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Verfahren zur Herstellung eines gekräuselten Garnes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gekräuselten Garnes, insbesondere eines Garnes aus synthetischen linearen Polymeren, bei welchem das ungestreckte oder unvollständig gestreckte Garn einer Gruppe von aus Drähten, Stiften u. dgl. bestehenden Kräuselorganen zugeführt wird, die mit dem zwischen ihnen teilweise ungefähr zick-zack-förmig laufenden Garn unter Verformung des Games gegeneinander und voneinander bewegt werden.
Ein solches Verfahren ist bekannt. In dem bekannten Verfahren wird das Garn, nachdem es die Stiften der Kräuselorgane verlassen hat, in spannungslosem Zustand erhitzt, um die gekräuselte Form des Garnes zu fixieren. Da sich das Garn in entspanntem Zustand befindet, wird es durch nichts daran gehindert, in vollstem Ausmass zu schrumpfen, so dass infolgedessen das Garn nie wieder seine ursprüngliche Schrumpfung erreicht, d. h. die potentielle Schrumpfung vor der Wärmebehandlung in entspanntem Zustand. Dass der Verlust dieser grossen potentiellen Schrumpfung von Bedeutung ist. erhellt aus der Tatsache, dass z.
B. das normal gestreckte Nylon-6-Garn eine potentielle Schrumpfung von mehr als 80/0 und üblicherweise zwi- schen 13 und 15% hat, wogegen ein ähnliches Garn, dem eine Heissbehandlung in entspanntem Zustand erteilt wurde, eine Schrumpfung bzw. eine mögliche Längenverkürzung zwischen 0 und 6% aufweist.
Sowohl das bekannte Verfahren als auch das Verfahren gemäss der Erfindung stellen eine Verbesserung des Verfahrens dar, das in der USA - Patentschrift Nr. 2, 601, 451 beschrieben ist und bei welchem das Garn zu einemGewirke verarbeitet wird, das einer Hitzebehandlung unterworfen und schliesslich wieder aufgetrennt wird, worauf das so erhaltene gekräuselte Garn zu dem gewünschten Endprodukt weiterverarbeitet werden kann. Das gemäss dem USA-Patent hergestellte Garn ist unter der Bezeichnung"knit-set"-Garn bekannt. (Und wird auch im folgenden so bezeichnet.)
Bei einem andern bekannten Verfahren wird das Garn zwischen Rollen und Zahnrädern auf den zugeordneten Heizorganen verstreckt.
Demgegenüber besteht die Erfindung darin, dass das Garn zwischen den Drähten oder Stiften der Kräuselorgane gestreckt und unmittelbar nachdem es diese verlassen hat, aufgewickelt wird, wobei ein Gleiten des Garnes über die Drähte, Stifte od. dgl. beim Strecken verhindert wird.
Dadurch wird eine kräftige und starke voluminöse Kräuselung erhalten, wobei eine bleibende Deformation des Fadenquerschnittes auftritt, die einen besonderen Effekt am gekräuselten Endprodukt zur Folge hat.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das Garn mit einer Spannung aufgewickelt, bei welcher die Kräuselung zeitweilig zur Gänze oder zum Teil aus dem Garn verschwindet.
Vorteilhaft wird das Verhältnis, mit welchem das Garn zwischen den Drähten oder Stiften gestreckt wird, zwischen 1 : 1 und 3 : I, vorzugsweise 1, 5 : 1 eingestellt.
Nach einem andern Ausführungsbeispiel wird das ungestreckte Garn, bevor es die Kräuselzone erreicht, über eine Heizvorrichtung, z. B. eine Heizplatte, geführt und über diese gestreckt. Hiebei beträgt in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Streckverhältnis oberhalb der Heizvorrichtung zwischen 2 : 1 und 5 : 1 vorzugsweise 2, 8 : 1.
Das Verfahren gemäss der Erfindung wird vorzugsweise so ausgeführt, dass die Temperatur der Heiz-
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lung vonNylon-6-Garn aus linearen Polyamiden die Heizvorrichtung vorteilhaft auf einer Temperatur von angenähert 1600C gehalten, die unter dem Erweichungspunkt liegt. Bei der Behandlung von Polypropylen-Garn wird die Heizeinrichtung auf einer Temperatur von etwa 1500C gehalten.
In der Beschreibung und in den Ansprüchen bedeutet der Ausdruck "Strecken" die Herbeiführung einer solchen dauernden Längendehnung des Garnes, dass die Moleküle in der Längsrichtung des Garnes orientiert werden, während dieses sich nicht in dem plastischen Zustand befindet, in welchem es kurz nach dem Schmelzspinnen ist.
Das Verfahren gemäss der Erfindung eignet sich besonders vorteilhaft zur Behandlung von Monofilamentgarn.
Wenn das Textilprodukt teilweise aus einemGarn gemäss der Erfindung hergestellt wurde, aus dem die Kräuselung zeitweise entfernt worden ist, und zum Teil aus normal gestrecktem ungekräuseltem Garn,
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läutert. Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung. Fig. 2 zeigt im Detail die Behandlung des Garnes während seines Durchlaufes durch die Kräuselorgane. Fig. 3 zeigt ein Stück Garn, das mit der Vorrichtung gemäss Fig. 1 und 2 gekräuselt wurde.
In Fig. 1 ist eine Packung 10 von ungestrecktem Garn, das sich nicht mehr in plastischem Zustand befindet, wie dies beim frisch gesponnenen Garn der Fall ist, an einer Streckzwirnmaschine 11 angebracht, die die übliche, jedoch leicht modifizierte Konstruktion aufweist. Ungestrecktes Garn 12 wird von der Zuführungspackung 10 über die Führung 13 in die Einzugsstelle zweier zusammenwirkender Speisewalzen 14 geleitet, die auf beliebige Weise mit einer vorbestimmten Drehzahl angetrieben sind.
Das Garn 12 wird zu Beginn des Streckvorganges oder des teilweisen Streckvorganges erhitzt. Zu diesem Zweck ist eine Heizplatte 15 zwischen den Zuführungswalzen 14 und der Streckkräuselvorrichtung 16 angeordnet. Nachdem das Garn über die Kräuselvorrichtung 16 gelaufen ist (nunmehr gekräuselt und mit 12a bezeichnet) wird es durch einen weiteren Fadenführer 17 geleitet und von einer üblichen Zwirnspindel 18 aufgenommen. Die Spindel 18 kann durch den Riemen 20 angetrieben sein.
Die Streckzwirnvorrichtung, die oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurde, ist auf übliche Weise ausgebildet, mit der Ausnahme, dass die Standardstreckrollen durch ein Paar von Stiftenscheiben 16 ersetzt sind, welche die Streckkräuselvorrichtung bilden. Die Kräuselvorrichtung umfasst zwei Scheiben, deren jede eine grössere Anzahl von am Umfang angeordneten Stiften trägt. Die Scheiben sitzen auf unter einem Winkel angeordneten Achsen, wobei die Stifte an einer Scheibe so angeordnet sind, dass sie die Stiften der andern Scheibe übergreifen, so dass eine Stelle der grössten Entfernung und eine
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veranschaulicht die Verschiebung dieser Stifte während eines vollständigen Umlaufes um 3600. Zur deutlicheren Sichtbarmachung ist das Ausmass der gegenseitigen Entfernung und des Übereinandergreifens beträchtlich übertrieben.
Da ! vollständige Herumwickeln des Garnes 12 um die Stiftenscheiben 16 ergibt einen hinläng - lichen Reibungswiderstand oder Griff, der die Verwendung dieser Scheiben als Streckrollen ermöglicht.
Dementsprechend wird durch an sich bekannte Mittel eine Umfangsgeschwindigkeit der Stiftenscheiben 16 herbeigeführt, die wesentlich höher ist als diejenige der Speisewalzen 14, so dass das Garn in einem Verhältnis von etwa 2, 5 : 1 gestreckt wird. Andere Streckverhältnisse können offensichtlich in Abhängigkeit von dem gewünschten Endprodukt und von der Beschaffenheit des bearbeiteten Garnes angewendet werden. Die Stiftenscheiben 16 sind durch Getriebe üblicher Art so miteinander gekuppelt, dass sie synchron laufen.
Nach dem Durchlauf durch die Speisewalzen 14 und nach teilweiser Streckung auf der Heizplatte 15 gelangt das Garn zu denStiftenscheiben 16 zur Durchführung des Streckkräuselprozessesgemäss der Erfindung. Wie bereits früher erwähnt, ist die Darstellung der Stiftenscheiben in Fig. 2 nur schematisch und repräsentiert nicht die Gesamtheit von etwa 400 in Betracht kommenden Stiften. Auf alle Fälle wird jedoch das Garn in die Scheiben 16 während der ersten Drehung um 900 eingeführt, während die Stiftengruppe 21 auf der einen Scheibe von der Stiftengruppe 22 der andern Scheibe getrennt ist.
Während dieser ersten Drehung um 900 und möglicherweise über weitere 15 wird das Garn 12 hinlänglich erfasst, um eine weitere Relativbewegung zwischen der Stiftengruppe 21 und der Stiftengrup- pe 22 zuzulassen, ohne dass es gleitet.
Nachdem das Garn auf diese Weise erfasst ist, erfolgt eine weitere seitliche Bewegung jedes Stiftes
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in bezug auf den benachbarten Stift. Dementsprechend wird von einem Punkt nach einer Drehung um angenähert 100 oder 105 vom Ausgangspunkt bis zu etwa einer Drehung von 180 das Garn deformiert und zwischen den Stiften gedehnt. Dementsprechend wird das Garn 12 in dieser besonderen Zone seitlich gestreckt und in einen Kräuselzustand versetzt. Obwohl die Heizplatte 15 in der Nähe der Stiftenschei- be 16 dargestellt wurde, wirkt sie in erster Linie bei der ersten Teilstreckung des Garnes in der Längsrichtung zwischen den Speisewalzen 14 und den Stiftenscheiben 16 mit, jedoch nicht wesentlich bei der Vollendung der seitlichen Streckung auf den Stiftenscheiben.
Von einer Stelle, die einer Umdrehung der Scheibe um 1800 entspricht bis zu 2700 vom Ausgangspunkt wird das Garn 12a, das nun im Kräuselzustand gestreckt ist, in zunehmendem Ausmass entspannt.
Nach den ersten wenigenGraden der Umdrehung nach dem mittleren Punkt (1800) ergibt die Annäherung der zwei Stiftengruppen gegeneinander eine Entspannung des Garnes 12a in bezug auf diese Stiften, wie in Fig. 2 durch voll ausgezogene Linien angedeutet. Zwischen den 180- und 2700-Phasen lässt jedoch die Erfassung bzw. der Griff des Garnes 12a so weit nach, dass die Aufnahme des losen oder weniger gespannten Garnes durch eine Ringzwirnmaschine möglich ist. Derjenige Teil der Fig. 2, welcher in gestrichelten Linien dargestellt ist, zeigt demgemäss die Lage des Garnes 12a, die es einnehmen würde, wenn es keine Spannung durch den Abzug seitens der Ringzwirnmaschine erhalten würde.
Die Aufnahmespannung der Ringzwirnmaschine reicht jedoch nicht aus, um alle Reibungswiderstände zu überwinden, so dass das Garn 12a den abnehmenden Abständen der konvergierenden Stiftengruppen 21 und 22 nur über einen Teil seines Weges in dieser Zone folgt. Über das letzte Viertel der Radumdrehung, oder von dem 270 -Punkt bis zum 360 -Punkt wird das Garn 12a völlig freigegeben und hienach beginnen die Stiftengruppen 21 und 22 auf aufeinanderfolgenden Abschnitten des Garnes 12 zu konvergieren, wie z. B. bei dem 00-Punkt.
Das Garn 12a verläuft beim Verlassen der Stiftenscheibe der Fig. 2 geradlinig, wobei die permanente. Kräuselung lediglich infolge der von der Ringzwirnmaschine 18 ausgeübten Spannung zeitweilig verschwindet. Dieses Garn entsprach der in Fig. 3 dargestellten Serpentine oder Wellenlinie, wenn die Spannung nachlassen würde. Gewünschtenfalls kann noch mehr Kräuselung nachträglich im Garn 12a durch Anwendung von Hitze erzeugt werden, entweder bevor oder nachdem dieses Garn durch Wirken zu Strümpfen, Trikots oder andern Textilien verarbeitet wird oder wurde. Es ist jedoch vorzuziehen, dass die Kräuselfähigkeit im Garn 12 nicht wieder erweckt oder ausgelöst wird, bevor das Garn zu einer Wirkware verarbeitet ist.
Bei dieser Vorgangsweise treten die Schwierigkeiten nicht auf, die beim Wirken oder Weben eines nach einer gekrümmten Linie verlaufenden Garnes bestehen.
Es wird angenommen, dass die Erfindung sowohl bei der Behandlung von Monofilament- als auch von Multifilamentgarnen brauchbar ist. Als Beispiel wurde ein 20 Denier Nylon-6-Monofilament zwischen die Speisewalzen 14 und die Stiftenscheiben 16 mit einer solchenGeschwindigkeit eingeführt, dass eine teilweise Streckung über der Heizplatte 15 in einem Verhältnis von etwa 2, 88 : l eintrat. Die Heizplatte 15 wurde auf einer Temperatur von ungefähr 1600C gehalten, die wesentlich unterhalb des Erweichungspunktes von 2100C dieser speziellen Garntype liegt. Die Stiftenscheiben 16 weisen in der Stiftengruppe 21 200 Stifte und in der Gruppe 22 ebenfalls 200 Stifte auf. Jeder Stift hatte einen Durchmesser von 0, 5 mm und war an der Peripherie einer Scheibe angeordnet, die einen Teilkreis von etwa 70 mm aufwies.
Der grösste Übergriff am 180 -Puhkt, der in Fig. 2 dargestellt ist, war 0, 5 mm und entsprach also lediglich der Dicke eines Stiftes statt des extremen Abstandes, der in dieser Figur zum Zwecke der Deutlichkeit dargestellt ist.
Mit dem angegebenen maximalen Übergriff wurde das Monofilament während seines Laufes um die Stiftenscheiben 16 seitlich um etwa 1. 5 : 1 gestreckt. Das gesamte Streckverhältnis betrug deshalb mit einer Teilstreckung über der Heizplatte und einer Vervollständigung der Streckung zwischen den Stiften der Stiftenscheiben 4, 32 : 1. Wie früher schon erwähnt, erfolgt diese Streckung im festen Zustand des Garnes und nicht im plastischen Zustand, wie er unmittelbar nach dem Schmelzspinnen vorhanden ist. Das Garn wurde von den Stiftenscheiben 16 abgezogen und mit einer Geschwindigkeit von etwa 910 m/min der Ringzwirnmaschine 18 zugeführt. Es wird jedoch angenommen, dass die Geschwindigkeitsbegrenzung lediglich durch die Aufwickelvorrichtung und nicht durch die Stiftenscheiben bestimmt wird.
Nach der Entwicklung der Kräuselung durch Anwendung von Hitze wurde ein Garn von der Type gemäss Fig. 3 erhalten, das eine Wellenlänge von 1 mm und eine Amplitude von ungefähr 0, 23 mm aufwies.
Bei einem andern Beispiel wurde Polypropylengarn nach demselben Prozess gekräuselt, der für das Nylongarn verwendet wurde. In diesem Fall wurde ein 15 Denier Polypropylenmonofilament nach dem gleichen System behandelt, jedoch mit dem Unterschied, dass die Heizplatte auf einer Temperatur von
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hältnis während des Durchganges durch dieStiftenscheiben war 1, 5 : l. so dassdasGesamtstreckverhältnis 3, 75 erreichte, wobei über der Heizplatte eine Teilstreckung und die Vollendung der Streckung auf den Stiftenscheiben erfolgte. Das Polypropylengarn wurde von den Stiftenscheiben abgezogen und der Ringzwirnmaschine mit einer Geschwindigkeit von angenähert 485 m/min zugeführt.
Das Strecken des Garnes seitlich zu dessen Achse in die gekräuselte Form verleihttatsächlich eine permanente molekulare Orientierung. Von synthetischen linearen hochpolymeren Garnen sagt man im allgemeinen, dass sie ein Gedächtnis besitzen. Bei Anwendung auf die Erfindung ist anzunehmen, dass das Garn sich erinnert oder sich durch mechanische Neuorientierung der Moleküle an die letzte Gestalt, in welcher es behandelt wurde, anzugleichen versucht. Es ist ferner anzunehmen, dass jedes der verschiedenen synthetischen linearen hochpolymeren Garne, wie Polyester, Polyolefine usw., die hier beschriebene Krauselneigung besitzt.
Es ist darauf zu achten, dass die Stiftenscheiben mit genügend vielen Stiften versehen sind, um eine vollständig Verankerung oder Erfassung des Garnes zu sichern. Ohne eine solche Verankerung würde das Garn 12 nur zick-zack-förmig gleiten, ohne gestreckt und deformiert zu werden.
Es ist für die Erfindung nicht wesentlich, dass den Stiftenscheiben 16 Wärme zugeführt wird und die Verwendung der Heizplatte 15 kann gewünschtenfalls vermieden werden. Das blosse Nachlassen der Spannung im gemäss der Erfindung behandelten Garn stellt die in diesem enthaltene latente Kräuselung wieder her oder entwickelt sie. Wenn auch die Anwendung von Wärme eine stärkere Kräuselung ergibt, ist dies ebenfalls nicht wesentlich und ist nicht als ein kritisches Merkmal zu betrachten.
Obwohl in Verbindung mit der vorhergehendenBeschreibung derAbzug durch eine Ringzwirnmaschine dargestellt ist, ist es offensichtlich, dass auch eine andere Aufwickelvorrichtung verwendet werden könnte. Ausserdem kann die oben beschriebene Einrichtung leicht abgeändert werden, um an Stelle von Monofilamentgarn Multifilamentgarn zu behandeln. Es ist offensichtlich, dass die Abstände zwischen den benachbarten Stiften abgeändert werden müssen, um Garn mit einem grösseren Durchmesser als das dargestellte 20 Denier-Monofilamentgarn zu behandeln. Ausserdem bestimmt der Stiftendurchmesser die Form der Kräuselung und muss abgeändert werden, wenn eine stärkere oder schwächere Kräuselung gewünscht wird.
Es wurde gefunden, dass das beschriebene Verfahren auf kontinuierlicher Basis bei einer Geschwindigkeit bis zu 910 m/min und mehr ein Garn erzeugt, das eine Schrumpfneigung von mehr als 81o besitzt. Es ist offensichtlich, dass die besonders einfache Konstruktion der Vorrichtung und die hohe Geschwindigkeit zu einer besonders wirtschaftlichen Arbeitsweise führen. Demgemäss umfasst die Vorrichtung bloss eine übliche Streckzwirnmaschine, deren Streckwalzen durch Stiftenscheiben ersetzt sind. Das Verfahren gemäss der Erfindung kann für vollkommen ungestrecktes oder auch für teilweise gestrecktes Garn angewendet werden.
Im Rahmen der Erfindung können verschiedene Abänderungen getroffen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines gekräuselten Garnes, insbesondere eines Garnes aus synthetischen linearen Polymeren, bei welchem das ungestreckte oder unvollständig gestreckte Garn einer Gruppe von aus Drähten, Stiften u. dgl. bestehenden Kräuselorganen zugeführt wird, die mit dem zwischen ihnen teil-
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Stiften der Kräuselorgane gestreckt und unmittelbar nachdem es diese verlassen hat, aufgewickelt wird, wobei ein Gleiten des Garnes über die Drähte, Stifte od. dgl. beim Strecken verhindert wird.