DE2115185A1 - Garnherstellung - Google Patents

Description

DR.-ING. WALTER ABITZ _{MOncher1/ 29}. _{März 19?1}

DR. DIETER F. MORF Γρ^^Ι

DR. HANS-A. BRAUNS . [8 München 86, Postfach 860109

Patentanwälte Pienzenauerstraße 28 « - ,.

Telefon 483225 und 486413^ ' ' Telegramme: Chemindus München

Telex: (0)523992 RD-1687

E. I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY 10th and Market Streets, Wilmington, Del., V.St.A.

Garnherstellung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Drallstretchgarnen, insbesondere unter Verbesserung von bei der Erzeugung drallebendiger Garne für Stretch-Bekleidungsware, wie durchscheinende Damenstrumpfware, angewandten Drallfixiervorgängen.

Drallstretchgarne aus Thermoplast fäden" werden hergestellt, indem man 1. den Faden wärme- oder thermofixiert, während in den Fäden eine Falschdrall-Konfiguratiori vorliegt, 2. das gedrallte Garn abkühlt und 3. das Garn aufdreht, um ihm Drallebendigkeit (Twist-Liveliness) zu erteilen. Der Stretchgrad von Strumpfware oder anderer Stretchware, die aus dem Garn hergestellt wird, steht in Beziehung zu dem Betrag an Drehung oder Drall, die bzw. der bleibend in das Garn einfixiert wird. Für bei durchscheinender Stretchstrumpfware eingesetztes Garn ist seit langem ein hoher Grad an gleichmässdger, fixierter Drehung erwünscht, was jedoch den Einsatz kostspieliger, mit verhältnismässig geringen Geschwindigkeiten arbeitender Vorrichtungen erfordert hat.

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Das Verfahren gemäss der Erfindung zur Herstellung von Drallstretchgarn, bei dem verstrecktes Fadengut aus thermoplasti-' schem, künstlichem Polymerem mit gleichmässiger Geschwindigkeit einer Behandlungszone zugeführt, zur Wärmeplastifizierunp: in einer Falschdrall-Konfiguration und zur Falschdrallung und Entplastifizierung mittels eines Kaltluft-Drallstrahls durch die Behandlungszone hindurchgeführt und aus der Behandlungszone abgezogen wird, kennzeichnet sich dadurch, dass man

1. in der Behandlungszone mit eine"m symmetrischen Heissfluidstrahlstrom arbeitet,

2. das Fadengut durch die Behandlungszone längs einer geradlinigen, zugleich- längs der Strömungsachse des symmetrischen Stroms und der Wirbelachse des Drallstrahls verlaufenden Be-

^ wegungsbahn hindurchführt und

3. das Fadengut aus der Behandlungszone mit gleichmässiger, entsprechend der Ausbildung einer im wesentliehen gleichmassigen Fadengut-Spannung zwischen dem symmetrischen Strom und dem Drallstrahl im Bereich von 0,3 bis 1,5 g Gesamtspannung und von mindestens 0,015 g/den gewählter Geschwindigkeit abzieht.

Bei diesem Verfahren wird verstrecktes Fadengut eingesetzt; vorzugsweise wird das Fadengut unmittelbar vor Beginn des Verfahrens, z. B. indem man dieses einem Streckprozess nachschaltet, auf das mindestens 2fache verstreckt. Die so vereinigten Prozesse werden vorzugsweise bei Garageschwindigkei- k ten von l80 bis 910 m/Min. (200 bis 1000 Yards/Min.) durchge- * führt, aber man kann auch mit niedrigeren und viel höheren Geschwindigkeiten arbeiten. Wie in den Beispielen erläutert, eignet sich das Verfahren gemäss der Erfindung besonders zur Herstellung drallebendiger Garne für Damenstretchstrumpfware, wobei als Ausgangsfadengut multi- oder monofiles Nylongarn mit einem Titer von unter 35 den eingesetzt wird, wenngleich auch gröbertitrige Garne in akzeptabler Weise verarbeitbar sind.

Der symmetrische Fluidstrom ergibt eine Heissgasströmung, durch welche das Fadengut im Gleichstrom hindurchgeführt wird.

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Vorzugsweise wird das Fluid (ζ. Β. Luft) einer zweckentsprechenden Düsenvorrichtung mit 0,35 bis 7 atü (5 bis 100 Pounds/Quadratzoll überdruck) Druck zugeführt und mit hoher Geschwindigkeit (ungefähr Schallgeschwindigkeit) abgestrahlt, woraus sich ein ausgezeichneter Wärmeübergang ergibt. Das Fadengut soll zur Thermofixierung in seiner Falschdrall-Konfiguration im allgemeinen auf eine effektive Temperatur erhitzt werden, die über der Einfriertemperatur des thermoplastischen Materials liegt. Die Temperatur muss zur Erzeugung hochwertigen Stretchgarns innerhalb enger Grenzen gehalten werden. Die Wirksamkeit, mit welcher eingeführter Drall in fixierten Drall übergeführt wird, nimmt mit sinkender Temperatur rasch ab. Eine zu hohe Temperatur andererseits führt zu harten Stellen im Garn oder zu ungleichmässigem Arbeiten auf Grund von Fadenaneinanderhaftung. Bei Fluidtemperaturen von 150 bis 250 C, gemessen am Düsenausgang, unterliegt das Fadengut einer fast sofortigen Plastifizierung durch Erhitzung auf über die Einfriertemperatur, z. B., wenn gewünscht, auf einem Fadengut 1 aufweg von nur 3/¹I dm (3 Zoll). Der Abstand zwischen den beiden Düsenvorrichtungen kann recht kurz sein, z. B. 2 1/2 bis 15 cm (1 bis 6 Zoll) betragen, und wird auch vorzugsweise kurz gehalten. Die Düsenbehandlung lässt sich somit recht kompakt gestalten, und der verhältnismässig kurze freie Weg des Fadengutes ermöglicht niedrigere Spannungen. Der symmetrische Fluidstrom einer richtig gestalteten Düsenvorrichtung hält das Fadengut längs der Strömungsachse zentriert und verhindert einen Fadengut-Kontakt mit den Düsenwänden. Dies ergibt eine weitere Reduzierung der arbeitsfähige'n Minimalspannungen, die bei dem Verfahren anwendbar sind. Der plastifizierende Strom muss symmetrisch und so ausgerichtet sein, dass das Fadengut längs der Stromachse vorviärtsgeführt wird. Dies lässt sich mit einer Düsenvorrichtung verwirklichen, die eine Kammer für das heisse Fluid, einen von der Kammer wegführenden, rohrförmigen Durchlass zur Abstrahlung eines symmetrischen Stroms des heissen Fluides und ein Padengut-Hohlführungsteil zur Zentrierung des Fadengutes in dem austretenden Strom aufweist. Der Kopf des Fadengut-Führungsteils ist in der Mündung des rohrförmigen Durchlasses zentriert, wobei zwischen beiden

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ein gleiehmässiger Ringraum für das Austreten des heissen Pluides in den Durchlass vorliegt. Die Achse des Durchlasses fluchtet mit der Achse des Drallstrahls, so dass das Fadengut dem letzteren auf einem geradlinigen Weg zugeführt wird.

Der Kaltiuft-Drallstrahl bildet einen Wirbel, und das Fadengut wird durch die Achse des Wirbels geführt.Eine Dralldüsenvorrichtung ist im Betrieb in Bezug auf die Spannung des Faden-' gutes und die Lage des Fadengutes in der Düsenvorrichtung ausserordentlich empfindlich. Man muss die Spannung gleichmässig (wie später beschrieben) und das Fadengut längs der Wirbelachse zentriert halten, um ein gleichmässiges Stretchgarn zu erzielen, da der diesem erteilte Drall in Bezug auf Schwankungen jeder dieser Bedingungen recht empfindlich ist. Die dem Faden-P gut erteilte Drallstärke verändere sich gegensinnig zur Fadengutspannunga und für hohen fixierten Drall benötigt man die niedrigstmöglichen Spannungen. Der Drallstrahl entplastifiziert das wärmeplastifizierte Fadengut durch die Abkühlung durch das kalte Fluid und falschdrallt das Fadengut (d. h. durch die Drehwirkung des Strahls wird das Fadengut aufstromseitig der Düsenvorrichtung gedreht und diese Drehung.während des Weiterlaufs des Fadengutes über den Strahl hinaus entfernt).

Während die in (der später beschriebener.) Fig. 2 gezeigte Dralldüse eine bevorzugte Bauart darstellt, ist das Verfahren premäss der Erfindung nicht vom Einsatz dieser besonderen Bauart der Dralldüse (manchmal auch als Fluiddralldüse bezeichnet) abhän-™ gig· In ähnlicher Weise eignen sich z. B. die in USA-Patentschrift 3 206 922 beschriebenen Dralldücen, bei denen die Ein-

■ ■ gangsöffnung für den Fadenlauf dn Bezug auf einen weit geöffneten Ausgang verengt ist. Auch die USA-Patentschrift 3 279 164 beschreibt geeignete Alternativformen von Dralldüsen. Das Arbeitsfluid der Dralldüse ist ein unter Druck gesetztes, nichterhitztes oder gekühltes, vorzugsweise gasförmiges, Fluid, in besonders bevorzugter Weise Luft, welches das wärmeplastifizierte Fadengut in einem su dessen Entplastifixierung genügendem

• Grade kühlt.

Das Fadengut wird - in einer (von der Dralldüse bewirkten) Falschdrall-KoHfiguration - auf einer geradlinigen Bewepungsbahn . -

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durch die Behandlungszone geführt, Die Bewegungsbahn verläuft längs der Strömungsachse des symmetrischen Fluidstroms (und gleichsinnig zu diesem) und längs der Wirbelachse des Drallstrahls. Die erzeugenden Düsen sind vorzugsweise nahe beieinander angeordnet (wie oben erwähnt) und gegeneinander durch eine zwischen ihnen vorgesehene und eine öffnung für den Hindurchtritt des Fadengutes aufweisende Platte abgeschirmt. Die Düsen sind entsprechend ihrer Fluidabstrahlung so ausgerichtet, dass die Wirbelachse des Drallstrahls mit der Strömungsachse des symmetrischen Fluidstroms zusammenfällt. Man benötigt die richtige Ausrichtung des Fadengutes in Bezug auf die Achsen der beiden Strahlen und Bauweise der erzeugenden Düsen, um einen Kontakt des Fadengutes mit den Düsenwänden zu vermeiden und ein hochgleichmässiges Garn zu erzielen." Ein Kontakt des Fadengutes mit Festflächen (wie einer erhitzten Fläche der Erhitzungsvorrichtung oder Führung, während es plastifiziert ist) kann zur Garnschädigung führen, "Ruckgleit"-Fluktuationen der Spannung verursachen und in anderer Weise die Gieichmässigkeit des Garns beeinträchtigen. Bei einer Unmittig-Bewegung des Fadengutes in der Dralldüse derart, dass es intermittierend die Wände berührt, kann eine entsprechend intermittierende Umkehrung der Drehrichtung eintreten, was die Gieichmässigkeit des fixierten Dralls nachteilig beeinflusst. Nachdem die Strahlen in der richtigen Weise fluchten, durchläuft das Fadengut die Behandlungszone auf seiner geradlinigen Bewegungsbahn, ohne Festflächen zu berühren. Eine ringförmige, symmetrische öffnung am Eingang der Behandlungszone und der Wirbel des Drallstrahls halten das Fadengut dann selbst bei extrem niedrigen Spannungen zentriert.

Das im wesentlichen Eliminiertsein von Kontakten des Fadengutes mit Festfläeheh in der Behandlungszone ist von hohem Vorteil. Zunächst ist die Gieichmässigkeit des Dralls längs des Fadengutes durch die Eliminierung des "Ruckgleit"-Verhaltens wesentlich verbessert. Zweitens bleibt das Verhalten des Verfahrens von Fadengutreibung unbeeinflusst, was somit den Bedarf an Padengutschlichtung vermeidet oder minimiert.

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Durch Wahl der entsprechenden, gleichmässigen Abzugsgesehwindigkeit erhält man die im wesentlichen g-leichmässige Spannung zwischen den Düsenvorrichtungen von 0,3 bis 1,5 g Gesamtspannung und nicht unter 0,015 g/den. Diese Spannung eignet sich, um Padengut hoehgleichmässige Fixiertdrall-Werte zu erteilen. Vorzugsweise liegt die Fadengutspannung unter 1,0 g. Dies ist, wie in den Beispielen erläutert, erzielbar, indem man das entplastifizierte Fadengut mit einer Geschwindigkeit abzieht,
die 2 bis 24 % unter der Geschwindigkeit des Fadengutes an
der Zuführvorrichtung liegt, wobei sich der jeweils zu wählende genaue Wert nach dem der Verarbeitung unterliegenden Fadengut und dessen Geschwindigkeit beim Passieren der Behandlungszone richtet.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 in sehematischer Darstellung eine bevorzugte Vorrichtung ζην praktischen Durchführung des Verfahrens gemäss der
Erfindung, '

Fig. 2 im Schnitt durch die Fadengutdurchlass-Achse eine
Fluiddralldüse zum Falschdrallen von Fadengut und
Fig, 3 im Schnitt durch die Achsen der Durchlässe eine Fluid-'düse zum Wärmeplastifizieren und Vorwärts führen des Fadengutes.

Die Fig. 1 erläutert eine bevorzugte Ausführungsform, bei
welcher das Verfahren gemäss der Erfindung mit einem herkömmlichen Streckvorgang zu einem Verbundverfahren gekoppelt ist. Das Fadengut 10 aus thermoplastischem, künstlichem Polymeren!
wird von irgendeiner zweckbequemen Quelle geliefert, wie einer Packung von im beim Spinnen erhaltenen Zustand vorliegendem
Fadengut oder auch ohne Zwischenaufmachung zu einer Packung
von dem Schmelzspinn- oder anderen zur Fadengutherstellung
eingesetzten Prozess. Die Behandlungszone, in welcher Drall
eingeführt und thermofixiert wird, folgt auf die Verstreckung während des Weiterlaufs des Fadengutes von der Streckwalze 11 zur Fadengut-Umlenkführung 15. Das Fadengut v/ird von der (in
Fig. 2 näher gezeigten) Dralldüse 16 falsehgedrallt und vom
Erhitzer 17, einer Düsenvorrichtung nach Fig. 3, thermofixiert.

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Wie in Fig. 1 gezeigt, läuft das zu verstreckende Fadengut von der Führung 18 durch den Spalt zwischen der angetriebenen Zuführwalze 21 und belegten Gegenwalze 20 (Cott-Walze), um den Streckstab I¹I, an dem die Streckung lokalisiert ist, und dann in einer Reihe von Umläufen um die angetriebene Streckwalze und die dieser zugeordnete Abstandswalze 23. Das Streckverhältnis ist gleich dem Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Streckwalze zu derjenigen der Zuführwalze 21.

In der Behandlungszone versammelt sich der in das Fadengut 10 durch die Fluiddralldüse 16 eingeführte Drall aufstromseitig der Düse 16, so dass den Erhitzer 17 passierendes Fadengut vorgedrallt ist. Um ein Zurücklaufen von Drall auf bzw. um die Streckwalze 11 zu verhindern, wird am Eingang der Behandlungszone ein Drallstopper benötigt. Man kann hierzu mit einer Reihe vertrauter Einrichtungen arbeiten. Eine besonders einfache und wirkungsvolle Einrichtung stellt eine Drallstopwalze mit resilienter Oberfläche dar, die von einer (nicht eingezeichneten) Federungseinrichtung an dia Oberfläche der Streckwalze 11 gedrückt wird. Im Interesse der Fadenlaufstabilität soll der Spalt zwischen diesen beiden Walzen 11 und 13 sich im wesentlichen am Berührungspunkt des geraden Fadeng;ut--Laufweges durch die Behandlungszone als Tangente mit der Streckwalze 11 befinden.

Im Erhitzer 17 wird das gedrehte Fadengut 10 sehr rasch auf eine effektive (über der Einfriortemperatur liegende.) Temperatur erhitzt und hierdurch in seiner gedrallten Konfiguration oder Gestalt thermofixiert. Der Hindurchlauf durch die Fluiddralldüse 16 ergibt die Dralleinführung und, da dat Fluid nicht erhitzt ist, eine rasche Abkühlung des Fadengutes 10 und damit Stabilisierung der gedrallten, thermofixierten Konfiguration. Auf seinem Weg abstromseitig der Düse 16 unterliegt das Fadengut 10, wie in der Falschdralltechnik bekannt, einer sofortigen Aufdrehung um die gleiche Zahl von Drehungen wie sie aufstromseitig eingeführt wurden. Jegliche wahre, in dem zugeführten Fadengut vorliegende Drehung läuft naturgemäss mit dem Fadengut zu der und durch die Behandlungszone und über die-

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se hinaus. Die Behandlungszone endet an der Fadengut-Umlenkführung 15, über die das Padengut 10 mit einer Geschwindigkeit gleich der Umfangsgeschwindigkeit der Relaxierwalze 12 abgezogen wird. Zur präzisen Spannungslenkung können in an sich bekannter Weise zwischen Führung 15 und Walze 12 Bremsstäbe 26 vorgesehen v/erden. Zur positiven Lenkung der Fadengutabzugsgeschwindigkeit läuft das Fadengut 10 in mehreren Umläufen um die Relaxierwalze 12 und die dieser zugeordnete Abstandswalze 22. Die Streckwalze 11 und die Relaxierwalze 12 können über einen entsprechend über- bzitf. untersetzten Antrieb getrennt getrieben werden. Bei der in der Zeichnung gezeigten, bevorzugten Arbeitsweise sind die beiden Walzen koaxial angeordnet und so abgestuft, dass sie mit identischen Winkelgeschwindigkeiten umlaufen können und ein festgelegtes Verhältnis zwischen erster und zweiter Fadengutgeschwindigkeit auf Grund nur von Durchmesserunterschieden aufrechterhalten. Das durch eine zweckentsprechende Führung 27 austretende Fadengut 10 kann zu einer Packung 28 aufgewickelt oder direkt weiteren Behandlungen zugeführt werden.

Aus dem Auslass des Erhitzers 17 erfo.lgt eine Ejektion von heissem Fluid zur Fluiddralidüse 16, und die Fiuiddralldüse 16 gibt etwas nichterhitztes Fluid zurück zum Erhitzer 17 ab. Die Länge des Fadengutwer.es zwischen diesen beiden Vorrichtungen ist vorzugsweise kurz und beträgt z. B. 2,5 bis 15 cm. Zur Verhinderung nachteiliger- Auswirkungen dieser heissen und kälten Fluide auf die Gegenvorrichtung .kann zioscheri den Vorrichtungen ein Fadengutreiniger 19 eingeschaltet v/erden. Ein Fadengutreiniger stellt einfach eine Platte verhältnismässig grosser Oberfläche mit einer Mittelöffnung öar_s die für einen Fadengut-Hindurchtritt ohne Plattenberührung gross genug, aber auch klein genug ist_s um jegliche Flecken oder anderes, auf der Fadengutoberfläche raitgeführte, unerwünschte Material zu entfernen.

In Pig. 1 ist mit Ausnahme des oberen Trägers. 2.9 das ortsfeste Gestell, auf dem die Teile angeordnet sind, wie auch der Antrieb für die umlaufenden Teile im Interesse der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet. Zweckentsprechende Montage™ und Antriebs-

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mittel sind vertraut und in einer breiten Vielfalt von Arten anwendbar.

Eine typische, verhältnismässig unkomplizierte und bevorzugte Dralldüse 16 für den Einsatz bei dem Verfahren gemäss der Erfindung zeigt die Fig. 2 an einem vergrösserten Schnitt in einer Mittelebene, gesehen in Richtung des Padengutlaufs. Die Abmessungen A und B eines typischen Aufbaus betragen etwa 2,3 bzw. 1,3 cm. Eine typische Dicke beträgt, ohne Berücksichtigung der (nicht eingezeichneten) Montagemittel, etwa 0,6 cm. Selbst diese relativ sehr kleinen Abmessungen liegen noch weit über den zur Betriebsfahigkeit benötigten, sind aber absichtlich mit solcher Überbemessung gewählt, um die Handhabung zu erleichtern und Verlusten durch versehentliches Fallenlassen usw. zu begegnen. Der im allgemeinen rechteckige Körper 50 ist mit einer eingefügten Leitung 51 zur Injektion von kaltem Druckfluid versehen. Die Bohrung 52 setzt sich in einer kleineren Bohrung fort, die am anderen Ende mit einem Einsatz 5¹I verschlossen ist. Als Fadengut-Durchlass ist die Vorrichtung von einem zylindrischen Loch 60 durchsetzt, das über eine Seitenöffnung mit der Bohrung 53 kommuniziert. Loch 60 und Bohrung 53 haben ungefähr gleich grosse Durchmesser, wobei die öffnung längs der Seite von Loch 60 etwa eine Tangente zur Achse der Bohrung 53 bildet. Vorzugsweise befindet sich das Loch 60 in einer einstückigen, eng passenden Scheibe 59 mit angesetztem Handgriff 58, wobei durch eine Umlegung von Handgriff 58 zum Anschlag 55 die offene Seite von Loch 60 zur Deckung mit Schlitz 56 gebracht werden kann, um eine leichte Fadengut-Einlegung zu ermöglichen. Durch die entgegengesetzte Drehung zum Anschlag 57 wird das Loch 60 mit dem durch es hindurchlaufenden Fadengut in seine eingezeichnete Arbeitsstellung gebracht. Das unter Druck durch die Bohrungen 52 und 53 getriebene Fluid tritt in das Loch 60 ungefähr tangential unter Erzeugung eines eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden Strudels (d. h. die Fluidmasse vollführt eine für einen Wirbel charakteristische, wirbelnde oder zirkuläre Bewegung) im direkten Kontakt mit dem Fadengut ein, das sich in der Mitte (Achse) des Wirbels befindet.

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Die Pig. 3 zeigt im Vertikalschnitt eine bevorzugte Vorrichtung für die Erhitzungszone gemäss der Erfindung. Das Fadengut 10 tritt in den rohrförmigen und vorzugsweise leicht konischen Durchlass 69 ein und über den rohrförmigen Durchlass 61, ..der vorzugsweise einen gleichmässigen Durchmesser aufweist, aus. Die die fluchtenden Durchlässe 69 und 6l bildenden, rohrförmigen Teile sind an ihren benachbarten Enden unter Ausbildung einer gleichmässigen Ringöffnung 62 _g die in Padenlaufrichtung konisch konvergiert und mit den Durchlässen 69 und 6l wie auch dem umschlossenen Sammelraum 63 kommuniziert, gegenkonisch ausgebildet. In dem festgelegten Festkörper 64 ist ein Innenschacht 65 vorgesehen, der um ein elektrisches Widerstands-

^ heizelement 66 herum führt und sich am einen Ende in den Sammelraum 63 öffnet, während die öffnung 67 eine Leitung . darstellt, die zu einem Äussenanschluss führt, durch den Druckfluid, z. Bo Luft, in den Schacht 65 eingedrückt wird. Das Fluid wird auf seinem Weg über das Heizelement 66 und in dem aufgeheizten Körper 6k gleichmässig und rasch erhitzt, und das heisse Fluid tritt in den Sammelr-aum 63 ein, durchtritt die Ringöffnung 62 und strömt weiter gleichsinnig mit dem vorwärtsgeführten Fadengut 10, in Berührung mit allen Oberflächen des Fadengutes und mit einer in Bezug auf dieses relativ hohen Geschwindigkeit. Vorzugsweise ist auf allen freiliegenden Oberflächen eine Wärmeisolation 68 vorgesehen. Im Sammelraum 63 ist ein (nicht eingezeichnetes) Thermopaar oder eine ähnliche terapera-

w turempfindliche Einrichtung vorgesehen, die durch herkömmliche Regelung (nicht eingezeichnet) die Stromzufuhr zum Heizelement 66 so einstellt, dass das in die Ringöffnung 62 eintretende Fluid auf einer konstanten, vorbestimmten Temperatur gehalten wird. Zur Veranschaulichung der Kleinheit dieser Düsenvorrich-• - tung kann dienen, dass ein bevorzugter Erhitzer eine Abmessung C von etwa 3/4 dm hat.

Die Düsenvorrichtungen, durch die Fadengut in der Behandlungszone gemäss der Erfindung hindurchläuft, weisen sehr kleine öffnungen auf. Sehr kritisch für die wirksame Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung ist, dass alle Fadengut-Durchlässe in der Behandlungszone extrem sorgfältig axial

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ausgerichtet werden, um einen geraden Lauf des Padengutes bei im wesentlichen keiner Berührung mit Pestflächen zu erhalten. Ein Kontakt des Fadengutes mit der Düsenvorrichtung 17 an der Eingangsöffnung 69 (Fig. 3) der Behandlungszone ist der Fadengutqualität nicht abträglich, und man kann an diesem Punkt eine Fadengut-Führung vorsehen, aber weitere Kontakte auf dem folgenden Teil der Behandlungszone nüssen sorgfältig minimiert werden, um ein hochgleichmässiges Garn zu erzielen.

Der Begriff Fadengut bzw. Garn bezeichnet in der hier gebrauchten Bedeutung eine Versammlung von Fäden wesentlicher Länge und von kleinem Querschnitt mit oder ohne etwas wahrem Drall. Bevorzugt wird Endlosfadengut, d. h. mono- oder multifiles Fadengut. Besonders im Falle von multifilem Fadengut liegt in dem Ausgangsgut oft zur leichteren Handhabung ein geringer Grad an wahrem Drall vor.

Fadengut für die Verarbeitung gemäss der Erfindung muss von thermofixierbarem (d. h. zur Neutralisation von Drehspannungen durch Einwirkung erhöhter Temperaturen befähigtem) thermoplastischem, künstlichem Polymeren gebildet werden. Da das Verfahren gemäss der Erfindung eine besondere Eignung für das Falschdrallen von Garnen für durchscheinende Damenstrumpfware hat und die meisten solchen Garne heute Polyamidp.arne sind, werden Garne aus Polyamiden bevorzugt, d. h. Polymeren mit mindestens einem der Eigenschaft der Filmbildung entsprechenden Molekulargewicht, die sich durch eine lineare Molekelstruktur mit Verknüpfung durch wiederkehrende Amidogruppen auszeichnen. Die bekanntesten (und geeignetsten) Polyamide sind Polyhexamethylendiamin (Nylon 66) und Polycaprolactam (Nylon 6). Ein anderes bevorzugtes Polyamid ist ein ungeordnetes Mischpolymeres von Nylon 6 mit Nylon 66, bei dem die Mylon-6-Polymereinheiten 5 bis 15 % des Mischpolymergewichtes ausmachen. Dieses Mischpolymere spricht auf Palschdrallprozesse sehr gut an und kann hierdurch bei niedrigerer Temperatur verarbeitet werden. Es bietet auch, in mit ihm hergestellten Gewirken, gegenüber Homopolymer-Garnen die Vorteile eines hohen Restschrumpfes (der z. B. bei der gebräuchlichen Strumpfformung von Nutzen

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ist) und eines weichen Griffs (d. h. der taktilen Empfindung des Weicherseins}ο In gleicher Weise geeignet sind viele andere Polyamid-Homopolynere und -Mischpolymere wie auch andere Polymere, wie Polyester (z. B. Polyethylenterephthalat), Polyacryle (z. B. Polyacrylnitril) und dergleichen.

Die Umfangsgeschwindigkeiten der Streckwalze 11 (V₁) und der Relaxierwalze 12 (Vp) werden direkt gelenkt, wobei stets V₂ genügend kleiner als V₁ ist, um in der Behandlungszone eine Spannung in dem benötigten Bereich zu erzeugen. Die Relaxation oder Entspannung (R) in Prozent ist in dem hier gebrauchten Sinn durch die Formel

-_i__ £ _x 100

definiert»

Die in den Beispielen genannte relative Viscosität (RV) ist als das Verhältnis der absoluten Viscosität bei 25 C von Polymerlösung und eingesetztem Lösungsmittel definiert. Bei Nylon ist das Lösungsmittel 90$ige Ameisensäure (enthaltend 10 Gew,^ Wasser) und enthält die Lösung S₃ ¹) Gew.$ Nylon.

Der "fixierte Drall" wird wie folgt bestimmt: Man nimmt von der Packung eine Probe (z. B, von 61 cm Länge) und hält sie zur Vermeidung von Drehung in ihrer Mitte, während beide Enden mit Band miteinander und mit einer Unterlage verklebt werden. Am Mittelpunkt xfird ein Gewicht von O₃6 mg/den (bezogen auf liter gleich dem Doppelten des Garntiters) angehängt. In kurzen Teilstrecken, beginnend am Gewicht,, wird das Garn Relaxation und Drehung überlassen_s wobei man jegliche Knäuelungen vorsichtig entfernt₉ bevor zur nächsten Teilstrecke übergegangen wird» Schliesslieh wird das vollständig relaxierte Garn einem sanften Strom atmosphärischen Wasserdampfs ausgesetzt s bis keine weitere Drehung eintritt. Der fixierte Drall des vollständig ausgestreckten Garns (ausgedrückt in Drehungen/Längeneinheit) wird unter Verblendung eines kommerziellen, auf eine Garnspannung von 6 g eingestellten Drehungszählers gemessen. Der mit dieser Prüfung ermittelte, fixierte Drall steht in guter Korrelation 2U den Eigenschaften fertiggemachter Strumpfware« - 12 -

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Beispiel 1

Unter Anwendung einer Arbeitsweise wie in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben, wobei der Erhitzer 17 und die Fluiddralldüse 16 auf einer Standard-Streckzwirnvorrichtung angeordnet waren, wurde ein 3fädiges Padengut aus Nylon in Form eines ungeordneten Mischpolymeren falschgedrallt, das von 90 Gew.% Nylon-66- und 10 Gew.% Nylon-6-Polymereinheiten gebildet wurde, eine relative Viscosität von 39,5 hatte und, bezogen auf sein Gewicht, 0,3 % Titandioxid, 0,10 % Natrxumphenylphosphinat und 0,003 % Manganhypophosphit enthielt'.

In der Streckzone wurde das Fadengut bei einer Umfangsgeschwindigkeit der Streckwalze 11 von 227 m/Min, auf das 4,474fache, auf 18,2 den, gestreckt. Der Erhitzer 17 arbeitete mit einer solchen konstanten Lufttemperatur im Sammelraum 63, dass das laufende Fadengut eine Temperatur von IhI C, gemessen 7»5 cm nach dem Erhitzer, erreichte. Der Druck der Luftzufuhr zum Erhitzer 17 war so eingestellt, dass die Geschwindigkeit der Luft aus der Schlitzöffnung 62 unmittelbar unter Schallgeschwindigkeit lag. Der Druck der nichterhitz&en, in die Fluiddralldüse eingeführten Luft betrug 6,3 atü, wobei der Fadengut-Durchlass 60 einen Durchmesser von etwa 0,064 cm und eine Länge von etwa 0,64 cm hatte. Etwa in der Mitte zwischen Erhitzer 17 und Fluiddralldüse 16 war eine gelochte Fadengut-Reinigerscheibe 19 irit einer öffnung von etwa 0,025 cm angeordnet. Erhitzer, Dralldüse und Fadengut-Reiniger waren mit besonderer Sorgfalt so ausgerichtet, dass der geradlinige Fadengut-Laufweg, als Tangente zur Streckwalze 11 am Punkte des Fadengutablaufs und hin zur Fadengut-Umlenkführung 15, längs der Achse jedes Fadengut-Durchlasses bei einer seitlichen Versetzung von unter +^ 0,013 cm verlief. Die koaxialen Streck- und Relaxierwalzen unterschieden sich im Durchmesser entsprechend einer Relaxation des Fadengutes in der Behandlungszone von 20 %, wobei die Fadengutspannung, gemessen etwa 2 1/2 cm vor dem Eintritt in die Fluiddralldüse, etwa 0,9 g betrug. Bei diesen Bedingungen entwickelte sich ein fixierter Drall von 2795 Drehungen/m.

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Die physikalischen Eigenschaften des verarbeiteten Fadengutes wurden an Spannungs-Dehnungs-Kurven bestimmt, die mittels eines Instron-Zugfestigkeitsprüfers bei einer konstanten Ausdehnungsgeschwindigkeit von 60 #/Min. aufgezeichnet wurden. Das Garn wurde auf seiner Packung 1 Tag bei 23 ₉ 9 C und 72 % relativer Feuchte konditioniert, und die Versuche wurden in der gleichen Atmosphäre durchgeführt. Dabei ergab sich:

Garntiter, den ' 20,0 Bruchfestigkeit, g 107

Festigkeit, g/den 5,4

Dehnung, % kl

Anfangsmodul, g/den 9,2

Die Dehnung wie auch der Anfangsmodul wurden von dem Punkt ab gemessen_s an dem die Drallkräuselung entfernt war und das Spannungs-Dehnungs-Ansprechen des begradigten Garns einsetzte.

Aus dem Garn dieses Beispiels wurde auf.einer 2-Schloss-Striekmaschine rechtsmaschig unter Bildung der Reihen abwechselnd mit S- und Z-gedrehtem Garn durchscheinende Damenstrumpfware hergestellt. Die anfallende, fertiggemachte Stretchstrumpfware war als kommerzieller durchscheinender, aus 20-3-Nylon-Stretchgarnen hergestellter Premium-Strumpfware vollständig gleichwertig zu beurteilen. Mit einem Instron-Zugfestigkeitsprüfer wurden Dehnungserholung und Spannungsverfall der Ware bestimmt„ Der Strumpfwarenprüfling wurde auf einer ebenen Beinform (der National-Bureau-of-Standards-Form äquivalent) mit zwei Löchern von 10,16 cm Durchmesser im Kniebereich angeordnet und auf der Form bei zur Entfernung jeglicher Falten genügender Längsspannung befestigt. Auf der einen Seite wurde um die Löcher herum Klebeband aufgebracht und dann aus den Löchern auf dieser einen Seite Strumpfmaterial vorsichtig herausgeschnitten. Die Form wurde nun an der Querschiene des Prüfgerätes befestigt, wobei ein Loch mittig über einer an einer Druckzelle befestigten Halbkugel von 9,52 cm Durchmesser aus poliertem Stahl lag. Bei einer Einstellung der Registrierkartengeschwindigkeit auf 25,¹J cm/Min, und der Gleitkopfgeschwindigkeit auf 5,08 cm/Min, v/urde die Halbkugel

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3/4 Min. in das gestrickbedeckte Loch gedrückt, an diesem Punkte 1 Min. stillgesetzt und dann in ihre Ausgangsposition zurückgeführt. Aus der Spannungs-Dehnungs-Kurve wurden vier Grossen in Registriereinheiten gewonnen: 1. Dehnungseinheiten (A) von Nullanfangsspannung bis zum Punkt der Maximalspannung, 2. Spannungseinheiten (S.) beim Maximum, 3· Spannungseinheiten (S₂) am Ende der einminütigen Verweilzeit und 4. Dehnungseinheiten (B) von Spannung Sp zurück auf Nullspannung.Die Dehnungserholung (%) wird als 1OO(B/A) errechnet, und der Spannungsabfall {%) ist gleich 100(S₁-S₂)ZS₁. Für die Strumpfware des vorliegenden Beispiels betrug die Dehnungserholung. 92 % und der Spannungsabfall 28 %. Zum Vergleich ergab die vorliegende, kommerzielle Premium-Stretchstrumpfware Dehungserholungswerte von 77 bis 91 % und Spannungsabfallwerte von 28 bis 35 %.

Beispiele 2 bis 6

Diese Beispiele erläutern die Auswirkung einer Veränderung der in der Behandlungszone- angewandten Spannung, wobei· die . Spannung (T) am Fadengut etwa 2 1/2 cm vor dem Eintritt in die Fluiddralldüse gemessen wurde. Dabei wurden Garne aus Nylon-66-Homopolymerem verwendet, das eine relative Viseosität von 37,0 hatte und, bezogen auf das Polymergeviicht, 0,3 % Titandioxid und 0,003 % Manganhypophosph.it enthielt.

Wie in Beispiel 1 wurde 3fädiges, unverstrecktes Fadengut unter Bildung von 21-den-Drallstretchgarn verarbeitet, und zwar bei folgenden Bedingungen:

Geschwindigkeit der Streck- 370 walze, m/Min.

Streckverhältnis 4,11

Erhitzer

Luftströmungsgeschwindig- 0,020 keit, Nnr/Min.

Druckluftzufuhr, atü 2,5

Luftaustrittstemperatur, ° C 218

- 15 109 3 45/1633

Dralldüse

Luftströmungsgeschwindig- 0,008

keit, NirK/Min.

Druckluftzufuhr,_atü 6,3

Relaxation (R) und Spannung (T) stehen in folgender Beziehung zum fixierten Drall:

Beispiel R, % T₁ g Fixierter Drall, Dr./m

2 16 0,80 '2125

3 18 0,55 2400

Ein zuvor verstrecktes, 3fädiges 21-den-Fadengut der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 2 und 3 wurde wie in Fig. mit der Abänderung verarbeitet, dass unter Umgehung von Zuführwalze 21 und Streckstab 14 direkt von der Zuführspule 18 zur Streckwalze 11 geführt wurde, und zwar bei folgenden Bedingungen:

Geschwindigkeit der Streck- 640 walze, m/Min.

Streckverhältnis 1,0

Erhitzer

Luftströmungsgeschwindig- 0,017

keit, Nirr/Min.

Druckluftzufuhr, atü 2,5

Luftaustrittstemperatur, ° G 228 Dralldüse

Luftströmungsgeschwindig- 0,008

keit, Nm^/Min.

Druckluftzufuhr, atü 6,3

Dabei ergab sich als fixierter Drall:

Beispiel R, % T, g Fixierter Drall,

Dr. /m

4 4 1,30 770

5 6 0,95 1065

6 9 0,40 1515

9845-/U66-3 3

Innerhalb des Bereichs arbeitsfähiger Spannungen in der Behandlungszone ergeben somit niedrigere Spannungen höhere Grade an fixiertem Drall.

Beispiel 7

Wie in Beispiel 1 wurde ein 20-den-Drallstretchmonofil aus dem gleichen Nylon-66/6-Mischpolymeren bei folgenden Bedingungen hergestellt:

Geschwindigkeit der Streck- 370 walze, m/Min.

Streckverhältnis 4,788

Erhitzer

Luftströmungsgeschwindig- .0,020 keit, Nm /Min.

Druckluftzufuhr, atü 2,5

Luftaustrittstemperatur, C · 216 Dralldüse

Luftströmungsgeschwindig- 0,014 keit, Nnr/Min.

Druckluftzufuhr, atü . 6,3 Relaxation, % 20

Spannung, g, in Behandlungszone 0,5

Das verarbeitete 20-den-Monofil hatte einen fixierten Drall · von 1810 Dr./m.

Beispiele 8 und 9

Diese Beispiele zeigen die Auswirkung von Thermofixiertemperaturen auf fixierten Drall und Festigkeit. Fadengut, Behandlung und Behandlungsbedingungen entsprachen Beispiel 2 mit folgender Abänderung:

Beispiel Erhitzer- Festigkeit, Fixierter

Luftaustritts- g/den Drall, Dr./m temperatur _f C ■

8 198 5,8 . 1730 _;

9 222 5,4 2125

- 17 109845/1633

RD-1687 /p 2115185

Höhere Thermofixiertemperaturen innerhalb des Arbeitsbereiches erhöhen somit den fixierten Drall bei einer gewissen Einbusse an Festigkeit.

Beispiel 10

Das Nylon-66-Hoinopolymer-Fadengut von Beispiel 2 wurde wie dort beschrieben und wie in Fig. 1 gezeigt bei folgenden Bedingungen verarbeitet:

Geschwindigkeit der Streck- 5²J? walze, m/Min.

Streckverhältnis 4,11

Erhitzer

LuftströjEungsgeschwindig- 0,026 keit, Nm /Min.

Druckluftzufuhr, atü 1,3

Luftaustrittstemperatur, C 177 Dralldüse

Luftströmungsgeschwindig- . 0,008 keit, NnP/Min.

Druckluftzufuhr, atü 10,6

Relaxation, % . 16

Spannung, g, in Behandlungszone 1,0

Das anfallende 21-den-Drallstretchgarn hatte einen fixierten Drall von 2320 Dr./m.

Beispiel 11

Durch Schmelzextrudieren wie in USA-Patentschrift 3 393 210 beschrieben wurde aus einer Polymerflocke aus Poly-(methylendi-l^-cyclohexylen-dodecandiamid) mit einem Gehalt von 1 Gew.? an feinteiligem Kaolinit ein 3fädiges Fadengut hergestellt, wobei die Schmelze durch einen auf 335 C gehaltenen Spinndüsenblock extrudiert wurde, dessen Austrittsfläche einen Wasserdampfmantel von 250° C aufwies. Das extrudierte Fadengut wurde in einer ersten Stufe auf das l,46fache verstreckt, in einer zweiten Stufe in einer Wärmekammer bei l60° C bei konstanter Länge getempert und mit 3200 m/Min, zu einer

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15-den-Garn-Packung aufgewickelt. Das zur Packung aufgemachte Fadengut, das eine relative Viscosität von 80 hatte (bestimmt wie in USA-Patentschrift 3 *»16 302, Spalte 5, Zeilen 30 bis 37 beschrieben), wurde wie in Beispiel 4, 5 und 6, d. h. ohne weitere Streckung, falschgedra-llt;. Bedingungen im einzelnen:

Streckwalze, m/Min. 370

Streckverhältnis 1

Erhitzer

LuftStrömungsgeschwindigkeit, 0_s020 Nm^/Min.

Druckluftzufuhr, atü 2,5

Luftaustrittstemperatur, C 222 Dralldüse

LuftströEungsgeschwindig- 0,008 keit, Nnr/Min.

Druckluftzufuhr, atü 6,3

Relaxation, % 11

Spannung, g, in Behandlungszone. 0,4

Das anfallende, 3fädige 15-den-Drallstretchgarn hatte einen fixierten Drall von I85O Dr./m.

Beispiel 12

Durch Schmelzextrudieren von Polymerflocke wurde ein 3fädiges Fadengut aus Poly-(tetramethylenterephthalat) hergestellt und zu einer Packung aufgemacht. Das unverstreckte Fadengut auf der Packung, das eine inhärente Viscosität von 1,0 hatte, wurde nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 bei den folgenden Bedingungen falschgedrallt:

Geschwindigkeit der Streck- 227 walze, m/Min.

Streckverhältnis 2,286

+ ) Inhärente Viscosität =

(worin r\ die Viscosität der Polymerlösung bei 25 C,

Ύ] die Viscosität des Lösungsmittels bei 25 C und c die Lösungskonzentration 0,32 g Polymeres/100 ml Lösung bedeutet und wobei das Lösungsmittel eine Mischung von Methylenchlorid und Trifluoressigsäure im Volumenverhältnis von 75/25 ist (25 C)) - 19 -

109845/16^3

Erhitzer

Luftströmungsgeschwindig- 0,017 keit, Nm /Min. -

Druckluftzufuhr, atü - 2,5 Luftaustrittstemperatur, ⁰C 198 Dralldüse

Luftströmungsgeschwindig- 0,008 keit, Nm /Min.

Druckluftzufuhr, atü 6,3

Relaxation, % 16

Spannung, g, in Behandlungszone 0,65

Das anfallende, 3fädige 15-den-Drallstretchgarn hatte einen ■fixierten Drall von 2675 Dr./m.

Beispiel 13

Drall und Kräuselung aufweisendes Monofilgarn wurde wie folgt verarbeitet: Nichtverstrecktes Fonofilausgangsgarn der gleichen. Polymerzusammensetzung wie in Beispiel 2 von zwei Spulen wurde vor dem Hindurchführen zwischen der Zuführ- und ihrer Gegenwalze zusammengeführt, das zusammengeführte Fadengut bei den folgenden Bedingungen verstreckt und falschgedrallt und nach dem Passieren der Umlenkführung eine Wiedertrennung der beiden Garne und Aufwicklung auf getrennten Schuss spulen durchgeführt (Endtiter jedes Garns 15 den).

Geschwindigkeit der Streck	375
walze, m/Min.
Streckverhältnis	4,347
Erhitzer
LuftStrömungsgeschwindig keit, Nrrr/Min.	0,022
Druckluftzufuhr, a.tü	0,94

Lüftaustrittstemperatur, C Dralldüse

Durchmesser, cm, der Luft- 0,038 öffnung

Druckluftzufuhr, atü 7,1

Relaxation, % 16

Spannung, g, in Behandlungszone 0,95

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Jedes der anfallenden Garne hatte einen fixierten Drall von I65O Dr./m. Die sich bei jedem Garn bei der zur Bestimmung des fixierten Dralls dienenden Behandlung entwickelnde Kräuselung hat als Kennwerte I89O Kräusel/m und einen Kräuseldurchmesser von 0,0076 mm.

Wie die vorstehenden Beispiele erläutern, erhält man gemäss der Erfindung ein sehr gleichmässiges Arbeiten bei viel geringeren Padengut-Spannungen. Man erhält hohe Fixiertdrall-Werte bei Stretchgarn von Premium-Qualität selbst bei ungewöhnlich hohen Padengut-Verarbeitungsgeschwindigkeiten.

Die Beispiele erläutern weiter, dass Strahlbehandlungen gemäss der Erfindung hochwertiges Drallstretchgarn bei zur Erzielung hoher Fixiert drall-Vierte genügend niedrigen Drallstrahl-Spannungen liefern. Der Strahlerhitzer zeigt bei seiner gleichmässigen Erhitzung des Fadengutes" auf Plastifizierungstemperatur eine überraschende Wirksamkeit.

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Claims (2)

RD-1687 29. März 1971 '■ it Paten tans ρ r ü ehe

1. Verfahren zur Herstellung von Drallstretchgarn unter Zuführen von verstrecktem Fadengut aus thermoplastischer, künstlichem Polymerem mit gleichmässiger Geschwindigkeit ■ zu einer Behandlungszone, Hindurchführen durch die Behandlungszon'e zur Wärmeplastifizierung, während sich das Padengut in-einer Falschdrall-Konfiguration befindet,"und zur Falschdrallung und Entplastifizierung mit einem KaIt-

fluid-Drallstrahl und Abziehen von der Behandlungszone, dadurch gekennzeichnet, dass man

" a) in der Behandlungszone mit dem symmetrischen Strom eines Heissfluidstrahls arbeitet,

b) das Fadengut durch die Behandlungszone längs einer geradlinigen, zugleich längs der Strömungsachse des symmetrischen Fluidstroms und der Wirbelachse des DralT-strahls verlaufenden Bewegungsbabrn hindurchführt und

c) das Fadengut aus der Behandlungszone mit gleichmässiger, entsprechend der Ausbildung einer im v/esentlichen gleichmassigen Fadengut-Spannung zwischen dem symmetrischen Fluidstrom und dem Drallstrahl im Bereich von 0,3 bis Ij5 g Gesamtspannung und von mindestens 0,015 g/den gewählter Geschwindigkeit abzieht.

•

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den symmetrischen Fluidstrom und den Drallstrahl unter räumlicher Trennung voneinander durch eine Zone von 2 1/2 cm bis 1 1/2 dm Länge längs der geradlinigen Fadengut-Bewegungsbahn einsetzt und den Drallstrahl vor dem symmetrischen Fluidstrom abschirmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man unmittelbar zuvor auf das mindestens 2fache verstrecktes, multifiles Nylon-Fadengut mit einem Titer von unter 35 den mit I80 bis 910 m/Min, zuführt.

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A. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Heissfluid Luft von 0,35 bis 7 atü und 150 bis 250° C, gemessen am Strahlaustritt, und als Kalt fluid Kaltluft verwendet.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, dass man das Garn mit einer Geschwindigkeit abzieht, die 2 bis 24 % unter der Geschwindigkeit seiner Zuführung liegt, und bei einer Gesamtspannung von unter 1,0 g arbeitet.

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