-
Verfahren zur Erzeugung permanent gekräuselter bzw. ondulierter vollsynthetischer
organischer Fäden oder Fadenbündel Es ist bekannt, künstlichen Fäden bzw. Fadenbündeln
eine permanente Kräuselung zu erteilen, indem man sie auf einer Zwirnspindel anomal
hochdreht, auf der Spule einer Dämpfung unterwirft, trocknet und sodann wieder auf
normale Drehung oder über den Nullpunkt hinaus zurückdreht. Es ist ferner bekannt,
die Fäden in kontinuierlicher Arbeitsweise mit Hilfe einer Falschzwirnvorrichtung
vorübergehend hochzudrehen und sie auf diese Weise zu kräuseln. Solche Falschzwirnvorrichtungen
sind beispielsweise in den schweizerischen Patentschriften 239 737 und 245 643 beschrieben.
Bei der praktischen Durchführung des kontinuierlichen Hoch- und Zurückdrehens durchlaufen
die von der Fadenliefervorrichtung kommenden Fäden beispielsweise eine erste Fadenfördervorrichtung,
sodann eine Behandlungsstrecke, auf welcher sie einer Naß- und/oder Wärmebehandlung
unterworfen werden, durchlaufen darauf den Drallgeber der Falschzwirnvorrichtung
und schließlich eine zweite Fadenfördervorrichtung. Die Fäden bzw. Fadenbündel befinden
sich dabei schon kurz nach der ersten Fördervorrichtung in hochgedrehtem Zustand
und werden unmittelbar nach dem Drallgeber wieder zurückgedreht.
-
Die Erfindung bezieht sich nun auf das Kräuseln von Fäden bzw. Fadenbündeln
aus Polyamiden oder anderem vollsynthetischem organischem Material durch vorübergehendes
Hochdrehen mittels einer Falschzwirnvorrichtung. Es hat sich hierbei gezeigt, daß
den Fäden beim Eintritt in die Falschzwirnanlage mit Vorteil eine gewisse Nacheilung
gegeben wird, d. h. die erste Fadenfördervorrichtung etwas langsamer angetrieben
wird als die zweite, so daß die Fäden zwischen den beiden Fördervorrichtungen eine
mindestens leichte Verstreckung erfahren.
-
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Erzeugung permanent
gekräuselter bzw. ondulierter vollsynthetischer organischer Fäden oder Fadenbündel
durch vorübergehendes Hochdrehen der bereits einer Orientierungsstreckung unterworfenen
glatten, normal gedrehten oder ungedrehten Fäden mittels einer Falschzwirnvorrichtung,
bei dem die Fäden im hochgedrehten Zustand einer Naß- und/oder Wärmebehandlung unterworfen
werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Fadenzufuhr am Anfang der Falschzwirnanlage
gegenüber dem Fadenabzug am Ende der Anlage derart verzögert wird, daß die Fäden
beim Durchlaufen der Anlage eine zusätzliche Verstreckung ungefähr zwischen 0,5
und 20 °/o, vorzugsweise zwischen 4 und 10 °/a, erfahren.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ist überraschend; denn normalerweise
mußte angenommen werden, daß den die Falschzwirnanlage durchlaufenden Fäden beim
Eintritt in die Anlage eine gewisse Voreilung gegeben werden muß, d. h., daß die
erste Fadenfördervorrichtung etwas schneller angetrieben werden muß als die zweite,
damit die Fäden während des Hochdrehens nicht zu stark gespannt sind. Bei der immerhin
beachtlichen mechanischen Beanspruchung der Fäden während des Hochdrehens waren
selbst bei einem sehr elastischen Material bei zu hoher Spannung Fadenbrüche zu
erwarten. Insbesondere mußte jeder Fachmann annehmen, daß es während des Anlaufens,
wo eine Verkürzung der Fäden infolge des Drehungseinschlages erfolgt, unerläßlich
ist, denselben beim Eintritt in die Falschzwirnanlage eine Voreilung zu geben. Tatsächlich
ist aber genau das Gegenteil der Fall, und es hat sich unerwarteterweise gezeigt,
daß ein vorübergehendes Hochdrehen von Fäden aus vollsynthetischem organischem Material
zwecks Kräuselung derselben bedeutend reibungsloser vor sich geht, wenn die Fadenzufuhr
beim Eintritt in die Falschzwirnanlage gegenüber dem Fadenabzug am Ende der Anlage
etwas verzögert wird.
-
Es ist zwar auch nicht mehr neu, vollsynthetische Fäden während des
Kräuselns mittels des Falschdralles gleichzeitig zu strecken. Bei diesem bekannten
Verfahren,
bei welchem frisch gesponnene Vinylidenchloridfäden von normaler Kristallinität
zwecks Orientierung der Kristallite in stark abgekühltem Zustand einer gleichzeitigen
Streckung und Falschzwirnung unterworfen werden, wird der mit einer Temperatur von
etwa 190°C aus der Spinndüse kommende Faden in Eiswasser abgekühlt; hierauf wird
ihm in einer Falschzwirnvorrichtung ein Falschzwirn von etwa 240 Drehungen je Meter
erteilt. Gleichzeitig wird der Faden verstreckt, wodurch eine Ausdehnung des Fadens
von 3000/, bewirkt wird.
-
Es handelt sich also bei dem bekannten Verfahren um einen ausgesprochenen
Kaltstreckprozeß zwecks Orientierung der Kristallite. Die gleichzeitig vorgenommene
Falschzwirnung bezweckt die Veränderung des Querschnittes der Einzelfäden und eine
gewisse Ondulierung derselben in Längsrichtung, damit die Fäden beim Verarbeiten
zu Garnen, Geweben oder Gewirken eine weniger glatte Oberfläche und einen höheren
Reibungswiderstand aufweisen.
-
Das bekannte Verfahren läßt sich mit dem vorliegenden Verfahren nicht
vergleichen, bei welchem von bereits verstreckten orientierten Fäden ausgegangen
wird, wie sie im Handel erhältlich sind. Diese handelsüblichen Fäden werden auf
einer Falschzwirnvorrichtung auf eine sehr hohe vorübergehende Drehung gebracht
und im hochgedrehten Zustand einer Hitzefixierung unterworfen. Hierbei werden die
Fäden zusätzlich noch bis zu 20 °/o ihrer Ausgangslänge verstreckt, d. h. zusätzlich
zu der Länge der bereits der Orientierungsstreckung unterworfenen Fäden.
-
Auf diese Weise erhält man hochelastische, intensiv gekräuselte Fäden
bzw. Fadenbündel mit einer Elastizität von 200 bis 300 °/o.
-
Die nach dem bekannten Verfahren behandelten Fäden weisen demgegenüber
infolge der relativ geringen vorübergehenden Drehung von nur 240 T/m, die sie beim
Falschzwirnen erhalten, keine intensive Kräuselung, sondern nur eine gewisse Ondulation
auf. Ferner beträgt ihre Elastizität höchstens einen Bruchteil derjenigen, wie sie
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei Fäden bzw. Fadenbündeln erreicht wird.
-
Die Fäden bzw. Fadenbündel können beim vorliegenden Verfahren entweder
im Sinne ihrer ursprünglichen Drehrichtung oder entgegengesetzt zu derselben über
den Nullpunkt hinaus hochgedreht werden. Außerdem können nachträglich je zwei Fäden
bzw. Fadenbündel, von denen eines in .Z-Richtung und das andere in S-Richtung vorübergehend
hochgedreht wurde, miteinander in Z- oder S-Richtung auf normale Drehung verzwirnt
werden. Man erhält so ein regelmäßiges Produkt, dessen innerer Spannungszustand
völlig ausgeglichen ist. Bei aus solchen zweifachen Zwirnen hergestellten Wirkstücken
tritt die sonst häufig beobachtete schraubenförmige Verdrehung derselben nicht auf.
-
Die Erfindung bezieht sich in erster Linie auf das Kräuseln von Fäden
bzw. Fadenbündeln aus Polyamiden, z. B. solchen, die aus Hexamethylendiamin und
Adipinsäure oder aus Epsilon-Caprolactam hergestellt sind. Es kommen jedoch auch
Fäden aus anderem vollsynthetischem organischem Material in Betracht, beispielsweise
solche auf Polyvinylbasis oder solche aus Polyestern.
-
Die Erfindung ist nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Beispiel l Ein Fadenbündel aus Polyhexamethylen-Adipamid (Nylon
66) 70/1 den mit 23 Einzelfäden 100 Dr/m S, durchläuft eine Falschzwirnvorrichtung,
in welcher es vorübergehend über den Nullpunkt auf 3000 Dr/m Z hochgedreht wird.
Das Fadenbündel wird durch ein Walzenpaar mit einer Geschwindigkeit von 20,0m/Min.
von einer konischen Kreuzspule abgezogen, es durchläuft sodann in etwa 7 Sekunden
ein auf 200°C erhitztes Rohr und eine freie kalte Zone, anschließend den Drallgeber
und schließlich ein zweites, mit 21,2 m/ Min. Umfangsgeschwindigkeit unlaufendes
Walzenpaar. Infolge der verschiedenen Umfangsgeschwindigkeit beider Walzenpaare
wird das Fadenbündel um 6 °/o verstreckt.
-
Es entsteht ein wollähnlich gekräuseltes Material. Durch nachträgliches
Dämpfen des entspannten Produktes wird die Kräuselung bedeutend intensiver.
-
Beispiel 2 Ein normales Fadenbündel aus Nylon 66 30/1 den 70 Dr/m
S durchläuft in etwa 10 Sekunden eine Falschzwirnvorrichtung, in welcher es um 5
°/o verstreckt wird. Nach dem ersten Walzenpaar durchläuft es in etwa 8 Sekunden
ein auf 190°C erhitztes Metallrohr, in welchem die Luft durch auf 190°C überhitzten
Wasserdampf verdrängt wird. Durch den Drallgeber wird das Fadenbündel vorübergehend
über den Nullpunkt auf 4600 Dr/m Z hochgedreht.
-
In analoger Weise wird ein 30/ 1-den-Nylon-66-Fadenbündel 210 Dr/m
Z vorübergehend auf 4600 Dr/m S hochgedreht, worauf dann beide Fadenbündel mit 70
Dr/m S verzwirnt werden. Es entsteht ein weiches, gleichmäßiges, sehr voluminöses
und dicht gekräuseltes Produkt, dessen innere Spannungen völlig ausgeglichen sind.
-
Beispiel3 Ein normales Fadenbündel aus Nylon 66 150/1 den 100 Dr/m
S wird durch ein Walzenpaar mit einer Geschwindigkeit von 27,6 m/Min. in die Falschzwirnvorrichtung
gezogen und vorübergehend auf 2000 Dr/m Z hochgedreht. Es durchläuft dann in etwa
5 Sekunden ein Metallrohr, in welches Sattdampf von 3,5 Atmosphären Überdruck eingeleitet
wird, und den Drallgeber. Das zweite Walzenpaar zieht das behandelte Fadenbündel
mit einer Geschwindigkeit von 30 m/Min. ab, so daß das Material in der Apparatur
um 8,7 °/o verstreckt wird.
-
Das derartig behandelte Fadenbündel ist außerordentlich dicht und
gleichmäßig gekräuselt. Beispiel 4 Ein normales 60/1-den-Polyamid-Fadenbündel, hergestellt
aus Epsilon-Caprolactam, das unter der Bezeichnung Nylon 6 im Handel bekannt ist
und das eine Drehung von 50 Dr/m S aufweist, läuft mit einer Geschwindigkeit von
18 m/Min. in die Falschzwirnvorrichtung. Das vorübergehend auf 3000 Dr/m Z hochgedrehte
Fadenbündel verweilt während etwa 9 Sekunden in einem auf 170°C erhitzten Rohr,
durchläuft eine Kühlzone und den Drallgeber, um schließlich die Anlage mit einer
Geschwindigkeit von 19 m/Min. zu verlassen. Die Verstreckung beträgt 5,60/,.
-
Ein 60/1-den-Nylon-6-Fadenbündel mit 150 Dr/m Z wird unter gleichen
thermischen und mechanischen
Bedingungen vorübergehend auf 3200
Dr/m S hochgedreht. Wenn beide derart behandelten Fadenbündel mit 50 Dr/m S verzwirnt
werden, entsteht ein sehr regelmäßiges und intensiv gekräuseltes Produkt.
-
Beispiel s Ein ausPolyacrylnitrilhergestelltes 150/1-den-Fadenbündel
(80 Einzelfäden) 13 Dr/m Z, wird durch ein Walzenpaar mit einer Geschwindigkeit
von 30 m/Min. in die Falschzwirnvorrichtung gezogen, wo es vorübergehend auf 2500
Dr/m S hochgedreht wird. Es durchläuft ein elektrisch auf 175°C erhitztes Rohr,
eine Kühlzone und den mit 75 000 T/Min. drehenden Drallgeber, um schließlich durch
ein zweites Walzenpaar mit einer Geschwindigkeit von 32,1 m/Min. die Vorrichtung
zu verlassen. Die Verstreckung beträgt somit 7 0/0.
-
Das Material ist gleichmäßig wollähnlich gekräuselt. Beispiel 6 Ein
Fadenbündel aus Polyäthylenterephthalat mit dem Titer 70/1 den (35 Einzelfäden)
und 20 Dr/m S wird unter der Verstreckung von 6 0/0 durch die Falschzwirnvorrichtung
gezogen, wobei es in 8 Sekunden ein auf 195°C erhitztes Rohr, eine kalte Zone und
den Drallgeber durchläuft. Letzterer erteilt dem Fadenbündel eine vorübergehende
Drehung von 3000 Dr/m Z.
-
Das behandelte Material ist gleichmäßig und stark gekräuselt.
-
Beispiel ? Vier normale Fadenbündel aus Nylon 66 70/1 den (23 Einzelfäden)
900 Dr/m Z werden mit Hilfe eines Walzenpaares mit einer Geschwindigkeit von 20m/Min.
gleichzeitig von vier konischen Kreuzspulen abgezogen. Sie durchlaufen im auf 3000
Dr/m Z hochgedrehten Zustand ein 180 cm langes, mit Sattdampf von 5 Atmosphären
Überdruck gespeistes Dampfrohr und etwa 80 cm freien Weg, durchlaufen sodann den
Drallgeber und verlassen die Falschzwirnvorrichtung durch ein zweites, umlaufendes
Walzenpaar mit einer Geschwindigkeit von 21,2 m/Min., was einer Verstreckung um
6 0/0 entspricht. Nach dieser Behandlung liegen die vier Fadenbündel vollkommen
offen vor, was ihre Trennung ermöglicht. Beim Dämpfen in losem Zustand zeigen die
Fadenbündel eine außergewöhnliche Neigung zu intensiver Ondulation und erhalten
dann einen crepeartigen Charakter.
-
Beispiel 8 Fünf gefachte Einzelfäden (Monofile) 15 den aus Nylon 66
gelangen mit einer Geschwindigkeit von 30 m/Min. von einer Scheibenspule durch ein
Walzenpaar in die Falschzwirnvorrichtung. Das Material wird auf 3000 Dr/m hochgedreht,
durchläuft ein 60 cm langes Dampfrohr, in welches Sattdampf von 160°C eingeleitet
wird, verbleibt anschließend während etwa 11/, Sekunden an der kalten Luft, durchläuft
den Drallgeber und verläßt die Vorrichtung in offenem Zustand durch eine gegenüber
dem ersten Walzenpaar um 5 0/0 schneller angetriebene Fördervorrichtung. Die Monofile,
welche sich leicht voneinander trennen lassen, weisen eine sehr feine und permanente
Ondulierung auf.
-
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein permanent gekräuseltes
voluminöses Fadenbündel mit sehr günstigen mechanisch-physikalischen Eigenschaften
erhalten, dessen »potentielle Dehnung«, berechnet nach der Formel:
a = mit einer Grundbelastung von 0,002 g/den gemessene Fadenlänge, b = mit einer
Belastung von 0,8 g/den gemessene Fadenlänge, mindestens 1501)1, beträgt.
-
Zur Veranschaulichung der Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist in der Zeichnung ein Vergleich der »potentiellen Dehnung« und der Reißfestigkeit
der Fäden mit der während des Falschzwirnens erfolgenden Verstreckung der Fäden
in Prozent ihrer ursprünglichen Länge graphisch dargestellt. Es sind die Werte zweier
verschiedener Nylonfadenbündel ersichtlich. Die gestrichelte Kurve A-A zeigt die
Wirkung der Verstreckung während des Falschzwirnens auf die Reißfestigkeit, ausgedrückt
in Gramm, bei einem Fadenbündel aus Nylon 66, 70 den, 23 Einzelfäden, 170 Dr/m Z,
und die Kurve B-B zeigt diese Wirkung bei einem Nylon-66-Fadenbündel, 70 den, 23
Einzelfäden, 30 Dr/m Z. Die Kurve I-1 zeigt den Verlauf der »potentiellen Dehnung«
in Abhängigkeit von der Verstreckung während des Falschzwirnens bei einem Nylon-66-Fadenbündel,
70 den, 23 Einzelfäden, 170 Dr/m Z, und Kurve II-11 zeigt diesen Verlauf bei einem
Nylon-66-Fadenbündel, 70 den, 23 Einzelfäden, ,30 Dr/m Z.
-
Die beiden Fadenbündel wurden in Parallelversuchen unter folgenden
Bedingungen behandelt: Sie durchliefen mit einer Geschwindigkeit von etwa 40 m/Min.
eine Falschzwirnvorrichtung, deren Drallgeber mit 120 000 T/Min. rotierte, und wurden
dabei vorübergehend auf 3000 Dr/m S hochgedreht. In der Falschzwirnvorrichtung durchliefen
sie ferner ein 180 cm langes Metallrohr, in welches Sattdampf von 4,5 Atmosphären
Überdruck eingeleitet wurde. Während des Falschzwirnens wurden die Fäden um 40,
30, 20, 15, 10, 5, 0 und -5111, bezogen auf die Umfangsgeschwindigkeiten der beiden
Walzenpaare für die Fadenzufuhr und den Fadenabzug, verstreckt. Der Wert -50/0 bedeutet,
daß das erste Walzenpaar gegenüber dem zweiten eine Voreilung aufweist.
-
Von den Sechszehn Fadenvarianten wurden kleine 50-m-Strähnen abgehaspelt,
diese nach der üblichen Methode gewaschen, getrocknet, lose gedämpft und in eine
Atmosphäre von
650/, relativer Feuchtigkeit bei 20°C gebracht. Bei den so
erhaltenen Fäden wurden sodann die Reißfestigkeit und die »potentielle Dehnung«
geprüft, wobei folgende Resultate erhalten wurden
| Nylonfadenbündel 70 den, 170 Dr/m S |
| Reißfestigkeit potentielle |
| Dehnung |
| a) Verstreckung 400/, 330 g 2030/, |
| b) Verstreckung 300/, 333 g 1840/, |
| c) Verstreckung 200/, 333 g 2180/0 |
| d) Verstreckung 150/0 336 g 2640/0 |
| e) Verstreckung 100/, 335 g 2700/, |
| f) Verstreckung 50/, 328 g 2550/, |
| g) Verstreckung 00/, 309 g 2740/, |
| h) Voreilung 590 291 g 2890/, |
| Nylonfadenbündel 70 den, 30 Dr/m Z |
| Reißfestigkeit Potentielle |
| Dehnung |
| a) Verstreckung 400/0 285 g 2600/, |
| b) Verstreckung 3001, 314 g 240/0 |
| c) Verstreckung 200/, 304 g 2710/0 |
| d) Verstreckung 1501, 307 g 3230/0 |
| e) Verstreckung 100/, 325 g 3200/, |
| f) Verstreckung 501, 291 g 3490/, |
| g) Verstreckung 00/, 299 g 3800/, |
| h) Voreilung 50/0 288 g 3840/0 |
Aus der vorhergehenden Tabelle sowie aus der graphischen Darstellung der Zeichnung
geht hervor, daß die optimale Qualität der Kräuselung unter den im schraffiierten
Bereich liegenden Bedingungen erhalten wird, wo einerseits die Reißfestigkeit ihre
Höchstwerte erreicht und andererseits die »potentielle Dehnung« noch genügend hohe
Werte aufweist.