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Verfahren zum Herstellen gekräuselter Fäden oder Fadenbündel aus synthetischen,
thermoplastischen, linearen Kondensationspolymeren In der britischen Patentschrift
558 297 ist ein Verfahren zum Herstellen gekräuselter Fäden oder Fadenbündel aus
synthetischen, thermoplastischen, linearen Kondensationspolymeren beschrieben, bei
welchem die Fäden oder Fadenbündel unter Spannung auf winkelförmiger Bahn über mindestens
eine scharfe Kante gezogen werden. Die Kräuselung, die sich bei diesem bekannten
Verfahren in den Fäden bzw. Fadenbündeln ergibt, befriedigt nicht. Es entstehen
nur Locken mit verhältnismäßig großer Steigung der einzelnen Windungen. Außerdem
hat sich herausgestellt, daß die bei diesem Verfahren entstehende Kräuselung weitgehend
wieder verlorengeht, wenn auf die gekräuselten Fäden, selbst wenn sie sich im vollständig
entspannten Zustand befinden, Wärme einwirkt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, dieses bekannte Verfahren in der Weise
zu verbessern, daß sich eine starke Kräuselung ergibt und die Fäden bzw. Fadenbündel
auch bei Einwirkung von Wärme die Kräuselung beibehalten.
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Zur Erreichung dieses Ziels werden bei dem Verfahren nach der Erfindung
die Fäden oder Fadenbündel vor oder während des Ziehens über die scharfe Kante derart
erwärmt, daß sie sich während des überlaufens über die Kante auf einer Temperatur
zwischen etwa 15° C unterhalb des Schmelzpunktes des Polymeren und etwa 100° C befinden,
worauf die Fäden in demselben oder einem besonderen Arbeitsgang entspannt werden.
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Es ist wünschenswert, daß bei den höheren Temperaturen der Sauerstoff
von den Einzelfäden ferngehalten wird, beispielsweise indem diese dabei durch ein
inertes Gas, wie Stickstoff, Dampf oder Kohlendioxyd, geführt werden, um das Auftreten
eines oxydativen Abbaues zu verhindern.
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Nachdem die Fäden oder Fadenbündel unter Spannung über die Kante gezogen
sind, sind sie potentiell kräuself'ähig, d. h., sie nehmen beim Entspannen eine
gekräuselte Form an. Es ist jedoch nicht notwendig, daß das Entspannen der Fäden
sofort vorgenommen wird. Man kann die Fäden oder Fadenbündel auch erst auf Spulen
aufwickeln, wobei die Wickelspannung das Kräuseln verhindert, und die Fäden sich
erst später, z. B. erst nach Monaten oder auch erst im fertigen Gewebe oder Gewirke,
entspannen lassen.
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Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Kräuselung
verliert sich nicht, auch wenn auf die Fäden Wärme einwirkt. Es hat sich im Gegenteil
gezeigt, daß die Kräuselung begünstigt und sogar verstärkt wird, wenn man gemäß
einem weiteren Merkmal der Erfindung die Fäden oder Fadenbündel im entspannten Zustand
der Einwirkung von Wärme unterwirft. Für die Wärmeeinwirkung kann beispielsweise
Heißluft oder Dampf verwendet werden. Es handelt sich hier also nicht darum, daß
die Gestalt eines bereits gekräuselten Fadens heiß fixiert wird, sondern darum,
daß bei diesem Verfahrensschritt gemäß der Erfindung durch die Wärme die eigentliche
Kräuselung erst entwickelt bzw. ausgelöst wird. Die bei dem Verfahren gemäß der
Erfindung über die scharfe Kante geleiteten Fäden, die nach dem Entspannen bereits
eine leichte Kräuselung in Form von Locken haben, besitzen also zusätzlich eine
latente Kräuselspannung, d. h. über den Querschnitt des Fadens ungleich verteilte
innere Spannungen, die durch die Wärmeeinwirkung frei werden und eine starke Kräuselung
in Form von Locken hervorrufen.
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Dieses Freimachen der inneren Spannung und damit Entwickeln der Kräuselung
durch das Einwirkenlassen von Wärme auf die im entspannten Zustand befindlichen
Fäden oder Fadenbündel kann je nach Wunsch bei den noch nicht verarbeiteten Fäden
oder Fadenbündeln oder auch nach ihrer Verarbeitung zu einem Gewebe oder Gewirke
ausgeführt werden.
Dies ist ein beträchtlicher Vorteil, da sich
urgekräuselte oder nur wenig gekräuselte Fäden wesentlich leichter auf Web- oder
Wirkstühlen verarbeiten lassen als stark gekräuselte Fäden. Natürlich muß lose und
weitmaschig gewebt bzw. gewirkt werden, damit das Entwickeln der Kräuselung im fertigen
Gewebe oder Gewirke unter der Einwirkung von Wärme nicht verhindert oder merklich
beeinträchtigt wird. Es ist hier festzustellen, daß es bei der Herstellung von Kreppgeweben
oder Kreppeffekten im fertigen Gewebe bekannt ist, Fäden mit einem latenten Schrumpfvermögen
zu verarbeiten und die Gewebe einer schrumpfenden Nachbehandlung zu unterziehen.
Dabei schrumpfen die Fäden in ihrer Längsrichtung. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung
werden die Fäden nur durch die Kräuselbildung kürzer. Ihre ausgestreckte Länge wird
jedoch im wesentlichen unverändert beibehalten.
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Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung in den Einzelfäden oder
Fadenbündeln bzw. in der fertigen Ware entwickelte Kräuselung kann in bekannter
Weise durch Anwendung von Wärme und gegebenenfalls Wasser oder Dampf einer Fixierungsbehandlung
unterworfen werden. Der Grad der notwendigen oder wünschenswerten Fixierung wird
einerseits von der Ausrüstung oder den Nachbehandlungen, beispielsweise der Färbebehandlung,
abhängen, der die Einzelfäden unterworfen werden, und andererseits von der Wärmebehandlung,
welcher die Einzelfäden bereits bei dem Übergang über die Verformungskante unterworfen
worden sind.
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Wenn Fadenbündel nach dem Verfahren gemäß der Erfindung behandelt
werden, besitzen diese zweckmäßigerweise nur eine geringe Zwimung, beispielsweise
20 Drehungen je Meter, obwohl auch noch befriedigende Ergebnisse erzielt werden,
wenn ein Fadenbündel mit bis zu 400 Drehungen je Meter der Kräuselbehandlung nach
der Erfindung unterzogen wird. Gewöhnlich werden bei dem Verfahren gemäß der Erfindung
Einzelfäden aus synthetischem linearem Polymer verwendet, welche bereits nach dem
Spinnen verstreckt worden sind; jedoch können auch unverstreckte Einzelfäden verarbeitet
werden, obwohl dann die Spannung ausreichend sein sollte, um ein Strecken zu bewirken.
Für diesen Zweck ist im allgemeinen eine Spannung von 2 g/den angebracht. Die unverstreckten
Fäden können dann gleichzeitig verstreckt und der Kräuselbehandlung unterworfen
werden. Die Fäden können ferner, wenn erwünscht, vor dem Kräuseln in bekannter Weise
mit einem Quelhnittel, beispielsweise mit heißem oder kaltem Wasser, behandelt werden.
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Als synthetische lineare Polymere, welche nach dem Verfahren gemäß
der Erfindung in Fadenform einer Kräuselbehandlung unterzogen werden können, kommen
beispielsweise in Frage: PolyharnstofEe, Polyurethane, Polyester, Polytriazole,
Polyan-iide, die im folgenden mit ihren Schmelzpunkten aufgeführt sind: Polyhexamethylenhamstoff
...... 270° C Polydecamethylenharnstoff ....... 210°C Polybutylenglykolhexamethylendicarbamat
. . .. . . . . . . .. . . . .. . 178° C Polytrimethylenterephthalat ......
221° C Polyäthylenterephthalat . . . . . . . . . . 255° C Polyoctamethylen-4-amino-1,2,4-triazol
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 250° C Polyhexamethylensebacamid .....
209° C Polyhexamethylenadipamid ...... 248° C Polypentamethylenadipamid
..... 223° C Polyoctamethylenadipanüd ...... 235° C Polydecamethylensebacamid
..... 194° C Polypentamethylensebacamid .... 186° C Poly-E-caprolactan
. . . . . . . . . . . . . . 214° C Wenn gesagt wird, daß die Fäden in winkelförmiger
Bahn über mindestens eine scharfe Kante gezogen werden, so ist damit gemeint, daß
es sich um einen Körper handelt, der es gestattet, daß die Fäden in einem spitzen
Winkel über ihn gezogen oder um ihn herumgezogen werden. So können die Einzelfäden
beispielsweise über eine scharfe, messerartige Klinge gezogen oder um eine Stange
von rechteckigem Querschnitt herumgeführt werden. Im letzteren Falle werden die
Einzelfäden an jeder Kante um einen Winkel von 90° gebogen. Die Kräuselungswirkung
kann jedoch dadurch vergrößert werden, daß ein größerer Gesamtwinkel angewendet
wird. Vorzugsweise wird das Fadenbündel um einen Gesamtwinkel von mindestens 170°
herumgebogen. Es ist einleuchtend, daß die Kante, d. h. die Verbindungslinie, in
der sich die beiden Oberflächen treffen, in der Praxis nicht eine theoretische oder
geometrische Schärfe aufweisen kann, sondern ganz leicht abgerundet ist. Darüber
hinaus wird die Schärfe der Kante von dem jeweiligen Material abhängen.
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Der Körper, an dem sich die Kanten befinden, kann aus irgendeinem
Material bestehen, das der angewendeten Temperatur und dem Abrieb widerstehen kann.
Es werden beispielsweise folgende Materialien verwendet: Titandioxyd, Aluminiumoxyd,
Aluminiummagnesiumsilikat, Glas, Porzellan, Achat; Stahl, Siliciumstahl, Chromstahl,
Siliciumcarbid. Es kann auch vorteilhaft sein, die Kante aus einem Körper aus einem
plattierten Material herzustellen, beispielsweise chromplattiertem Stahl oder einer
Nickel-Kupfer-Legierung, welche chromplattiert worden ist.
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Die Einzelfäden oder Fadenbündel können in irgendeiner beliebigen
Weise erwärmt werden, beispielsweise dadurch, daß die Kanten, über die die Fäden
geleitet werden, auf einer erhöhten Temperatur gehalten werden. Dies wiederum. kann
beispielsweise dadurch geschehen, daß durch den betreffenden, in diesem Falle hohl
ausgebildeten Körper ein heißes Medium, z. B. Dampf, geleitet wird, oder vorzugsweise,
wenn das Material elektrische Leitfähigkeit besitzt, indem durch das Material ein
Strom geleitet wird. Beim Erwärmen der Fäden, bevor sie mit der scharfen Kante oder
den Kanten in Berührung kommen, können sie beispielsweise durch ein Bad von geschmolzenem
Metall, z B. Woodmetall, mit einer Temperatur von 160° C geleitet werden, das mit
einer Ölschicht bedeckt ist, um eine Oxydation des Metalls zu verhindern. Die Einzelfäden
können aber auch über eine heiße Platte oder Metalloberfläche geleitet werden. Letztere
kann dabei einen Teil des mit den Kanten versehenen Körpers darstellen.
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Die in den Fäden erzeugte Kräuselung hängt, abgesehen von der Stärke
derselben, auch von der Laufgeschwindigkeit, der Spannung und der Temperatur der
Fäden ab, mit der diese über die Kante gezogen werden. Die Laufgeschwindigkeit kann
beispielsweise bei Fäden aus Polyhexamethylenadipamid 10 bis 150 m/Min. bei einer
Fadenspannung von 0,1 bis 4 g/den und einer Temperatur von 125 bis 230° C
betragen.
Der Temperaturbereich von 175 bis 230° C ist besonders wünschenswert für derartige
Einzelfäden. Wenn die Fäden dadurch erwärmt werden, daß sie über eine geheizte Platte
oder die beheizte scharfe Kante selbst gezogen werden, so müssen die Laufgeschwindigkeit
und Spannung der Fäden sowie die Temperatur der Platte bzw. Kante entsprechend abgestimmt
werden, weil bei einer höheren Laufgeschwindigkeit der Fäden die Wärmeübertragung
geringer ist und der Wärmekontakt von der Spannung in den Fäden abhängt. Im allgemeinen
wird die Intensität der erreichten Kräuselung mit der höheren Temperatur der Fäden,
d. h. der Prozentsatz, um den die gekräuselten Fäden sich beim Dehnen verlängern,
vergrößert.
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Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung gekräuselten Einzelfäden
oder Fadenbündel sind besonders gut für das Verarbeiten zu Unterkleidung oder Strumpfwaren
und auch zum Verarbeiten zu Geweben, welche einen angenehmen warmen und vollen Griff
besitzen sollen, geeignet. Beispiel 1 Ein Fadenbündel, welches aus 20 Einzelfäden
aus Polyhexamethylenadipamid von 3 den bestand und eine Z-Zwirnung mit 30 Drehungen
je Meter aufwies, wurde von einer Flaschenspule über eine Fadenbremse abgezogen
und mit einer Geschwindigkeit von 36,6 m/Min. um die vier Kanten einer warmgehaltenen
Stange aus einer Nickel-Chrom-Legierung herumgeleitet, welche einen rechteckigen
Querschnitt von 0,6 - 12,7 mm besaß. Die Stange wurde auf einer Temperatur von 192°
C gehalten. indem ein elektrischer Strom von 40 Amp. durch sie hindurchgeleitet
wurde. Das Garn lief der langen Seite des rechteckigen Querschnitts zu, trat mit
dieser in Berührung und lief dann um die vier Kanten, d. h. um einen Winkel von
360° herum, so daß es die Stange in Richtung parallel zu dem zugeführten Garn verließ.
Das die Kanten verlassende Garn besaß eine Spannung von 24 g und wurde auf einer
durch einen Elektromotor mit konstanter Geschwindigkeit angetriebenen Walze aufgewickelt.
Wenn das Garn von der Walze wieder abgewickelt und dabei entspannt wurde, hat sich
das Garn ausgezeichnet gekräuselt und besaß einen vollen angenehmen Griff. Beispiel
2 Es wurde wieder in der im Beispiel 1 angegebenen Weise gearbeitet, und zwar unter
Anwendung eines Fadenbündels von 210 den, das aus 34 Einzelfäden bestand und eine
S-Zwirnung mit 80 Drehungen je Meter besaß, an Stelle des im Beispiel 1 angegebenen
Fadenbündels, welches aus 20 Einzelfäden bestand. Die Nickel-Chrom-Stange wurde
hierbei auf einer Temperatur von 212° C gehalten. Es wurde eine sehr gute Kräuselung
erhalten. Beispiel 3 Ein Fadenbündel, das aus 20 Einzelfäden aus Polyhexamethylenadipamid
von je 3 den bestand und eine Z-Zwirnung von 30 Drehungen je Meter aufwies, wurde
mit einer Geschwindigkeit von 10,5 m/Min. und einer Spannung von 1 g/den um eine
rechteckige Nickel-Chrom-Stange herumgezogen. Die rechteckige Stange besaß einen
Querschnitt von 19 - 0,5 mm und wurde auf einer Temperatur von 202° C gehalten,
indem ein entsprechender elektrischer Strom hindurchgeleitet wurde. Das Garn wurde
der einen Langseite des Rechteckquerschnitts zugeführt und dann in der im Beispiel
1 beschriebenenWeise 360° um die Stange herumgeführt. Fünf auf diese Weise behandelte
Fadenbündel wurden zusammengefaßt und mit 160 Drehungen je Meter in Z-Form gezwirnt.
Das so erhaltene fünffache Garn wurde dann in entspanntem Zustand 10 Minuten einer
Behandlung mit gesättigtem Dampf von 1,7 kg/cm- Dampfspannung unterworfen. Das sich
ergebende Garn besaß eine angenehme Fülligkeit und zwar zum Handstricken sehr brauchbar.
Beispiel 4 Es wurde ein Nickel-Chrom-Streifen von linsenförmigem Querschnitt mit
folgenden Abmessungen hergestellt: Die Längsachse betrug 9,5 mm und die kurze Achse
0,25 mm, und die Kanten waren mit einem Radius von 0,13 mm abgerundet. Dieser Metallstreifen
wurde elektrisch auf eine Temperatur von 188° C erwärmt, indem ein Strom von 27
Amp. hindurchgeleitet wurde. Es wurde diesem Streifen ein Fadenbündel mit 34 Einzelfäden
aus Polyhexamethylenadipamid von je 3 den und einem Z-Zwirn von 30 Drehungen je
Meter an einer Kante tangential zugeführt und um einen Winkel von insgesamt 505°
um den Streifen herumgeleitet. Auf diese Weise wurde bei Nichtbeachtung der ersten
Kante das Garn um drei Kanten herumgeführt. Die Laufgeschwindigkeit des Garns betrug
71 m/Min. und die Spannung 1,2 g/den. Das so behandelte Garn wurde dann ohne vorheriges
Entspannen auf einer Rundwirkmaschine zu einer Socke gewirkt. Die gewirkte Socke
ließ man sich auf einer Formvorrichtung entspannen und wurde dann fixiert, indem
sie etwa 2 Minuten lang gesättigtem Dampf von 1,7 kg/cm2 Dampfdruck ausgesetzt wurde.
Die Socke besaß einen angenehmen luftigen Griff. Beispiel 5 Ein Fadenbündel mit
10 Einzelfäden aus Polyhexamethylenadipamid von je 3 den wurde mit 30 Drehungen
je Meter in Z-Richtung gezwirnt und mit einer Geschwindigkeit von 36,6 m/Min. über
eine etwas konvexe Metallplatte geleitet, welche auf einer Temperatur von 185° C
gehalten wurde. Unmittelbar danach ließ man das Garn um eine kalte Chrom-Nickel-Stange
mit einem Querschnitt von 25,4 # 0,6 mm herumlaufen, deren Kanten einen Abrundungsradius
von 0,07 mm hatten. Das Garn kam längs einer Seitenfläche mit der Stange in Berührung
und wurde um die Stange herumgeleitet, so daß das Garn um fünf Kanten herumlief.
Die Spannung des Garnes betrug 3,2 g/den. Das Garn wurde dann mit 240 Drehungen
je Meter in Z-Richtung gezwirnt und auf einer Strumpfwirkmaschine für Regulärware
von 45 Gauges verstrickt, wobei die Maschen so groß wie möglich ausgeführt wurden.
Der auf diese Weise regulär gewirkte Strumpf wurde in kaltes Wasser eingebracht,
das dann 10 Minuten gekocht wurde. Der fertige Strumpf besaß einen warmen weichen
Griff und schmiegte sich gut dem Bein an.
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Beispiel 6 Ein Fadenbündel aus 20 Einzelfäden aus Polyhexamethylenadipamid
von je 3 den mit einem Z-Zwirn von 30 Drehungen je Meter wurde unter einer Spannung
von 1/2 g/den mit einer Geschwindigkeit von 21 nvMin. um eine rechteckige Siliciumstahlstange
von
25,7 - 0,35 mm Querschnitt herumgeleitet. Das Garn wurde tangential zu- und abgeführt,
so daß es um einen Winkel, von 360° und demgemäß um vier Kanten der Stahlstange
herumgeleitet war. Die Temperatur der Stange betrug 230° C. Das herumgezogene Garn
wurde dann mit weiteren 200 Drehungen je Meter in Z-Richtung gezwirnt und in der
im Beispiel e beschriebenen Weise auf einer Strumpfwirkmaschine für Regulärware
verarbeitet. Der fertige Strumpf wurde entspannt und dann fixiert, indem er 90 Sekunden
lang Luft von einer Temperatur von 180° C ausgesetzt wurde. Beispiel 7 Ein Fadenbündel
aus 20 Einzelfäden aus Polyhexamethylenadipamid von 60 den mit 240 Drehungen je
Meter Z-Zwirn wurde um eine Stange aus einer Nickel-Chrom-Legierung mit einer Geschwindigkeit
von 21 m/Min. herumgeleitet. Das Garn wurde der Stange tangential zu- und abgeführt,
lief also 360° um sie herum. Der Querschnitt der Stange betrug 9,5 - 0,35 mm, und
jede Kante war mit einem Radius von 0,13 mm abgerundet. Die Temperatur der Stange
betrug 198° C und die Spannung des Garnes 120 g. Das sich ergebende Garn wurde auf
einer Regulär-Strumpfwirkmaschine der im Beispiel 5 beschriebenen Art verarbeitet,
und der sich ergebende Strumpf wurde 10 Minuten lang in gesättigtem Dampf von 3,6
kg/cm2 Druck entspannt.
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Beispiel 8 Ein Fadenbündel aus 20 Einzelfäden aus Polyhexamethylensebacamid
von je 3 den wurde mit 30 Drehungen je Meter in Z-Richtung gezwirnt und unter einer
Spannung von 1,7 g/den mit einer Geschwindigkeit von 21 m/Min. insgesamt 360° um
eine Stahlstange herumgeleitet, deren Querschnitt 12,7-0,6 mm betrug und deren Kanten
mit einem Radius von 0,13 mm abgerundet waren. Die Stange wurde auf einer Temperatur
von 165° C gehalten. Das sich ergebende Garn ließ man sich in Luft bei Zimmertemperatur
entspannen. Es besaß einen hohen Grad der Kräuselung. Beispiel 9 Ein Fadenbündel
aus 15 Einzelfäden von Polys-caprolactam von je 3 den mit Z-Zwirn mit 30 Drehungen
je Meter wurde mit einer Geschwindigkeit von 15 in/Min. auf einem Weg von 10 cm
durch Wasser von Zimmertemperatur geleitet. Nach dem Austreten aus dem Wasser wurde
das Garn 450° um eine rechteckige Stange der im Beispiel 8 beschriebenen Art herumgeführt,
welche auf einer Temperatur von 138° C gehalten war. Das Garn stand unter einer
Spannung von 45 g, wurde der Stange zugeführt und lief dabei über fünf Kanten derselben.
Das sich ergebende Garn ließ man sich bei Zimmertemperatur entspannen, wobei sich
die Kräuselung entwickelte. Beispiel 10 Ein Fadenbündel mit 34 Einzelfäden aus Polyhexamethylenadipamid
von je 210 den und einem Z-Zwirn mit 30 Drehungen je Meter wurde bei einer Temperatur
von 225° C unter einer Spannung von 63 g und mit einer Geschwindigkeit von 15 m/Min.
360° um eine rechteckige Stahlstange herumgeführt. Der Querschnitt der Stange betrug
19 - 0,35 mm, und jede der vier Kanten war mit einem Radius von 0,13 mm abgerundet.
Das sich ergebende Garn wurde, ohne aufgewickelt zu werden, unter zu vernachlässigender
Spannung direkt durch eine von Heißluft mit einer Temperatur von 160° C durchströmte
Kammer geführt, um die Kräuselung zu entwickeln. Das Garn wurde dann zu einem Strähn
aufgewickelt, der für das Handstricken geeignet ist. Beispiel 11 Ein Fadenbündel
mit 35 Einzelfäden aus Polyäthylenterephthalat von je 2 den und einem Z-Zwim mit
30 Drehungen je Meter wurde unter einer Spannung von 140 g um eine rechteckige Chrom-Nickel-Stange
herumgeführt, welche die im Beispiel 7 angegebenen Ausmaße besaß. Die Temperatur
der Stange betrug 136° C, und das Garn wurde mit einer Geschwindigkeit von 15 m/Min.
zugeführt. Das Garn wurde dann. in Form eines Wickels mit gesättigtem Dampf von
0,4 kg/em2 Druck behandelt, um die Kräuselung zu entwickeln.