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Textilmaterial Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von Textilmaterial, insbesondere von gekräuselten Filamenten.
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In der britischen Patentanmeldung 761 084 wird ein Verfahren zur Herstellung
gekräuselter Filamente beschrieben, das darin besteht, daß man kontinuierliche Filamente
über eine Kante leitet und sie mit dieser in Kontakt hält, während sie sich unter
Spannung befinden und eine erhöhte Temperatur besitzen. Anschließend werden die
Filamente entspannt, damit sich in ihnen Kräuselung bilden kann.
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Die auf solche Weise behandelten Filamente können entweder im Festzustand
vorverstreckt werden, d.ho gemii.ß einem kontinuierlichen Verfahren behandelt werden,
oder sie können in der gleichen Zone, d.h. gemäß einem gleichzeitigen Verfahren,
gestreckt und gekräuselt werden.
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Es wurde nun gefunden, daß Filamente, die gestreckt und dann nach
dem Verstreckungsverfahren in einer getrennten Zone gekräuselt werden, d.ho die
gemäß einem kontinuierlichen Verfahren behandelt werden, verbesserte Sigenschaften
besitzen.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung gekräuselter
Filamente. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein
verlängertes, synthetisches polymeres Material streckt bzw. verstreckt und man dann
ohne zwischenzeitliches vollständiges Aufwickeln das Material ubr und in Kontakt
mit einer Kante leitet, während es unter Spannung ist, so daß das Material über
oder um die Kante mit einem solchen Winkel gebogen wird, daß das Material potentiell
gekräuselt wird. Anschließend läßt inail das Material sich entspannen, wobei gekräuselte
Filamente gebildet werden.
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Das Material befindet sich in einem potentiell gekräuselten Zustand.
Nachdem die Spannung entfernt wurde, liegen die erhaltenen Filamente in gekräuseltem
Zustand vor.
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Beispiele geeigneter Materialien, die auf erfindungsgemäße Weise behandelt
werden können, umfassen Polyäthylen, Polypropylen, Polyamide, Polyurethane, Poly-(vinylchlorid),
Poly-(vinylalkohol), Polyester und Polyacrylverbindungen.
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Vorzugsweise verwendet man als solches Material Polyamid, Polyolefin
oder Polyester. Gewünschtenfalls kann das verlängerte Material zwei oder mehrere
Polymere enthalten.
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In nichtgestrecktem Zustand kann das synthetische Material beiP:pielsweise
in Form von Monofilamenten oder Multifilamentgarnen oder Cord oder Bindfäden vorliegen.
Alternativ kann das Material als Band oder als Bahn vorliegen, die profiliert oder
in rechteckige Filamente geschnitten werden können. Während der Verstreckungsstufe
wird das Material
vorzugsweise erwärmt, und das Erwärmen kann beispielsweise
mit einer Heizplatte, einer heißen Flüssigkeit, einem Luftofen, erwärmten Walzen
oder einem fluidisierten Bett aus festen Teilchen, beispielsweise Sand oder Glaskügelchen,
die als Ballotini bekannt sind, erfolgen. Gewünschtenfalls kann das Material einem
Zweistufen-Streckverfahren unterworfen werden, wobei die zweite Streckstufe vorzugsweise
bei einer Temperatur durchgeführt wird, die höher ist als die bei der ersten Streckstufe.
Der Grad, wie weit das synthetische Material verstreckt wird, hängt von der besonderen
Art des Materials, der verwendeten Temperatur und den Eigenschaften, die die gekräuselten
Fasern besitzer Dllten, ab.
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Liegt das synthetische Material als Bahne<- oder Banimaterial vor,
so kann das Band oder die Bahn in feine Filamente mit rechtwinkligem Queiscii:-itt
vor oder nach dem Streckverfahren geschnitten werden. Alternativ kann sich die Bahn
oder das Band während der Streckstufe fibrilieren bzw.
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faserig werden, und gewünschtenfalls kanr: man das Material dazu bringen,
das es faserartig wird, indem man es einer mechanischen Behandlung wie mit festen
Teilchen, Bürsten oder Walzen unterwirft. Wenn das Band oder die Bahn profiliert
ist, d.h. einen nicht einheitlichen Querschnitt besitzt, neigt die Fibrilation dazu,
an den schwächsten Stellen aufzutreten, d.h. an den Stellen, an denen das Material
am dünnsten ist.
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Nachdem das Material verstreckt wurde, wird es, ohne daß es zwischenzeitlich
aufgewickelt wird, über und in Kontakt mit einer Kante geleitet, um das Material
potentiell zu Kräuseln. Die Kante, über die das verlängerte synthetische Material
geleitet wird, kann beispielsweise eine Nesserkante oder eine Metallklinge sein.
Gewünschtenfalls kann das Material über zwei oder mehrere Kanten geleitet werden.
Vorzugsweise befindet sich das Material bei erhöhter Temperatur, wenn es über die
Kante geleitet wird. Die Temperatur
des Materials wird von der
Art des verwendeten Naterials abhängen,aber sie sollte natürlich nicht so hoch sein,
daß das Material bricht oder schmilzt. Nylon 6 kann beispielsweise bei einer Temperatur
von 2700C und Nylon 66 bei einer Temperatur von 200°C gekräuselt werden.
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Es wurde gefunden, daß man beim kontinuierlichen Verstrecken und Kräuseln
eines Materials höhere Krauselungsspannungen erzielen kann, als es zuvor möglich
war bei einem Verfahren, bei dem man streckte, aufwickelte und anschließend ein
Kräuelungsverfahren verwendete. Dies scheint aaf die Tatsaci?e zurückzuführen sein,
daß Kräuselungsspannungen während des Schrumpfens des Garns während des Erwärmungsver.anrens
gebildet werden, das man durchführt, bevor das Garn über die Kante geleitet wird.
Bei dem "diskontinuierlichen" Verfahren wird die Garnspannung durch Strecken des
Garns erreicht.
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Das erfindungsgeL.aße Verfahren hat den Vorteil, daß man höhere Garnkräuslungen
erhalten kann und daß das Garn ein gleichmäßigeres Aussehen besitzt, da diese Eigenschaften
stark von einer hohen Kräuselungsspannung abhängen.
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Man kann eine bessere Kontrolle der Kräuselungsspannung erhalten,
wenn man das Ausmaß, dab das Garn während der Kräuselungsstufe schrumpfen kann,
kontrolliert. Es ist wichtig, diese Eigenschaften zu kontrollieren, wenn die Fasern
bei Verfahren als individuelle Garne verwendet werden, wie bei der Herstellung von
Strumpf- und Trikotwaren, wenn man sie als getuftete Teppichgarne oder für die Kettenwirkerei
verwendet oder wenn das Garn zu nichtgewebten Materialien wie Filzen oder Fußbodenbelägen
weiterverarbeitet wird. Dies ist besonders wichtig, wenn die Filze zum Filtrieren
verwendet werden, da es dadurch möglich wird, die Porosität des Filters zu kontrollieren,
wenn man den Kräuselungsgrad der Fasern reguliert.
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Gewünschtenfalls können die kontinuierlichen Filamente in Stapelfasern
geschnitten werden, die kardiert und anschließend versponnen werden können, wobei
man Stapelgarn erhalt, oder alternativ können sie über Kreuz gelegt werden und zu
einem faserartigen Flächengebilde bzw. Gewebe und anschließend einem Rilz verarbeitet
werden.
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Sowohl die kontinuierlichen Filamente als auch die Stapelfasern können
zusammen mit anderen Stapelfasermaterialien zur Herstellung von Filzen verwendet
werden. Durch Variation der Arten und Anteile der verschiedenen Fasern kann man
Filze mit vcrschiedenen Eigenschaften herstellen. Man kann so Filze he:stellen,
die bei der Herstellung von Tenn sbällen verwendet werden können.
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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch zu
beschränken.
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Beist>iel 1 Bei diesem Beispiel wird ein Vergleich durchgeführt,
zwischen kontinuierlichem Verstrecken und über einer Kante Verkräuseln und diskontinuierlichem
Verstrecken und über einer Kante Verkräuseln, d.h. hierbei wird vor dem Kräuselungsverfahren
eine Stufe eingeschoben, bei der die Garnkörper jeweils aufgewickelt werden (batching
on to a package). Das verwendete Material war nicht gestrecktes, 3750 Denier Nylon
6-Garn. Das gestreckte Material wurde gekräuselt, indem man es mit einer Geschwindigkeit
von 9 m/min über eine erwärmte Platte leitete, die bei einer Temperatur von 1700C
gehalten wurde, und dann über die scharfe Kante einer Metallklinge. Die Versuchsergebnisse
sind in der folgenden Tabelle angegeben. Der Prozentgehalt Kräuselung ist der Unterschied
zwischen den nicht-gekräuselten und den gekräuselten Längen, ausgedrückt als Prozentgehalt
der gekräuselten Länge. Die für die Kräuselung angegebenen
Werte
sind die Mittelwerte von zehn Versuchen, und der Variationskoeffizient ist ein Maß
für die Variabilität dieser zehn Versuche bei jedem Fall. C1 bis C3 sind kontinuierlich
gestreckte, über eine Kante gekräuselte Garne und D1 bis D3 sind die diskontinuierlich
behandelten Garne.
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Strecken Spannung Kräuseln Strecken Strecken vor der Verhiltn.d.
Durch %Kräusegoschw. verhältn Kante Kräuselungs- schnitt In geschw. verhältn.
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m/min (çgo) geschw.,d.h. Variabili-Auslaß- zu tätskoeffi-Einlaßge-
zient(t/o) schwindigk.
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C1 9 3 6 150 0,988 36,0 13,5 C2 9 4,2 150 0,962 37,5 7,7 C3 9 4,6
150 0,959 48,7 13,9 D1 400 3,6 70 1,018 16,0 28,5 D2 400 4,2 70 1,018 28,6 20,8
D3 400 4.6 70 1,016 28,6 33,9 Man fand, daß unter den angegeberen Bedingungen, wenn
die Spannung vor der Kante über 70 g für D1 bis D3 erhöht wurde, das Garn anfing
zu brechen.
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In den beigefügten Zeichnungen, die von Photographien wirklicher Größe
angefertigt wurden, wird ein Vergleich der Garne gezeigt, die gemäß den beiden Verfahren
mit dem gleichen Bereich von Streckverhältnissen hergestellt wurden. In den Fig.
1a, b und c sind die Garne D1 bis D3 und in den Fig. 2a, b und c die Garne C1 bis
C3 darges-tellt, d.h. in den Fig. 1a und 2a sind Garne dargestellt, die mit einem
Streckverhältnis von 3:6 gestreckt wurden. Es ist ersichtlich, daß bei gleichem
Streckverhältnis das Vjaterial, das gemäß dem kontinuierlichen Verfahren hergestellt
wurde, eine dichtere und gleichmäßigere Kräuselung aufweist als Material, das auf
diskontinuierliche Weise hergestellt wurde.
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Die Gleichrnaßigkeit der Kräuselung des kontinuierlich hergestellten
Materials wird durch die Zahlen bestätigt, die man für die Variabilitätskoeffizienten
der Kräuselungswerte für dieses Material erhält, die in allen drei Fällen wesentlich
niedriger sind als die der diskontinuierlich hergestellten Proben.
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Beispiel 2 Dieses Beispiel zeigt die Vorteile, die man erhält, wenn
man Fasern, die auf erfindungsgemäße Weise hergestellt wurden, bei der ITerstellung
von genadeltem Filz verwendet. Die gemäß dem von Beispiel 1 hergestellter, gekräuselten
Fasern wurden miteinander zu einem Flächengebilde verquickt ud dann genadelt, wobei
Lan für jeuee Flächengebilde das gleiche Verfahren verwendete, nämlich ein Vornadeln
mit 500 Löchern bzw. Durchschlägen pro 6,45 cm2 (500 punches per square inch) und
einer Penetration von 0,3 cm (1/8 inch). Anschließend wurde ein zweites Mal genadelt
mit 3500 Löchern bzw. Durchstoßungen pro 6,45 cm2 (3500 punches per square inch)
llit einer Penetration von 0,9 cm (3/8 inch). Man verwendete Reading 41 gauge, 3
1/2 inch, 3 barb.-Nadeln. Die Gewichte und Dichten der entstehenden Filze werden
berechnet, und die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.
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Gewicht d. Dicke scheinbare Dichte Filzes bzw. Schüttgewicht g/m²
cm g/ccm C1 283 0,84 0,034 C2 282 0,79 0,036 C3 240 0,53 0,045 D1 262 0,94 0,028
D2 3°7 ,85 0,036 D3 308 0,80 0,038
Aus diesen Zahlenwerten ist ersichtlich,
daß bei gleichen Verfahrensbedingungen bei den beiden Reihen der Ergebnisse bis
bis 03 und D1 bis D3) die Filzdichte mit zunehmendem Streckverhältnis zunimmt. Die
sZerte, die man in den diskontinuierlichen Reihen erhält, sind niedriger als die
der entsprechenden kontinuierlichen Reihen. In anderen Worten ergibt das Material,
das kontinuierlich gestreckt und über eine Kante gekräuselt wurde, einen dichteren
FilZ mit dem gleichen Nadelungsgrad, als man ihn gemäß dem bekannten Verfahren erhält,
wo man zuerst Teile aufwickelt und anschließend über eine Kante kräuselt. Für eine
bestimmte Filzdichte muß man daher bei dem kontinuierlichen Verfahren weniger Nadeln
als bei den diskontinuierlichen Verfahren.
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Beispiel 3 Es ist bekannt, daß die Geschwindigkeit, mit der man über
eine Kante krauselt, die in einer Faser hergestellte Kräuselung beeinflußt. Je höher
die Geschwindigkeit ist, umso niedriger ist der Kräuselungsgrad. Bei diesem Beispiel
werden daher kontinuierliche und diskontinuierliche Verfahren verglichen, bei denen
eine Kräuselungsgeschwindigkeit von 30 m/min verwendet wird. Das verwendete Material
war Nylon 6 und die Spannung vor der Kante wurde bei allen Proben auf dem gleichen
Wert von 60 g gehalten.
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Probe Streck- Streck- %-Gehalt Gewebe- Schüttge verh. geschw. an Kräu-
dicke wicht m/min selung cm g/ccm diskontinu- 4,2 400 17,1 0,813 0,0316 ierlich
kontinuierlich 4,2 9 27,8 0,660 0,0434 Wie in den Beispielen 1 und 2 zeigt das kon-tinuierliche
Verfahren Vorteile im Kräuselungsgrad und der Konsolidation.
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Um die Vorteile, die man mit dem kontinuierlichen Verfahren erzielt,
selbst bei höheren Geschwindigkeiten zu zeigen, wurde die Kräuselungsgeschiindiglceit
noch mehr erhöht.
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Unter den vorliegenden Versuchsbedingungen konnte das vorgestreckte
Garn jedoch sicht über 40 m/min und eine Vor-Kanenspannn von 70 g gebracht werden,
da übermäßiges Brechen der Filamente auftrat, wenn diese Bedingungen überschritten
wurden.
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B e i s p i e l 4 Bei diesem Beispiel wird ein Vergleich durchgeführt
zwischen dein kontinuierlichen Verstrecken und dem Kräuseln über eine -Kante und
einem d-ßkontinuierlichen Verstrecken und Kräuseli über der Kante, wobei man Polypropylenband
verwendet.
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Das Polypropylenband bzw. der Polypropylentuchstreifen wurde aus einem
Film gebildet, der 0,010 cm (0,004 inches) dick war und der in Filamente mit einer
Breite von 0,05 cm (0,020 inches) geschnitten wurde.
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Proben dieses Bandes wurden dann mit drei verschiedenen Streckgeschwindigkoiten
mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min geschnitten und aufgewickelt, ohne daß Verdrehungen
bzw. Verzwirnungen angebracht wurden. Nachdem die Proben 24 Stunden aufbewahrt hatte,
wurden die Garne mit einer Geschwindigkeit von 12 m/min und einer Temperatur von
110°C über eine heiße Platte gekräuselt.
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Weitere Proben des Bandes wurden gestreckt und über eine Kante gekräuselt
mit der Ausnahme, daß die beiden Stufen kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit
von 12 m/min durchgeführt wurden. Es wurden ähnliche Versuche wie in Beispiel 1
beschrieben durchgeführt, und die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.
Cl bis O3 sind kontinuierlich gestreckte, über eine Kante gekräuselte Bänder und
D1 bis 1>3 sind die diskontinuierlich behandelten Bänder.
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Strecken Kräuselnein Streck- Streck- Spannung Kräuselungs- Durch-
%Kräusegeschw. verhältn. vor der geschw.-Verh. schn. fluid m/min Kante, c/O d.h.Auslaß-/
Variabi-Eingabege- litätsschwindigk. koeff.,% C1 12 7,06 500 0,985 12,4 31,7 C2
12 8,04 500 0,955 16,9 23,7 C3 12 9,86 500 0,940 16,5 19,3 D1 100 7,06 500 1,026
10,3 41,6 D2 100 8,04 500 1,009 10,9 37,8 D3 100 9,86 500 1,003 14,8 45,7 Aus den
Werten für den Variabilitätskoeffizienten der Kräuselungswerte ist ersichtlich,
daß die Gleichheit der Kräuselung, die man bei dem kontinuierlichen Verfahren erhält,
besser ist als die beim diskontinuierlichen Verfahren. Die überlegene Gleichheit
war auch ersichtlich, wenn man die Garne visuell untersuchte.