<B>Verfahren zum nicht rein mechanischen Veredeln von textilen Flächengebilden</B> Es ist bekannt, dass durch Recken oder Dehnen von fadenförmigen Gebilden aus natürlichen oder syntheti schen Polymeren während oder kurz nach dem Spinn prozess die mechanischen Eigenschaften, die Orientie rung, die Dichteverteilung über den Querschnitt der ent stehenden Fasern usw. in kontrollierbarer Weise beein flusst werden können. Aus der Literatur lässt sich ferner entnehmen, dass Effekte verschiedener Art erhalten wer den können, wenn man Garne, Zwirne oder anderes fa- denförmiges Textilmaterial Dehnungsbehandlungen auf den üblichen für diesen Zweck verwendeten Vorrichtun gen unterwirft.
Im Texti12 Research Journal<I>31</I> (1961), S. 550, wird z. B. beschrieben, wie man durch Behand lung mit Aminoplast-Vorkondensaten unter Spannung auf Baumwollgarnen geringere Festigkeitsverluste erhält, als wenn die gleiche Behandlung ohne Dehnung erfolgt.
Im American Dyestuff Reporter 53 (1964), S. 25, wird festgestellt, dass man durch Mercerisation von Garnen unter starker Dehnung besonders intensive Mercerisa- tionseffekte erhält, nicht aber bei der Mercerisierung von Geweben.
In Chemie SS (1942), S. 12, wird dar gelegt, dass bei Regeneratcellulosefaser-Kabeln durch Verstrecken um 15 % die Festigkeit wesentlich gesteigert werden kann. Über Reckungsverfahren für Polyamid fasern finden sich Angaben in tChemische Textilfasern, Filme und Folien von Pummerer, 1. Auflage 1953, S.685.
Alle diese Effekte konnten wie erwähnt nur durch Dehnen von Einzelfasern oder Garnen parallel zu ihrer Achse erhalten werden.
Mit konventionellen Dehnungsverfahren kann man Garne und Fasern, die in Form von textilen Flächenge bilden vorliegen, weder parallel zu ihrer Achse, noch in ausreichendem Mass (bis nahe an die Bruchdehnung) noch in genügender Gleichmässigkeit über die ganze Fläche dehnen, und zwar aus folgenden Gründen:
- Eine Dehnung parallel zur Garnachse innerhalb eines textilen Flächengebildes ist nur möglich, wenn die in jedem solchen Flächengebilde vorhandene Einarbei- tungi d. h. die gegenseitige Umschlingung der Faden systeme und der dadurch bedingte wellenlinienartige oder sonstwie nicht geradelinige Lauf der zu dehnen den Garne mindestens während der Dehnung prak tisch vollständig aufgehoben, d. h. die Garne in jener Richtung in eine praktisch gestreckte Form über geführt werden.
Voraussetzung dafür ist aber, dass der die Dehnung bewirkende mechanische Zug innerhalb der Dehnungsfläche, d. h. der zu jedem Zeitpunkt in starker Dehnung befindlichen Fläche, wutgehend nur in einer Richtung wirkt. Das trifft aber bei allen bekannten Dehnungsvorrichtungen nicht zu. Voraus setzung dazu ist eine schmale Dehnungsfläche und eine Dehnung in Kleinbereichen.
- Bei den konventionellen Dehnungsverfahren wird mit grossen Dehnungsstrecken, d. h. einem grossen Ab stand zwischen den Ansatzpunkten der dehnend wir kenden Kraft gearbeitet (in einem Spannrahmen ent spricht die Dehnungsstrecke z. B. der Warenbreite). Die Dehnung ist deshalb nicht über das ganze Flä chengebilde gleichmässig (Garne sind nie ganz gleich mässig über ihre Länge bezüglich ihrer Dehnbarkeit. Leichter dehnbare Bereiche dehnen sich stark, schwe rer dehnbare bleiben weitgehend unverändert) und zu dem ist die Dehnung in der Nähe der Ansatzpunkte der dehnenden Kraft stärker als in grösserem Abstand davon.
Aus dieser Ungleichmässigkeit der Dehnung ,ergibt sich auch die Unmöglichkeit, Dehnungen bis nahe zur Bruchdehnung zu erreichen: Die leichter dehnbaren und deshalb stärker gedehnten Anteile der Fasern und Garne reissen, bevor die übrigen genügend gedehnt sind.
Konventionelle Dehnungsverfahren haben weitere Nachteile: Sie erfordern infolge der grossen Dehnungs- flächen einen hohen Kraftaufwand und sie ermöglichen keine hohen Dehnungsgeschwindigkeiten. Nun nimmt aber mit steigender Dehnungsgeschwindigkeit in den hö heren Geschwindigkeitsbereichen die Bruchlast der mei sten Fasern anfangs stark, später nur noch wenig zu, ohne dass dabei die Bruchdehnung entsprechend sinken würde (vergl. z.<B>B.</B> Journal of the Textile Institute 50 (l959), T. 41-54). Man kann deshalb bei hohen Deh nungsgeschwindigkeiten z.
B. bei Kontrolle des Deh nungsvorgangs durch Begrenzung und Steuerung der einwirkemden mechanischen Kraft die Dehnung besser regeln und differenzieren und damit mit grösserer Sicher heitsmarge höhere Dehnungen erzielen. Auch das der Dehnung der Einzelfasern entgegenwirkende Gleiten der Garnkomponenten aufeinander wird durch sehr hohe Dehnungsgeschwindigkeiten vermindert.
Nur mit einem Dehnungsverfahren, bei dem die ge nannten Nachteile nicht auftreten, kann man in wirt schaftlicher Weise produktionsmässig in ihrem Ausmass regulierbare Veränderungen durch gleichmässige, starke Dehnung von Fasern herbeiführen, die in Form von textilen Flächengebilden vorliegen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Ver fahren zum nicht rein mechanischen Veredeln von tex tilen Flächengebilden unter Ausschluss von Brücken bildungen mit Hilfe von chemischen Stoffen, das da durch gekennzeichnet ist, dass man im Verlaufe der Veredlung das Flächengebilde unter weitgehender Herab setzung der Einarbeitung in der Dehnungsrichtung. einer mindestens einstufigen Dehnung in Kleinbereichen unter wirft, wobei die di,e Dehnung bewirkende Kraft zu jedem Zeitpunkt nur innerhalb einer kleinen Fläche der Wa renbahn und weitestgehend nur in der Richtung des zu dehnenden Faden- bzw.
Fasersystems einwirkt, die An satzpunkte der dehnend wirkenden Kraft nahe beiein- anderliegen und die Dehnungsgeschwindigkeit minde stens 10 % sec beträgt, und wobei im Fall, dass während der Dehnung der zwischenmolekulare Zusammenhang des Fasermaterials herabgesetzt wurde, derselbe nach erfolgter Dehnung wieder auf mindestens den ursprüng lichen Stand gebracht wird.
Unter Einarbeitung wird vor- und nachstehend der in DIN 53 852 definierte Begriff verstanden, d. h. der Längenunterschied des aus einem Gewebe entnom menen, gestreckten Fadens zur Länge des durch die Bindungskräuselung im Gewebe verkürzten Fadens. Weitgehende Aufhebung der Einarbeitung bedeutet somit eine weitgehende Beseitigung der Bindungskräuse lung durch Dehnung, d. h. der betreffende Faden ver läuft infolge der Dehnung schon im Gewebe weitgehend gestreckt und weist somit keinen erheblichen Längen unterschied zu einem dem Gewebe entnommenen, ge streckten Faden mehr auf.
Unter der kleinen Fläche der Warenbahn , auf wel che sich die Dehnung zu jedem Zeitpunkt beschränkt, ist ein quer zur Warenbahn verlaufender, relativ zur Waren bahnbreite schmaler Streifen zu verstehen.
Dieses Kleinbereichdehnungsverfahren erfüllt die Anforderungen eines idealen Dehnungsverfahrens und ergibt denn auch Effekte, die sonst nur beim Dehnen von Garnen oder sogar Einzelfasern erhalten werden können. Die Gründe dafür sind: a) Die Dehnungsstrecken und Dehnungsbereiche sind klein bis unendlich klein. Die Dehnung ist deshalb über die ganze Länge des Fadensystems und die ganze Fläche des Flächengebildes gleichmässig.
b) Die Dehnungsfläche ist klein und die Dehnung erfolgt praktisch nur in der Richtung des zu dehnenden Fadensystems, während das andere Fadensystem inner halb der Dehnungsfläche unter einem gegenüber dem dehnend wirkenden Zug sehr geringen mechanischen Zug steht. Deshalb ist c) innerhalb der Dehnungsfläche die Einarbeitung des gedehnten Fadensystems praktisch vollständig auf gehoben, die Garne sind gestreckt und die Dehnung er folgt parallel zur Garn- bzw. Faserachse.
d) es lassen sich infolge der Gleichmässigkeit der Dehnung Dehnungen bis nahe an die Bruchdehnung er zielen.
e) Die Dehnungsgeschwindigkeit kann auf das Zehn bis Tausendfache der mit konventionellen Methoden auf Flächengebilden bei gleicher Dehnungsintensität erreich baren gesteigert werden.
f) Infolge der Kleinheit der Dehnungsfläche beträgt der Kraftaufwand beim Dehnen in vielen Fällen nur ein Bruchteil des bei konventionellen Dehnungsverfahren erforderlichen.
Diese Eigenschaften sind charakteristisch für die vorliegende Kleinbereichdehnung.
Die Kleinbereichdehnung kann auch wie folgt um schrieben werden: Dehnen eines textilen Flächengebildes in einer vor bestimmten Richtung unter Längung von Garnen bzw. Fasern im Garnverband innerhalb einer Vielzahl defi nierter, vorzugsweise gleich grosser Dehnungsbereiche (Kleindehnungsbereiche), wobei innerhalb jedes Deh nungsbereichs bzw. jeder Kleindehnungsstrecke eine Vielzahl von Fasern um praktisch den gleichen voraus bestimmten Betrag gedehnt wird.
Man erhält dabei Produkte, die wie folgt definiert werden können: Textile Flächengebilde, bestehend aus Fasern, von denen mindestens ein Teil innerhalb einer Vielzahl de finierter Dehnungsstrecken in mindestens einer Richtung gedehnt worden sind, wobei eine Vielzahl dieser Deh nungsstrecken gleiche Abmessungen aufweist und wobei eine Vielzahl von Fasern innerhalb der erwähnten Deh nungsstrecken um praktisch den gleichen Betrag gedehnt wurde, und wobei die erhaltene Längung der Garne bzw. die erhaltene Dimensionsvergrösserung gegebenenfalls nachträglich fixiert wird.
Die starke Wirkung der erfindungsgemässen Deh nungsbehandlung auf Einzelfasern und Fäden bzw. Garne lässt sich z.<B>B.</B> anhand von Röntgendiagrammen und durch Messung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Schalles in den Fasern bzw. Garnen demonstrieren. Es verändern sich aber nicht nur physikalische Eigenschaf ten der Einzelfasern, sondern auch chemisch-physika- lische, was sich beispielsweise durch Bestimmung der Zugänglichkeit gegenüber Wasserdampf oder der Farb- stoffaufnahme belegen lässt.
Falls eine Kleinbereichdehnung quer zur Waren bahn mittels ineinandergreifender Kammwalzen durch geführt wird, kann die Dehnung entweder durch Be grenzung der Eindringtiefe oder durch Konstanthaltung des Drucks, mit dem die Kammwalzen gegen .die zwi schenliegende Textilbahn gepresst werden, oder aber durch eine Kombination beider Methoden gesteuert wer den.
1n der Regel sollen sich die Kammwalzen nicht über deren ganze Länge berühren, da sonst die Ein dringtiefe und damit der Dehnungsgrad ja nicht beliebig variiert werden kann. Es hat sich als zweckmässig er wiesen, die Kanten der Warenbahn durch geeignete Vor- richtung festzuhalten, um zu verhindern, dass sie infolge des auf quer zur Warenbahn ausgeübten Zugs gegen die Mitte der Bahn ausweichen (dadurch würde die Dehnung auf beiden Seiten der Warenbahn geringer als in der Mitte).
Das Festhalten der Kanten kann auf verschiedene Weise geschehen: Man kann die Waren bahn unmittelbar vor, eventuell auch noch nach deren Kontakt mit den Kammwalzen mittels an sich bekann ten Kantenführ-Vorrichtungen breit führen, oder son stige Breithaltevorrichtungen verwenden, die einem Aus weichen der Warenkante gegen die Mitte entgegenwir ken.
Eine sehr einfache noch bessere Methode zur Füh rung der Kanten besteht darin, dass auf mindestens einer der paarweise ineinandergreifenden Kammwalzen in je nen beiden Bereichen, in denen die Warenkanten lau fen, bändchenförmige oder andere Körper geeigneter Form in die Rillen eingelegt werden, welche die Kanten der Warenbahn durch hohen Reibungswiderstand am seitlichen Gleiten gegen die Mitte der Warenbahn ver hindern oder die Kanten der Warenbahn durch Be rührung mit den Kämmen der Gegen-Kammwalze eigentlich festklemmen.
Die bändchenförmigen Körper bestehen zweckmässigerweise aus einem Material, das sich elastisch zusammendrücken lässt, d. h. aus Gummi oder porenhaltigem Gummi, aus elastisch zusammen drückbaren Kunststoffen, die gegebenenfalls Poren ent halten, d. h. in Schaumform vorliegen können, oder aus Kombinationen aus elastischem und weniger elastischem Material. Der Querschnitt kann rund, eckig oder der Form der Rille der Kammwalze angepasst sein, oder eine Form aufweisen, welche z.<B>B.</B> durch Hohlräume eine leichte Komprimierbarkeit bei möglichst hohem Widerstand gegen seitliches Gleiten verbindet.
Man kann anderseits auch durch die Form der Kämme der Kammwalzen und deren Abstände voneinander das seit liche Ausweichen der Warenbahn-Kanten weitgehend vermindern oder verhindern. Nahe beieinanderstehende Kämme und Kämme, welche einen nicht sehr abgerun deten, sondern eher kantigen Querschnitt aufweisen, ver hindern das seitliche Gleiten besonders gut, wobei natür lich schneidende Kanten nicht vorhanden sein dürfen.
Die Oberfläche der Kammwalzen kann aus Metall oder aus einem anderen Material bestehen, das unter den Bedingungen der Dehnung seine Form praktisch vollständig behält und höchstens wenig beim Dehnen zusammengedrückt wird, d. h. vorzugsweise eine Härte von mindestens 100 Shore A aufweist. Wesentlich ist ein günstig liegender Gleitwiderstand des Oberflächen- materials, vor allem auch gegenüber wasserhaltiger Ware. Als günstig haben sich Reibungswerte von 0,2 bis 0,7 erwiesen (Reibungswert von feuchtem Textilmate rial auf dem betreffenden Werkstoff).
Der Abstand der Kämme der Kammwalzen muss - wenn die Dehnung noch eine Kleinbereichdehnung sein soll - höchstens 1/t(), vorzugsweise höchstens 1/-e, der Breite der Warienbahn betragen (d. h. die Dehnungs strecken müssen mindestens 10- bzw. 20mal kleiner sein als beim konventionellen Dehnen durch Zielyen an beiden Kanten der Warenbahn), und soll höchstens 10 cm, vorzugsweise aber höchstens 5 cm, betragen. Bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt der <B>Ab-</B> stand der Kämme der Kammwalzen 1-2,5 cm, jeden falls höchstens 3 cm.
Wenn in mehreren Stufen gedehnt wird, so können bei den einzelnen Stufen gegebenenfalls verschiedene Kammformen und -abstände verwendet werden. Ander- seits sind auch Anordnungen mit Erfolg verwendet wor den, bei denen drei gleichartige ineinandergreifende Kammwalzen eine Kleinbereichdehnung in zwei Stufen bewirkten, oder bei denen mehrere kleine Kammwalzen in eine grössere eingreifen.
Bei jeder mehrstufigen Deh nung zwischen Kammwalzen ist es zur Erzielung maxi maler Dehnungseffekte wesentlich, dass das Flächen gebilde nach jeder Passage zwischen ineinandergreifen- den Kammwalzen durch an sich bekannte Mittel wie Breithalterwalzen, Spiralbreithalter usw. über die ganze Breite gleichmässig geglättet wird, d. h. die von den Kämmen bewirkte Längsfältelung flachgezogen wird, bevor die Warenbahn in das nächste Kammwalzenpaar einläuft.
Dadurch wird ,einerseits eine gleichmässige zweite Dehnungsstufe gewährleistet und man erreicht ferner, dass die Kämme des zweiten Walzenpaars die Waren nicht an den gleichen Stellen wie das erste Wal zenpaar berühren.
Vor dem Aufrollen oder Ablegen der zwischen Kammwalzen gedehnten Ware soll dieselbe natürlich ebenfalls flachgezogen werden, damit keine Falten ein fixiert werden beim Aufwellen oder der Dehnungseffekt beeinträchtigt wird.
Das Textilmaterial liegt bei der erfindungsgemässen Behandlung als textiles Flächengebilde, insbesondere als Gewebe, gegebenenfalls auch als Gewirk oder Vlies- stoff vor.
Es kann bestehen aus thermoplastischen oder nicht thermoplastischen Fasern, wie nativer oder rege nerierter Cellulose, Cellulosederivaten (z.<B>B.</B> Cellulose- estern wie Celluloseacetaten), Eiweissfasern (z.<B>B.</B> Wolle, Seide), aus Polyamiden, Acryl- oder Vinylpolymerisa- ten, Mischpolymerisaten oder Copolymerisaten von Acryl- bzw. Vinyl-Verbindungen,
Polyestern, Polyure- thanen, oder Mischungen verschiedener Fasertypen. Falls auf Dehnung parallel zur Faserachse spezielles Ge wicht gelegt wird, kann für die Herstellung ,eines Gewe bes mindestens in der zu dehnenden Richtung ein Zwirn verwendet werden, dessen Zwirndrehung nahezu der Drehung der verzwirnten Garne (aber mit umgekehrter Drehrichtung) ,entspricht.
Das Textilmaterial kann während der erfindungs mässigen Behandlung Veredlungsmittel, wie z. B. Farb stoffe, farbige bzw. farbstoffbildende Pigmente, den zwi schenmolekularen Zusammenhang herabsetzende Mittel wie z.<B>B.</B> Quellmittel enthalten, ferner Agenzien, welche die Reibung zwischen den Einzelfasern beeinflussen. Man kann also beispielsweise die Dehnung in Gegen- wart von Quellmitteln und reibungserhöhenden Agenzien durchführen, so dass ein Gleiten zwischen den die Fa ser aufbauenden Makromolekülen begünstigt, das Rut schen der Fasern aufeinander vermindert wird.
Wie erwähnt, kann die verfahrensgemässe Dehnungs behandlung so durchgeführt werden, dass der zwischen molekulare Zusammenhang innerhalb der Faser wäh rend der Behandlung gelockert ist, indem das Textil material, z.<B>B.</B> leicht bis stark quellende Agenzien ent halten kann oder indem durch physikalische Mittel, z.<B>B.</B> Hitze, der Zusammenhang zwischen den Makro molekülen gelockert wird. Nach, gegebenenfalls auch während der Dehnungsbehandlung wird der zwischen molekulare Zusammenhang des Materials wieder auf mindestens den ursprünglichen Stand gebracht.
Die Dehnungsbehandlung kann über, unter oder bei Raumtemperatur durchgeführt werden.
1n gewissen Fällen kann es wünschbar sein, dass die die Dehnung bewirkende mechanische Beanspruchung z. B. bei Geweben nicht genau parallel zu den Faden systemen, sondern in einem spitzen Winkel dazu erfolgt. In diesem Fall kann man z. B. bei Kleinbereichdehnung in Schussrichtung mittels Kammwalzen vor der Behand lung im Gewebe den Winkel zwischen Kett- und Schuss- fadensystem vorübergehend von 90 auf einen Winkel von z.
B. 75-85 bringen, oder man kann die dehnende Vorrichtung so ausbilden, dass sie eine Dehnung in einem konstanten oder variablen Winkel zum zu dehnenden Fadensystem ausübt.
Es hat sich gezeigt, dass vielfach etwas höhere Deh nungen erreicht werden können, wenn die Dehnung nicht in einer, sondern mehreren Stufen ,erfolgt, bzw. wenn die Dehnung wiederholt wird. Diese Stufen kön nen unmittelbar aufeinander folgen, z. B. durch Hinter einanderschaltung gleichartiger oder verschiedenartiger Dehnungsvorrichtungen, die aber auf das gleiche Fa densystem dehnend wirken, oder man kann zwischen den Dehnungsstufen irgendwelche, an sich bekannte tex tile Veredlungsoperationen durchführen.
Die Dehnungsbehandlung kann grundsätzlich in ir gendeinem Stadium der Veredlung, das heisst zwischen Weben und Konfektionieren, durchgeführt werden. Sie kann also vor, während, zwischen oder nach Entschlich- tungs-, Wasch-, Bleich-, Färbe-, Ouell-, z.<B>B.</B> Laugen b2handlungen im Fall von Cellulosefasern, Appretur- Behandlungen, mechanischen Verformungen, usw.
durchgeführt werden. Üblicherweise wird man aber die Dehnungsbehandlung vor allfälligen Fixierbehandlungen durchführen, die eine bestimmte Konfiguration des Flä- chengebildes bzw. der Garne und Fasern oder eine Dimensionsstabilisierung desselben durch Thermofixie- rung, kompressive Schrumpfung und/oder Vernetzung herbeiführen und bis zur weiteren Verarbeitung des Ma terials oder aber während dessen Verwendung in kon fektioniertem Zustand aufrechterhalten sollen.
Je nach dem angestrebten Zweck ist es in vielen Fällen vorteilhaft, durch Kleinbereichdehnung herbeige führte Effekte, z. B. die Faser- und Garnkonfiguration, durch Fixierbehandlungen zu fixieren, d. h. permanent zu machen. In anderen Fällen, z. B. wenn die Bruchlast eines Materials erhöht werden oder dessen Farbstoff aufnahme verändert werden soll, kann man die Einar- beitungsübertragung vollständig oder teilweise rückgän gig machen. Beispiele werden weiter hinten aufgeführt.
Als erzielbare Effekte seien genannt: Erhöhung der mechanischem Festigkeit, insbesondere der Bruchlast; weitgehende bis vollständige Übertragung der Einarbeitung von einem Fadensystem auf das andere ohne wesentlichen Flächenverlust oder sogar mit Flä chengewinn (die bisher bekanntem Verfahren bedingen ausnahmslos erhebliche bis grosse Dimensionsverluste) und unter Festigkeitszunahme für das gedehnte Faden system (bei den konventionellen Verfahren blieb die Festigkeit bestenfalls erhalten),
wobei diese Obertra- gung der Einarbeitung je nach den gewählten Verfah rensbedingungen vorübergehend ist oder permanent ge macht werden kann (Beispiele solcher Effekte: Elastizi- tätsvergrösserung im Fadensystem, auf das die Einar beitung übertragen wurde, bessere Rauhbarkeit von tex tilen Flächengebilden, bei denen die Einarbeitung ver fahrensgemäss unter Verbesserung der Reissfestigkeit des Schusses von diesem auf die Kette übertragen wurde):
Veränderung der Farbstoffaüfnahme von thermoplasti schen Fasern im Gewebeverband; Erhöhung der Elasti zität; Verminderung der Bruchdehnung; waschbestän- dige Entmischung von Fasermischungen (Mischgarnen bzw. Mischzwirnen) in der gedehnten Richtung; per manente Verformungen unter erheblichem Flächen gewinn; erhöhte Verseifbarkeit mindestens der Ober fläche von thermoplatischen Fasern, wie z.
B. von Fa sern aus acetylierter Cellulose; Erzielung von Verände rungen der Oberfläche der Fasern durch oberflächliches Verspröden der Faser und nachfolgendes Dehnen in Kleinbereichen, wodurch ein Ausfasern oder Rissigwer- den der Faseroberfläche herbeigeführt werden kann (un ter Oberflächenversprödung wird dabei das Herabset zen der Bruchdehnung der äusseren Faserschichten bzw.
das Erhöhen der Bruchdehnung der innern Faserschich ten verstanden, worauf das Fasermaterial einer Klein bereichdehnung unterworfen wird, die höher ist als die Bruchdehnung der äusseren, aber niedriger als die Bruch dehnung der inneren Faserschichten); Kräuselungseffekte durch Kleinbereichdehnung insbesondere zwischen Kammwalzen bei erhöhten Temperaturen, insbesondere zwischen beheizten Metall-Kammwalzen, deren Tempe ratur nahe der Fixiertemperatur des betreffenden ther moplastischen Fasermaterials liegt, vorzugsweise gefolgt von Nassbehandlungen bei erhöhten Temperaturen,
ge gebenenfalls auch Färbebehandlungen und Fixierbehand lungen.
Man kann das erfindungsgemässe Dehnungsverfah- ren auch dazu verwenden, in textilen Flächengebilden verklebte Faden- oder Faserkreuzungen zu lösen. Dazu trägt vor allem die erfindungsgemässe Aufhebung der Einarbeitung des gedehnten Fadensystems bei, da da durch die Berührungspunkte zwischen den beiden Fa densystemen stark beeinflusst und vor allem die Be rührungsfläche mindestens vorübergehend durch weit gehende Beseitigung der gegenseitigen Umschlingung der Fadensysteme vermindert wird.
Mit konventionellen Dehnungsverfahren ist dies schon deshalb nicht oder viel weniger gut möglich, weil ja dabei aus den beschriebe nen Gründen die Einarbeitung bestenfalls bis zu einem Gleichgewicht verschoben wird, und auch deshalb, weil gerade im Falle verklebter Fadenkreuzungen die Rei bung zwischen den Fadensystemen beim Dehnen mit grossen Dehnungsstrecken und -flächen sehr gross und die Dehnung über die Dehnungsstrecke deshalb sehr ungleichmässig ist.
Die erfindungsgemässe Dehnungsbehandlung kann ferner zur Herstellung von Flächengebilden genau vor ausbestimmbarer Dehnbarkeit verwendet werden. Für die Verstärkung von Kunststoffen durch textile Flächen gebilde ist es beispielsweise erforderlich, die Dehnbarkeit des Kunststoffes und diejenige des zur Verstärkung zu verwendenden Flächengebildes genau aufeinander ab zustimmen, denn nur so lassen sich Verstärkungseffekt; überhaupt erreichen. Dabei muss selbstverständlich die Dehnbarkeit des Flächengebildes über die ganze Fläche gleichmässig sein.
Infolge der früher dargelegten Ursa chen erhält man mit konventionellen Dehnungsverfah ren weder eine genügend gleichmässige noch eine ge nügend starke Dehnung, um diese Anforderungen zu erfüllen, noch lässt sich die Dehnung so präzise steuern, dass mit genügender Betriebssicherheit eine Dehnbarkeit genau vorausbestimmbarer Höhe zuverlässig erzielt wer den könnte.
Die Kleinberzichdchnung kann auch zur Erzielung von Effekten durch Dehnung von Fasern in stark ge quollenem Zustand dienen, wie sie üblicherweise nur bei der Behandlung von Garnen erhalten werden kön nen. Man kann beispielsweise Baumwolle mit Lauge von Mercerisierstärke oder starken Säuren behandeln, und vor und/oder während und/oder nach dem Quellen einer Kleinbereichdehnung unterwerfen. Da die Dehnung parallel zur Garn- bzw. Faserachse erfolgt, erhält man Effekte, die mit konventionellen Verfahren und Vor richtungen nicht erzielt werden können, wohl aber bei der Behandlung von Einzelfasern oder Garnen.
Vor allem bei Fasern mit relativ hohem Quellver- mögen, z.<B>B.</B> bei Cellulosefasern, ist es zweckmässig, die Dehnungsbehandlung durchzuführen, wenn das Textil material mindestens leicht gequollen eist, beispielsweise feucht bis nass ist.
Wie früher erwähnt wurde, kann die Kleinbereich- dehnung in irgendeinem Veredlungszustand des betref fenden Textilguts stattfinden, zweckmässigerweise aber vor einer Fixierbehandlung, welche eine mehr oder weniger permanente Fixierung der Dimensionen des Textilmaterials und/oder der Konfiguration der Garne und Fasern bezweckt.
Vor, während, zwischen oder nach Kleinbereich dehnungs-Behandlungen kann man polymere Körper auf- oder einlagern bzw. in situ durch Polymerisation, Pfropfpolymarisation, Polykondensation erzeugen, funk tionelle Gruppen des Textilmaterials oder von einzel nen Komponenten zur Reaktion bringen, bestehende Bindungen zwischen Molekülketten lockern oder spal ten (dauernd oder nur vorübergehend), oder allgemein Fasern oder Faserkomponenten chemisch modifizieren, mechanisch verformen oder Veränderungen der Faser oberfläche herbeiführen.
Die Kleinbereichdehnung wird vorzugsweise ganz- flächig durchgeführt, kann aber gegebenenfalls auch nur lokal erfolgen.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der Illustration des erfindungsgemässen Verfahrens und einiger erziel barer Effekte, ohne jedoch Anspruch auf Vollständig keit zu erheben oder den Erfindungsgegenstand zu be grenzen.
<I>Beispiel 1</I> Ein Cretonne<B>(17/17</B> Fäden pro cm) aus Athylen- glykolterephthalat, Stapelfasergarn, wurde nach dem Auswaschen wie folgt behandelt: Muster a: Kleinbereichdehnung in Schussrichtung, oberflächliche Hydrolyse, Färben Muster b: Oberflächliche Hydrolyse, Färben Muster c: Kleinbereichdehnung in SchuGGriehtung, Färben Muster d:
Färben Kleinbereichdehnung: In zwei Stufen zwischen Kammwalzen, bei denen auf pneumatischem Weg der Druck auf die Ware konstant gehalten wurde, Ware vor her mit nichtionogenem Weichmacher appretiert, Deh nung in nassem Zustand bei Raumtemperatur.<B>Die Deh-</B> nung betrug 65 % der Bruchdehnung, die Dehnungs geschwindigkeit lag bei 100 % pro Sekunde.
Hydrolyse: Während 1 Std. bei 80 unter Aufrwht- erhaltung der Ausgangsdimensionen der Muster, Zusatz eines Polyglykols zur Lösungsvermittlung (10 g/1).
Färben: Mit 3 %, bezogen auf das Warengewicht, Disperse Blue 60 (Colour Index Prototype, Farbstoff, hergestellt von der ICI, Manchester, Grossbritannien, 2 m1/1 Essigsäure 75 % ig und 5 g/1 o-Phenylphenol als carrier.
Die in Kleinbereichen gedehnten Muster a und c zeigten eine bedeutend tiefere Anfärbung als die analog behandelten, aber nicht vorher gedehnten Muster b und d. Die Kleinbereichdehnung bewirkte eine Erhö hung der Reissfestigkeit in der gedehnten Richtung um 7 % und eine Breitenzunahme von 6 %. Die Festigkeits zunahme blieb gleich, wenn nach dem Dehnen thermo- fixiert wurde.
Infolge der praktisch vollständig auf die Kettfäden übertragenen Einarbeitung nach der Kleinbereichdeh- nung wies die Ware in Kettrichtung eine hohe Elastizität auf.
Anmerkung: Im Falle von Flächengebilden aus Fa sern mit hohem elastWchem Anteil an der Bruchdehnung lässt sich der Dehnungsgrad (in % der Bruchdehnung) nicht aus der blossen Dimensionsvergrösserung in der gedehnten Richtung ableiten. In diesem Falle wurde der Grad der Dehnung mittels eines sich praktisch unela stisch verhaltenden bandförmigen Materials ermittelt, das in Dehnungsrichtung auf die Warenbahn gelegt und mit dieser gedehnt wurde.
Beispiel <I>2</I> Ein Taft (56/36 Fäden pro cm) aus Nylon 6.6 wurde nach dem Auswaschen wie folgt behandelt: Muster a: Kleinbereichdehnung, Färben mit Disper- sionsfarbstoffen Muster b: ohne Kleinbereichdehnung mit Disper- sionsfarbstoffen färben Muster c: Kleinbereichdehnung, mit Säurefarbstof fen färben Muster d:
ohne Kleinbereichdehnung färben mit Säurefarbstoffen Kleinbereichdehnung in Schussrichtung: zwischen Kammwalzen in nassem Zustand, Dehnung 65 % der Bruchdehnung, Dehnungsgeschwindigkeit 50 %/sec, Breitenzunahme 10 %.
Färbung: mit Dispersionsfarbstoff 2 % Disperse Blue 60 (Colour Index Prototype) 4 % Essigsäure 30 % ig, 1 Std. kochend färben Färbung: mit Säurefarbstoff 4 % Acid red 85 (Colour Index Prototype) 4 % Essigsäure 30 % ig, 1 Std. kochend färben.
In beiden Fällen zeigten die vorher in Kleinberei chen gedehnten Muster tiefere Anfärbung als die nicht gedehnten. Bei der Färbung mit Säurefarbstoff färbten die vorher gedehnten Muster weniger streifig an als das nicht gedehnte.
<I>Beispiel 3</I> Ein Woll-Mousseline wurde in Schussrichtung wie folgt behandelt: Muster a: Filzfrei-Behandlung (Chlorierung), Behand lung mit Harnstofflösung zur Verminderung des zwi schenmolekularen Zusammenhangs, Kleinbereichdeh- nung, Auswaschen des Harnstoffs, Vernetzung mit Formaldehyd, Trocknen.
Muster b: wie Muster a, aber ohne Kleinbereich dehnung Muster c: wi Muster a, aber ohne Chlorierungs- behandlung (mit Kleinbereichdehnung) Muster c:
wie Muster a, aber ohne Chlorierungs- behandlung (ohne Kleinbereichdehnung) Kleinbereichdehnung: zwischen Kammwalzen in Schussrichtung, Eindringtiefe der Kammwalzen auf me chanischem Weg konstant gehalten,
Dehnungsgeschwin digkeit 40 %/sec.
EMI0006.0001
Dimensionszunahme <SEP> Reissfestigkeitsänderung
<tb> Muster
<tb> in <SEP> Schussrichtung <SEP> Gegenüber <SEP> den
<tb> unbehandelten <SEP> Geweben
<tb> a <SEP> +7% <SEP> +8%
<tb> b <SEP> -4% <SEP> -6%
<tb> c <SEP> +6% <SEP> +6%
<tb> d <SEP> -2% <SEP> 0% <I>Beispiel 4</I> Ein Mischgewebe aus 33 % Baumwolle und 67 % Äthylenglykolterephthalatfasern (Renforce, 30/25 Fä den pro cm), wurde nach dem Entschlichten und Blei chen wie folgt behandelt: Muster a:
Appretieren mit Farbstofflösung, in nas sem Zustand Kleinbereichdehnung, Trocknen unter Kon- stanthalten der erhaltenen Dimensionen.
Muster b: wie a, aber anschliessend Thermofixierung (2.10'/45 sec) Kleinhereichdehnung: zwischen Kammwalzen in Schussrichtung, Dehnungsgeschwindigkeit 50 %/sec, Dehnung 70 % der Bruchdehnung.
EMI0006.0017
Reissfestigkeitsveränderung
<tb> Muster <SEP> <B>gegenüber</B>
<tb> <B>unbehandelten <SEP> Mustern</B>
<tb> a <SEP> +183;
<tb> b <SEP> +21%
<tb> c <SEP> 0%
<tb> d <SEP> t <SEP> 2 <SEP> 0 <I>Beispiel 5</I> Ein entschlichteter und gebleichter Renforce aus einem Mischgarn, bestehend aus 50 % Baumwolle und 50 % Nylon 6 wurde in nassem Zustand in Schussrich- tung mittels Kammwalzen einer Dehnung in Kleinbe reichen unterworfen (Dehnungsgeschwindigkeit 100 %/ sec, Dehnung 65 % der Bruchdehnung).
Dann wurde unter Aufrechterhaltung der erhaltenen Dimensionen ge trocknet und anschliessend laugiert, wobei das Gewebe in Schussrichtung frei schrumpfen konnte. Nach dem Auswaschen wurde wieder in Schussrichtung in Klein bereichen unter gleichen Bedingungen wie vorher ge dehnt.
Die Folge Kleinbereichdehnung/Schrumpfenlassen der Baumwollkomponente/Kleinbereichdehnung hatte eine Entmischung des Schussgarns in dem Sinne zur Folge, dass die Baumwollfasern im Inneren der Garne, die Polyamidfasern vorwiegend an der Oberfläche ange reichert waren. Durch die Fixierung dieser Konfigura tion wird die Entmischung waschbeständig.
Die Reissfestigkeit des in Kleinbereichen gedehnten Gewebes lag 15 % über derjenigen eines analog behan- delten, aber nicht der Kleinbereichdehnung unterworfe nen Gewebes. Die Fertigbreite des letzteren war um 8 % geringer als diejenige des ersten. <I>Beispiel 6</I> Ein Baumwollpopeline (36/18 Fäden pro '/a franz.
Zoll) wurde nach dem Entschlichten, Bleichen und Fär ben auf 40 % Restfeuchtigkeit getrocknet und ohne Ab kühlung (Gewebetemperatur 80 ) einer Kleinbereich dehnung in Schussrichtung unterworfen (Kammwalzen, Dehnungsgeschwindigkeit 200 %/sec, Dehnung 80 % der Bruchdehnung). Der Schuss des Popelins bestand aus einem Zwirn, dessen Zwirndrehung praktisch<B>vollstän-</B> dig der Drehung der beiden Einzelgarne entsprach, aber entgegengesetzte Drehrichtung aufwies.
Die Dehnung in Kleinbereichen, während welcher die Schusseinarbeitung praktisch vollständig verschwand, währenddem die Ein arbeitung der Kette zunahm, wirkte deshalb nicht nur parallel zur Garnachse, sondern auch weitgehend par allel zur Faserachse. Anschliessend wurde getrocknet. Die Reissfestigkeit des Popelins stieg durch die Kleinbe- reichdehnung in Schussrichtung um 25 %.
<I>Beispiel 7</I> Der gleiche Popeline wie in Beispiel 6 wurde nach dem Entschlichten und Bleichen unter Längszug in Lauge von Mercerisierstärke behandelt (30' Beaume), wobei nach einer Einwirkungszeit von 60 sec in Schuss- richtung mittels Kammwalzen in Kleinbereichen in 3 Stufen gedehnt wurde. Während der Dehnung ver schwand die Einarbeitung des Schussgarns vollständig, d. h. die Dehnung in laugegequollenem Zustand erfolgte parallel zur Garnachse und weitgehend parallel zur Faserachse. Anschliessend wurde ausgewaschen, neutra lisiert und gespült.
Die so behandelte Ware zeigte mindestens ebenso guten Mercerisierglanz wie Ware, die auf einer Ketten mercerisier-Maschine mercerisiert worden war. Die er haltene Fläche war um 5 % grösser als bei nicht in Kleinbereichen, im übrigen aber gleich behandelter Ware.
Wenn das Gewebe ohne wesentliche Verminderung der bei der Kleinbereichdehnung erhaltenen Breite vom Quellmittel befreit und getrocknet wurde, so zeigte das Gewebe hohe Längselastizität. Der Schuss wies praktisch keine Einarbeitung mehr auf. Die Schussreissfestigkeit der Ware lag um 20 % höher als bei nicht in Klein bereichen gedehnter Ware, der Flächengewinn be trug 8 %.
<I>Beispiel 8</I> a) Ein Triacetat-Toile (42/30 Fäden pro cm) wurde nach dem üblichen Auswaschen wie folgt behandelt: Muster a: Kleinbereichdehnung in Schussrichtung Muster b: Kleinbereichdehnung in Schussrichtung, thermofixieren Muster c: Kleinbereichdehnung in Schussrichtung, oberflächliche Hydrolyse, färben Muster d: unbehandelt Mustere:
oberflächliche Hydrolyse, färben Kleinbexreichdehnung: zwischen Kammwalzen, Deh nungsgeschwindigkeit 100 %/sec, Dehnung 88 % der Bruchdehnung.
Thermofixieren: 45"/200' oberflächliche Hydrolyse: 300 g/1 Natronlauge, während 2 Minuten bei 60', dann spülen.
Färben: 1 % Direct blue 80, bei 95 während 60 Minuten färben, Flotte 1 : 35, Zusatz von 2 % Na triumsulfat.
EMI0006.0120
<B>Muster <SEP> Reissfestigkeitszunahme <SEP> Dimensionszunahme</B>
<tb> <B>im <SEP> Schuss</B>
<tb> a <SEP> 12% <SEP> 14%
<tb> b <SEP> <B>25%</B> <SEP> 14%
<tb> d <SEP> - <SEP> - Das Muster c wurde beim Anfärben im gleichen Bad ganz erheblich tiefer angefärbt als das nicht ge dehnte, im übrigen gleich hydrolysierte Muster d, d. h.
die Aufnahme an Direktfarbstoffen war erheblich höher, was auf einen höheren Verseifungsgrad schliessen lässt. b) Das gleiche Gewebe wurde einer Dehnung in Schussrichtung unterworfen (Kammwalzen). Die Farb- stoffaüfnahme war auch hier nach oberflächlichem Ver seifen des nicht gedehnten Musters beim Anfärben mit dem genannten Direktfarbstoff beim vorher gedehnten Muster erheblich höher.
Durchführung der Kleinbereichdehnung in Kettrich- tung: Die verwendete Vorrichtung bestand aus zwei auf einanderlaufenden endlosen Gummibändern (gewebe verstärkt, Dicke des Gummis 2,5 cm, Shore-Härte 60), die an der Berührungsstelle mittels Walzen aufeinander gepresst wurden (auf die Walzen wirkender Druck: 12 Tonnen). Das zwischen den Gummibändern laufende Gewebe wurde durch den an der Druckfuge ausgeübten Druck und die sich daraus ergebende Flächenvergrösse rung des Gummis einer starken Dehnung in Längsrich tung unterworfen (Dehnungsbereiche unendlich klein).
Beim oberflächlichen Hydrolysieren und anschlie ssenden Färben mit dem erwähnten Direktfarbstoff wur den die gleichen Resultate erhalten wie bei der Dehnung in Schussrichtung.
Die Ware wies infolge der weitgehenden Obertra- gung der Einarbeitung von der Kette auf den Schuss hohe Schusselastizität auf.
<I>Beispiel 9</I> Ein Toile aus gesponnenem Nylon 6 (38/36 Fäden pro cm) wurde ausgewaschen und gebleicht. Dann wurde er zwischen beheizten Kammwalzen einer Kleinbereich dehnung unterworfen (Walzentemperatur 190 , Deh nungsgeschwindigkeit 20/1" sec), wobei gleichzeitig (in folge der plastischen Verformung an den Berührungs stellen mit der heissen Kammwalze) eine bleibende me chanische Verformung eintrat. Die Behandlung wurde mehrmals wiederholt, so dass das Gewebe nachher eine grosse Zahl von in Kettrichtung verlaufenden feinen Rillen bzw. Rippen aufwies.
Beim anschliessenden Fär ben bei Kochtemperatur verstärkte sich diese Erschei nung eher noch, da die Berührungsstellen mit der hei ssen Walze in ihrer Konfiguration fixiert worden wa ren, währenddem der Rest der Faser nicht fixiert war und daher in der kochenden Flotte Tendenz zum Schrumpfen zeigte. Anschliessend wurde das ganze Ge webe thermofixiert (200\'/15 sec).
Bei einem erheblichen Flächengewinn wies das Ge webe eine waschfeste mechanische Verformung (Textur) auf.
<I>Beispiel 10</I> Ein Baumwoll-Gabardine wurde nach dem Ent- schlichten, Bleichen, Mercerisieren und Färben wie folgt in Schussrichtung ohne vorhergehendes Trocknen einer Kleinbereichdehnung unterworfen: Zur Behandlung wurden Kammwalzen verwendet, die relativ scharfe Kanten aufwiesen (Material: Bronze, Ril len ausgefräst, Ränder nur leicht durch Abschleifen ge glättet, aber nicht rundgeschliffen).
Das Baumwollge webe, das vorher mit 30 g/1 eines zur Selbstvernetzung befähigten Acrylpolymerisats (Primal HA 8, der Firma Rohm & Haas, Philadelphia, USA) aprretiert worden war und das nass gedehnt wurde, erfuhr eine Dehnung um 6 X': (entsprechend 70 m der Bruchdehnung). Es wurde anschliessend getrocknet und während 4 Minuten auf 130" erhitzt, um das Acrylpolymerisat zur Ver netzung zu bringen.
Eine Reaktion mit der Faser trat dabei nicht ein. Das Gewebe zeigte eine Festigkeits zunahme von 17 % und wies Längsstreifen auf, die das Aussehen eines Webeffektes hatten. Der Effekt war kochwaschbeständig, obwohl die Baumwollfaser keiner lei Vernetzungsbehandlung erfahren hatte. Der gleiche Effekt wurde erhalten, wenn das Baumwollgewebe bei der Dehnung nur Wasser enthielt.
<B> Process for the non-purely mechanical finishing of flat textile structures </B> It is known that the mechanical properties, the orientation, the mechanical properties, the orientation, the Density distribution over the cross section of the resulting fibers, etc. can be influenced in a controllable manner. It can also be seen from the literature that effects of various types can be obtained if yarns, twisted threads or other thread-like textile material are subjected to stretching treatments on the devices that are customary for this purpose.
In Texti12 Research Journal <I> 31 </I> (1961), p. 550, z. B. describes how one receives lower loss of strength by treatment with aminoplast precondensates under tension on cotton yarns than if the same treatment is carried out without stretching.
In American Dyestuff Reporter 53 (1964), p. 25, it is stated that particularly intense mercerization effects are obtained through mercerization of yarns under high elongation, but not with the mercerization of fabrics.
In Chemie SS (1942), p. 12, it is shown that the strength of regenerated cellulose fiber cables can be increased significantly by 15% by stretching them. Information on stretching processes for polyamide fibers can be found in chemical textile fibers, films and foils by Pummerer, 1st edition 1953, p.685.
As mentioned, all of these effects could only be obtained by stretching individual fibers or yarns parallel to their axis.
With conventional stretching processes, yarns and fibers that are present in the form of textile sheet-like structures cannot be stretched parallel to their axis, nor to a sufficient extent (up to near the elongation at break) or with sufficient uniformity over the entire surface, for the following reasons :
- An expansion parallel to the axis of the yarn within a textile fabric is only possible if the incorporation i d present in each such fabric. H. the mutual looping of the thread systems and the resulting wavy or otherwise non-straight course of the yarns to be stretched practically completely eliminated, at least during the stretching, d. H. the yarns are passed in that direction into a practically stretched shape.
The prerequisite for this, however, is that the mechanical tension causing the expansion within the expansion area, i.e. H. the area that is in strong stretch at any point in time, angrily only acts in one direction. However, this does not apply to all known stretching devices. A prerequisite for this is a narrow expansion area and an expansion in small areas.
- In the conventional stretching process, large stretching distances, i. H. a large distance between the starting points of the stretching force is worked (in a tenter frame, the stretching distance corresponds to the width of the fabric, for example). The elongation is therefore not uniform over the entire surface structure (yarns are never completely uniform over their length in terms of their extensibility. Areas that are more easily stretchable stretch a lot, those that are more difficult to stretch remain largely unchanged) and the stretch is near the starting points the stretching force stronger than at a greater distance from it.
This unevenness of elongation also makes it impossible to achieve elongation close to elongation at break: The more easily stretchable and therefore more stretched parts of the fibers and yarns tear before the others are sufficiently stretched.
Conventional stretching methods have further disadvantages: They require a great deal of force as a result of the large stretching surfaces and they do not allow high stretching speeds. Now, however, with increasing elongation speed in the higher speed ranges, the breaking load of most fibers increases strongly at the beginning, later only slightly, without the elongation at break decreasing accordingly (cf. e.g. <B> B. </B> Journal of the Textile Institute 50 (1959), T. 41-54). You can therefore at high expansion speeds z.
B. when controlling the stretching process by limiting and controlling the mechanical force acting on the stretch better regulate and differentiate and thus achieve higher stretches with a greater safety margin. The sliding of the yarn components on one another counteracting the elongation of the individual fibers is also reduced by very high elongation speeds.
Only with a stretching process in which the disadvantages mentioned do not occur can one bring about changes that can be regulated in terms of production in an economical manner by means of uniform, strong stretching of fibers that are present in the form of textile fabrics.
The present invention is a process for the non-purely mechanical finishing of tex tilen fabrics with the exclusion of bridges formations with the help of chemical substances, which is characterized by the fact that in the course of the finishing the fabric is largely reduced the incorporation in the Stretch direction. subject to at least one-stage stretching in small areas, with the force causing the stretching at any point in time only within a small area of the web and largely only in the direction of the thread or thread to be stretched.
Fiber system acts, the starting points of the stretching force are close to each other and the rate of stretch is at least 10% sec, and in the event that the intermolecular relationship of the fiber material was reduced during stretching, the same again after stretching to at least the original is brought up to date.
Incorporation is understood above and below the term defined in DIN 53 852, i.e. H. the difference in length between the stretched thread removed from a fabric and the length of the thread shortened by the weave crimp in the fabric. Extensive abolition of the incorporation thus means an extensive elimination of the binding curl by stretching, ie. H. the thread in question is already largely stretched as a result of the stretching in the tissue and thus no longer has a significant length difference to a stretched thread removed from the tissue.
The small area of the web of material to which the stretching is limited at any point in time is to be understood as a strip that runs transversely to the web of material and is narrower than the width of the web.
This small-range stretching process fulfills the requirements of an ideal stretching process and also results in effects that can otherwise only be obtained when stretching yarns or even individual fibers. The reasons for this are: a) The expansion distances and expansion ranges are small to infinitely small. The expansion is therefore uniform over the entire length of the thread system and the entire surface of the fabric.
b) The expansion area is small and the expansion takes place practically only in the direction of the thread system to be stretched, while the other thread system within the expansion area is under a very low mechanical tension compared to the stretching train. Therefore c) the incorporation of the stretched thread system is practically completely lifted within the stretching surface, the yarns are stretched and the stretching he follows parallel to the yarn or fiber axis.
d) due to the uniformity of the elongation, elongations up to near the elongation at break can be achieved.
e) The rate of expansion can be increased to ten to a thousand times that which can be achieved with conventional methods on flat structures with the same expansion intensity.
f) Due to the small size of the stretching area, the effort required for stretching is in many cases only a fraction of that required for conventional stretching processes.
These properties are characteristic of the present small-range expansion.
The small-area stretching can also be described as follows: Stretching a textile fabric in a specific direction with the elongation of yarns or fibers in the yarn structure within a multitude of defined, preferably equally large expansion areas (small-expansion areas), with each expansion area or each Small stretch stretch a large number of fibers by practically the same predetermined amount.
This gives products that can be defined as follows: Textile fabrics consisting of fibers, at least some of which have been stretched in at least one direction within a large number of defined stretching routes, a large number of these stretching stretches having the same dimensions and one A plurality of fibers within the stretching distances mentioned has been stretched by practically the same amount, and the resulting elongation of the yarns or the resulting increase in dimension is optionally subsequently fixed.
The strong effect of the elongation treatment according to the invention on individual fibers and threads or yarns can be demonstrated, for example, by means of X-ray diagrams and by measuring the speed of propagation of the sound in the fibers or yarns. However, not only the physical properties of the individual fibers change, but also chemical-physical properties, which can be demonstrated, for example, by determining the accessibility to water vapor or the absorption of dye.
If a small area stretching across the web is carried out by means of intermeshing comb rollers, the stretching can either be controlled by limiting the penetration depth or by keeping the pressure with which the comb rollers are pressed against the intermediate textile web constant, or by a combination of both methods will.
As a rule, the comb rollers should not touch each other over their entire length, otherwise the depth of penetration and thus the degree of elongation cannot be varied at will. It has proven to be useful to hold the edges of the web by means of a suitable device in order to prevent them from deviating towards the center of the web as a result of the pull applied across the web (this would reduce the stretching on both sides of the web than in the middle).
The edges can be held in place in various ways: You can run the web immediately before, possibly even after it has come into contact with the comb rollers, by means of edge guiding devices known per se, or use other spreading devices that give way to the edge of the goods counteract against the middle.
A very simple, even better method of guiding the edges is that on at least one of the paired interlocking comb rollers in each of the two areas in which the goods edges run, ribbon-shaped or other bodies of suitable shape are inserted into the grooves, which form the edges prevent the material web from sliding sideways against the center of the material web by high frictional resistance or actually clamp the edges of the material web by touching the combs of the counter-comb roller.
The ribbon-shaped bodies are expediently made of a material that can be elastically compressed, d. H. made of rubber or porous rubber, made of elastically compressible plastics which may contain pores, d. H. can be in foam form, or from combinations of elastic and less elastic material. The cross-section can be round, angular or adapted to the shape of the groove of the comb roller, or have a shape which, for example, combines easy compressibility with the highest possible resistance to lateral sliding through cavities.
On the other hand, the shape of the combs of the comb rollers and their spacing from one another can largely reduce or prevent the sideways evasion of the web edges. Combs and combs that are close to one another and which have a rather angular cross-section that are not very rounded, prevent lateral sliding particularly well, although there must of course be no cutting edges.
The surface of the comb rollers can consist of metal or some other material which, under the conditions of elongation, retains its shape practically completely and is at most slightly compressed when elongated, i.e. H. preferably has a hardness of at least 100 Shore A. A favorable sliding resistance of the surface material is essential, especially with regard to goods containing water. Friction values of 0.2 to 0.7 have proven to be favorable (friction value of damp textile material on the material in question).
The distance between the combs of the comb rollers must be at most 1 / t (), preferably at most 1 / -e, of the width of the web (i.e. the stretching distances must be at least 10 or 20 times smaller) if the expansion is still to be a small area expansion than with conventional stretching by aiming at both edges of the web), and should be a maximum of 10 cm, but preferably a maximum of 5 cm. In the preferred embodiment, the distance between the crests of the comb rollers is 1-2.5 cm, in any case a maximum of 3 cm.
If stretching is carried out in several stages, different comb shapes and spacings can be used for the individual stages. On the other hand, arrangements have also been used with success in which three similar intermeshing comb rollers cause a small area expansion in two stages, or in which several small comb rollers engage in a larger one.
With every multi-stage stretching between comb rollers, in order to achieve maximum stretching effects it is essential that the surface structure is evenly smoothed over the entire width after each passage between intermeshing comb rollers by means known per se such as expander rollers, spiral expander, etc. H. the longitudinal folds caused by the combs are pulled flat before the web runs into the next pair of comb rollers.
This ensures, on the one hand, a uniform second expansion stage, and it is also achieved that the combs of the second pair of rollers do not touch the goods at the same points as the first pair of rollers.
Before rolling up or laying down the goods stretched between comb rollers, the same should of course also be pulled flat so that no creases are fixed when curling or the stretching effect is impaired.
In the treatment according to the invention, the textile material is in the form of a flat textile structure, in particular as a woven fabric, optionally also as a knitted fabric or non-woven fabric.
It can consist of thermoplastic or non-thermoplastic fibers, such as native or regenerated cellulose, cellulose derivatives (e.g., cellulose esters such as cellulose acetates), protein fibers (e.g., B. </B>) Wool, silk), made of polyamides, acrylic or vinyl polymers, mixed polymers or copolymers of acrylic or vinyl compounds,
Polyesters, polyurethanes, or mixtures of different fiber types. If a special weight is placed on stretching parallel to the fiber axis, a twisted twist can be used for the production of a fabric at least in the direction to be stretched, the twist of which corresponds almost to the twist of the twisted yarn (but with the opposite direction of rotation).
The textile material can during the fiction moderate treatment finishing agents such. B. dyes, colored or dye-forming pigments, agents that reduce the intermolecular relationship, such as swelling agents, and agents that influence the friction between the individual fibers. Thus, for example, the stretching can be carried out in the presence of swelling agents and friction-increasing agents, so that sliding between the macromolecules that make up the fibers is favored and the sliding of the fibers on one another is reduced.
As mentioned, the stretching treatment according to the method can be carried out in such a way that the molecular relationship within the fiber is loosened during the treatment, in that the textile material contains, for example, slightly to strongly swelling agents can or by physical means, e.g. heat, loosening the relationship between the macromolecules. After, possibly also during the stretching treatment, the intermolecular relationship of the material is brought back to at least the original level.
The stretching treatment can be carried out above, below or at room temperature.
In certain cases it may be desirable that the mechanical stress causing the elongation, e.g. B. in tissues not exactly parallel to the thread systems, but at an acute angle to it. In this case you can z. B. with small area stretching in the weft direction by means of comb rollers before the treat ment in the fabric temporarily the angle between the warp and weft thread system from 90 to an angle of z.
B. bring 75-85, or you can train the stretching device so that it exerts a stretch at a constant or variable angle to the thread system to be stretched.
It has been shown that in many cases somewhat higher elongations can be achieved if the elongation is not carried out in one, but in several stages, or if the elongation is repeated. These stages can follow one another directly, e.g. B. by connecting similar or different stretching devices behind one another, but which act on the same Fa d system stretching, or you can perform any known tex tile finishing operations between the stretching stages.
The stretching treatment can in principle be carried out at any stage of the finishing process, i.e. between weaving and making-up. It can therefore before, during, between or after stripping, washing, bleaching, dyeing, swelling, for example lye treatments in the case of cellulose fibers, finishing treatments, mechanical Deformations, etc.
be performed. Usually, however, the stretching treatment will be carried out before any fixing treatments that bring about a certain configuration of the planar structure or of the yarns and fibers or dimensional stabilization of the same through heat setting, compressive shrinkage and / or crosslinking and until further processing of the material or but should be maintained in the ready-made state during its use.
Depending on the intended purpose, it is advantageous in many cases to effect effects brought about by small-area stretching, e.g. B. the fiber and yarn configuration, to set by setting treatments, d. H. to make permanent. In other cases, e.g. If, for example, the breaking load of a material is to be increased or its dye uptake is to be changed, the incorporation transfer can be completely or partially reversed. Examples are given later.
The achievable effects include: increase in mechanical strength, in particular the breaking load; Extensive to complete transfer of the incorporation from one thread system to the other without significant loss of area or even with gain in area (the previously known methods invariably cause considerable to large dimensional losses) and with an increase in strength for the stretched thread system (with the conventional methods, the strength was at best retained ),
depending on the process conditions selected, this transfer of the incorporation is temporary or can be made permanent (examples of such effects: increased elasticity in the thread system to which the incorporation was transferred, better roughness of textile fabrics where the Incorporation according to the procedure while improving the tensile strength of the weft was transferred from it to the warp):
Change in the dye absorption of thermoplastic fibers in the tissue association; Increase in elasticity; Reduction in elongation at break; wash-resistant segregation of fiber blends (mixed yarns or mixed threads) in the stretched direction; permanent deformations with considerable gain in area; increased saponifiability at least the upper surface of thermoplastic fibers, such as.
B. of fibers from acetylated cellulose; Achieving changes in the surface of the fibers through superficial embrittlement of the fiber and subsequent stretching in small areas, which can cause the fiber surface to fray or crack (surface embrittlement is a reduction in the elongation at break of the outer fiber layers or
the increase in the elongation at break of the inner fiber layers understood, whereupon the fiber material is subjected to a small area elongation that is higher than the elongation at break of the outer, but lower than the elongation at break of the inner fiber layers); Crimping effects due to small-area stretching, in particular between comb rollers at elevated temperatures, in particular between heated metal comb rollers whose temperature is close to the fixing temperature of the thermoplastic fiber material in question, preferably followed by wet treatments at elevated temperatures,
where appropriate, dyeing treatments and fixing treatments.
The stretching process according to the invention can also be used to loosen thread or fiber crossings that have been glued in textile fabrics. This is mainly due to the inventive cancellation of the incorporation of the stretched thread system, since the points of contact between the two thread systems are strongly influenced and, above all, the contact area is at least temporarily reduced by largely eliminating the mutual looping of the thread systems.
With conventional stretching methods, this is not possible, or is less possible, because, for the reasons described, the incorporation is at best postponed to an equilibrium, and also because especially in the case of glued thread crossings, the friction between the thread systems when stretching with large expansion distances and areas very large and the expansion over the expansion distance is therefore very uneven.
The stretching treatment according to the invention can furthermore be used for the production of flat structures exactly before the stretchability can be determined. For the reinforcement of plastics by means of textile surfaces, it is necessary, for example, to precisely match the elasticity of the plastic and that of the surface structure to be used for reinforcement, because this is the only way to achieve a reinforcement effect; achieve at all. The stretchability of the fabric must of course be uniform over the entire surface.
As a result of the causes outlined earlier, conventional stretching methods neither achieve a sufficiently uniform nor a sufficiently strong stretch to meet these requirements, nor can the stretch be controlled so precisely that an extensibility of a precisely predictable height can be reliably achieved with sufficient operational reliability that could.
The small drawing can also be used to achieve effects by stretching fibers in a strongly swollen state, such as can usually only be obtained when treating yarns. For example, cotton can be treated with lye of mercerized starch or strong acids and subjected to a small area stretching before and / or during and / or after swelling. Since the stretching takes place parallel to the yarn or fiber axis, effects are obtained that cannot be achieved with conventional methods and devices, but are possible when treating individual fibers or yarns.
Particularly in the case of fibers with a relatively high swelling capacity, for example cellulose fibers, it is advisable to carry out the stretching treatment when the textile material is at least slightly swollen, for example moist to wet.
As mentioned earlier, the small-area stretching can take place in any refinement state of the textile material in question, but expediently before a setting treatment, which aims at a more or less permanent fixation of the dimensions of the textile material and / or the configuration of the yarns and fibers.
Before, during, between or after small-area stretching treatments, polymeric bodies can be stored on or in place or generated in situ by polymerisation, graft polymerisation, polycondensation, functional groups of the textile material or of individual components can be reacted, existing bonds between molecular chains can be loosened or splitting (permanently or only temporarily), or in general, chemically modify, mechanically deform or change the fiber surface of fibers or fiber components.
The small-area stretching is preferably carried out over the entire area, but can also be carried out only locally if necessary.
The following examples serve to illustrate the method according to the invention and some achievable effects, but without making any claim to completeness or limiting the subject matter of the invention.
<I> Example 1 </I> A cretonne <B> (17/17 </B> threads per cm) made of ethylene glycol terephthalate, staple fiber yarn, was treated as follows after washing: Sample a: small area stretching in the weft direction, superficial hydrolysis , Dyeing sample b: superficial hydrolysis, dyeing sample c: small area stretching in SchuG smoothing, dyeing sample d:
Dyeing small-area stretching: In two stages between comb rollers, in which the pressure on the fabric was kept constant pneumatically, fabric finished beforehand with a non-ionic plasticizer, stretching in the wet state at room temperature. <B> The stretch </B> was 65% of the elongation at break, the rate of elongation was 100% per second.
Hydrolysis: For 1 hour at 80 while maintaining the original dimensions of the samples, addition of a polyglycol to mediate the solution (10 g / l).
Dyeing: With 3%, based on the weight of the goods, Disperse Blue 60 (Color Index Prototype, dye, manufactured by ICI, Manchester, Great Britain, 2 ml / 1 acetic acid 75% and 5 g / 1 o-phenylphenol as carrier.
Samples a and c, stretched in small areas, showed a significantly deeper coloration than samples b and d, which were treated analogously but not previously stretched. The small-area stretching caused an increase in the tensile strength in the stretched direction by 7% and an increase in width of 6%. The increase in strength remained the same when thermosetting took place after stretching.
As a result of the incorporation, which was practically completely transferred to the warp threads, after the small-area stretching, the goods had high elasticity in the warp direction.
Note: In the case of fabrics made from fibers with a high elastic proportion of the elongation at break, the degree of elongation (in% of elongation at break) cannot be derived from the mere increase in dimension in the elongated direction. In this case, the degree of elongation was determined by means of a practically unela stically behaving tape-like material that was placed in the direction of elongation on the web and stretched with it.
Example <I> 2 </I> A taffeta (56/36 threads per cm) made of nylon 6.6 was treated as follows after washing out: Sample a: small-area stretching, dyeing with disperse dyes Sample b: dyeing with disperse dyes without small-area stretching Sample c: small area stretching, dyeing with acid dyes Sample d:
dyeing without small area stretching with acid dyes small area stretching in the weft direction: between comb rollers in the wet state, stretching 65% of the elongation at break, stretching speed 50% / sec, increase in width 10%.
Coloring: with disperse dye 2% Disperse Blue 60 (Color Index Prototype) 4% acetic acid 30%, 1 hour at boiling dye. Coloring: with acid dye 4% Acid red 85 (Color Index Prototype) 4% acetic acid 30%, 1 hour. dye at the boil.
In both cases the specimens previously stretched in small areas showed deeper staining than the unstretched ones. When staining with acid dye, the previously stretched samples stained less streaky than the unstretched one.
<I> Example 3 </I> A wool mousseline was treated in the weft direction as follows: Pattern a: felt-free treatment (chlorination), treatment with urea solution to reduce the intermolecular relationship, small-area stretching, washing out of the urea, crosslinking with formaldehyde, drying.
Sample b: like sample a, but without small area expansion Sample c: wi Sample a, but without chlorination treatment (with small area expansion) Sample c:
like sample a, but without chlorination treatment (without small area expansion) small area expansion: between comb rollers in the weft direction, penetration depth of the comb rollers kept constant mechanically,
Expansion rate 40% / sec.
EMI0006.0001
Dimensional increase <SEP> change in tensile strength
<tb> pattern
<tb> in <SEP> shot direction <SEP> opposite <SEP> den
<tb> untreated <SEP> fabrics
<tb> a <SEP> + 7% <SEP> + 8%
<tb> b <SEP> -4% <SEP> -6%
<tb> c <SEP> + 6% <SEP> + 6%
<tb> d <SEP> -2% <SEP> 0% <I> Example 4 </I> A mixed fabric of 33% cotton and 67% ethylene glycol terephthalate fibers (Renforce, 30/25 threads per cm) was made after desizing and lead treated as follows: Pattern a:
Finishing with dye solution, small area stretching in the wet state, drying while keeping the dimensions obtained constant.
Pattern b: like a, but then thermosetting (2.10 '/ 45 sec) small-area elongation: between comb rollers in the weft direction, elongation speed 50% / sec, elongation 70% of the elongation at break.
EMI0006.0017
Change in tensile strength
<tb> Sample <SEP> <B> opposite </B>
<tb> <B> untreated <SEP> patterns </B>
<tb> a <SEP> +183;
<tb> b <SEP> + 21%
<tb> c <SEP> 0%
<tb> d <SEP> t <SEP> 2 <SEP> 0 <I> Example 5 </I> A desized and bleached Renforce made from a mixed yarn consisting of 50% cotton and 50% nylon 6 was in the wet state in the weft direction - subjected to stretching in small areas by means of comb rollers (stretching speed 100% / sec, stretching 65% of the elongation at break).
Then, while maintaining the dimensions obtained, drying was carried out and subsequently causticized, the fabric being able to shrink freely in the weft direction. After washing, it was stretched again in the weft direction in small areas under the same conditions as before.
The small area stretching / shrinkage of the cotton component / small area stretching resulted in a segregation of the weft yarn in the sense that the cotton fibers in the interior of the yarns and the polyamide fibers were mainly enriched on the surface. By fixing this configuration, the segregation becomes washable.
The tensile strength of the fabric stretched in small areas was 15% higher than that of a fabric treated similarly but not subjected to small area stretching. The finished width of the latter was 8% less than that of the first. <I> Example 6 </I> A cotton poplin (36/18 threads per '/ a French.
Inch) was dried to 40% residual moisture after desizing, bleaching and dyeing and was subjected to a small area stretching in the weft direction without cooling (fabric temperature 80) (comb rollers, stretching speed 200% / sec, stretching 80% of the elongation at break). The weft of the poplin consisted of a thread, the twist of which was practically <B> completely </B> the twist of the two individual yarns, but had an opposite direction of rotation.
The stretching in small areas, during which the weft incorporation practically disappeared completely, while the incorporation of the warp increased, therefore not only acted parallel to the axis of the yarn, but also largely parallel to the fiber axis. It was then dried. The tensile strength of the poplin increased by 25% due to the small area stretching in the weft direction.
<I> Example 7 </I> After desizing and bleaching, the same poplin as in Example 6 was treated with longitudinal tension in liquor of mercerized starch (30 'Beaume), after an exposure time of 60 seconds in the weft direction using pinch rollers in small areas was stretched in 3 stages. During the stretching, the incorporation of the weft yarn disappeared completely; H. the elongation in the caustic-swollen state took place parallel to the axis of the yarn and largely parallel to the fiber axis. It was then washed out, neutralized and rinsed.
The goods treated in this way showed at least as good a mercerizing gloss as goods which had been mercerized on a chain mercerizing machine. The area he received was 5% larger than for goods that were not treated in the same way in small areas, but otherwise.
When the fabric was freed from the swelling agent and dried without any significant reduction in the width obtained in the small-area stretching, the fabric showed high longitudinal elasticity. The shot had practically no training any more. The weft tear strength of the goods was 20% higher than that of goods not stretched in small areas, and the area gained was 8%.
<I> Example 8 </I> a) A triacetate toilet (42/30 threads per cm) was treated as follows after the usual washing out: Sample a: Small area stretching in the weft direction Sample b: Small area stretching in the weft direction, thermosetting Sample c: Small area stretching in weft direction, superficial hydrolysis, dyeing pattern d: untreated patterns:
superficial hydrolysis, dyeing small area elongation: between comb rollers, elongation speed 100% / sec, elongation 88% of elongation at break.
Heat setting: 45 "/ 200 'superficial hydrolysis: 300 g / 1 sodium hydroxide solution, for 2 minutes at 60', then rinse.
Dyeing: 1% Direct blue 80, dyeing at 95 for 60 minutes, liquor 1:35, addition of 2% sodium sulfate.
EMI0006.0120
<B> Sample <SEP> Increase in tensile strength <SEP> Increase in dimensions </B>
<tb> <B> in the <SEP> shot </B>
<tb> a <SEP> 12% <SEP> 14%
<tb> b <SEP> <B> 25% </B> <SEP> 14%
<tb> d <SEP> - <SEP> - When staining in the same bath, pattern c was dyed considerably deeper than the non-stretched, otherwise equally hydrolyzed pattern d, d. H.
the uptake of direct dyes was considerably higher, which suggests a higher degree of saponification. b) The same fabric was subjected to stretching in the weft direction (pin rolling). Here, too, after superficial saponification of the non-stretched sample when dyeing with the direct dye mentioned, the dye uptake was considerably higher in the previously stretched sample.
Carrying out the small-area stretching in the warp direction: The device used consisted of two endless rubber bands running on top of each other (reinforced fabric, rubber thickness 2.5 cm, Shore hardness 60), which were pressed against each other at the point of contact by means of rollers (acting on the rollers Pressure: 12 tons). The fabric running between the rubber bands was subjected to strong elongation in the longitudinal direction (elongation areas infinitely small) due to the pressure exerted at the compression joint and the resulting area enlargement of the rubber.
When hydrolyzing the surface and then dyeing it with the direct dye mentioned, the same results were obtained as when stretching in the weft direction.
As a result of the extensive transfer of the incorporation from the warp to the weft, the goods had high weft elasticity.
<I> Example 9 </I> A toilet made of spun nylon 6 (38/36 threads per cm) was washed out and bleached. Then it was subjected to a small area of stretching between heated comb rollers (roller temperature 190, expansion speed 20/1 "sec), with a permanent mechanical deformation occurring at the same time (as a result of the plastic deformation at the points of contact with the hot comb roller). The treatment was carried out repeated several times so that the fabric afterwards had a large number of fine grooves or ribs running in the direction of the warp.
During the subsequent dyeing at boiling temperature, this phenomenon was even more pronounced because the contact points with the hot roller had been fixed in their configuration, while the rest of the fiber was not fixed and therefore showed a tendency to shrink in the boiling liquor. The entire tissue was then heat-set (200 \ '/ 15 sec).
With a considerable gain in surface area, the fabric exhibited a wash-resistant mechanical deformation (texture).
<I> Example 10 </I> After desizing, bleaching, mercerising and dyeing, a cotton gabardine was subjected to a small area stretching in the weft direction without prior drying as follows: Comb rollers with relatively sharp edges were used for the treatment (material: Bronze, grooves milled out, edges only slightly smoothed by grinding, but not rounded).
The cotton fabric, which had previously been blocked with 30 g / l of an acrylic polymer capable of self-crosslinking (Primal HA 8, from Rohm & Haas, Philadelphia, USA) and which had been stretched while wet, was stretched by 6 × ': (corresponding to 70 m of elongation at break). It was then dried and heated to 130 "for 4 minutes in order to crosslink the acrylic polymer.
There was no reaction with the fiber. The fabric showed an increase in strength of 17% and had longitudinal stripes that had the appearance of a weave effect. The effect was hot wash resistant, although the cotton fiber had not undergone any crosslinking treatment. The same effect was obtained when the cotton fabric contained only water when it was stretched.