DE19624910A1 - Verfahren zur Vorbehandlung eines Spinnfaser-Teppichgarns - Google Patents

Description

Zur Herstellung getufteter, gewebter, oder gewirkter Teppiche werden außer natürlichen Fasern in größeren Men­ gen Spinnfasergarne (Spungarne) aus Polyamidfasern (PA6, Perlon; PA6.6 Nylon) aus Polypropylen, aus Polyester oder anderen Chemiefasern sowie aus Mischungen derartiger Fa­ sern eingesetzt. Die Spinnfaser-Teppichgarne werden aus Stapelfasern, d. h. aus Fasern begrenzter Länge gesponnen.

Spinnfasergarne haben unter anderem den Vorteil, daß sie sich gut und gleichmäßig anfärben lassen und die dar­ aus hergestellten und gefärbten Teppiche ein gleichmäßiges ruhiges Warenbild aufweisen. Von großem Nachteil ist je­ doch, daß diese Teppichgarne, ob sie nun aus natürlichen Fasern oder aus synthetischen Fasern bestehen, eine starke Haarigkeit aufweisen, d. h. daß die Enden der das Garn bildenden Einzelfasern nicht in das Garn eingebunden sind, sondern von dem Garn abstehen, so daß sie bei einem mecha­ nischen Angriff von dem Garn abgetrennt oder aus dem Garn herausgezogen werden können: derartige Spinnfasergarne neigen stark zum Flusen.

Dies führt zu starken Flusenablagerungen in den diese Garne verarbeitenden Maschinen und Anlagen, die entspre­ chend gereinigt werden müssen, was mit einem erhöhten maschinentechnischen Aufwand (Filtersysteme, Bürsten, Saugen) einhergeht, wenn es kontinuierlich geschehen soll, oder aber kostenträchtige Anlagenstillstände bedingt.

Ein derartiger Flusenanfall und Faserabtrag tritt nicht nur bei der Herstellung und Ausrüstung derartiger Teppiche auf, sondern auch noch während deren Nutzung, besonders in der Anfangsphase.

Diese Probleme bei den Spinnfaser-Teppichgarnen haben in den letzten Jahren dazu geführt, daß sich der weltweite Marktanteil der Spinnfaser-Teppichgarne trotz ihrer wirt­ schaftlichen und färberischen Vorteile jährlich um einige Prozent verringert und in Richtung verstärkter Anwendung der Filamentgarne verschiebt, die die Alternative zu den Spinnfaser-Teppichgarnen darstellen und nicht aus einzel­ nen dünnen Stapelfasern gesponnen sind, sondern aus einer einzelnen kompakten aus einer feinen Düse extrudierten Kunststoffaser bestehen, von denen mehrere zu dem zu ver­ arbeitenden Garn zusammengedreht werden. Gegebenenfalls werden mehrere solcher Garnstränge zu einem dickeren Tep­ pichgarn verzwirnt.

Die Verschiebung zu den Filamentgarnen hin ist er­ folgt, obwohl die Filamentgarne Nachteile gegenüber den Spinnfasergarnen haben. Sie weisen aufgrund ihres Aufbaus zwar nicht das beschriebene Flusenproblem auf, lassen sich aber schlechter anfärben und haben auch nicht so gute mechanische Eigenschaften. Sie besitzen z. B. ein schlech­ teres "Rücksprungvermögen" bei zeitlich unterbrochener Belastung. Aus den Filamentgarnen hergestellte und gefärb­ te Teppiche haben ein nicht egales, unruhiges, oftmals streifiges Warenbild. Mechanische Belastungen wie z. B. Trittspuren oder Druckstellen von hingestellten Gegenstän­ den oder Möbelfüßen sind nach Aufhören der Druckeinwirkung lange Zeit weiter sichtbar.

Diese Umstände haben dazu geführt, daß es seit Jahr­ zehnten unterschiedlichste Bemühungen zur Förderung der Spinnfasergarne gibt, die darauf abzielen, die Haarigkeit und damit den Flusenanfall zu verringern. So wurden z. B. Fasermischungen hergestellt, bei denen in die Grundfasern andere Fasern mit niedrigerem Schmelzpunkt eingeblendet wurden, um anschließend mittels einer thermischen Behand­ lung die abstehenden feinen Einzelhärchen an das Garn zu binden.

Auch wurde bereits versucht, durch verschiedene che­ mische Applikationen die zur Flusenbildung führenden, nicht fest im Garn eingebundenen Einzelhärchen an das Garn gewissermaßen anzukleben.

Alle bisher probierten Verfahren führten nicht zum gewünschten Erfolg, nämlich der Herstellung eines brauch­ baren Spinnfaser-Saubergarns aus gesponnenen Stapelfasern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spinn­ faser-Teppichgarn so vorzubehandeln, daß ohne hohen Auf­ wand und ohne nachteiligen Einfluß auf die mechanischen Garneigenschaften und das färberische Verhalten der Flu­ senanfall verringert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiederge­ gebene Erfindung gelöst.

Überraschend hat sich herausgestellt, daß durch die Temperaturbehandlung die vom Teppichgarn abstehenden Ein­ zelhärchen, soweit es sich um synthetische Garne handelt, nahezu rückstandsfrei verschwinden, indem sie verdampfen oder sublimieren, und zwar in einer Weise, daß das Garn selbst keine thermische Faserschädigung erfährt. Bei Na­ turfasern verbrennen die abstehenden Einzelhärchen. Es entsteht auf diese Weise ein Saubergarn, welches eine von abstehenden Härchen nahezu vollkommen befreite Oberfläche aufweist. Es versteht sich, daß das Verfahren einer genau­ en Steuerung unter Berücksichtigung der Arbeitsgeschwin­ digkeit, der an der Garnoberfläche einwirkenden Temperatur und des Garnmaterials bedarf. Der Ausdruck "an seiner Oberfläche während einer kurzen Einwirkungsdauer" soll in diesem Zusammenhang bedeuten, daß ein starkes Temperatur­ gefälle bezüglich des Garns von außen nach innen erzeugt werden soll, so daß eine außen wirkende hohe Temperatur auf die aus der Oberfläche hervorstehenden Härchen schon einwirkt, das innere Volumen des Garnstrangs jedoch wäh­ rend der kurzen Einwirkungszeit noch keine wesentliche Temperaturerhöhung erfährt und unverändert bleibt.

Als "charakteristische Temperaturen" sollen Werte wie Glaspunkt, Schmelzpunkt und Zündtemperatur verstanden werden. Die sehr hohen Temperaturen sollen deutlich, z. B. mindestens 500°C, über diesen Temperaturen liegen, damit in den kurzen Einwirkungszeiten die Härchen schon durch­ greifend entfernt und ausreichende Arbeitsgeschwindigkeit möglich werden, wobei gleichzeitig die Wärme noch nicht wesentlich in das Innere des Teppichgarns eindringt.

Es kann das Teppichgarn über die erwähnte Steuerung auch in anderer Hinsicht vielfältig gezielt und reprodu­ zierbar beeinflußt werden. So kann außer dem Grad der Sauberkeit auch die Oberflächenhärte bzw. die Biegestei­ figkeit des Teppichgarns in je nach Anwendungsfall er­ wünschter Weise vergrößert werden. Dadurch kann der Griff bzw. die Trittelastizität der aus solchen Teppichgarnen hergestellten Teppiche beeinflußt werden.

Ein wichtiger Punkt ist auch die Beobachtung, daß sich die der thermischen Behandlung unterworfenen Spinn­ faser-Teppichgarne besser anfärben lassen und ein gleich­ mäßigeres ruhigeres Warenbild entsteht.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich bei der Verwendung der so behandelten Fasern zur Herstellung von zu bedruckenden Teppichen. Die bisher eingesetzten haarigen und flusenbehafteten Spinnfaser-Teppichgarne hatten den Nachteil, daß daraus hergestellte Teppiche sich nur sehr schlecht bzw. überhaupt nicht be­ drucken ließen. Die Haarigkeit und der Flusenanfall führ­ ten zu einem sehr schnellen Verstopfen der Druckschablo­ nen, und zum anderen kann auf derartigen Teppichen kein kantenscharfes ruhiges Druckbild erzeugt werden.

Schließlich wurde bei Versuchen beobachtet, daß es mit der erfindungsgemäßen thermischen Behandlung gelingt, auch die mechanisch erzeugte Verdrehung der Einzelfasern zu einem Teppichgarn recht gut zu fixieren. Zur Fixierung der Garndrehung wurden bisher spezielle Maschinen und Verfahren (Heatsetting) eingesetzt, die einen aufwendigen Anlagenteil darstellten. Die Fixieraggregate können nach den bisherigen Erkenntnissen teilweise oder unter Umstän­ den auch ganz aus dem Garnherstellungsprozeß entfernt werden. Dies führt zu enormen Kostenreduzierungen bei der Garnherstellung.

Das thermische Behandlungsverfahren gemäß der Erfin­ dung kann in bestehende Anlagen problemlos eingefügt wer­ den. Die Stelle, an der die Behandlung innerhalb der An­ lage vorgenommen wird, ist weitgehend wählbar. Wenn ein Anlagenteil zur thermischen Fixierung des Garns (Heatset­ ting) vorhanden ist, kann die Behandlung nach der Fixie­ rung und vor dem Aufwickelvorgang vorgenommen werden. Es ist aber auch der Einsatz der Temperaturbehandlung vor einer etwa vorhandenen Fixierstufe möglich. Auch kann die Temperaturbehandlung als vollkommen separater Arbeitsgang unabhängig von bzw. anstelle der Garnfixieraggregate ein­ gesetzt werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 2 wird das Teppichgarn der Länge nach durch eine Zone hindurchbewegt, in der die hohe Temperatur herrscht und die in Bewegungsrichtung eine Ausdehnung von höchstens einigen Zentimetern aufweist.

Das Spinnfaser-Teppichgarn wird also rasch durch eine Behandlungszone hoher Temperatur hindurchgeführt, so daß zwar die abstehenden Härchen wegen ihrer geringen Wärmeka­ pazität und schlechten Wärmeleitfähigkeit praktisch augen­ blicklich auf eine hohe Temperatur kommen und verbrennen, verdampfen oder sublimieren, das innere Volumen des Garns aber keine Zeit hat, sich wesentlich aufzuheizen.

Die Behandlung kann gemäß Anspruch 3 insbesondere so erfolgen, daß eine flächige Teppichgarnschar durch minde­ stens eine längliche schmale, sich quer zu der Teppich­ garnschar erstreckende Zone mit der hohen Temperatur hin­ durchbewegt wird.

Um die Gleichmäßigkeit der Temperatureinwirkung zu fördern, kann diese gemäß Anspruch 4 von beiden Seiten der flächigen Teppichgarnschar erfolgen.

Der Ausdruck "quer" soll eine Anordnung senkrecht zu der Teppichgarnschar als auch eine Schräganordnung umfas­ sen, mittels derer gewünschtenfalls die Ausdehnung der Einwirkungszone in Bewegungsrichtung der Teppichgarnfäden vergrößert werden kann, ohne an der Behandlungseinrichtung Justierungen vornehmen zu müssen.

Eine andere Möglichkeit ist gemäß Anspruch 5, die Einzelfläche durch eine sie umschließende Wärmequelle beliebiger Form, z. B. eine Düse oder einen Ringbrenner hindurchzuführen.

Der für die für die Herstellung von Teppichen in Betracht kommenden Teppichgarne bevorzugte Temperaturbe­ reich der erfindungsgemäßen Behandlung liegt bei 800 bis 1500°C (Anspruch 6), wobei die Einwirkungszeit höchstens einige Millisekunden betragen sollte (Anspruch 7).

Hierbei wird das Garn in seinem Inneren noch nicht wesentlich von der Temperatursteigerung erfaßt und werden außerdem erhebliche Vorschubgeschwindigkeiten des Garns von 200-500 m pro Minute und mehr ermöglicht.

Die bevorzugte Ausführungsform der Schaffung einer begrenzten Zone mit hoher Temperatur, durch die das Tep­ pichgarn hindurchgeleitet wird, ist eine Sengvorrichtung (Anspruch 8).

Dazu eignen sich für den Einsatzfall der Teppichgarn­ behandlung angepaßte Hochleistungsengbrenner mit einer scharfen, schmalen, energiereichen und sehr heißen Flamme, wie sie in ähnlichem Aufbau auch in Sengmaschinen für textile Flächengebilde Anwendung finden. Die Flammgase weisen die "sehr hohen Temperaturen" auf. Es können viele, z. B. vierundzwanzig oder achtundvierzig Einzelfäden (wie beim Heatsetting üblich) oder auch mehr oder weniger in einer ebenen Garnschar gleichzeitig nebeneinander bear­ beitet werden.

Obwohl das Sengen für den Bereich der textilen Flä­ chengebilde seit Jahrzehnten bekannt ist (und ständig weiterentwickelt wurde (DE-PS 5 00 153; DE-OS 20 23 782; EP-A1 274 649) und in speziellen Fällen auch schon für Garne, insbesondere Nähgarne vorgenommen wurde (M. Peter und H. K. Rouette "Grundlagen der Textilveredlung", 13. Auflage (1989) Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main, Seite 400), ist die thermische Behandlung von Spinnfaser-Teppichgarnen insbesondere aus synthetischem Material bisher nie in Betracht gezogen worden. Die Fachwelt mußte mit den dargestellten Problemen der Haarigkeit und des Flusenanfalls "leben" und versuchte - erfolglos - sie mit anderen Methoden zu beseitigen.

Gemäß Anspruch 9 kann das Spinnfaser-Teppichgarn jedoch auch auf andere Weise der kurzzeitigen Einwirkung einer hohen Temperatur ausgesetzt werden, z. B. mittels eines Lasers.

Wie bereits erwähnt, ist das erfindungsgemäße Verfah­ ren in erster Linie für Spinnfaser-Teppichgarne aus syn­ thetischen Fasern vorgesehen (Anspruch 9) wobei aber Tep­ pichgarne aus Naturfasern, sei es rein oder in Mischung mit synthetischen Garnen, nicht ausgeschlossen sind (An­ spruch 11).

Um die Einwirkung der hohen Temperatur noch mehr auf abstehenden Härchen zu konzentrieren bzw. um das Hauptvo­ lumen des Garns vor unzuträglicher Aufheizung zu schützen, kann das Teppichgarn vor der Temperaturbehandlung befeuch­ tet werden (Anspruch 12). Hierzu stehen im Stand der Tech­ nik geeignete Methoden zur Verfügung, z. B. Aufsprühen von vernebelter Feuchtigkeit, Kondensation von Dampf oder dergleichen.

Sollte nach der Temperaturbehandlung noch Feuchtig­ keit auf dem Teppichgarn verblieben sein, so kann diese gemäß Anspruch 13 durch eine Trocknung entfernt werden.

Die Erfindung verkörpert sich auch in der Verwendung des Verfahrens des Garnsengens zur Vorbehandlung von Spinnfaser-Teppichgarnen vor deren Verarbeitung zu einem Teppich (Anspruch 14).

Ein wichtiger Aspekt bei der Erfindung besteht darin, daß durch die Temperaturbehandlung nicht nur das Flusen­ problem bei der Herstellung und Ausrüstung der Teppiche und auch zumindest in der Anfangsphase der Nutzung behoben wird, sondern daß diese Wirkung mit weiteren vorteilhaften Effekten einhergeht, nämlich einerseits mit dem Effekt der Fixierung der Garndrehung, der die mechanischen Eigen­ schaften des Garns wie Bausch und Trittelastizität ver­ bessert und möglicherweise die sonst dafür eigens vorgese­ henen Fixieraggregate unter Umständen zumindest teilweise einzusparen gestattet - und andererseits mit einer Verbes­ serung der Anfärbbarkeit des Spinnfaser-Teppichgarns, so daß die Farbausbeute höher wird. Auf diese Weise kommen Einsparungen zustande, die schon für sich allein den er­ findungsgemäßen Behandlungsgang rechtfertigen und die Behandlungseinrichtung binnen kurzem amortisieren.

Claims (14)

1. Verfahren zur Vorbehandlung eines Spinnfaser-Tep­ pichgarns vor seiner Verarbeitung zu dem Teppich, dadurch gekennzeichnet, daß das Teppichgarn an seiner Oberfläche während einer kurzen Einwirkungsdauer der Einwirkung einer im Verhältnis zu den charakteristischen Temperaturen des Teppichgarnmaterials sehr hohen Temperatur ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Teppichgarn der Länge nach durch eine Zone hin­ durchbewegt wird, in der die hohe Temperatur herrscht und die in Bewegungsrichtung des Teppichgarns eine Ausdehnung von höchstens einigen Zentimetern aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine flächige Teppichgarnschar durch mindestens eine längliche schmale, sich quer zu der Teppichgarnschar er­ streckende Zone mit der hohen Temperatur hindurchbewegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatureinwirkung von beiden Seiten der flächi­ gen Teppichgarnschar erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Teppichgarnfaden durch eine ihn umschlie­ ßende Wärmequelle hindurchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Temperatur 800 bis 1500°C beträgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einwirkungszeit höchstens einige Millisekunden beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Teppichgarn gesengt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß das Teppichgarn einer Tempera­ turbehandlung mittels Laser unterzogen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das Teppichgarn synthetische Fasern umfaßt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Teppichgarn Naturfasern umfaßt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Teppichgarn vor der Tem­ peraturbehandlung befeuchtet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß das Teppichgarn nach der Temperaturbehandlung zwecks Entfernung verbliebener Restfeuchte getrocknet wird.

14. Die Verwendung des Verfahrens des Garnsengens zur Vorbehandlung von Spinnfaser-Teppichgarnen vor ihrer Ver­ arbeitung zu dem Teppich.