wird, für diese Winkel einen bevorzugten Bereich gibt, können sie in einem beträchtlichen Ausmass variieren.
Der mechanische Vorgang, durch welchen das Verfahren gemäss der Erfindung bei thermoplastischen Garnen eine Kräuselung bewirkt, ist noch nicht vollständig geklärt. Nach den bisherigen Erkenntnissen scheinen mehrere bestimmte Vorgänge oder Kombinationen derselben zusammenzuwirken, um die gewünschte Kräuselung zu ergeben. Der erste dieser Vorgänge besteht darin, dass der laufende Faserstrang eines plastifizierten Garnes fortschreitend in einem sehr geringen Krümmungsradius gebogen wird und dass durch die darauffolgende Abkühlung des Garnes dieses die gebogene Form beibehält. Der zweite Vorgang besteht in der Einwirkung einer Klinge entlang eines nicht erwärmten Garnes, ein Vorgang, welcher weitgehend einer bekannten Erscheinung analog ist, nämlich dem progressiven Biegen eines Bandes od. ähnl.
Materials über die Schneide eines Messers, um eine Kräuselung oder Einrollung zu bewirken. Diese Er- scheinung kann wie folgt erklärt werden. Wenn das zu behandelnde Material über die Klingenkante gebogen wird, wird die von der Kante entfernte Seite des Materials longitudinal über die Elastizitätsgrenze hinaus gestreckt, so dass das Material nicht mehr in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren kann und in diesem unterschiedlich gestreckten Zustand verbleiben muss. Da nun die eineseite des Materials länger ist als die andere, neigt es dazu, die Form einer Locke oder einer Schraube anzunehmen.
Der dritte dieser Vorgänge ist die Verformung der normalen Querschnittsform der Faser, die vorübergehende Ungleichheiten der inneren Spannungen der einzelnen Fäden hervorruft. Wenn das Garn oder zumindest eine aussen liegende mono-molekulare Schicht desselben sich im Moment der Deformation im plastischen Zustande befindet, können sich die Moleküle so weit gegeneinander verschieben, dass ein Ausgleich der Spannungen, jedoch in der neuen oder deformierten Gestalt, möglich ist. Letztere Gestalt wird daher von dem Polymer, wenn es zu seinem normalen kristallinen Zustand auskühlt, mehr oder weniger beibehalten und auch nachher neigt es, wenn es nicht darin gehindert wird, dazu, diese Gestalt anzunehmen.
Anderseits neigt das Polymer, wenn es sich während dieses Prozesses nicht im plastischen
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durch Behandlung bei Zimmertemperatur eine zeitlich beschränkte Kräuselung erzeugt werden kann, dass aber nur dann ein zufriedenstellender Grad permanenter und starker Kräuselung erreicht wird, wenn die Faser oder ein Teil derselben sich im plastischen Zustand befindet.
Man hat beobachtet, dass die einzelnen Fäden, nachdem sie in teilweise erweichtem Zustand über eine scharfe Kante gezogen wurden, Deformationen im Querschnitt aufweisen. Im Falle eines NylonEinzelfaden von 15 Denier, der auf die gleiche Weise behandelt wurde wie später in Beispiel 6 näher beschrieben wird, haben die Querschnitte an verschiedenen Stellen entlang eines Garnabschnittes die in den Fig. 4, 5,6 und 7 dargestellten Formen. Es ist ersichtlich, dass eine stark abgeplattete Oberfläche erzeugt wird ; in einigen Beispielen aber, wie sie in den Fig. 4 und 5 gezeigt sind, entsteht an der einen Seite im Anschluss an die äussere, zylindrisch gebogene Oberfläche eine scharfe, gut ausgebildete Kante.
Die andere Seite der abgeplattetenoberfläche geht, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt wird, in einem glatten Bogen in die zylindrische Oberfläche über. Fig. 5 zeigt eine zusätzliche Verzerrung insoferne, als die linke Seite der abgeplatteten Oberfläche zu einem kleinen Wulst zusammengepresst erscheint. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass die in den Fig. 6 und 7 gezeigten Querschnitte denen der Fig. 4 und 5 spiegelbildlich gleichen. Die genaue Ursache der Ausbildung dieser im allgemeinen nicht symmetrischen Querschnitte ist nicht bekannt ; vermutlich ist sie in dem besonderen Behandlungsverfahren begründet und aller Wahrscheinlichkeit nach nicht ein Zeichen für die Quantität oder Qualität der dem Strangmaterial erteilten Zugspannung.
Wenn man nun das Garn, das auf die oben beschriebene Weise den Kräuselungsprozessen unterworfen wurde, teilweise entspannt, legt es sich in eine Spule oder eine Schraube von willkürlicher Länge, Wicklungsdichte und Durchmesser. Das übliche Aussehen eines gekräuselten elastischen Garnes zeigen
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die Fig. 8, 9 und 10, welche etwas vergrösserte Zeichnungen von Ausschnitten dreier Nylon-Einzelfäder von 15 Denier sind, die mit Hilfe der Vorrichtung gemäss Fig. 2 elastisch gemacht worden sind und danr auf 50% ihrer ursprünglichen oder vollständig gedehnten Länge entspannt wurden. In jedem Beispiel sine mehrere mit a bezeichnete Stellen erkennbar, bei welchen sich die Richtung der Windungen umkehrt Die Abstände zwischen den Umkehrungspunkten a sind von zufälliger Grösse.
Die Wicklungsdichte und der Durchmesser der Wickelabschnitte scheint ebenso zufällig entlang der Fadenlänge zu wechseln. Mar nimmt an, dass hauptsächlich diese zufällige Anordnung der Wickelabschnitte die Ursache für den weicher und guten Griff des elastischen Garnes und für seine besseren Verarbeitungseigenschaften ist.
Die Erfindung wird anschliessend an Hand von speziellen Beispielen näher erläutert.
Beispiel 1 : Zwei Nylongarn-Faserstränge von 30 Denier, 10fädig mit einer Anfangszwirnung vor 0, 2 Drehungen pro Zentimeter wurden auf einer Vorrichtung gemäss Fig. 2 behandelt und zu 1,4Drehungen pro Zentimeter bei einer Geschwindigkeit von zirka 40 m pro min und unter einer Spannung von 5 bis 7 g gemessen zwischen der Klinge und denFührungswalzen, gezwirnt. Das Garn wurde zur Klinge unter einerr Winkel von ungefähr 300 geführt und unter einem Winkel von zirka 50 wieder abgezogen ; die Temperatui des Heizelementes lag zwischen 1900C und 2180C. Eine auf diese Weise behandelte Garnsträhne zo sich, wenn die Spannung für kurze Zeit gelockert wurde, auf 1/3 - 1/4 ihrer ursprünglichen Abmessung zusammen.
Als dieses Garn zu einem glatten Gewebe mit einer Kette von 30 Denier, 10fädigem Nylor mit 11, 8 Drehungen bei 100 Schuss pro 2, 54 cm webt und wallendem Kochen ausgesetzt wurde, betrug die Schrumpfung in Schussrichtung 671o und in Kettrichtung 14%. Dieses Gewebe hat, wenn es auf 80 ? seiner Webweite geschrumpft, z. B. heissverfestigt wird, ein rindenartig rauhes Aussehen, einen weicher warmen Griff und gute Saugfähigkeit.
Beispiel 2 : Es wurde wie im Beispiel 1 verfahren, jedoch unter Verwendung von 13fädigerr Nylongarn von 40 Denier mit 0, 2 Drehungen, wobei das Garn bei einer Temperatur von 190 C, abel unter Einhaltung einer Endspannung von 6 bis 8 g, behandelt wurde. Das Gewebe, welches aus diesen Garn, wie oben angegeben, hergestellt wurde, wies nach wallendem Aufkochen eine Schrumpfung vor 73% in der Schussrichtung und von 15% in der Kettrichtung auf.
Beispiel 3 : Zwei Faserstränge aus 17fädigem Nylongarn von 30 Denier mit 0, 2 Drehungen wurde miteinander mit 1, 4 Drehungen unter Anwendung der gleichen Kräuselungs- und Webmethoden wie ii Beispiel 2 verzwirnt und verwebt, mit der Ausnahme, dass die Entspannung des Fadens 8 - 10 g betrug Die Schrumpfung in der Schussrichtung lag bei zirka 60%.
Beispiel 4 : ZweiSträl1ge aus 34fädigem Nylongarn von 70 Denier mit 0, 2 Drehungen wurden zu sammen mit 1, 4 Drehungen auf dem Arbeitsweg des Beispiels 1 verzwirnt, mit'der Ausnahme, dass die Spannung zwischen der Klinge und den Walzenführungen 14 - 16 g betrug. Das auf die oben angeführte Weise hergestellte Gewebe hatte in der Schussrichtung eine Schrumpfung von 56%.
Beispiel 5: Ein einzelner Faserstrang aus 10fädigem Nylongarn aus 30 Denier mit 0, 2 Drehungen wurde nach der Methode mit "kalter Klinge" behandelt und mit 1, 6 Drehungen unter einer Spannung VOl 5 bis 7 g bei gleichen sonstigen Bedingungen wie in Beispiel 1 verzwirnt. Ein Gewebe, das aus diesen Garn mit einer regelmässigen 34fädigen Nylonkette von 40 Denier mit 4, 7 Drehungen und 100 Schuss pr ( 2, 54 cm hergestellt wurde, wies in der Schussrichtung eine Schrumpfung von zirka 65% auf.
B eispiel 6 : EinEinzelfaden aus ungezwirntem Nylon unter 15Denier wurde nach der Methode mi "kalter Klinge" bei einer Temperatur von 1500C unter einer Spannung von 4 bis 6 g und bei einer Ge schwindigkeit von zirka 36, 6 m pro Minute behandelt ; der Zuführungswinkel betrug ungefähr 300 und de Ableitungswinkel zirka 50. Eine aus etwa 110 m dieses Garnes gebildete Strähne von etwa 68 cm Länge wurde auf Schrumpfung geprüft, indem die Strähne mit einem Gewicht von 3, 25 g belastet und in Wasse von 600C. aufgehängt wurde. Die Strähne verkürzte sich sofort von etwa 68 cm auf etwa 35 cm Länge.
Beispiel 7 : Ein einzelner Faserstrang aus 24fädigem ungezwirntem Acetylcellulose-Effektfadei (bright acetate) von 75 Denier wurde auf einer Vorrichtung gemäss Fig. 2 bei einer Temperatur von un gefähr 2320C unter einer Spannung von 15 bis 20 g und bei einer Geschwindigkeit von etwa 13, 7 pro Minute behandelt ; die Winkel waren die gleichen wie in Beispiel 6. Eine Strähne dieses Garnes zog sicl nach der Entspannung auf ungefähr die Hälfte ihrer ursprünglichen Länge zusammen.
Beispiel 8 : Zwei Faserstränge aus 10fädigem Nylon von 30 Denier mit einer ursprüngliche)
Zwirnung von 0,2 Drehungen pro Zentimeter wurden auf der Vorrichtung gemäss Fig. l bei einer Klingen temperatur von schätzungsweise 2320C unter einer Spannung von 5 bis 6 g und bei einer Geschwindigkei von etwa 11m pro Minute getrennt behandelt und anschliessend zusammen mit 1, 46 Drehungen pro Zenti meter verzwirnt. Das gedoppelte Garn wurde mit einer Kette aus lOfädigem Nylon von 30 Denier mi
100 Schuss pro 2,54 cm verwebt und heftig aufgekocht.
Die Schrumpfung in der Schussrichtung betrug un
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gefähr 63, 50/0. In diesem Ausführungsbeispiel wurde das Garn in einem Winkel von ungefähr 100 zur Klinge geführt und in einem Winkel von etwa 200 von der Klinge abgezogen.
Beispiel 9 : Ein einzelner Faserstrang aus 13fädigem Nylongarn von 40 Denier mit einer Anfangsverzwirnung von 0, 2 Drehungen pro Zentimeter wurde auf der Vorrichtung gemäss Fig. 1 (Methode mit "heisser Klinge") bei einer Temperatur, die gerade unter dem Schmelzpunkt des Garnes lag und bei einer Geschwindigkeit von etwa 3 m pro Minute behandelt ; die andern Bedingungen waren im wesentlichen die gleichen wie in Beispiel 8. An der Luft und bei Zimmertemperatur zog sich eine Strähne dieses Garnes auf 1/4 ihrer ursprünglichen Länge zusammen.
Beispiel 10 : Ein einzelnes Faserband aus 34fädigem Nylon von 70Denier mit einer ursprünglichen Zwirnung von 0, 2 Drehungen pro Zentimeter wurde unter Bedingungen, die im wesentlichen die gleichen wie im Beispiel 9 waren, behandelt und schrumpfte danach auf ungefähr 1/3 seiner ursprünglichen Länge zusammen.
Beispiel 11 : Drei Faserbänder aus 8fädigem Nylongarn von 96 Denier mit einer Anfangszwirnung von 0, 1 Drehungen pro Zentimeter wurden zusammen auf der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung bei einer Geschwindigkeit von etwa 36, 6 m pro Minute behandelt und mit 1, 12 Drehungen pro Zentimeter ge- zwirnt. Die Spannung der Faserbänder betrug zwischen der Klinge und derSammelwalze 38 : J : 2 g, während das Heizelement auf einer Temperatur von ungefähr 1820C gehalten wurde. Ungefähr 110 m dieses Garnes wurden in Form einer Strähne von etwa 68, 6 cm Länge mit einem Gewicht von 3, 25 g belastet und in Wasser von 600C aufgehängt, um den Schrumpfungsgrad festzustellen. Die Strähne schrumpfte in der Längsrichtung sofort von 68, 6 cm auf 10, 2 cm zusammen.
Beispiel 12: Ein 10fädiges Nylongarn von 30Denier wurde auf der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung behandelt und zu Trikotageerzeugnissen gewirkt, wobei 2 Fäden in jeder Nadel geführt wurden und das Erzeugnis 28 Maschen je 2, 54 cm aufwies. Der vordere Fadenwurdestraff und der hintere ziemlich locker gehalten. Dieses Erzeugnis wurdeungespanntkurze Zeit einem wallendenkochen ausgesetzt. Dabei wurde mit einem kalten Bad begonnen, die Temper atur langsam bis auf etwa 820C gesteigert und dann das Gewirk stabi- lisiert, umihmeinebleibendeZugspannungvonetwa75 in jeder Richtung zu geben.
Das Fabrikat hat ein wildlederartiges Aussehen und ein ausgezeichnetes zweiseitiges Zugvermögen und ist zur Herstellung von passend anliegenden Blusen, Handschuhen und andern Kleidungsstücken besonders geeignet.
Beispiel 13 : Ein Trikotageerzeugnis mit der im Beispiel 12 angegebenen Struktur wurde hergestellt, indem ein glattes Nylongarn von 15 Denier als vorderer Faden und ein 10 Faden-Nylongarn von 30 Denier, das auf der Vorrichtung gemäss Fig. 2 elastisch gemacht wurde, als hinterer Faden verwendet wurde. Der vordere Faden wurde straff und der hintere Faden locker gehalten. Das Fabrikat wurde unter geringer Spannung wallend gekocht und dann in einer solchen Breitenausdehnung unter Längszug stabil ! r siert, dass ein rindenartiges Kreppmuster entstand. Das Erzeugnis wurde ursprünglich in einer Breite von etwa 2, 14m hergestellt und hatte als Fertigprodukt eine Breite von etwa 137 cm. Das Fabrikat hatte einen sehr feinen Griff, wodurch es sich besonders zur Herstellung von Damenblusen, Unterwäsche u. dgl. eignet.
Beispiel 14 : Zwei Faserstränge aus 7fädigem Nylongarn von 20 Denier mit 0, 2 Drehungen pro Zentimeter wurden zusammen auf einer Vorrichtung gemäss Fig. 2 behandelt und auf einer Spule mit einer Zwirnung von 1, 2 Drehungen pro Zentimeter in der S-Richtung aufgewunden. Aus diesem Garn wurde eine Strähne gebildet und diese dem Schrumpfungstest gemäss Beispiel 6 unterworfen, mit dem Ergebnis, dass die Strähne sofort auf eine Länge von 26, 7 cm zusammenschrumpfte. Erzeugnisse, die aus diesem Garn auf einer 14bindigen Rippen-Strickmaschine mit 17 Umläufen hergestellt wurden, waren nach wallendem Aufkochen sehr elastisch. Das fertige Fabrikat konnte in der Längsrichtung um 90% und in der Querrichtung um 600% gedehnt werden.
Dieses Erzeugnis hatte ausgezeichnete Zugeigenschaften, war sehr weich und hatte einen warmen Griff, alles Eigenschaften, die es besonders zur Herstellung von Damenund Kinderunterhosen und andern ähnlichen Kleidungsstücken geeignet machen.
Beispiel 15 : Die folgenden 3 einzelnen Nylongarne (40 Denier, 13fädig, 2, 5 Drehungen pro 2, 54 cm ; 20 Denier, 7fädig, 2,35 Drehungen pro 2, 54 cm ; 30 Denier, 1 Ofädig, 2,5 Drehungen pro 2,54 cm) wurden auf einer Vorrichtung gemäss Fig. 2 behandelt und jeweils zur Herstellung der Sohlen und Fersenteile. der Füsslinge und der Spleissung (Verbindungsstellen) bei der Herstellung moderner Damenstrümpfe verwendet. Es wurde eine 51er Strickmaschine verwendet, die so eingestellt war, dass grössere Maschen als gewöhnlich gestrickt wurden. Die Strümpfe wurden auf die übliche Art fertiggestellt, mit der Ausnahme, dass sie vor dem Aufspannen in einer Strumpffärbemaschine kalt angefeuchtet und anschliessend gespült wurden, wobei die Temperatur auf 820C erhöht wurde.
Obwohl die Strümpfe aus einzelfädigem Garn erzeugt wurden, zeigten sie während des ganzen Herstellungsvorganges keine Neigung
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zur Spiralbildung. Die fertigen Strümpfe sind elastisch genug, um einen Nummernbereich von 9 1/2 bis 11. 1/2 zu decken, ausserdem haben sie ein kreppartiges mattes Aussehen und ausgezeichnete Strapazfähigkeit. Die Strümpfe haben einen warmen Griff und legen sich an alle Teile des Beines knapp an, ohne an der Wade oder beim Knie einzuschneiden.
Beispiel 16 : Zwei Stränge aus 34fädigem Nvlongarn von 70 Denier wurden zusammen auf einer Vorrichtung gemäss Fig. 2 behandelt und zu 1, 9 Drehungen pro Zentimeter gezwirnt. Das Garn wurde auf einer"Komet"-Strickmaschine mit 200 Nadeln zu losen Herrensocken mit einem 6 X 3 Rippenmuster verstrickt. Die Socken wurden mit etwa 10 losen Maschen pro Zentimeter in der Strumpfgrösse 14 gestrickt.
Danach wurden sie in spannungsfreiem Zustand einem kurzen wallendenKochen unterworfen, in der Grösse der Nummer 9 1/2 ausgespannt, gefärbt und nochmals auf die Grösse 9 1/2 ausgespannt. Ein auf solche Weise hergestellter Socken deckt einen Nummernbereich von 10 1/2 bis 13 1/2, sitzt tadellos und hat einen ungewöhnlich weichen, warmen Griff, ähnlich dem gesponnener Seide.
Einfachheitshalber wurden in den oben angeführten Ausführungsbeispielen als Klingen Rasierklingen verwendet, wie sie unter der Marke"Schick"und"Gern"hergestellt und in den Handel gebracht werden.
Es wurde jedoch beobachtet, dass die Klinge, so wie sie in den Handel kommt, die an sie gestellten Ansprüche nicht erfüllt, da sie das Garn abschabt und beschädigt. Aus diesem Grunde sollte sie vor ihrer Verwendung an ihrer Schneide leicht poliert werden. Das Ausmass, in welchem die Klinge verändert werden soll, hängt von der Art der erwünschten Kräuselung und bis zu einem bestimmten Grade auch von den andern Bedingungen des Verfahrens ab. Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein entsprechender Grad der Kräuselung dann erhalten werden kann, wenn die Schneide der Klinge 8 - 12 mal über einen Streifen aus sehr feinem Schleifmaterial, z. B. Polierrot-Tuch gezogen wird, oder wenn der Krümmungsradius der Klingenkante im Bereich von etwa 0,002 bis 0,01 mm liegt.
Wenn der Krümmungsradius diesen Bereich überschreitet, werden zwar auch noch Kräuselungseffekte erzielt, die aber von geringerer Intensität sind.
Aus den oben angeführten Beispielen ist ersichtlich, dass viele Variable die Behandlung des Garnes gemäss der Erfindung beeinflussen, wie die Garntype, die Drehungszahl beim Zwirnen des Garnes. der Zuführungs- und Ableitungswinkel des Garnes in bezug auf die Klinge, die Spannung, unter der das Garn behandelt wird, der Zustand der Klingenkante, die Temperatur, bei der das Garn behandelt wird, die Gleitgeschwindigkeit des Garnes, und, besonders bei der Methode der kalten Klinge, die Entfernung der Klinge vom Heizelement und die Stellung der Klingenkante zu diesem. Weiterhin ist offensichtlich, dass bei der Wahl dieser speziellen Faktoren ein beträchtlicher Spielraum möglich ist, da meistens eine leichte Änderung einer dieser Bedingungen nur eine proportionale Änderung der Eigenschaften des Endproduktes bewirkt.
Daher kann die Art und der Grad der erzeugten Kräuselung innerhalb ziemlich enger Grenzen durch die genaue Auswahl der Verfahrensbedingungen festgelegt werden, so dass ohne weiteres ein Garn mit gewünschten Eigenschaften erhalten werden kann.
Was die Auswahl der optimalen Verfahrensbedingungen betrifft, so werden sich diese mit den verschiedenen Fadentypen ändern, u. zw. in Abhängigkeit von deren Eigenschaften, deren Behandlung-un Herstellungsart vor der Kräuselung und von der Art des gewünschten Erzeugnisses. Die optimalen Bedingungen für die einzelnen Polymeren können experimentell aus den wesentlichen Richtlinien des Verfahrens, welche soeben genauer beschrieben wurden, und aus den folgenden Angaben über gewisse wichtige Variable einschliesslich den Zeichnungen, welche die Wirkung der Änderung dieser Variablen erläutern, bestimmt werden, während die andern Verfahrensbedingungen im wesentlichen konstant gehalten werden.
Die Spannung.
Zwei Faserstränge aus 10fädigem Nylongarn von 30 Denier mit einer ursprünglichen Zwirnung von 0, 2 Drehungen por Zentimeter wurden zusammen auf der Vorrichtung mit kalter Klinge behandelt und mit 1,45 Drehungen gezwirnt u. zw. bei einer Geschwindigkeit von etwa 43,6 m pro Minute bei einer Temperatur von etwa 2200C und unter einem Zuführungswinkel von ungefähr 300 und einem Ableitwinkel von 50 bis 100. Betrug die Spannung 4 g, so schrumpfte ein Probestück, das unter den Bedingungen von Beispiel 1 verwebt und aufgekocht wurde, in der Schussrichtung um 61% ; bei einer Spannung von 10 g schrumpfte es um 40, 5% und bei einer solchen von 15 g um 4, 2%. Die in diesem und in den folgenden Fällen angegebene Spannung wurde zwischen der Klinge und den Garnsammlern gemessen.
Wenn zwei Faserstränge aus 7fädigem Nylon von 20 Denier mit einer ursprünglichen Zwirnung von 0,2 Drehungen pro Zentimeter zusammen auf der Vorrichtung mit kalter Klinge zu 1, 36 Drehungen bei einer Geschwindigkeit von etwa 39,7 m pro Minute und bei einer Temperatur von 1900C unter Anwendung der gleichen Winkel wie im vorhergehenden Beispiel verzwirnt wurden, ergab sich bei einer Spannung
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von 3 bis 5 g eine Schrumpfung von 74%, bei einer Spannung von 4 bis 7 g eine Schrumpfung von 20% und bei 7 - 9 g eine Schrumpfung von 8%.
Bei einem 34fädigem Nylongarn von 70 Denier mit einer ursprünglichen Zwirnung von 0, 2 Drehungen, das wie im vorhergehenden Beispiel behandelt wurde, ergab eine Spannung von 5 bis 7 g in der Schussrichtung eine Schrumpfung von 39%, eine Spannung von 10 bis 12 g eine Schrumpfung von 56% und eine Spannung von 14 bis 16 g eine Schrumpfung von 54%.
Wie man erwarten konnte, ist die Kontrolle der Spannung bei Behandlung von Garnen von niedrigerem Denier weit wichtiger als bei Garnen von höherem Denier. Was die ersteren betrifft, so werden die besten Ergebnisse bei den niedrigsten Spannungen, die noch konstant gehalten werden können und bei denen die Vorrichtung noch arbeitsfähig ist, erzielt. Anderseits sollen die Garne von einem höheren Denier bei einer wesentlich höheren Spannung behandelt werden, sie sprechen jedoch in einem viel grösseren Bereich der Spannung als die Garne von niedrigerem Denier in befriedigender Weise an.
Die Wirkung der Garnspannung g auf die Schrumpfung S einer Strähne, die aus einem zweifädigen, auf einer Vorrichtung gemäss Fig. 2 unter konstanter Garngeschwindigkeit von etwa 37, 2 m pro Minute behandelten Nylongarn gebildet war, wurde in Fig. 11 graphisch dargestellt ; daraus ist ersichtlich, dass die vorteilhafteste Spannung zwischen ungefähr 3, 5-5, 5 g liegt.
Wenn die Herstellung von Garnen, die eine ausserordentlich hohe Reibung zwischen den einzelnen Fäden aufweisen, zumBeispiel dieOrlon-Acryl-Faser, erwünscht ist, müssen zur Feststellung der optimalen Arbeitsbedingungen einige Versuche angestellt werden. Die Verwendung irgend eines geeigneten Garngleitmittels ist in solchen Fällen nützlich.
Die Garngeschwindigkeit.
Ein 13fädiges Nylongarn von 40 Denier mit einer ursprünglichen Zwirnung von 0, 2 Drehungen wurde auf der Vorrichtung mit "heisser Klinge" bei einer Klingentemperatur von ungefähr 2050C unter einer Spannung von 10 bis 13 g bei Zu- und Abführungswinkeln von etwa 15 und einer Geschwindigkeit von 3 m, 10 m und 20 m pro Minute behandelt. Aus jedem dieser Garne, die bei einer dieser drei Geschwindigkeiten hergestellt worden waren, wurde eine Strähne gebildet und diese entspannt ; sie zog sich auf 25-30% bzw. 35% bzw. 85% ihrer ursprünglichen Länge zusammen.
Gewebe aus einem Garn, das im wesentlichen nach den obigen Angaben hergestellt wurde, schrumpf- ten bei einer Fadengeschwindigkeit von 9 m pro Minute um 56, 6%, bei 16 m pro Minute um 22, 8% und bei 24 m pro Minute um 7, 3%.
Zwei Faserstränge aus 10fädigem Nylon von 30 Denier mit 0, 2 Drehungen wurden auf der Vorrichtung mit "kalter Klinge" bei einer Spannung von 5 bis 7 g, einer Temperatur von etwa 2210C bis 226, 50C und bei einem Zuführungswinkel von 150 und einem Ableitungswinkel von 50 gekräuselt. Gewebe, welche aus Garnen, die mit einer Geschwindigkeit von 27, 5 m, 40 m, 43, 6 m bzw. 47, 6 m pro Minute hergestellt wurden, gewebt waren, schrumpften um 68,3%, 69%, 61% bzw. 40%.
Der Bereich der Arbeitsgeschwindigkeiten ist für die Methode mit "heisser Klinge" natürlich viel enger als der für die Methode mit "kalter Klinge", was man leicht aus der Tatsache ersehen kann, dass die der Hitzeübertragung dienende Kontaktzone im ersteren Fall viel geringer ist als im letzteren. Es existiert jedoch in beidenFällen ein ziemlich weiter Geschwindigkeitsbereich, innerhalb dessen gar keine oder nur eine geringe Änderung der Kräuselungseffekte auftritt, und der sich, bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten beginnend, bis zu jenem Punkt erstreckt, bei dem der Grad der Kräuselung abzunehmen beginnt. Bevorzugt werden jene Arbeitsbedingungen, bei welchen bei höchst möglicher Geschwindigkeit der stärkste Kräuselungseffekt erreicht wird.
Aus diesem Grund wurden die Daten jener Geschwindigkeiten, bei denen eine schwächere Kräuselung entsteht, nicht ausführlich angegeben. Sollte aber ein niedriger Grad der Kräuselung bei sonst gleich bleibenden Verhältnissen erwünscht sein, so kann die Fadengeschwindigkeit wesentlich erhöht werden.
Die Temperatur.
Zwei Faserstränge aus 10fädigem Nylongarn von 30 Denier mit einer ursprünglichen Zwirnung von 0, 2 Drehungen pro Zentimeter wurden auf der Vorrichtung mit "kalter Klinge" bei 44, 2 m pro Minute bei 5 - 7 g Spannung, welche zwischen der Klinge und den Garnsammlern gemessen wurde, und bei den kleinsten noch möglichen Zuführungs-und Ableitungswinkeln behandelt und miteinander mit 1,45 Drehungen verzwirnt. Das Gewebe wurde wie zuvor gewebt und unter heftigem Aufwallen aufgekocht.
Die Schrumpfungen in der Schussrichtung waren bei den angeführten Temperaturen des Heizelementes die folgenden :
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EMI10.1
<tb>
<tb> Temperatur <SEP> OC <SEP> Schrumpfung <SEP> 0/0 <SEP>
<tb> 233-237, <SEP> 7 <SEP> 54
<tb> 212, <SEP> 7 <SEP> - <SEP> 218 <SEP> 63
<tb> 196-201, <SEP> 5 <SEP> 75 <SEP>
<tb> 165, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 171 <SEP> 73
<tb> 135-140, <SEP> 5 <SEP> 28
<tb> 104, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 110 <SEP> 5
<tb> Zimmertemperatur <SEP> 5
<tb>
Die oben angegebenen Temperaturen wurden an der Oberfläche des Heizelementes mit Hilfe eines Thermoelementes oder Pyrometers gemessen und sind daher nicht unbedingt mit der Garntemperatur zu identifizieren, das das Garn sich mit einer hohen linearen Geschwindigkeit über das Heizelement bewegt Aus diesem Grunde ist es möglich,
dass die Temperaturen des Heizelementes über dem Schmelzpunkt des Garnes liegen, was aus der Tatsache hervorgeht, dass ein bei sehr hohen Temperaturen behandeltes Garn schmilzt, wenn seine Bewegung unterbrochen wird.
Die Berührungszeit bei der Methode mit "kalter Klinge", die durch die Breite des Heizstreifens festgelegt ist, hat ebenfalls einen geringen Einfluss auf die durch dieses Verfahren erzielten Resultate, insbesondere bei höherer Fadengeschwindigkeit. Zum Beispiel schrumpfte ein Gewebe, hergestellt aus lOfädigeir Nylon von 30 Denier mit einer Zwirnung von 0, 2 Drehungen, welches auf der Vorrichtung mit "kalte ! Klinge" bei einer Spannung von 5 bis 7 g, bei einer Temperatur von 221 bis 226, 5 C, bei einem Zuführungswinkel von 150 und einem Ableitungswinkel von 50, bei einer Fadengeschwindigkeit von 27,5 IT pro Minute und bei einer Breite des Heizstreifens von 1,9 cm behandelt worden war, um 65, 40/0, Als die Breite des Heizstreifens auf 3,2 cm erhöht wurde, betrug die Schrumpfung 68, 3%.
Bei einer Fadengeschwindigkeit von 42,7 m ergab sich bei einer Breite des Heizstreifens von 1, 9 cm eine Schrumpfung vor 58, 2% und bei einer Breite des Heizstreifens von 3,2 cm eine Schrumpfung von 61%. Im allgemeinen isi eine Breite des Heizstreifens von 1, 9 bis 3, 2 cm am vorteilhaftesten, obwohl natürlich jede Breite inner halb angemessener Grenzen verwendet werden kann.
EMI10.2
auf einer Vorrichtung gemäss Fig. 2 behandelten, Nylongarn von 30 Denier gebildet worden sind, graphisch dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel betrug die Fadengeschwindigkeit 36,6 m pro Minute und diE Garnspannung 5 - 7 g.
Es ist ersichtlich, dass die vorteilhafteste Temperatur des Heizstreifens in de Nähe von 193, 30C liegt, aber auch, dass der Temperaturbereich, der zu guten Resultaten führt, ziemlic] gross ist.
Bei der Vorrichtung mit "heisser Klinge" ist die Verwendung eines Thermoelementes zur Messung de Temperatur nicht empfehlenswert, da ein Kurzschluss des Thermoelementes durch Berührung der nicht isolierten Heizdrähte möglich ist. Die Temperatur der "heissen Klinge" kann jedoch innerhalb ziemlic] enger Grenzen aus der angelegten Spannung geschätzt werden, wobei zuerst die Spannung solange erhöb wird, bis die Schmelztemperatur des Garnes erreicht ist, und dann wieder reduziert wird, bis die ge wünschten Resultate erhalten werden.
Sollte eine grössere Genauigkeit erforderlich sein, so kann dies dadurch erhalten werden, dass man Stifte oder Stücke von Mischungen aus Wachs und andern Stoffen, di innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches schmelzen, zur Temperaturbestimmung verwendet.
Zuführungs-und Ableitungswinkel.
Der Bereich der mit Erfolg anwendbaren Zuführungs- und Ableitungswinkel ist ziemlich gross. Zur Beispiel erhielt man bei Anwendung der folgenden Winkel - wenn das Garn im übrigen unter denselbe Bedingungen behandelt wurde, die bei den die anzuwendende Temperatur betreffenden Ausführungsbei spielen angegeben wurden-und bei einer Temperatur von ungefähr 210 C eine Schrumpfung des Gewebe von:
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EMI11.1
<tb>
<tb> Zuführungswinkel <SEP> Ableitungswinkel <SEP> Schrumpfung <SEP> in <SEP> der
<tb> in <SEP> Grad <SEP> in <SEP> Grad <SEP> Schussrichtung <SEP> in <SEP> %
<tb> 5 <SEP> 5 <SEP> 71
<tb> 5 <SEP> 10 <SEP> 73
<tb> 5 <SEP> 20 <SEP> 73
<tb> 5 <SEP> 40 <SEP> 69
<tb> 5 <SEP> 70 <SEP> 32
<tb> 5 <SEP> 4 <SEP> 71
<tb> 10 <SEP> 4 <SEP> 73
<tb> 20 <SEP> 4 <SEP> 73
<tb> 40 <SEP> 4 <SEP> 70
<tb> 70 <SEP> 4 <SEP> 64
<tb>
Aus den vorstehenden Erläuterungen kann ersehen werden, dass die Winkel ziemlich weitgehend variiert werden können, ohne dass der Grad der Kräuselung dadurch übermässig verringert wird. Trotzdem zeigte es sich, dass die besten Resultate dann erzielt werden können, wenn die Winkel, besonders der Ableitungswinkel, 200 oder weniger betragen.
Obwohl bisher in der Beschreibung ausgeführt wurde, dass das Garn mit Hilfe elektrischer Heizkörper auf die zur Ausführung des Verfahrens notwendige Temperatur gebracht werden soll, kann die Erwärmung natürlich auch auf andere Weise erfolgen und ist keineswegs an die angegebene Methode gebunden. Zahlreiche Verfahren, deren Ziel es ist, Garne in plastischen oder halbplastischen Zustand zu überführen, sind in mannigfacher Form bekannt und gut entwickelt worden. Dazu zählen unter anderem die Verfahren, die sich erhitzten Dampfes, erhitzter Gase oder Flüssigkeiten bedienen. Bestimmend für die Wahl des geeignetsten unter allen diesen Verfahren ist die Leichtigkeit, mit der das Verfahren angewendet werden kann.
Aus praktischen Gründen wurden jedoch bei der Ausführung der Erfindung elektrische Heizkörper verwendet, da sie weniger Platz einnehmen, leichter konstruier-und kontrollierbar sind und weniger Bedienung für das Garn erfordern.
Ein Vergleich der Methoden mit "heisser Klinge" und mit "kalter Klinge" ist nicht leicht, da sie bei genauer Ausführung meistens gleich wirksam sind. Jedoch kann im allgemeinen festgestellt werden, dass die Methode mit "kalter Klinge" gegenüber der mit "heisser Klinge" einige Vorzüge aufzuweisen hat, wie z. B. die Möglichkeit, das Garn bei höheren Geschwindigkeiten zu behandeln, weiters, dass die Kontrolle der meisten Arbeitsbedingungen, z. B. die der Temperatur, geringere Aufmerksamkeit erfordert, dass sie bei einer grossen Anzahl verschiedener Garne mit guter Wirkung angewendet werden kann und dass sie besser zu einer mehrfachen gleichzeitigen Anwendung des Verfahrens geeignet ist.
Anderseits sind bei der Methode mit "heisser Klinge" die Kosten der Installation niedriger und der Verbrauch an elektrischem Strom etwas geringer.
Die nach der Erfindung erzielte Kräuselung ist permanent und wird durch die üblichen trockenen oder nassen Reinigungsverfahren nicht beeinträchtigt, da die Kräuselung bei einer viel höheren Temperatur bewirkt wird, als sie gewöhnlich bei solchen Reinigungsverfahren angewendet wird. Es ist von Bedeutung, dass die Kräuselung in Erzeugnissen gemäss der Erfindung, ob es sich nun um das Garn oder um Gewebe handelt, im Gegensatz zu andern bekannten synthetischen Wollen gegenüber der Behandlung mit heissem oder kaltem Wasser beständig ist. Sie wird im Gegenteil durch ein Aufkochen, besonders wenn das Erzeugnis gleichzeitig bewegt wird, bedeutend erhöht.
Wenn das gekräuselte Garn in Strähnen- oder Faden- form nass wird, so hängen sich die einzelnen Fäden leicht aneinander, so dass das Garn einer Schraubenfeder gleicht ; der weiche und flaumige Charakter des Garnes kann durch mechanische Behandlung wieder hergestellt werden.
Ein weiterer Vorzug der Verfahren der Erfindung besteht darin, dass es normalerweise keinerlei Verfärbung, weder bei gefärbten noch bei ungefärbten Garnen, nach sich zieht. Weder gilben weisse Garne während des Verfahrens, noch nehmen gefärbte Garne andere Farbschattierungen an. Dieser Umstand scheint auf der kurzen Dauer der Erwärmung zu beruhen und hebt das erfindungsgemässe Verfahren vorteilhaft von der Methode der"starken Zwirnung"und andern Kräuselungsverfahren ab, bei denen die Verfärbung der Garne eher Regel als Ausnahme ist.
Das faserige Material, das der Behandlung ausgesetzt werden soll, kann aus dem unveränderten Garnmaterial beotehen oder Weichmacher, Pigmente, Füllstoffe, Zusätze, die die Faser oder die Gewebe feuerfest oder schwer entflammbar machen oder elektrische Aufladung durch Reibung erschweren, Stärke-
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EMI12.1
dgl.flüchtig sind, die bei erhöhter Temperatur zäh oder klebrig werden oder sich abscheiden, und solche, die das Garn steif machen, sollen nicht vor dem Kräuselungsverfahren beigemischt werden.
Das erfindungsgemäss hergestellte elastische Material verliert durch die angewendeten Verfahren keine der erwünschten ursprünglichen Eigenschaften des speziellen synthetischen Textilmaterials, z. B. seine wasserabstossende Wirkung und seine Widerstandsfähigkeit gegen Motten und viele Chemikalien. Ausserdem ist Wärmehaltigkeit, Dichte und die Saugfähigkeit der Webzwischenräume sowie die Fähigkeit zum Feuchtigkeitsaustausch bei gewebtem, gestricktem oder gewirktem Material nach der Erfindung ganz ausserordentlich gut.
Wird das gemäss der Erfindung gekräuselte Garn gestrickt, so kann sich das daraus gefertigte Kleidungsstück. dank seiner hohen elastischen Eigenschaften, einem weiten Bereich von Grössen anpassen und ist ausserdem gegen die beim Tragen normalerweise auftretenden Spannungen und Dehnungen und besonders gegenüber den Beanspruchungen in der Umgebung von Nähten bei solchen Kleidungsstücken, die aus mehreren Einzelstücken zusammengesetzt sind, widerstandsfähiger als die ungekräuselten synthetischen Materialien, aus denen früher diese Kleidungsstücke gestrickt bzw. gewirkt wurden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elastisches Garn, das aus zumindest einem Elementarfaden aus thermoplastischem Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Faden des Garnes im entspannten Zustand aufeinanderfolgende Wellungen und Windungen beliebiger Länge, Steigung und beliebigen Durchmessers aufweist.
EMI12.2
gruppen der Fäden gegensinnig gewunden sind.