DE1435640B2

DE1435640B2 - Verfahren zur herstellung von voluminoesem teppichgarn mit geringer dehnbarkeit

Info

Publication number: DE1435640B2
Application number: DE1964P0035778
Authority: DE
Inventors: Ebenezer David Seaford Del Williams jun (V St A )
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1963-12-30
Filing date: 1964-12-28
Publication date: 1973-04-19
Also published as: BE681756A; US3271943A; DE1435640A1; LU47665A1; DE1435640C3

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung eines voluminösen Teppichgarns von geringer Dehnbarkeit.

Voluminöse Garne haben bereits bei geringen Belastungen eine sehr große Dehnbarkeit. Dies ist zwar VOD Vorteil, wenn mit dem Garn Stretchware hergestellt wird, aber für die Verarbeitung des Garns zu anderen textlien Erzeugnissen wie festen Flachgeweben, schwerer Kettware und insbesondere Teppichen ist sie zu hoch. Hierbei ist nicht nur die Verarbeitung des stark dehnbaren Garns schwierig, sondern die Ware selbst läßt an Güte und Gleichmäßigkeit zu wünschen übrig. Man hatte bereits erkannt, daß sich dieser Nachteil der voluminösen Garne vermeiden läßt, wenn man die Dehnbarkeit dieser Garne herabsetzt.

Ein bekanntes Verfahren zur Herabsetzung der Dehnbarkeit von gekräuselten Polyamidfäden, die durch Wirken oder Weben weiterverarbeitet werden sollen, besteht darin, die Fäden, nachdem sie ihre Kräuselung voll ausgebildet hat, aufzuhaspeln und sie auf der Haspel bis zu 70% zu dehnen und in diesem Zustand bis zu 30 Minuten bei 1 bis 3 atü zu dämpfen und damit ihre Fadenlänge zu fixieren (deutsche Patentschrift 949 078). Dieses Verfahren, das nicht am laufenden Faden bei voller Produktionsgeschwindigkeit durchgeführt wird, erfordert viel Zeit und apparativen Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein voluminöses Teppichgärn von verringerter Dehnbarkeit nach einem Verfahren herzustellen, das kontinuierlich und bei voller Produktionsgeschwindigkeit des Fadenbündels durchgeführt werden kann und keine zusätzliche zeitliche oder apparative Belastung darstellt.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung von voluminösem Teppichgarn mit geringer Dehnbarkeit, wobei ein Fadenbündel verstreckt und anschließend durch ein plastifizierendes Strömungsmittel hindurchgeführt und dabei voluminös gemacht sowie fixiert wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das voluminöse Garn abschließend bei Raumtemperatur unter einer Spannung von mindestens 0,02 g/den mit Wasser behandelt und aufgewickelt wird, wobei die Menge des dem Garn zugeführten wassers mindestens 50% des Gleichgewichtsgehalts der Faden bei 100% relativer Feuchtigkeit und 20⁰C beträgt. ^&

Im Falle von Polyhexamethylenadipinsäureamid betragt dieser Feuchtigkeitsgehalt etwa 4 Gewichtsprozent. Für die meisten Zwecke soll das Garn in dejn Garnkörper nicht mehr als etwa 10 Gewichtsprozent Wasser enthalten. Wenn der Wassergehalt diesen Wert wesentlich überschreitet, werden Wassertröpfchen von dem laufenden Garn auf die Verarbeitungsanlage gespritzt, und außerdem sind die aufgewickelten Garnkörper übermäßig feucht und durchnäßt.

Die Wasserbehandlung wird bei normalen Temperaturen durchgeführt. Je nach der geographischen Lage und den zur Verfügung stehenden Anlagen wird das Verfahren normalerweise bei Temperaturen von 5 bis 40⁰C, meistens von 15 bis 35°C, durchgeführt Es ist also nicht nötig, das zur Garnbehandlung verwendete Wasser zu erhitzen oder zu kühlen.

Hinsichtlich der Reinheit des Wassers brauchen keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen getroffen zu werden, sofern es nur frei von Stoffen ist, die die Fäden schädigen. Es braucht nicht destilliert oder entmineralisiert zu werden. Häufig kann es zweckmäßig sein, dem Wasser Appreturmittel, antistatische Mittel oder andere Stoffe zuzusetzen, um die Eigenschaften des Garns zu modifizieren. Zum Aufbringen des Wassers können verschiedene bekannte Vorrichtungen verwendet werden, z. B. Zerstäubungsdüsen, mit Nuten ausgestattete Auftragevorrichtungen, Filze, Tauchbehälter oder andere, den jeweiligen Umständen angepaßte Einrichtungen. Die Garngeschwindigkeit bei dem Verfahren ist nur durch die mechanischen Begrenzungen der Auftragevorrichtung beschränkt, und daher kann die Garnbehandlung zweckmäßig mit anderen Garnbehandlungsverfahren kombiniert werden.

Die Garnspannung beim Aufwickeln muß, wie oben erläutert, mindestens 0,02 g/den (0,18 g/Tex) betragen. Eine Spannung von 0,15 g/den (1,35 g/Tex) wird bevorzugt, da sie ein Garn liefert, welches die gewünschte Dehnbarkeit aufweist, ohne daß mechanische Schwierigkeiten beim Aufwickeln des Garnkörpers auftreten. Höhere Spannungen sind zulässig, um die Dehnbarkeit des Garnes weiter zu verringern, sofern nur die elastische Grenze der Fäden nicht überschritten wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf zahlreiche synthetische faserbildende Stoffe anwendbar. Zu diesen gehören organische Stoffe, wie Polyamide, z. B. PoIycapronsäureamid und Polyhexamethylenadipinsäureamid, Polyester, z. B. Terephthalsäureester des Äthylenglykols und des trans-p-Hexahydroxylylenglykols, Polyalkylene, ζ. Β. Polyäthylen und Polypropylen, Polyvinyl- und Polyacrylverbindungen, wie Polyacrylsäurenitril, sowie Mischpolymerisate.

Die Zeichnung erläutert das Verfahren zur Herstellung von voluminösen Garnen gemäß der Erfindung durch Schmelzspinnen.

Die aus der Spinndüse 2 kommenden Fäden 1 werden durch die quer zur Fadenrichtung strömende, aus der Kammer 3 zugeführte Kühlluft einseitig abgeschreckt, konvergieren zum Fadenführer 4 hin und laufen um das Rolleiipaar 5. Das Garn wird um den Verstreckungsstift 6 herumgeführt und fortlaufend verstreckt, indem es in mehreren Windungen um das Rollenpaar 7 herumgeführt wird, welches mit höherer Geschwindigkeit umläuft. Das verstreckte Garn läuft über die Leerlaufrolle 8 in die Wirbeldüse 9, wo es plastifiziert und mit einem turbulenten Strom eines komprimierbaren Strömungsmittels behandelt wird. Nach dem Austritt aus der Wirbeldüse 9 wird die

Kräuselung des voluminösen Garns auf der umlaufenden Siebtrommel 10 fixiert, und während das Garn in spannungsfreiem Zustand auf der Oberfläche der Trommel mitgeführt wird, wird es einem Sprühstrahl 11 der Schmierappretur, vorzugsweise auf Mineralölbasis, ausgesetzt, der aus der Zerstäubungsdüse 12 austritt. Das voluminöse Garn wird von der Trommel 10 über di? Rolle 13 zur Aufnahmerolle 14 geführt. Das Garn wird in mehreren Windungen um die Aufnahmerolle 14 und die Leerlaufrolle 15 herumgeführt. Flüssiges Wasser wird fortlaufend dem Garn zugeführt, während es durch eine Nut in dem Auftrageblock 16 hindurchläuft, dem das Wasser durch eine (nicht dargestellte) Pumpe oder sonstige Vorrichtung zur Strömungsregelung zugeführt wird. Das Garn läuft dann unter der erforderlichen Spinnung weiter durch den Garnführer 17 und wird auf der zylinderförmigen Spule 19 zu einem Garnkörper aufgewickelt, der durch die Antriebsrolle 20 durch Oberflächenberiihrung angetrieben wird.

Nachdem das mit Wasser behandelte voluminöse Garn unter Spannung aufgewickelt worden ist, kann sich die aufgetragene Flüssigkeit allmählich beim Versand, bei der Hantierung des Garnkörp^rs oder bei der Verwendung des Garns an die Atmosphäre verflüchtigen. Unabhängig von diesen Änderungen im Feuchtigkeitsgehalt bleiben aber die verbesserten Eigenschaften, die die erfindungsgemäß hergestellten Produkte kennzeichnen, wie die herabgesetzte Dehnbarkeit und verhältnismäßige Unempfindlichkeit gegen Feuchtigkeit und Feuchtigkeitsschwankungen, erhalten.

Die vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Eigenschaften der voluminösen Garne ergibt sich aus dem Verhalten der Garne bei der Herstellung von Tuftingteppichen. Ein wichtiges Merkmal bei der Herstellung von Mustern in gefärbten Tcppichen ist die Steuerung der Tufthöhe derart, daß je nach dem vorgeschriebenen Muster »hohe« und »niedrige« Schlaufen erzeugt werden können mit scharfen Übergängen von einer Höhe zur anderen. Ein Garn, das stark dehnbar ist und in den Noppenbildungsnadeln einen Reibungswiderstand zeigt, ist beim Tufting-Vorgang schädlich. Diese Schwierigkeit wird noch größer, wenn die Noppenbildung in einer Atmosphäre von hoher relativer Feuchtigkeit erfolgt, und zwar wegen der Neigung der Garne, unter solchen Bedingungen mehr Kräuselung zu entwickeln als bei niedriger Luftfeuchte. Das Problem wird noch schwieriger, wenn die Tufting-Maschinc angehalten wird und die Garne von der Vorratspackung praktisch unter der Spannung Null stehen. Diese stärkere Kräuselentwicklung erzeugt in den Tuftingnadeln einen höheren Reibungswiderstand und ergibt ein merkliches Variieren der Tufthöhe, wenn die Maschine wieder in Betrieb genommen wird. Erfmdungsgemäß hergestellte Garne haben eine deutlich verringerte Neigung zum Selbstkräuseln bei hoher relativer Feuchte und niedriger Spannung und minimieren deshalb Schwankungen der Tufthöhe auf Grund wechselnder Umgebungsbedingungen. Die Ergebnisse wurden sowohl nach einer Laboratoriumsprüfmethode als auch durch subjektive Beobachtung der Güte der Teppiche ausgewertet.

Ein Maß für die Dehnbarkeit des voluminösen Garns ist die Dehming eines Garnbündels unter einer geringen Zugspannung, für die willkürlich ein Wert von 0,027 g/den (eine Zugspannung von 100 g für ein Garn von 3700 den) festgesetzt wird. Der Widerstand gegen das Ausrecken ergibt sich aus dem Modul. Die Neigung zur Selbstkräuselung oder das Wiederzusammenziehen des Garns bei Nullspannung wird durch Messung der prozentualen Längenabnahme einer Garnlänge bei 10 Minuten langem freiem Hängen nach Aufhebung der Zugspannung bestimmt. Die Kräuselkraft ist die Kraft, die von einer gegebenen Länge des Garns auf die feststehenden Klemmen einer Zugspannungsprüfvorrichtung nach Verstreichen von ίο 10 Minuten ausgeübt wird. Die Beziehung zwischen den nach diesen Methoden bestimmten Eigenschaften zu der Güte der aus den Garnen hergestellten Teppiche ergibt sich aus den folgenden Beispielen.

^J5 B e i s ρ i e 1 e 1 bis 5

Voluminöse Polyamidgarne aus endlosen Fäden werden wie in der Zeichnung erläutert hergestellt. Polyamidgarne aus 204 Fäden mit dreiflügligem Quer-

schnitt und einem Gesamttitei von 3700 den werden in einem plastifizierenden Heißluftstrom unter identischen Bedingungen gekräuselt. Die voluminösen Garne werden bei unterschiedlichen Spannungen mit unter>chiedlichen Mengen Wasser befeuchtet und dann

bei Geschwindigkeiten von mehr als 457 m/Min, zu Garnkörpern aufgewickelt. Das Wasser und die Atmosphäre befinden sich auf Raumtemperatur, z. B. 25⁰C. Die physikalischen Eigenschaften der behandelten Garne ergeben sich aus der Tabelle.

Die Fäden sind stark gekräuselt, was sich aus der Kräuselfrequcnz ergibt. Nach dem Abkochen, d. h. dem Eintauchen in siedendes Wasser im Laboratorium ähnlich den Wasch- und Färbebedingungen bei der technischen Verarbeitung, ist die Kräuseldehnung,

d. h. die Dehnung auf Grund der Kräuselung, wie sie in der britischen Patentschrift 905 895 beschrieben ist, beträchtlich. Dies bedeutet, daß die Garne selbst nach der Verarbeitung zum fertigen Textilerzeugnis eine hochgradige Voluminosität beibehalten. Wenn die Garne der verschiedenen Beispiele zu Teppichen verarbeitet werden, erweist sich das Garn gemäß Beispiel 5 als überlegen hinsichtlich der Tuftbildung und Klarheit des Teppichmusters. Das Verhalten des voluminösen Garns bei der Teppichherstellung scheint also von den Kräuselungseigenschaften abzuhängen. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß das Garn gemäß Beispiel 5 im Vergleich zu den Garnen gemäß Beispiel 1 bis 4 eine niedrige Dehnung bei geringer Zugspannung, eine geringe Neigung zur Selbstkräuselung

(Wiederzusammenziehen und Kräuselkraft) und einen verhältnismäßig hohen Modul aufweist, wobei alle diese Eigenschaften bei hoher relativer Feuchtigkeit bestimmt sind. Bei den erfindungsgemäß hergestellten Garnen ist aber nicht nur die Neigung zum Selbstkräuseln unter geringer Spannung und bei hoher Luftfeuchte verringert, sondern sie haben auf der anderen Seite ihre Fähigkeit behalten, bei der Ausrüstungsbehandlung der aus ihnen hergestellten Teppiche bei hohen Temperaturen Kräusel und Voluminosität zu entwickeln.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß das Dehnungsverhalten des erfindungsgemäß hergestellten Garnes bei niedriger Zugspannung weniger empfindlich gegen Schwankungen in der relativen Feuchte der Umgebung ist als bei Garnen, die nicht mit Wasser unter Spannung behandelt wurden. Es ist übersehend, daß die Empfindlichkeit eines stark orientierten hydrophoben Garns gegen Änderungen in der

atmosphärischen Feuchtigkeit sich durch Anwendung von flüssigem Wasser bei Raumtemperatur, während das Garn unter Spannung steht, herabsetzen läßt.

Die in den obigen Beispielen beschriebenen dreiflügligen Fäden werden für viele Textilerzeugnisse bevorzugt. Es können aber auch Fäden mit runden,

kreuzförmigen, deltaförmigen, bandförmigen, hantelförmigen und anderen nicht-kreisförmigen Querschnitten verarbeitet werden. Die Fäden können verschiedene Titer aufweisen. Ferner können auch Ge mische von Fäden mit verschiedenen Titern und Quer schnitten eründungsgemäß verarbeitet werden.

Tabelle

Einfluß der Garnspannung und des Feuchtigkeitsgehaltes auf voluminöses Garn aus Polyhexamethylenadipinsäureamid

	1	2	Beispiel	⁴	5
			3
Garnspannung, g/den	0	0,013 bis 0,02		0,013 bis 0,02	0,15
beim Auftragen von Wasser	0,12	0,013 bis 0,02	.0,15	0,013 bis 0,02	0,15
beim Aufwickeln			0,15
Garnfeuchtigkeit, Gewichts	1,0 bis 1,5	3		6	6
prozent	0,1	0,75	3	0,75	0,75
Appreturgehalt, Gewichtsprozent		3,4	0,75	3,4	3,5
Festigkeit ε/den		5 55	3,4	50	«'S«·' 49
Bruchdehnunc "/«			53
Kräusel je cm nach dem Ab		7,1		7,9	6,3
kochen			7,9
Kräuseldehnung nach dem Ab		83		77	67
kochen, °/n			83
Spannungs-Dehnungseigenschaf-
ten bei 85 % relativer Feuchtig
keit:
Garndehnung bei 0,027 g/den	7,5	7,5		5,3	3,6
Zugspannung, °/₀	2,1	1,1	5,5	2,5	3,6
Anfangsmodul, g/den	8,3	8,0	2,2	4,0	4,0
Wiederzusammenziehen, %	2,1	2,1	7,0	2,1	1,4
Kräuselkraft, g/den		3,7

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von voluminösem Teppichgarn mit geringer Dehnbarkeit, wobei ein Fadenbündel verstreckt und anschließend durch ein plastifizierendes Strömungsmittel hindurchgeführt und dabei voluminös gemacht sowie fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das voluminöse Garn abschließend bei Raumtempera tür unter einer Spannung von mindestens 0,02 g/den mit Wasser behandelt und aufgewickelt wird, wobei die Menge des dem Garn zugeführten Wassers mindestens 50% des Gleichgewichtsgehalts der Fäden bei 100% relativer Feuchtigkeit und 20⁰C beträgt.