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Verfahren zum Herstellen von Fäden und Garnen aus Kunststoff sowie
eines Textilerzeugnisses aus denselben Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zum Herstellen von Fäden bzw. Garnen, die auf Grund besonderer Eigenschaften den
daraus hergestellten Textilerzeugnissen, beispielsweise Geweben, Gewirken od. dgl.,
eine erhöhte Dehnbarkeit verleihen.
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Zur Steigerung der Dehnbarkeit eines Textilerzeugnisses aus Garnen
bzw. Einzelfäden ist es bereits vorgeschlagen worden, das Garn bzw. den Faden vor
der Verarbeitung zum Textilerzeugnis zu verdrillen, so daß das fertige Erzeugnis
dann aus Maschen bzw. Schuß- und Kettfäden od. dgl. besteht, die in den einzelnen
Fäden bzw. Garnen Schleifehen oder ähnliche Verwindungen aufweisen. Bei Maschenware
besteht ohnehin eine gewisse Dehnbarkeit in den Maschen, die jedoch durch Verwindung
eines solchen verdrillten Fadens bzw. Garnes noch bedeutend erhöht wird.
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Solche verdrillten Garne bzw. Fäden erschweren jedoch die Herstellung
von Textilerzeugnissen erheblich. Es ist nämlich, um Störungen bei der Verarbeitung,
beispielsweise beim Weben oder Stricken, zu vermeiden, erforderlich, das Garn bzw.
den Faden unter einem gewissen Längszug zu verarbeiten, da sich sonst seitlich aus
der Fadenrichtung auswandernde Schleifchen, Locken oder Zöpfe bilden. Diese Notwendigkeit,
das Garn bzw. den Faden unter eine bestimmte Vorspannung zu setzen, kompliziert
und verteuert erheblich die Verarbeitungsmaschinen. Man. hat deshalb dort, wo eine
Verarbeitung der Fäden bzw. Garne unter einem Längszug infolge der erhöhten Kosten
nicht tragbar erschien, davon abgesehen, eine entsprechende Verdrillung vorzunehmen.
Andererseits hat man Fäden mit einer hohen Zwirnung einer besonderen Dehnungs- und
Trocknungsbehandlung unterworfen, teils, um die Schrumpfung zu verringern, teils
um das Verbleiben von Torsionsspannungen im Garn zu verhindern. Dabei hat man nach
einem bekannten Verfahren das Garn nach dem Verdrillen einer besonderen Wärmebehandlung
unterzogen, durch die der Drill fixiert, d. h. unter Beseitigung jeder nach außen
wirksamen Torsionsspannung das Garn in seinem verdrillten Zustand festgelegt wird.
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Darüber hinaus ist es auch bekanntgeworden, Einzelfäden in der vorgenannten
Weise zu behandeln, d. h., sie zunächst zu verdrillen und dann in diesem Zustand
zu fixieren. Die derart behandelten Einzelfäden zeigen zwar an ihrer Oberfläche
ein Aussehen, das dem von verdrillten, aber nicht fixierten Einzelfäden entspricht;
sie besitzen jedoch keinen tatsächlichen Restdrall und lassen sich wie unverdrillte
tote Einzelfäden verarbeiten.
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Nach dem vorerwähnten bekannten Verfahren wurden sowohl natürliche
als auch synthetische Fäden bzw. Garne behandelt. Dabei bestand die Festlegung bzw.
Fixierung in einer Wärmebehandlung, gegebenenfalls unter Anwesenheit von Wasserdampf.
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Unter den nach dem bekannten Verfahren behandelten Fasern haben die
aus mikrokristallinen, hochpolymeren Kunststoffen bestehenden Einzelfäden bzw. die
daraus hergestellten Garne eine besondere Stellung. Bekanntlich zeigen Fäden aus
diesen Substanzen, beispielsweise aus Polyamid, ein besonderes Verhalten bei einer
Reckung: Trotz Verringerung des Fadenquerschnittes erhöht sich die Zugfestigkeit,
was auf eine Ausrichtung der langen Kettenmoleküle in Längsrichtung des Fadens.
zurückzuführen ist. Darüber hinaus besitzen diese Kunststoffe oft jedoch eine weitere
Eigentümlichkeit, die sie von den natürlichen Textilfasern unterscheidet: Ein bestimmter
ursprünglicher Spannungszustand bzw. ein zu einer bestimmten Raumform gehöriger
innerer
molekülarer Ordnungszustand kann durch eine geeignete Wärmebehandlung gewissermaßen
eingefroren werden, so daß er sich dem Faden mehr oder weniger unauslöschlich einprägt.
Diese Erscheinung, die bei einigen hochpolymeren Kunststoffen nicht nur an gereckten
Fäden, sondern auch an kompakten Körpern beobachtet werden kann und mit der inneren
Orientierung, den gegenseitigen molekülaren Bindungen und der gegenseitigen Verschiebbarkeit
der langen Kettenmoleküle im Zusammenhang steht, hat sich ursprünglich bei aus solchen
Kunststoffen hergestellten Gegenständen teilweise sehr nachteilig ausgewirkt, indem
diese, je nach ihrer Vorgeschichte, keine Standfestigkeit besaßen, sondern sich
im Laufe der Zeit mehr oder weniger von selbst verformten.
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Die Erfindung hat nun diesen bisher störenden Effekt für bestimmte
Zwecke, nämlich zum Herstellen besonderer Garne sowie zum Herstellen stark dehnbarer
Textilerzeugnisse aus solchen Garnen bzw. auch Einzelfäden, nutzbar gemacht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß das Garn bzw. die
Fäden zunächst in praktisch spannungsfreiem Zustand einer Wärmebehandlung (Vorfixierung)
unterhalb der Erweichungstemperatur des Kunststoffes unterzogen, darauf verdrillt
werden und sodann der Drall bei einer niedrigeren Temperatur als bei der Vorfixierung
fixiert wird, worauf das noch verbliebene Drallvermögen durch Zurückdrehen beseitigt
wird.
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Es wird also erfindungsgemäß zunächst ein wohl definierter Ausgangszustand
dadurch geschaffen, daß man das Garn bzw. den Faden zunächst bis dicht unterhalb
der Erweichungstemperatur des jeweiligen Kunststoffes erwärmt und damit diese Orientierung
der Makromoleküle fixiert. Durch diese sogenannte Vorfixierung wird die gesamte
Vorgeschichte des Fadens bzw. Garnes ausgelöscht und diesem andererseits ein Erinnerungsvermögen
an den vorliegenden Zustand, in dem kein Drall vorhanden ist, eingeprägt. Temperatur
und Zeitdauer der Vorfixierung können je nach Art des Kunststoffes in gewissen Grenzen
variiert werden; auf diese Bedingungen wird nachstehend noch im einzelnen eingegangen.
Die obere Grenze der Vorfixierungstemperatur ist dabei natürlich durch den Beginn
der Erweichung bzw., falls diese Temperatur niedriger liegt, durch das Einsetzen
einer Zersetzung gegeben.
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Erfindungsgemäß wird das so vorfixierte Garn bzw. der Faden nun verdrillt.
Dabei entsteht im Garn bzw. in dem Faden eine Torsionsspannung, d. h. ein aktueller
Drall, der das Garn bzw. den Faden elastisch zurückzudrehen trachtet. Bei dieser
Verdrillung muß selbstverständlich ein gewisser Längszug ausgeübt werden, da sonst
der aktuelle Drall ein seitliches Auswandern von Teilen des Fadens bzw. der Einzelfasern
des Garnes und eine Bildung von Schleifen oder Zöpfen bewirkt.
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In diesem verdrillten Zustand erfolgt dann erfindungsgemäß eine zweite
Wärmebehandlung, die weniger intensiv ist als die während der Vorfixierung vorgenommene
Behandlung. Diese zweite Wärmebehandlung wird im Unterschied zur ersten Wärmebehandlung
als Fixierung bezeichnet, da durch sie das Garn bzw. der Faden wiederum in seinem
neuen Zustand - wenigstens teilweise - fixiert wird. Da die zweite Wärmebehandlung
jedoch weniger intensiv als die vorhergehende ist, löscht sie die Erinnerung an
den vorfixierten Zustand nicht aus. Das Garn wird während dieser zweiten Wärmebehandlung
so lange unter Spannung gehalten und damit seine Aufdrehung verhindert, bis es wieder
abgekühlt ist. Jetzt ist der neue Zustand vorläufig eingefroren, so daß der dem
vorfixierten Garn erteilte aktuelle Drall - zumindest größtenteils - verschwunden
ist.
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Der jetzt noch verbliebene, meist nur geringe aktuelle Restdrall versucht
natürlich, sich durch Rückdrehung bzw. beim Nachlassen des Längszuges durch Bildung
von Schleifen oder Zöpfen zu entspannen. Erfindungsgemäß wird dieser aktuelle Restdrall
jetzt entfernt, indem das Garn um die erforderlichen Windungen je Längeneinheit
zurückgedreht wird, bis es äußerlich tot, d. h. torsionsspannungsfrei ist.
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Das erfindungsgemäß hergestellte Garn bzw. der Faden ist äußerlich
tot und läßt sich wie jedes andere tote Garn bzw. auch Einzelfaden, das bzw. der
nicht die erfindungsgemäße Vorbehandlung durchlaufen hat, zu Textilerzeugnissen
jeder Art verarbeiten. Das Garn bzw. der Faden birgt aber in sich einen potenziellen
Drall, der durch eine geeignete Behandlung wieder zum Leben erweckt, d. h. in einen
aktuellen Drall zurückverwandelt werden kann. Hierzu ist es erforderlich, das Garn
bzw. den Faden einer erneuten Wärmebehandlung zu unterziehen und ihm Gelegenheit
zu geben, sich an den im ersten Verfahrensschritt vorfixierten Zustand zu erinnern,
d. h. in diesen Zustand zurückzukehren. Ein solches Garn bzw. ein solcher Einzelfaden
besitzt also Eigenschaften, wie sie bisher bei Garnen bzw. Textilfasern nicht bekannt
waren und bietet dadurch vorteilhafte neue Möglichkeiten der Verarbeitung.
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Nach einem weiteren Erfindungsgedanken kann aus dem erfindungsgemäß
hergestellten Garn oder Einzelfaden ein dehnbares Textilerzeugnis hergestellt werden,
indem man das Garn oder den Faden in seinem praktisch toten Zustand verarbeitet,
also beispielsweise verwebt oder verstrickt, und indem man dann das fertige Textilerzeugnis
einer Wärmebehandlung bei einer niedrigeren Temperatur als der Temperatur der Vorfixierung
unterzieht. Dadurch wird dann in der vorstehend angedeuteten Weise der im Garn bzw.
Faden verborgene, d. h. potentielle Drall gelöst und in einen aktuellen Drall zurückverwandelt.
Diese Lösung bzw. Aktivierung des potentiellen Dralles erfolgt je nach Höhe der
Temperatur während der Wärmebehandlung des Textilerzeugnisses und gegebenenfalls
auch der Dauer dieser Behandlung mehr oder weniger vollständig. Natürlich bleibt
der nunmehr entstandene aktuelle Drall in den Fäden bzw. Garnen nicht erhalten,
wenn man diesen eine Möglichkeit zur räumlichen Verlagerung gibt. Dabei bilden sich
dann Schleifen oder Zöpfe, die das Netzwerk des Textilerzeugnisses, also beispielsweise
seine Maschenstruktur, verzerren und dadurch das Textilerzeugnis zwangläufig elastisch
auf eine kleinere Fläche zusammenziehen, wobei dieses gleichzeitig eine hohe Dehnbarkeit
erhält.
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Erfindungsgemäß wird die Wärmebehandlung des Textilerzeugnisses bei
einer Temperatur vorgenommen, die unterhalb der Vorfixierungstemperatur liegt. Anderenfalls,
d. h. bei Überschreiten dieser Temperatur wird nämlich die Vorfixierung mehr oder
weniger gelöscht und durch eine neue Fixierung ersetzt werden, was in manchen Fällen
unerwünscht sein kann.
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Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine oder beide
Wärmebehandlungen des Garnes
und/oder die Wärmebehandlung des daraus
hergestellten Textilerzeugnisses in einer feuchten Atmosphäre, d. h. unter Anwesenheit
von Wasserdampf vorgenommen werden. Während an sich eine Wärmebehandlung von Textilfasern
in feuchter Atmosphäre, ein sogenanntes Dämpfen, bekannt ist, ist es in diesem Zusammenhang
neu, daß eine Behandlung in feuchter Atmosphäre sich auch günstig auf die Vorfixierung,
Fixierung und Drallösung im Sinne der Erfindung auswirkt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, besondere Textilerzeugnisse,
beispielsweise stark dehnbare Maschenware, wie Strümpfe od. dgl., aus praktisch
toten Garnen auf den dafür geeigneten, einfachen und billigeren Textilmaschinen
herzustellen und dann durch thermische Nachbehandlung dieser Textilerzeugnisse den
verarbeiteten Garnen bzw. Einzelfäden nachträglich einen aktuellen Drall zu erteilen,
der das Erzeugnis flächig zusammenzieht und ihm dadurch die gewünschte Dehnbarkeit
verleiht.
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Die Erfindung wird nachstehend in einigen Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Beispiel I Ein 15-Denier-Polyamid-Einzelfaden wird im Anlieferungszustand
ohne Verdrillung bei 129,40C unter Dampfdruck (1,76 kg/cm2) 20 Minuten lang einer
Vorfixierung unterworfen. Der Faden wird dann auf einer auf 20 Windungen je Zentimeter
eingestellten Maschine verdrillt und dann mit diesem Drall bei 93,3° C in feuchtigkeitsgesättigter
Luft fixiert. Der Faden ist noch lebendig, aber dieser Restdrall wird durch mechanisches
Aufdrehen um etwa 4,7 Windungen je Zentimeter beseitigt. Der Faden wird dann auf
eine Spule oder Spindel aufgewickelt und schließlich zu einem Strickpack umgewickelt.
Eine unmittelbar nach dem Aufdrehen entnommene Probe zeigt eine Neigung zum Zurückdrehen,
d. h., es war vorher zu stark aufgedreht worden. Etwa 4 Stunden nach dem Aufdrehen
hat eine Probe das gleiche Aussehen und die gleiche Leblosigkeit wie in dem vorfixierten
Zustand. Der Faden kann zu dieser Zeit ohne Schwierigkeit verstrickt werden. Das
Erzeugnis wird dann 1 bis 10 Minuten lang in kochendem Wasser einer Behandlung zur
Lösung des potentiellen Dralls unterworfen. Der Haupteffekt tritt bereits in der
ersten Minute ein. Der Faden wird dadurch lebendig, wobei eine Schrumpfung der Größe
des gewirkten Erzeugnisses eintritt; das Erzeugnis kann jedoch im wesentlichen auf
dieselbe Länge und Breite gedehnt werden, die es vor der letzten Wärmebehandlung
hatte.
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Im allgemeinen wird ein so vorbehandelter Faden seinen potentiellen
Drall nach einigen Stunden zum geringen Teil lösen. Vorzugsweise dreht man deshalb
entsprechend mehr auf, damit der Faden in dem Zeitpunkt, in dem er verstrickt oder
sonst verarbeitet wird, tot ist. Diese selbsttätige Drallösung ist nach 24 Stunden
im wesentlichen abgeschlossen, so daß eingelagerte Fäden oder Garne danach nicht
mehr dazu neigen, aus dem toten Zustand in einen lebendigen überzugehen.
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Die Behandlung zur Drallösung kann auch abgewandelt werden. Wenn Strümpfe
vor dieser Behandlung gewirkt und mit Nähten versehen werden, kann die Drallösung
durch Eintauchen in kochendes Wasser, durch Eintauchen in ein Farbbad von etwa 71,1°
C oder dadurch bewirkt werden, daß sie zur Formung einzeln auf Bretter gezogen und
für eine Zeit von 1 Minute in eine Kammer mit Dampf von etwa 115,6° C gebracht werden.
Auch nicht mit Nähten versehene Strümpfe werden in Dampf von etwa 115,6° C 1 Minute
lang erwärmt und dann mit Nähten versehen. In allen Fällen wird eine befriedigende
Lebendigkeit im Erzeugnis entwickelt. Beispiel 1I Ein 15-Denier-Polyamid-Einzelfaden
wird bei 100° C in gesättigtem Dampf ohne Verdrillung vorfixiert, dann etwa 20 Windungen
je Zentimeter verdrillt, bei etwa 82,2° C fixiert und mechanisch um etwa 3,9 Windungen
je Zentimeter aufgedreht, wodurch ein nicht lebendiger Faden erzielt wird. Nach
dem Wirken wird das Erzeugnis mit heißem Wasser von etwa 82,2° C behandelt, wodurch
es lebendig wird.
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Im allgemeinen ist die Lebendigkeit des fixierten Materials bei einem
durch die Vorgeschichte bestimmten Vorfixierungszustand um so geringer, je stärker
sich die Fixierungstemperatur der Vorfixierungstemperatur nähert. Daher ergibt bei
den obigen Vorfixierungen bei etwa 129,4 und 100° C ein Fixieren des verdrillten
Fadens bei nachfolgend höheren Temperaturen Fäden mit unterschiedlicher und abnehmender
Lebendigkeit, die dann erfindungsgemäß durch entsprechendes Aufdrehen beseitigt
wird. Wenn die Vorfixierung gemäß dem ersten Beispiel bei etwa 129,4° C erfolgt,
hinterläßt eine Fixierung bei etwa 93,3° C eine relative Lebendigkeit von etwa 4,7
Windungen je Zentimeter, wobei etwa 15,35 Windungen im toten Material übrigbleiben
und potentiell zum größeren Teil für eine Wiederherstellung der Lebendigkeit verfügbar
sind, wenn der Faden nach dem Wirken erwärmt wird. Wenn die Drallfixierung bei einer
niedrigeren Temperatur erfolgt, ist die Lebendigkeit größer, und es muß eine größere
Anzahl Windungen je Zentimeter aufgedreht werden, um einen nicht lebendigen Zustand
zu erreichen. Wenn die Drallfixierung dagegen bei höheren Temperaturen erfolgt,
brauchen zur Erzielung einer Leblosigkeit des Materials weniger Windungen aufgedreht
zu werden.
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Eine gleiche Beziehung besteht zwischen den Bedingungen für die Drallfixierung
und die Drallösung. Ein Faden wie im Beispiel I, der verdrillt, bei 93,3° C fixiert
und dann bis zu einem toten Zustand aufgedreht worden ist, entwickelt bei unterschiedlichen
Temperaturen unterschiedliche Lebendigkeitsgrade im fertigen Erzeugnis. Bei Proben
wurden beispielsweise bei 71,1° C etwa 3,9 Windungen je Zentimeter gelöst bei 11,4
noch verbleibenden Windungen; bei 82,2° C wurden 6,3 Windungen gelöst bei 9 verbleibenden
Windungen; bei 100° C erfolgte eine Lösung von 8,6 Windungen bei 6,7 verbleibenden
Windungen; bei 115,6° C in Dampf erfolgte eine Lösung von 10,2 Windungen bei 5,1
verbleibenden Windungen. Die Zahl der gelösten Windungen je Zentimeter stellt ein
Maß für die Lebendigkeit dar, die erzielt werden kann.
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Wenn zum Vergleich die Drallfixierung bei 76,7° C erfolgt, bei einer
Aufdrehung von 5,5 Windungen zur Erzielung eines toten Zustandes, wurden bei Proben
5,1 Windungen (9,4 verbleibende) bei 60°C, 7,1 Windungen (7,5 verbleibende) bei
82,2° C und 10,2 Windungen (4,3 verbleibende) bei 100° C gelöst.
Zum
weiteren Vergleich: Ein Faden wird wie im Beispiel II vorfixiert (100° C), etwa
19,7 Windungen verdrillt und bei Proben die Verdrillung festgelegt bei Temperaturen
von 82,2, 71,1 und 60° C. 3,9 Windungen je Zentimeter wurden von der bei 82,2° C
fixierten Probe und 4,7 Windungen von den anderen zur Erzielung eines im wesentlichen
toten Zustandes aufgedreht. Alle Proben wurden dann 10 Minuten lang in siedendem
Wasser (10Q° C) zur Freigabe der Fixierung behandelt, nachdem sie zur Vermeidung
von Schlingenbildungen einer kurzen Behandlung mit feuchtem Dampf von Atmosphärendruck
ausgesetzt worden waren. Die bei 82,2° C drallfixierte Probe gab 8,6 Windungen je
Zentimeter (7,1 Windungen verblieben), die bei 71,1° C festgelegte 9,8 Windungen
(5,1 Windungen verblieben) und die bei 60° C festgelegte 10,6 Windungen frei (4,3
verblieben).
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Die Auswahl der zu verwendenden Temperaturen wird bestimmt durch die
erforderliche Dehnungszunahme, wirtschaftliche Bedingungen und Arbeitsanweisungen
für das Färben, das Formen auf Brettern und andere Nachbehandlungen des Gewebes.
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Wenn Textilerzeugnisse aus Fäden bzw. aus Garnen, die bei 100° C in
feuchtigkeitsgesättigter Luft vorfixiert worden sind, Dampf von 105 kg/cm2 (121,1°
C) ausgesetzt werden, dehnen sie sich weniger im Vergleich zu denen, bei denen die
Drallösung bei niedrigeren Temperaturen durchgeführt wird. Die Vorfixierung kann
schon bei Temperaturen von 100° C stattfinden und die Drallfixierung sogar bei nur
60° C; doch können aus den teilweise aufgedrehten Fäden bzw. Garnen gewirkte Strümpfe
nach der Freigabebehandlung unter einem Dampfdruck von 1,05 kg/cm!- (121,1° C) auf
Brettern geformt werden und ein beträchtliches Dehnungsvermögen aufweisen. Solche
Strümpfe zeigen einen etwas geringeren Dehnungswiderstand als solche, die aus Fäden
oder Garn. hergestellt sind, die bei 129,4° C (1,76 kg/cm2) Dampfdruck vorfixiert
und in gleicher Weise drallfixiert sind, wenn das Formen auf Brettern bei einem
Dampfdruck von 1,05 kg/cm2 erfolgt.
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Es hat sich gezeigt, daß der Lebendigkeitsgrad oder die Neigung zu
entsprechender Aufdrehung, die ein verdrillter Einzelfaden nach der Drallfixierung
aufweist, nur sehr wenig mit den ihm anfänglich erteilten Verdrehungswindungen ansteigt,
jedoch entscheidender von der Drallfixierungstemperatur abhängt. So können 15-Denier-Polyamidfäden
11,8 bis 39,4 Windungen je Zentimeter verdrillt, bei 71,1, 82,2, 93,3 -und 100°
C in feuchtigkeitsgesättigter Luft oder Dampf in diesem Zustand fixiert werden und
dann bis in den toten Zustand aufgedreht werden. Ein Faden, der um 11,8 Windungen
je Zentimeter verdrillt und dessen Drall bei 82,2° C fixiert ist, benötigt 3,9 bis
4,7 Aufdrehwindungen, wobei ein Rest von 7,1 bis 7,9 Windungen im toten Faden verbleibt.
Ein Faden, der um 25,6 Windungen je Zentimeter verdrillt und bei 82,2° C drallfixiert
ist, braucht 4,7 bis 5,5 Aufdrehwindungen, wobei ein Rest von 20,08 bis 20,86 Windungen
im toten Faden zurückbleibt. In jedem Falle hat die anschließende Erwärmung des
Textilerzeugnisses in kochendem Wasser eine Lösung des größeren Teiles des Restdralles
zur Folge, wie die oben angegebenen Werte erkennen lassen; es wird jedoch bemerkt,
daß der ursprünglich um 11,8 Windungen verdrillte Faden höchstens eine Lebendigkeit
von 7,9 Windungen entwickeln kann, während der um 25,6 Windungen verdrillte Faden
bis zu etwa 16 Windungen zu entwickeln vermag, ohne daß besondere Maßnahmen angewandt
werden.
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In der Praxis ist gegenwärtig für gewirkte Polyamid-Strümpfe von etwa
10 bis 15 Denier eine ursprüngliche Verdrillung von 11,8 bis 23,6 Windungen je Zentimeter
mit einer Drallfixierung bei 71,1 bis 82,2° C und einer Aufdrehung von 3,1 bis 6,3
Windungen zur Erzielung eines toten Zustandes am wirtschaftlichsten. Für andere
Erzeugnisse, z. B. Kreppware, ist eine höhere Endlebendigkeit erwünscht, die durch
stärkere ursprüngliche Verdrillung von beispielsweise bis zu 39,4 Windungen je Zentimeter
für einen 15-Denier-Faden eine nachhaltigere Drallfixierung, wodurch weniger Windungen
zur Erzielung eines toten Zustandes aufgedreht zu werden brauchen, und dadurch erzielt
werden kann, daß man höhere Temperaturen zur Drallösung bei dem sich in entspanntem
Zustand befindlichen Erzeugnis anwendet.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Vorfixierung ohne nennenswerte
Spannung im Faden oder Garn vorzunehmen, so daß eine Schrumpfung eintreten kann.
Hierzu kann man so vorgehen, daß man den Faden oder das Garn auf Rohre aufwickelt,
die zusammenklappbare, gewellte Abdeckungen besitzen, und dann auf diesem Rohr behandelt,
oder daß man dem Faden oder Garn beim Eintritt und Austritt aus der Vorfixierungszone
unterschiedliche Geschwindigkeiten gibt.
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Die zur Lösung des verbleibenden Dralls erforderliche Zeit ist sehr
kurz. Ein starker Effekt tritt bereits ein, sobald das Material in die Temperaturzone
(z. B. heißes Wasser) eintritt; nach der ersten Minute tritt nur noch eine geringe
Steigerung dieses Effektes ein. Bei Versuchen mit Einzelfäden zeigte es sich, daß
kein nennenswerter Unterschied zwischen einer Behandlungsdauer von 10 und 30 Minuten
bestand.
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Bei Versuchen, die mit einem unverarbeitetem Einzelfaden zur Bestimmung
des Lösungsprozesses angestellt wurden, wurde ein senkrechtes Rohr benutzt, das
mit einem Dampferzeuger oder einer Quelle für feuchtigkeitsgesättigte Luft verbunden
und in aufwärtiger Richtung durchflossen war. Es wurden dünne Strähnen von 10 Fäden
und Einzelschlaufen mit einem Umfang von 111,7 cm gebildet, in der Krümmung wurde
ein Gewicht von 0,25 g angeordnet und die Strähne oder Schlaufe langsam in das Rohr
abgesenkt, wobei die Zahl der Verdrehungen, die die Strähne oder Schlaufe ausführte,
gezählt wurde.
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Bei einer Versuchsreihe wurde ein 15-Denier-Polyamidfaden durch Dampf
von einem Druck von 1,76 kg/cm2 20 Minuten lang vorfixiert, wobei eine Schrumpfung
zugelassen wurde, anschließend wurde ihm die im nachstehenden als Drall bezeichnete
Anzahl Windungen erteilt und der Zustand bei einer Temperatur fixiert, die als Drallfixierung
bezeichnet wird. Stücke des Fadens wurden dann mechanisch um die Anzahl Windungen
aufgedreht, die hier als Drallösung bezeichnet sind. Die angefertigten Strähnen
wurden in das Rohr abgesenkt und 10 Minuten darin gehalten; die auf diese Weise
entwickelte Lebendigkeit, die die Windungen darstellen, um die sich die Strähnen
drehen, sind in der Spalte »Strähne« und die von in gleicher Weise behandelten Einzelschlaufen
in der Spalte »Schlaufe« angegeben. Die Proben wurden nach der Drallfixierung in
zum Teil aufgedrehter Form zu Wirkwaren verarbeitet; die dabei erzielten Ergebnisse
sind in der Spalte »Wirken« aufgeführt. Hier gibt der Buchstabe S an, daß ein befriedigendes
Verarbeiten
auf normalen Maschinen und Anordnungen erfolgte; der Buchstabe U gibt an, daß ein
Wirken auf Sonderausrüstungen zur Vermeidung von Schlingen möglich ist, und C bedeutet,
daß beim Wirken auf Standardmaschinen einige Sorgfalt notwendig wird. Der auf den
Wirkballen zurückbleibende Faden wurde 2 Wochen nach der Dralllösung untersucht,
um die Lebendigkeit in diesem Zeitpunkt zu bestimmen; diese Werte sind in der Spalte
»nach 2 Wochen« aufgetragen.
| Tabelle |
| (Werte in Windungen je Zentimeter) |
| Ver- Drall- Drall- Gesamt- Nach |
| drillung fixi g Lösung Findungen Wirken 2 |
| run Strähne (Schlaufe Wochen |
| 20 78 4,7 213 382 S 0 |
| 20 67 4,7 282 554 C 2,2 |
| 12 71 4,7 210 300 S 0,3 |
| 12 71 3,9 268 338 C 1,5 |
| 12 63 4,7 235 348 S 1,2 |
| 12 63 3,9 245 360 U 1,9 |
| 16 71 5,5 226 380 S 0 |
| 16 71 4,3 242 415 S 1,7 |
| 16 63 4,7 248 463 U 2,0 |
| 26 84 4,7 206 397 S 0 |
| 26 71 4,7 290 547 S 1,6 |
| 39 84 4,7 254 1 490 S 0,3 |
| 39 84 3,9 277 522 C 2,2 |
| 39 71 5,5 336 j 665 U 1,3 |
Die Wirkversuche zeigen, daß die durch den Versuch für 10 Strähnen gefundenen Werte
nicht streng vergleichbar waren, wenn Fäden mit stark unterschiedlicher Verdrillung
untersucht werden. So zeigt eine Probe mit einer Verdrillung von etwa 20 Windungen
je Zentimeter eine Lebhaftigkeit von 213, ließ jedoch ein besseres Erzeugnis erzielen
als eine Probe mit einer Verdrillung von 12 Windungen je Zentimeter und einer Lebhaftigkeit
von 235, wenn die Erzeugnisse gleichen Lösungsbehandlungen unterworfen werden.
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Die mit Einzelschlaufen gefundenen Werte schienen bezüglich des herstellbaren
Erzeugnisses bessere Anhaltspunkte abzugeben als die Werte für die Strähnen.
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Die Lebendigkeit einiger Fäden, die Sonderbedingungen beim Wirken
erwünscht erscheinen ließ, hing ab von der Art des Aufdrehens durch die Zwirnmaschine,
durch die der teilweise aufgedrehte Faden nicht in einen toten Zustand, zur Zeit
des Wirkens, überführt wurde. Solche Effekte können natürlich dadurch, daß eine
unterschiedliche Windungszahl für das Aufdrehen im Anschluß an eine bestimmte Behandlung
gewählt wird, vermieden werden. Das wird bestätigt durch die letzte Spalte in der
Tabelle, in der die 2 Wochen nach dem mechanischen Aufdrehen vorhandene Lebendigkeit
aufgeführt ist und aus der sich ergibt, daß Fäden mit einer Lebendigkeit von 0,8
oder mehr Windungen je Zentimeter besondere Sorb falt oder Sonderausrüstungen zur
Vermeidung von Schlingen erforderlich machen und daß selbst eine geringere Lebendigkeit
Schwierigkeiten verursachen kann. Die Lebendigkeit des Fadens bei Ende der Drallfixierung
kann hinreichend geschätzt werden, indem man sein Verhalten in einem Drallprüfgerät
beobachtet, wobei Stücke von etwa 25 oder 50 cm Länge verwendet werden und deren
Neigung zur Schlaufenbildung beobachtet wird, nachdem eine bestimmte Anzahl Windungen
entfernt und dann zurückgedreht oder weiter aufgedreht wird, bis der Faden tot zu
sein scheint, und indem dann der Rest um eine entsprechende Anzahl Windungen je
Zentimeter zusätzlich aufgedreht wird, beispielsweise etwa 0,8 Windungen je Zentimeter
für einen Faden von l.5 Denier bei einer Verdrillung von 20 Windungen je Zentimeter,
um für einen selbsttätigen Ausgleich im Faden während der Zeit zwischen mechanischem
Aufdrehen und Wirken zu sorgen.
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Beim Wirken eines Erzeugnisses, bei dem die Lebendigkeit unerwünschte
Verwirrungen verursachen kann, z. B. bei Strümpfen, werden vorzugsweise wechselweise
Gänge oder Streifen aus Fäden gewirkt, die ursprünglich rechts und links verdrillt
worden sind. Hierdurch wird eine örtliche Verwirrung in einem aus einem Rechtsdrallfaden
gewirkten Gang durch einen angrenzenden Gang aus Linksdrallfaden kompensiert.
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Ein Polyamidfaden wurde unter Dampfdruck von 1,76 kg/cm2 20 Minuten
lang vorfixiert, wobei er auf zusamenfaltbare bedeckte Rohre aufgewickelt war. Zwei
Teilmengen wurden jeweils 20 Windungen je Zentimeter rechts und links verdrillt,
die 1 Stunde bei 93,3° C in feuchtigkeitsgesättigter Luft fixiert und jede Teilmenge
dann mechanisch um 4,7 Windungen je Zentimeter aufgedreht. Die Fäden wurden zu Strümpfen
verarbeitet, wobei sie abwechselnd in paarweisen Gängen benutzt wurden. Diese Strümpfe,
die sehr gute Eigenschaften besaßen, wurden mit kochendem Wasser behandelt und dann
getrocknet. Man erhielt so Strümpfe mit den gewünschten Dehnungseigenschaften. Bei
kleineren Teilmengen wurde die Verdrillung bei 76,7° C fixiert, und es zeigte sich
eine Neigung zur Schlingenbildung, aber dafür war die Elastizität größer. Die Dehnbarkeit
wurde bestimmt. Das entspannte Maß von der Fersensplissung bis zum Saum des Strumpfes
aus bei 76,7° C fixierten Fäden betrug 27,9 cm und das eines Strumpfes aus bei 83,3°
C fixierten Fäden 28,7 cm. An jedem Strumpf wurde dann ein Gewicht von 150 g gehängt
und die Längen nach 2 Minuten gemessen. Die Maße stiegen auf 35,5 bzw. 41,3 cm,
wobei sich zeigte, daß ein geringerer Widerstand vorhanden ist, wenn eine höhere
Temperatur zur Drallfixierung benutzt wurde.
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Die Erwärmung wird vorzugsweise in Dampf oder feuchtigkeitsgesättigter
Luft durchgeführt. Es können jedoch andere Dämpfe und Gase verwendet werden, wobei
bemerkt wird, daß eine Ofenerwärmung höhere Temperaturen zur Erzielung eines vorgegebenen
Effektes erfordert und daß das Material an keiner Stelle auf die Kleb- oder Schmelztemperaturen
des synthetischen Grundstoffes erwärmt werden darf.
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Andere gereckte Kunstfasern, z. B. aus Polyester, ergeben vergleichbare
Resultate.
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Ein mehrfädiges Polyester-Gam von 40 Denier (34 Fäden) wurde 20 Minuten
lang in Dampf von 1,76 kg/cm?- Druck vorfixiert, wobei es frei schrumpfen konnte.
Proben wurden bis zu 19,68 und bis zu 39,4 Windungen je Zentimeter verdrillt und
dann der Drall fixiert. Dann wurden mechanisch Windungen aufgedreht, um ein im wesentlichen
totes Garn zu erhalten. Nach dem Verarbeiten zu Textilerzeugnissen
wurden
diese in kochendes Wasser getaucht, und es ergaben sich durch die Lösung des restlichen
oder potentiellen Dralles hochdehnbare Erzeugnisse. Bei einer um 20 Windungen je
Zentimeter verdrillten und bei 100° C fixierten Probe wurden 3,5 Windungen gelöst,
und es ergab sich, daß durch die Lösung eine Lebendigkeit von 12,6 Windungen erzeugt
wurde. Bei einer anderen, um 20 Windungen verdrillten und bei 82,2° C fixierten
Probe mit einer Aufdrehung von 4,7 Windungen wurde eine Lebendigkeit von 11,8 Windungen
entwickelt. Bei einer dritten, 39,4 Windungen verdrillten und bei 82,2° C fixierten
Probe wurden 5,5 Windungen gelöst und durch die Lösung eine Lebendigkeit von 28,8
Windungen entwickelt, wobei eine Kreppwirkung auftrat.
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Die Ergebnisse bei Fäden oder Garnen mit unterschiedlichen Nummern
sind vergleichbar, wenn der Nummer Rechnung getragen wird. Bei Einzelfäden von 10,
20 und 40 Denier war nach 20 Minuten langer Vorfixierung in Dampf mit einem Druck
von 1,76 kgicm2, einer Verdrillung von 20 Windungen je Zentimeter und einer Drallfixierung
bei 82,2° C in feuchtigkeitsgesättigter Luft (zuweilen als 82,2-82,2 bezeichnet,
weil die Anzeigewerte von Kugelthermometern bei Feuchtigkeit und Trockenheit die
gleichen sind) die scheinbare Lebendigkeit unterschiedlich. Der 10-Denier-Faden
wurde tot, wenn er um 5,1 Windungen aufgedreht wurde, der 20-Denier-Faden bei 3,9
Windungen und der 40-Denier-Faden schon bei 3,1 Windungen. Ein Strumpf, der aus
einem 40-Denier-Faden gestrickt wurde, bei dem abwechselnd zweigängige Bänder von
rechts und links verdrilltem, derart hergestelltem Faden verwendet wurden, war völlig
glatt und zeigte eine sehr große Elastizität, so daß er für medizinische Zwecke
geeignet war.
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Die Ergebnisse, die in dem obigen Beispiel für Polyesterfäden angegeben
sind, sind gleichfalls bei mehrfädigen Garnen erzielbar. Solche mehrfädigen Garne
werden gegenwärtig handelsmäßig normalerweise mit einem Linksdrall von etwa 0,2
Windungen je Zentimeter geliefert. Wenn diesen Garnen ein Drall von 7,9 oder mehr
Windungen je Zentimeter erteilt wird, ist die Wirkung einer solchen ursprünglichen
Verdrillung gegenüber der späteren Rechts-oder Linksverdrillung unwesentlich. Wenn
ein ursprüngliches, mehrfädiges Garn von 20 Denier (7 Fäden von je etwa 3 Denier)
20 Minuten lang in. Dampf von 1,76 kg/cm2 Druck vorfixiert, dann 20 Windungen verdrillt
und der Drall bei 93,3° C in feuchter Luft fixiert wird, erforderte seine Lebendigkeit
eine Lösung von etwa 5,5 Windungen je Zentimeter, d. h., es wurden mehr Windungen
entfernt als bei einem Einzelfaden von 20 Denier. Das Produkt ließ sich wie ein
im wesentliches totes Garn zufriedenstellend verarbeiten. Das Erzeugnis wurde in
kochendem Wasser behandelt, und es ergab sich dann ein lebendiges Garn und eine
ausreichende Dehnbarkeit des Erzeugnisses.
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Als weiteres Beispiel für die Anwendung mehrfädiger Garne wurde ein
solches mit 70 Denier (34 Fäden) wie zuvor in Dampf von 1,76 kg/cm2 vorfixiert,
dann 25,6 Windungen je Zentimeter verdrillt und bei 82,2-82,2 fixiert- Das Garn
war im wesentlichen tot, wenn 9,4 Windungen gelöst wurden; dann wurde es verstrickt.
Nach einer Behandlung mit Dampf von 100° C wies das Garn durch die Dralllösung eine
Lebendigkeit von 13 Windungen je Zentimeter auf. Als weiteres Muster für ein mehrfädiges
Garn wurde ein solches von 70 Denier (34 Fäden) wie zuvor vorfixiert, dann 40,6
Windungen je Zentimeter verdrillt und bei 82,2-82,2 fixiert. Das Garn war im wesentlichen
tot, wenn 13 Windungen gelöst wurden, und wurde dann verstrickt. Nach einer Behandlung
mit Dampf von 100° C wies das Garn eine Lebendigkeit von 19,3 Windungen auf, und
das Erzeugnis zeigte eine Kreppwirkung.
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Der Grad der ursprünglichen Verdrillung für einen bestimmten Fall
hängt von der Nummer des Fadens und dem Verwendungszweck ab; er muß groß genug sein,
um nach der Fixierung eine Aufdrehung zu ermöglichen, damit der Faden bzw. das Garn
beim Wirken od. dgl. nicht lebendig ist, und außerdem groß genug, um nach der Drallfixierung
einen potentiellen Drall zu erhalten, um die gewünschte Lebendigkeit des Fadens
bzw. Garnes im Textilerzeugnis zu erzeugen. Bei Fäden unter 10 Denier, z. B. von
1 oder 2 Denier, kann der Drall in Geweben offensichtlich entsprechend höher sein,
während bei solchen von 20 bis 40 Denier in weitmaschigen Wirkwaren beträchtliche
Wirkungen beispielsweise mit Verdrillungen von weniger als 3,9 Windungen je Zentimeter
und noch geringeren Verdrillungen bei größeren Durchmessern erzielt werden können.
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Die Entfernung der Lebendigkeit bei dem fixierten Faden oder Garn
braucht nicht bei dem einzelnen Faden durchgeführt zu werden. Es können beispielsweise
zwei Einzelfäden oder zwei Garne vorfixiert, verdrillt und fixiert werden, wobei
beispielsweise beide einen Linksdrall von 20 Windungen je Zentimeter besitzen. Die
beiden Stücke können ohne mechanische Aufdrehung zur Entfernung der Lebendigkeit
mit einem Rechtsdrall von beispielsweise 3,1 Windungen für 15-Denier-Fäden bzw.
-Garne schnell zusammengelegt werden. Das bifilare Produkt ist dann im wesentlichen
tot und kann so verarbeitet werden, weil das Verzwirnen die Lebendigkeit entfernt
hat. Das fertige Erzeugnis kann dann zur Dralllösung weiterbehandelt werden, woraufhin
in jedem Faden bzw. Garn die potentielle Lebendigkeit wieder entwickelt wird und
die Wirkung eines Rechtsdralles von beispielsweise 9,8 oder 10,2 Windungen erzielt
wird.