Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Filamentgarnen aus synthetischen Hochpolymeren mit feinen, abstehenden Filamentenden.
Fäden aus synthetischen Hochpolymeren fallen normaler weise glatt an und führen zu entsprechend glatten Flächenge bilden, die nicht dem gewohnten weichen Griff von Flächen gebilden aus Fasergarnen entsprechen. Offensichtlich sind die abstehenden Enden an Fasergarnen mitentscheidend für die subjektive Bewertung textiler Flächengebilde.
Es wurde deshalb eine Vielzahl von Verfahren zur Her stellung von Endlosfäden mit abstehenden Filamentenden, so genannten Haargarnen, entwickelt, wie z. B. das in der DT-AS 1 263 217 beschriebene Verfahren, bei dem Endlosfä- den in einer Wirbeldüse mit Garnen aus Stapelfasern ver mischt werden. In der DT-OS 1 660 606 wird ein Verfahren zur Herstellung derartiger Haargarne beschrieben, bei dem die Oberfläche eines verstreckten Endlosfadens durch mechani sche Beanspruchung mit rotierenden Bürsten aufgerissen und zerfasert wird.
Dieses Verfahren bleibt aber auf verschäumte, thermoplastische Polymere beschränkt und ist offensichtlich auch nur für grobe Garne geeignet.
Ferner wird versucht, Filamente unterschiedlicher Deh nung miteinander so zu verstrecken, dass die eine Kompo nente reisst und so zu einem Faden mit abstehenden Filamen- ten führt, wie es z. B. im britischen Patent 924 086 geschützt wird.
Bei diesem Verfahren reissen meist alle Filamente der ge ringeren Dehnung an einer Stelle des Fadens, so dass eine bü- schelartige Struktur entsteht anstelle einer gleichmässigen Verteilung einzelner Filamentenden über die Fadenoberfläche.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist dagegen ein Ver fahren zur Herstellung von Endlosfäden aus synthetischen Hochpolymeren mit feinen, abstehenden Filamentenden, die gleichmässig über die Fadenoberfläche des Endlosfadens ver teilt sind.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung wurde dadurch er reicht, dass verstreckte Filamentgarne, bei denen zumindest ein Teil der Filamente aus Polymeren mit thermisch beein- flussbarer Knickscheuerbeständigkeit besteht, einer ab schnittsweise intermittierenden Wärmebehandlung unterzogen werden, wodurch definierte Abschnitte der einzelnen Fila- mente eine geringere Knickscheuerbeständigkeit erhalten,
und anschliessend diese Stellen geringerer Knickscheuerbeständig- keit durch Querbeanspruchung gebrochen werden, und somit die gewünschten freien Filamentenden entstehen.
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass Filamentgarne, bei denen zumindest ein Teil der Fi- lamente aus Polymeren mit thermisch beeinflussbarer Knick scheuerbeständigkeit bestehen, über die Oberfläche einer heissen, profilierten Walze geführt werden, deren Umfangsge schwindigkeit gleich der Laufgeschwindigkeit der Filament- garne ist, wodurch definierte Abschnitte der einzelnen Fila- mente in intensivem Wärmekontakt mit der Oberfläche der heissen,
profilierten Walze stehen und somit eine geringere Knickscheuerbeständigkeit erhalten, und dass anschliessend diese Stellen geringerer Knickscheuerbeständigkeit durch Querbeanspruchung gebrochen werden, und somit freie Fila- mentenden entstehen.
Als heisse, profilierte Walze wird jeder Körper bezeichnet, dessen Oberflächentemperatur oberhalb der Glastemperatur des die Filamente bildenden Polymeren konstant gehalten wird und der so bewegt wird, dass über die Berührungslänge mit den Filamenten die Oberflächengeschwindigkeit des Kör pers mit der Filamentgeschwindigkeit in Betrag und Richtung gleich ist, dessen Oberfläche aber so gestaltet ist, dass sie die Filamente nicht über ihre ganze Länge, sondern nur ab schnittsweise berührt.
Bevorzugt ist die profilierte Walze als Kreiszylinder mit Nuten auf der Mantelfläche ausgeführt, der sich mit gleichför miger Geschwindigkeit um seine Symmetrieachse dreht, wel che parallel zur Ebene der zueinander parallel laufenden Fila- mente angeordnet ist, so dass diese Filamente den Kreiszylin der längs einer Mantellinie tangieren.
Die heisse, profilierte Walze kann auch durch eine anders artig gestaltete abschnittsweise Wärmebehandlung der Fila- mente mit thermisch beeinflussbarer Knickscheuerbeständig- keit ersetzt werden, etwa durch pulsweise Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, z.
B. im lnfrarotgebiet. Das Filamentgarn kann aber auch intermittierend mit Heissdampf beaufschlagt werden, so dass die Knickscheuerbeständigkeit abschnittsweise so weit herabgesetzt wird, dass sich bei einer Querbeanspruchung die gewünschten freien Filamentenden bilden.
Ist der Faden ein Mischfaden aus Filamenten mit ther misch beeinflussbarer Knickscheuerbeständigkeit und solchen mit hoher Knickscheuerbeständigkeit, kann diese Filament- schar des Fadens auch mit einem Schutzdrall versehen über die heisse, profilierte Walze geführt werden. da die Filamente mit hoher Knickscheuerbeständigkeit endlos erhalten bleiben und so für die notwendige Fadenfestigkeit sorgen.
Soll der ge samte Faden aus Filamenten mit thermisch beeinflussbarer Knickscheuerbeständigkeit bestehen, werden die Filamente bevorzugt als ausgebreitete Schar über die Oberfläche der heissen, profilierten Walze geführt. In diesem Fall ist die Walze vorteilhaft als Kreiszylinder mit wendelförmigen Nuten und Stegen auf der Mantelfläche ausgeführt, der sich mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit um seine Symmetrie achse dreht, die parallel zur Ebene der zueinander laufenden Filamente angeordnet ist, so dass diese Filamente den Kreiszylinder längs eine Mantellinie tangieren.
Als Filamente mit thermisch beeinflussbarer Knickscheu erbeständigkeit werden dabei solche Filamente bezeichnet, deren Knickscheuerbeständigkeit bei einer Wärmebehandlung stark absinkt und dann Werte unter 500 Touren erreicht.
Derartige Filamente können z. B. nach DT-AS 1 278 688, DT-AS 1 237 727, DT-AS 1 720 647 und BE-PS 667 089 hergestellt werden.
Die Messung der Knickscheuerbeständigkeit erfolgt mittels des Drahtknickergeräts, wie es z. B. von Grünewald in Che miefasern 12 (1962), Seite<B>853 </B> beschrieben wurde. Zur Prü fung der Knickscheuerbeständigkeit werden die Filamente mit 0,45 g/tex belastet, der Durchmesser des Drahtes beträgt 0,02 mm bis zu 6,7 dtex, 0,04 mm bis zu 13 dtex und 0,05 mm für stärkere Titer, die Knickung erfolgt in einem Winkel von 110 mit der Geschwindigkeit von 126 Touren/min.
Die spezielle Formgebung der profilierten Walze wird den Anforderungen an den Faden angepasst und hängt ab vom Fi- lament- und Fadentiter, dem Rohstoff und der Arbeitsge schwindigkeit. Die Abmessung, die Anordnung und Zahl der Berührungsflächen der Filamente mit der profilierten Walze bestimmt man nach der gewünschten Verteilung und Häufig keit der definierten Bruchstellen.
Die Temperatur der heissen profilierten Walze bestimmt die Knickscheuerbeständigkeit der Filamente mit thermisch beeinflussbarer Knickscheuerbeständigkeit und somit sowohl die Anzahl der brechenden und damit abstehenden Filamen- tenden als auch die Pillneigung daraus hergestellter Flächen gebilde. So,sinkt z.
B. die Knickscheuerbeständigkeit der im Beispiel näher beschriebenen Filamente mit thermisch beein- flussbarer Knickscheuerbeständigkeit von etwa 1000 Touren der verstreckten Filamente bei einer Wärmebehandlung bei 150 C auf etwa 500 Touren und bei etwa 200 C auf rund 220 Touren.
Die Verweilzeit der Kapillarenabschnitte auf der Oberflä che der profilierten Walze kann durch die Wahl der Umschlin- gungswinkel bestimmt werden, sowie durch die Arbeitsge schwindigkeit.
Eine Verlängerung der Verweilzeit bewirkt ebenfalls ein Absinken der Knickscheuerbeständigkeit und somit einen An stieg der gewünschten Haarigkeit und ein Absinken der Pill- neigung daraus hergestellter Flächengebilde.
Die Querbeanspruchung des Fadens, die zum Bruch der Filamentahschnitte mit geringer Knickscheuerbeständigkeit und damit zu den gewünschten abstehenden Filamentenden führt, kann in einer Umleitung um eine Kante bestehen. in ei nem Zwirnprozess. \vic er bei der Herstellung von Fäden üb lich ist, oder in einer Falschdrahttexturierung. Bevorzugt wer den Falschdrahttexturierverfahren, da sie zu voluminösen Fi- lamentgarnen mit abstehenden Filamentenden führen.
Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Filamentgarn mit abstehenden Filamentenden entspricht in seinem Aussehen weitgehend einem Spinnfasergarn. Im Ge gensatz zu den bekannten Filamentgarnen mit Fasergarncha- rakter und im Gegensatz zu den Spinnfasergarnen aus synthe tischen Hochpolymeren führt das nach dem erfindungsgemäs- sen Verfahren hergestellte Filamentgarn aber zu pillarmen Flächengebilden.
Der Wert der Knickscheuerbeständigkeit beeinflusst die Zahl der beim erfindungsgemässen Verfahren erzeugten ab stehenden Filantentenden, da die Filamentabschnitte der ge ringeren Knickscheuerbeständigkeit durch die Querbeanspru chung brechen.
Die Zahl der abstehenden Filamentenden lässt sich jedoch auch durch den Anteil der Filamente mit ther misch beeinflussbarer Knickscheuerbeständigkeit im gesamten Filamentgarn beeinflussen. Die Pillneigung von Geweben nimmt ebenfalls mit fallender Knickscheuerbeständigkeit stark ab.
Wie jedoch bereits aus dem Wort Knickscheuerbeständig- keit ersichtlich, ist es normalerweise nicht möglich, gebrauchs tüchtige Filamentgarne mit einer Knickscheuerbeständigkeit von z. B. Null zu erzeugen bzw. einzusetzen. Bei Geweben oder Gewirken, an die besonders hohe Anforderungen an die Pillarmut gestellt werden, ist jedoch der Einsatz von Filamen- ten mit Knickscheuerbeständigkeit bis z. B. herab auf 5 Tou ren möglich.
Je nach Art des Einsatzes können alle Filamente des Fila- mentgarnes Filamente sein mit einer Knickscheuerheständig- keit. die sich bei der erfindungsgemässen abschnittsweisen Wärmebehandlung durch die heisse profilierte Walze stark re duzieren lässt und somit nach einer Querheanspruchung zu Fi- lamentenden führen oder nur ein Teil der Filamente weist diese Eigenschaft auf,
während ein zweiter Teil hohe Knick- scheuerbeständigkeiten zeigt und damit nicht während der Querbeanspruchungen bricht. Im erstgenannten Fall muss zum Erreichen einer hinreichenden Garnfestigkeit eine etwas festere Einbindung der Filamente gewählt werden. während im zweiten Fall die endlosen Filamente eine hinreichende Garnfestigkeit in jedem Fall gewährleisten. Filamentgarne, die im Verhältnis 7 : 3 bis 3 :
7 aus Filamenten mit thermisch be- einflussbarer Knickscheuerbeständigkeit in Mischung mit Fila- menten bestehen, die Knickscheuerbeständigkeiten über 1500 (z. B. 3000 Touren) aufweisen, ergaben Gewirke und Gewebe, die sich durch besonders gefälligen Warenausfall bei sehr gu ten Gebrauchseigenschaften auszeichneten. Auch der Titer und das Profil der Filamente, also der Gesamttiter des eingesetzten Filamentgarnes, können frei nach dem jeweiligen Einsatzge biet gewählt werden.
Der Titer wird meist im Rahmen der im textilen Anwendungsbereich üblichen 1 bis 10 dtex pro Fila- ment und unter 200 dtex für das Garn bleiben, kann aber für spezielle Zwecke, wie die Dekostoffe, auch höher gewählt werden. Die obere Titergrenze wird höchstens durch das Tex- turierverfahren begrenzt. Werden unterschiedliche Filamente zu einem Garn verarbeitet, können sich natürlich auch die Ti- ter und die Querschnitte unterscheiden.
Bestehen die Fila- mente auch aus unterschiedlichen Rohstoffen, so können de ren unterschiedliche Eigenschaften zur weiteren Effekten aus genutzt werden, z. B. unterschiedliches Schrumpfvermögen zu zusätzlichen Bauscheffekten, unterschiedliche Farbstoffauf- nahme zu Melange- oder Mouline-Wirkungen. Anderseits kann natürlich durch geeignete Modifizierungen das färberi- sche Verhalten der Filamente auch so angeglichen werden. dass Unifärbungen möglich sind.
Da bei dem erfindungsge- mässen Verfahren die Filamente vor dem Bruch gleichmässig verstreckt werden, ist eine gleichmässige Anfärbung über ihre gesamte Länge einschliesslich der herausstehenden Filament- enden gewährleistet, im Gegensatz zu den bekannten Verfah ren, bei denen der Riss der Filamente durch Überdehnen in der Verstreckzone erfolgt.
Es ist im allgemeinen zweckmässig, beim Verarbeiten von verschiedenen Filamenten in einem Filamentgarn, die einzel nen Komponenten zu vermischen. Das kann je nach den Ge gebenheiten in den unterschiedlichsten Verarbeitungsstufen erfolgen. Beispielsweise können beide Arten von Filamenten aus einem Spinnkopf versponnen werden, oder aus zwei be nachbarten Spinnköpfen, wie es z. B. in der G13-PS 1<B>208 801</B> beschrieben ist. Die verschiedenen Typen der Filamente kön nen aber auch bei der Verstreckung gefacht werden.
Eine Durchmischung kann in jedem Fall noch durch eine Verwirbe- lung oder elektrostatische Aufladung verstärkt werden.
Wird das erfindungsgemässe Verfahren mittels Falsch- drahttexturierung durchgeführt. werden meist Vorrichtungen mit Falsehdrallspindeln bevorzugt, da die Umlenkung auf der Spindel das Entstehen der Filamentenden noch besser bewirkt als die reine Torsionsbeanspruchung bei der Friktionstexturie- rung. Die Zahl der abstehenden Filamentenden wird z. B.
auch von den Texturierparametern, Temperatur, Garnspan nung vor und nach der Spindel, Präparationsauftrag, Spindel drehzahl, Laufgeschwindigkeit des Garns und von der Form und Oberflächenbeschaffenheit der Spindel beeinflusst.
Der Bruch der Filarnentabschnitte mit geringer Knick scheuerbeständigkeit ergibt eine über die Länge des Filament- garnes gleichmässige Verteilung der abstehenden Filamenten- den. Im Gegensatz dazu tritt bei den bisher bekannten Ver fahren zur Herstellung von Haargarnen, bei denen der Riss der Filamente durch Überdehnen bei der Verstreckung er folgt, leicht ein gleichzeitiges Reissen einer Vielzahl von Fila- mentenden auf,
was zumindest zu einer ungleichmässigen An häufung der abstehenden Filamentenden führt.
Nach der Ouerheanspruchung stehen die gebrochenen Fi- lamentenden gegebenenfalls noch weit vom Filamentgarn ab und müssen zweckmässigerweise vor einer Weiterverarbeitung wenigstens temporär eingebunden werden. Geeignet sind hierzu alle bekannten Verfahren zur Erhöhung des Faden schlusses, wie z. 13.
Behandeln mit einer Schlichte oder Ver- wirbeln. Eine bevorzugte Methode zur Erhöhung des Faden schlusses besteht in der Verwirbelung der Fäden unmittelbar nach Verlassen der Falschdrahttexturierung. Das Verwirbeln durch Anblasen mit Gasstrahlen ersetzt allgemein in der Her stellung synthetischer Fäden immer mehr den Drehungspro- zess, da es bei hohen Durchsatzgeschwindigkeiten und konti nuierlich im Anschluss an andere Prozessstufen erfolgen kann. Vorrichtungen zum Verwirbeln werden z. B. in der US-PS 2<B>985</B> 995 beschrieben.
Die offene Struktur des voluminösen Filamentgarnes kann voll erhalten bleiben, wenn man das Ein binden der Filamentenden durch ein Aufbringen von Schlichte bewirkt, die nach dem Weben oder Wirken wieder ausgewa schen werden kann.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Filamentgarne mit abstehenden Filamentenden zeichnen sich bei ihrer Weiterverarbeitung insbesondere durch ihre hohe Gleichmässigkeit bei allen textiltechnologischen Eigenschaften über die Länge des Garnes aus.
Die bemerkenswerteste Ei- genschaft der Flächengebilde. die aus den erfindungsgemässen Filamentgarnen hergestellt worden sind. ist ihre geringe Pill- anfälligkeit. Beispiel 1 Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wurde ein Haar garn als Mischgarn aus 12 endlosen Filamenten vom Titer dtex 5,5 (Teilfaden 67 f 12) und 40 Filamenten vom Titer dtex 1,68 (Teilfaden 67 f 40) mit abstehenden Filamentenden hergestellt.
Der Teilfaden 67 f 12 wurde hergestellt aus einem Poly- äthylenterephthalat der relativen Viskosität I,81 (gemessen in einer lgewichtsprozentigen Lösung aus Phenol-Tetrachlor- äthan, 3:2 Volumenverhältnis, bei 25 C). Der Rohstoff zum Teilfaden 67 f 40 wurde in Anlehnung an Beispiel 1 der DAS 1 72(1 647 hergestellt, wobei die 2,4g Zinkacetat durch 3,1 g Manganacetat ersetzt wurden und die Menge des Trimethoxy- silanäthanpltosphonsäurediäthylesters von 48 g auf 72 g er höht wurde.
Beide Rohstoffe wurden in einem Spinnkopf nach US-PS 2 398 729 bei 29t1= C versponnen und die Spinnfäden mit ei ner Geschwindigkeit von 1400 m/min abgezogen und aufge spult. Die relative Viskosität der Spinnfäden lag bei 1,80 bzw. 1.56. Die Reissdehnung der Filamente betrug bei Zimmer temperatur 310e für die grobtitrigen, 3751z# für die feintitri- gen Filamente, die Doppelbrechungen lagen entsprechend bei 9,3 bzw. 6,6 - 1O-3.
Das gemischte unverstreckte Filamentgarn wurde an einer Streckzwirnmaschine über einen beheizten Pin von 1(10 C und ein Bügeleisen von 160 C mit 1 :3,45 verstreckt und bei 60(l m/min mit 20 Drehungen pro Meter aufgewickelt. Das verstreckte Material zeigte einheitliches Aussehen, ohne ge brochene, abstehende Filamentenden.
Das verstreckte Mischfilamentgarn wurde in einem ge trennten Verfahrensschritt texturiert. Gemäss der Erfindung war dabei am Einlauf der Falschdrahttexturiermaschine eine rotierende Stegwalze mit einem Durchmesser von 60 mm an geordnet mit 24 Stegen, gleichmässig am Umfang im Abstand von 15 @ verteilt, einer Steghöhe von .4 mm bei einer Steg breite vom 2 mm. Das einlaufende Filamentgarn wurde über einen Winkel von 300 auf der beheizten Stegwalze geführt.
Die Oberflächentemperatur betrug 200' C, die Umfangge- schwindigkeit entsprach der durch ein Lieferwerk bestimmten Einlaufgeschwindigkeit von 1-17 mmin der Einheizertextu- riermaschine. Bei einer Fixiertemperatur des Bügeleisens von 180 C, 27(l0 Drehungen pro Meter und einer Voreilung von 1,
5% entstanden an den definierten Stellen reduzierter Quer festigkeit Brüche der Filamente des Einzeltiters dtex 1.7 mit sehr regelmässiger Verteilung über die Länge des Filament- garnes.
Beispiel 2 Das gemischte Spinn-Filamentgarn nach Beispiel 1 wurde wiederum der Streckzwirnmaschine vorgelegt. Die Stegwalze von Beispiel 1 befand sich jedoch am Auslauf der Streckein heit und drehte sieh mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 100 m/min. Verstreckt wurde wiederum 1 :3,45 bei einer Auslaufgeschwindigkeit von 10(l m/min, so dass am Fertigpro dukt 100 Drehungen pro m vorlagen. Die Temperaturverhält nisse entsprachen Beispiel 1.
Durch die örtlich starke Verringerung der Querfestigkeit der Komponente des Einzeltiters dtex 1.7 an der Stegwalze entstanden infolge der Beanspruchung im Zwirnläufer (Zwirn läufer H Z 23. bei einem Ringdurchmesser von 100 mm) zahl reiche gebrochene, abstehende Filamentenden und verliehen dem nichttexturierten Garn ein faserartiges Aussehen.