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Verfahren zur Herstellung von Schlingengarn Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von Schlingengarn aus einem Fadenbündel mit Fäden
aus Polyolefinen, wobei das Fadenbündel in eine von einem Gasstrom durchströmte
Wirbelkammer eingeführt wird und unter Verringerung der Laufgeschwindigkeit aus
der Wirbelkammer abgezogen wird.
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Es ist bekannt, Schlingengarne aus Fadenbündeln der verschiedensten
Zusammensetzung, z. B. aus Fäden aus Celluloseestern, Polyamiden, Acrylnitrilpolymeren
und Polyestern, herzustellen.
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Der Grad der Schlin(yenbildung läßt sich durch Steuerung der Geschwindigkeit,
mit der der Gasstrom die Wirbelkammer durchströmt, und der Eiaführ- und der Abzugsgeschwindigkeit
des Fadenbündels in bzw. aus der Wirbelkammer weitestgehend variieren.
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Obgleich sich die bekannten Verfahren, die sich im wesentlichen nur
in der Konstruktion der Wirbelkammer und.;oder in der Art der Zufuhr des Gasstromes
unterscheiden, zur Herstellung von Schlingengarnen aus Bündeln von Fäden der verschiedensten
synthetischen Polymeren als geeignet erwiesen haben, hat sich doch gezeigt, daß
sich die bekannten Verfahren nicht zur Herstellung eines technisch brauchbaren Schlingengarnes
aus Polyolefinfäden, insbesondere Polypropylenfäden, die bekanntlich auf Grund ihrer
besonders ausgeprägten Hydrophobie schwer zu verarbeiten sind, eignen.
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Aufgabe der Erfindung war es daher, ein wirksames und leicht durchführbares
Verfahren zur Herstellung von Schlingengarn aus einem Fadenbündel aus Polyolefinfäden
an@ugebcn.
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Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß sich Fadenbündel aus
Polyolefinfäden in einfacher Weise zu Schlingengarn verarbeiten lassen, wenn man
das Fadenbündel vor Eintritt in die Wirbelkammer in bestimmter Weise anfeuchtet.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung von Schlingengarn aus einem Fadenbündel
mit Fäden aus Polyolefinen, wobei das Fadenbündel in eine von einem Gasstrom durchströmte
Wirbelkammer eingeführt wird und unter Verringerung der Laufgeschwindigkeit aus
der Wirbelkammer abgezogen wird, wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst,
daß das Fadenbündel vor Einführung in die Wirbelkammer durch einen flüssigen, das
Fadengut nicht lösenden, niedrigsiedenden Kohlenwasserstoff oder 50 bis 400010 Wasser,
bezogen auf das Gewicht des trockenen Fadenbündels, angefeuchtet wird.
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Vorzugsweise wird ein Fadenbündel mit Fäden aus Polypropylen verwendet.
In zweckmäßiger Weise wird das Fadenbündel ferner vor Einführung in die Wirbelkammer
durch ein Kohlenwasserstoff- oder Wasserbad geleitet.
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Die Schlingen, Schlaufen u. dgl. der nach dem Verfahren der Erfindung
herstellbaren Schlingengarne bleiben auch dann erhalten, wenn die Garne großen Belastungen
und Spannungen ausgesetzt werden. Diese bei Durchführung des Verfahrens der Erfindung
erzielbaren Ergebnisse sind überraschend. Polyolefinschlingengarne, insbesondere
Polypropylenschlingengarne, die ohne Befeuchten hergestellt werden, verlieren ihre
Schlingen oder Kräuselungen bereits dann, wenn sie nur geringfügig belastet werden,
weshalb sich diese Schlingengarne in der Praxis nicht verwenden lassen. Gegenüber
den nach den bekannten Verfahren herstellbaren Schlingengarnen auf Polyolefinbasis
haben die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Schlingengarne den Vorteil,
daß sich die einzelnen Schlingen aufweisenden Fäden nur außerordentlich schwer voneinander
trennen lassen.
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Es war zwar bekannt, daß man zur Herstellung von Schlingengarnen auch
feuchte Fäden verwenden kann, doch wird gleichzeitig angegeben, daß der Feuchtigkeitsgehalt
der zu verarbeitenden Fäden nicht von großer Bedeutung ist. Diese Feststellung wurde
ganz offensichtlich auf Grund der Erfahrung bei der Verarbeitung von Fäden aus Rayon
getroffen,
die ebenfalls primär beschrieben wird. Jedenfalls konnte
der Fachmann der Literatur nicht entnehmen, daß eine Befeuchtung von Polyolefinfadenbündeln
mit einem Kohlenwasserstoff oder einer beträchtlichen Wassermenge die Herstellung
von Polyolefinschlingengarnen ausgezeichneter Eigenschaften ermöglichen würde.
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Die genaue Wirkungsweise des auf das Fadenbündel aufgebrachten Wassers
ist noch nicht bekannt.
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Vorzugsweise wird bei Verwendung von Wasser das Fadenbündel längs
der Wirbelkammerachse in die Wirbelkammer eingeführt.
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Der zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung geeignete niedrigsiedende
Kohlenwasserstoff kann aus einem beliebigen flüchtigen Kohlenwasserstoff bestehen,
der bei Raumtemperatur leicht von der Oberfläche des behandelten Garnes verdunstet
und ein Nichtlösungsmittel für das Fadenbündel ist.
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Geeignet sind insbesondere gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe
und Mischungen hiervon.
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Wasser besitzt gegenüber den flüchtigen Kohlenwasserstoffen den Vorteil,
daß bei seiner Verwendung keine gesundheitlichen Störungen bei dem Bedienungspersonal
auftreten können und keine Gefahr einer Feuerentwicklung besteht.
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Der geschilderte Nachteil der Kohlenwasserstoffe kann jedoch dadurch
beseitigt werden, daß bei ihrer Verwendung die Wirbelkammer in einem Gehäuse untergebracht
wird, so daß die vom Gasstrom abgeblasenen Flüssigkeitspartikeln aufgefangen und
abgeführt werden können.
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Das nach dem Verfahren der Erfindung herstellbare Schlingengarn eignet
sich für viele Verwendungszwecke, insbesondere zur Herstellung von Teppichen und
Decken. Für diesen Zweck sind insbesondere Polypropylenschlingengame von hohem Titer
geeignet. Die Schlingengarne sind aber auch zur Herstellung von Filtern, Seilen,
Dichtungen und Packungen geeignet und lassen sich zur Isolierung von Drähten und
Kabeln verwenden.
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In der Zeichnung ist dargestellt in F i g. 1 die Durchführung des
Verfahrens nach der Erfindung bei Verwendung eines niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffs,
F i g. 2 die Durchführung des Verfahrens der Erfindung bei Verwendung von Wasser.
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Bei der in F i g. 1 schematisch dargestellten Vorrichtung wird ein
Bündel aus Polyolefinfäden 1 von der Spule 2 abgezogen und über das Führungsglied
3 sowie zwischen den Zuführrollen 4 und 5 hindurch zur Auftragswalze 6 geführt.
Die Walze 6 ist in einem Trog 8, der einen niedrigsiedenden Kohlenwasserstoff 7
enthält, drehbar gelagert, so daß auf das Fadenbündel Kohlenwasserstoff aufgetragen
wird.
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Von der Walze 6 gelangt das Fadenbündel nach Änderung der Bewegungsrichtung
in die Wirbelkammer 9, welcher durch die Leitung 10 ein Gasstrom zugeführt wird.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform entspricht die Änderung der Bewegungsrichtung
des Fadenbündels einem Winkel von 90°.
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In der Wirbelkammer 9 erfolgt die Schlingenbildung oder Kräuselung.
Von der Kammer 9 wird das Fadenbündel 11 wiederum unter Änderung der Bewegungsrichtung
im Winkel abgeführt und den Zugrollen 12 und 13 zugeführt, deren Umlaufgeschwindigkeit
wesentlich geringer ist als die der Zuführrollen 4 und 5. Das Fadenbündel wird dann
einer Aufspulvorrichtung zugeführt, die aus der Mitnehmerrolle 14 und der Spule
15 besteht.
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Bei der in F i g. 2 schematisch dargestellten Ausführungsform des
Verfahrens der Erfindung wird ein Fadenbündel aus Polyolefinfäden 1 von der Spule
2 abgezogen und über das Führungsglied 3 zwischen den Zuführrollen 4 und 5 hindurch
in den Trog 18, in dem sich Wasser 17 befindet, geführt. Hier wird das Fadenbündel
durch die Führungsglieder 15 und 16 in das Wasser 17 getaucht. Das Fadenbündel wird
dann in axialer Richtung der Wirbelkammer 9 zugeführt. Die Wirbelkammer 9 wird mit
einem Gasstrom aus der Leitung 10 gespeist. Von d'er Wirbelkammer 9 wird das Fadenbündel
11 dann im Winkel von ungefähr 90° zur Achse der Wirbelkammer den Zugrollen
12 und 13 zugeführt, die mit einer geringeren Geschwindigkeit als die Zuführrollen
4 und 5 umlaufen. Diese Rollen führen das erzeugte Schlingengarn 11 der Mitnehmerrolle
14 und der Spule 15 zu.
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Der bei den in den F i g. 1 und 2 dargestellten Verfahren verwendete
Gasstrom besteht vorzugsweise aus einem Luftstrom.
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In den F i g. 1 und 2 ist das Verfahren nur schematisch wiedergegeben,
d. h., daß gegenüber der vereinfachten Darstellung selbstverständlich viele Abänderungen
getroffen werden können. Beispielsweise kann die Walze 6 der in F i g. 1 dargestellten
Vorrichtung durch einen Schwamm, einen Docht oder eine Sprühdose ersetzt werden.
Auch kann auf ein Fadenbündel ein Kohlenwasserstoff dadurch aufgebracht werden,
daß das Fadenbündel, wie in F i g. 2 dargestellt, durch die Flüssigkeit geführt
wird. Auch kann der Winkel, unter dem das Fadenbündel in die Düse eingeführt wird,
von dem angegebenen verschieden sein. Es hat sich jedoch gezeigt, daß es bei Durchführung
des Verfahrens der Erfindung gemäß F i g. 2 vorteilhaft ist, das Fadenbündel nach
Verlassen des Troges 18 koaxial zur Wirbelkammeröffnung in die Wirbelkammer einzuführen.
Hierdurch geht nur wenig Wasser vom Fadenbündel verloren. Bei Eintritt in die Wirbelkammer
bläst der Wirbelkammerabzugsstrom, der im Gegenstrom zur Richtung, in der das Fadenbündel
eingeführt wird, wirkt, einen Teil des am Fadenbündel anhaftenden Wassers ab. Das
übrige Wasser, das zwischen den einzelnen Fäden sitzt und an der Oberfläche des
Fadenbündels anhaftet, wird jedoch in die Wirbelkammer eingeführt. In der Kammer
wirken Wasser und Fäden auf Grund der Wirkung des Gasstromes hoher Geschwindigkeit
aufeinander ein, so daß ein Schlingengarn erhalten wird. Während dieser Verfahrensstufe
wird die Hauptwassermenge vom Fadenbündel abgeblasen, so daß das aus der Kammer
austretende Schlingengarn nur noch wenige Gewichtsprozent Wasser aufweist, die vom
Garn bei Raumtemperatur leicht verdunsten.
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Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung eignen sich die bekannten
Wirbelkammern, wie sie z. B. in den USA.-Patentschriften 2 884 756 und 2 924 868
beschrieben werden.
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Die Flüchtigkeit des Kohlenwasserstoffs ist deshalb wichtig, weil
dieser vom Fadenbündel nach Verlassen der Wirbelkammer möglichst leicht verdampfen
und keine Rückstände hinterlassen soll. Durch Verwendung eines flüchtigen Kohlenwasserstoffs
wird ferner erreicht, daß das Schlingengarn die Aufspulvorrichtung 15,15 im wesentlichen
im trockenen Zustand erreicht.
Nach dem Austritt aus der Wirbelkammer
und vor dem Aufspulen kann auf das Schlingengarn gegebenenfalls ein Gleit- oder
Schmiermittel aufgebracht werden.
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Geeignet sind insbesondere Fadenbündel mit einem Gesamttiter von etwa
50 bis 8000 Denier. Die Anzahl der Fäden des Fadenbündels kann beliebig sein. Die
lineare Geschwindigkeit, mit der das Fadenbündel der Wirbelkammer zugeführt wird,
hängt von dem Gesamttiter des Fadenbündels ab. Die Fadenbündel mit niederen Titern,
z. B. von 50 bis 150 Denier, können mit Geschwindigkeiten von bis zu etwa 185 m/Min.
in die Wirbelkammer eingeführt werden. Fadenbündel von mehr als 150 Denier werden
zweckmäßig mit Geschwindigkeiten von etwa 27,5 bis etwa 185 m/Min. in die Wirbelkammer
eingeführt. Entsprechend kann der Druck in der Wirbelkammer zwischen etwa 1,7 und
etwa 2,05 kg/cm= bei Fadenbündeln von niederen Denierwerten bis zu etwa 5,9 bis
6,7 kg/cm2 bei Fadenbündeln von größeren Denierwerten schwanken. Weiterhin kann
das Verhältnis von der Geschwindigkeit, mit der das Fadenbündel in die Wirbelkammer
eingeführt wird, zur Geschwindigkeit, mit der das Fadenbündel aus der Kammer abgeführt
wird, sehr verschieden sein.
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Der niedrigsiedende Kohlenwasserstoff wird in vorteilhafter Weise
in Mengen von 1 bis 12 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des trokkenen Fadenbündels,
auf dieses aufgebracht.
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Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren der Erfindung näher veranschaulichen.
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Beispiel l Unter Verwendung einer Vorrichtung, wie sie in F i g. 1
schematisch dargestellt ist, wurde ein Bündel aus 100 Polypropylenfäden mit einem
Gesamttiter von 1020 Denier unter folgenden Bedingungen zu einem Schlingengarn verarbeitet:
| Umlaufgeschwindigkeit der Zuführrollen 4 und 5 .......
75,8 m/Min |
| Füllung des Troges 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . Kohlenwasserstoff |
| Aufgetragene Kohlenwasserstoffmenge . . . . . . . . . . . .
. . . . 6 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht |
| des trockenen Fadenbündels |
| Kohlenwasserstoffmenge auf dem Fadenbündel |
| nach Verlassen der Wirbelkammer . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht |
| des trockenen Fadenbündels |
| Luftdruck in der Wirbelkammer 10 . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 3,8 kg/cm2 |
| Umlaufgeschwindigkeit der Rollen 12 und 13 . . . . . . . .
. . 47,5 m/Min. |
* Verwendet wurde eine wasserklare Erdölfraktion mit einem Flammpunkt von über 38°
C. die als sogenanntes Stoddard Solvent bekannt ist (R ö m p p, Chemielexikon, 6.
Auflage, Seite 6167).
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Das hergestellte Schlingengarn besaß folgende Eigenschaften:
| Titer ...................................... 1550 Denier |
| Festigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 2,03 g; D |
| Dehnung .................................. 32,8°.o |
| Spezifisches Volumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 8134 cm-31/kg |
Beispiel 2 Unter Verwendung einer Vorrichtung. wie sie schematisch in F i g. 1 dargestellt
ist, mit der Ausnahme, daß an Stelle der Auftragswalze 6 ein Schwamm verwendet wurde,
wurde ausgehend von einem Bündel aus 100 Polypropylenfäden eines Titers von 1300
Denier ein Schlingengarn unter folgenden Bedingungen hergestellt:
| Umlaufgeschwindigkeit der Zuführrollen 4 und 5 .......
51,2 m/Min. |
| Füllung des Troges 8 . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . Kohlenwasserstoff der im Beispiel 1 angegebenen |
| Zusammensetzung |
| Aufgetragene Kohlenwasserstoffmenge . . . . . . . . . . . .
. . . . 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht |
| des trockenen Fadenbündels |
| Kohlenwasserstoffmenge auf dem Fadenbündel |
| nach Verlassen der Wirbelkammer . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 0,7 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht |
| des trockenen Fadenbündels |
| Luftdruck in der Wirbelkammer 10 . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 4,5 kg/em2 |
| Umlaufgeschwindigkeit der Rollen 12 und 13 . . . . . . . .
. . 40,2 m/Min. |
Das hergestellte Schlingengarn besaß folgende Eigenschaften:
| Titer ............................ . ......... 1610
Denier |
| Festigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 2,5 g/D |
| Dehnung .................................. 25,3 0/0 |
| Spezifisches Volumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 5423 cm3/kg |
Beispiel 3 Unter Verwendung einer Vorrichtung, wie sie schematisch in F i g. 2 dargestellt
ist, wurde ausgehend von einem Bündel aus 300 Polypropylenfäden mit einem Gesamttiter
von 2700 Denier ein Schlingengarn unter Verwendung von Wasser von Raumtemperatur
und folgenden Verfahrensbedingungen hergestellt:
| Umlaufgeschwindigkeit der Zuführrollen 4 und 5 .......
64 m/Min. |
| Aufgebrachte Wassermenge . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 360 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht |
| des trockenen Fadenbündels |
| Wassermenge auf dem Fadenbündel |
| nach Verlassen der Wirbelkammer . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 0,6 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht |
| des trockenen Fadenbündels |
| Luftdruck in der Wirbelkammer 10 . . . . . . . . . .
....... 5,92 kg/cm2 |
| Umlaufgeschwindigkeit der Rollen 12 und 13 . . . . . . . .
. . 38,4 m/Min. |
Das erhaltene Schlingengarn besaß folgende Eigenschaften:
| Titer ...................................... 3850 Denier |
| Festigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 2,6 g/D |
| Dehnung .................................. 35% |
Beispiel 4 Unter Verwendung einer Vorrichtung, wie sie schematisch in F i g. 2 dargestellt
ist, wurde ausgehend von einem Bündel aus 100 Polypropylenfäden mit einem Gesamttiter
von 990 Denier unter Verwendung von Wasser von Raumtemperatur und folgenden Bedingungen
ein Schlingengarn hergestellt:
| Umlaufgeschwindigkeit der Zuführrollen 4 und 5 .......
54,9 m/Min. |
| Aufgebrachte Wassermenge . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 280 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht |
| des trockenen Fadenbündels |
| Wassermenge auf dem Fadenbündel |
| nach Verlassen der Wirbelkammer . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht |
| des trockenen Fadenbündels |
| Luftdruck in der Wirbelkammer 10 . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 3,8 kg/cm3 |
| Umlaufgeschwindigkeit der Rollen 12 und 13 . . . . . . . .
. . 41,6 rn/Min. |
Das erhaltene Schlingengarn besaß folgende Eigenschaften:
| Titer ...................................... 1164 Denier |
| Festigkeit .................................. 2,6 g/D |
| Dehnung .................................. 24,7% |
| Spezifisches Volumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 5603 cm3/kg |
Beispiel s Verwendet wurden aus 100 Polypropylenfäden bestehende Fadenbündel eines
Titers von 1200 Denier.
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Die den Probeabschnitten 1 zugrunde liegenden Schlingengarne wurden
in einer Vorrichtung gemäß F i g. 1 hergestellt. Die den Probeabschnitten 2 zugrunde
liegenden Schlingengarne wurden in entsprechender Weise, jedoch ohne Anwendung von
Wasser oder eines Kohlenwasserstoffs hergestellt. Die den Probeabschnitten 3 zugrunde
liegenden Schlingengarne wurden unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß F i g.
1 hergestellt.
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Die im einzelnen angewandten Versuchsbedingungen ergeben sich aus
der folgenden Tabelle 1.
| Tabelle 1 |
| Probe- Probe- Probe- |
| abschnitt 1 abschnitt 2 abschnitt 3 |
| Umlaufgeschwindigkeit der Zuführrollen 4 und 5, m/Min. . .
. 70,4 70,4 70,4 |
| Angewandtes Hilfsmittel . . . . . . . . . . . .. . . .. ..
.. .. .. . . . ..... Wasser - Kohlenwasserstoff |
| der im Beispiel 1 |
| angegebenen |
| Menge des angewandten Hilfsmittels, bezogen auf das Gewicht
Zusammensetzung |
| des trockenen Fadenbündels, Gewichtsprozent . . . . . . . .
. . . 260 - 2 |
| Auf dem Fadenbündel verbliebenes Hilfsmittel nach Verlassen |
| der Wirbelkammer, bezogen auf das Gewicht des trockenen |
| Fadenbündels, Gewichtsprozent ........................ 0,7
- 0,5 |
| Luftdruck in der Wirbelkammer, kg/cm2 . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 4,16 4,16 4,16 |
| Umlaufgeschwindigkeit der Rollen 12 und 13, m/Min........
54,9 54,9 54,9 |
Das hergestellte Schlingengarn besaß folgende Eigenschaften:
| Tabelle 2 |
| Probe- Probe- Probe- |
| abschnitt 1 abschnitt 2 ( abschnitt 3 |
| Titer, Denier 1400 1405 1390 |
| Festigkeit, g/D 2,45 2,38 2,31 |
| Dehnung, % 21,8 24,2 18,5 |