DE2313473A1

DE2313473A1 - Verfahren zum herstellen von filamentgarn mit filamentenden

Info

Publication number: DE2313473A1
Application number: DE2313473A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Heinrich; Fritz Dipl Ing Dr Schneider
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1973-03-17
Filing date: 1973-03-17
Publication date: 1974-10-03
Also published as: CH351174A4; IT1009288B; FR2221551A1; ATA214574A; AT327367B; DE2313473B2; DE2313473C3; US4021520A; NL7403293A; GB1442499A; CH573991B5; JPS49118941A; IE39072B1; FR2221551B1; IE39072L

Description

FARBWERKE HOECHST AICTIAlVGESELLCCHAFr 2313473

vormals Meister Lucius & Brüηing

Aktenzeichen: - HOE 73/F 075

Datum: i(j. März 1973 - Dr.VF/Ga

Verfahren zum Herstellen von Filamentgarn mit Filamentenden £^» SSS 2^5 ^^5 SSB ^^B S^S S^S ^^S ^Eft^^S SSS 3^Ε*^^3 ^^2ICS SS- 2S> SlS 3S£ ES* SSv SBS SSE 9ES «SS ^SS *^3 3«S SIS^^E S^SSfi 32» SlS SS*· S!2> SES 2^3 2*S2S! 3ES25S» GS SE^ X2> SiS CjS 25> BSi SSS SSi SS^ ^^S SSS S£S ^^3 ^^S SSS

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von FiIamentgarnen aus synthetischen Hochpolymeren mit feinen, abstehenden Filamentenden.

Fäden aus synthetischen Hochpolymeren fallen normalerweise glatt an und führen zu entsprechend glatten Flächengebilden, die nicht dem gewohnten weichen Griff von Flächengebilden aus Fasergarnen entsprechen. Offensichtlich sind die abstehenden Enden an Fasergarnen mit entscheidend für die subjektive Bewertung textiler Flächengebilde.

Es wurde deshalb eine Vielzahl von Verfahren zur Herstellung von Endlosfäden mit abstehenden Filamentenden, sogenannten Haargarnen, entwickelt, wie z.B. das in der DT-AS 1 263 217 beschriebene Verfahren, bei dem Endlosfäden in einer Wirbeldüse mit Garnen aus Stapelfasern vermischt werden. In der DT-OS 1 660 606 wird ein Verfahren zur Herstellung derartiger Haargarne beschrieben, bei dem die Oberfläche eines verstreckten Endlosfadens durch mechanische Beanspruchung mit rotierenden Bürsten aufgerissen und zerfasert wird. Dieses Verfahren bleibt aber auf verschäumte, thermoplastische Polymere beschränkt und ist offensichtlich auch nur für grobe Garne geeignet.

Ferner wird versucht, Filamente unterschiedlicher Dehnung miteinander so zu verstrecken, daß die eine Komponente reißt und so zu einem Faden mit abstehenden Filamenten führt, wie es z.B. im britischen Patent 924 086 geschützt wird.

Bei diesem Verfahren reißen meist alle Filamente der geringeren Dehnung an einer Stelle des Fadens, so daß eine büschelartige Struktur entsteht anstelle einer gleichmäßigen Verteilung einzelner Filamentenden über die Fadenoberfläche.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist dagegen ein Verfahren zur Herstellung von Endlosfäden aus synthetischen Hochpolyraeren mit feinen, abstehenden Filamentenden, die definiert über die Fadenoberfläche des Endlosfadens verteilt sind.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung wurde dadurch erreicht, daß Filamentgarne, bei denen zumindest ein Teil der Filamente aus Polymeren mit thermisch beeinflußbarer Knickscheuerbeständigkeit besteht, einer abschnittsweise intermittierenden Warmebehandlung unterzogen werden, wodurch definierte Abschnitte der einzelnen Filamente eine geringere Knickscheuerbeständigkeit erhalten, und anschließend diese Stellen geringerer Knickscheuerbeständigkeit durch Querbeanspruchung gebrochen werden, und somit die gewünschten freien Filamentenden entstehen.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß Filamentgarne, bei denen zumindest ein Teil der Filamente aus Polymeren mit thermisch beeinflußbarer Knickscheuerbeständigkeit bestehen, über die Oberfläche einer heißen,profilierten Walze geführt werden, deren Umfangsgeschwindigkeit gleich der Laufgeschwindigkeit der Filamentgarne ist, wodurch definierte Abschnitte der einzelnen Filamente in intensivem Wäx'mekontakt mit der Oberfläche der heißen, profilierten Walze stehen und somit eine geringere Knickscheuerbeständigkeit erhalten, und daß anschließend diese Stellen geringerer Knickscheuerbeständigkeit durch Querbeanspruchung gebrochen werden, und somit freie Filamentenden entstehen.

Als heiße, profilierte Walze wird jeder Körper bezeichnet, dessen Oberflächentemperatur oberhalb der Glastemperatur des die Filamente bildenden Polymeren konstant gehalten wird und der so bewegt wird, daß über die Berührungslänge mit den Filamenten die Oberflächengeschwindigkeit des Körpers mit der Filamentgeschv/indigkeit in Betrag und Richtung gleich ist, dessen Oberfläche aber so gestaltet ist, daß sie die Filamente nicht über ihre ganze Länge, sondern nur abschnittsweise berührt.

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Bevorzugt ist die profilierte Walze als Kreiszylinder mit Nuten auf der Mantelfläche ausgeführt, der sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit um seine Symmetrieachse dreht, welche parallel zur Ebene der zueinander parallel laufenden Filamente angeordnet ist, so daß diese Filamente den Kreiszylinder längs einer Mantellinie tangieren.

Die heiße, profilierte Walze kann auch durch eine andersartig gestaltete abschnittsweise Wärmebehandlung der Filamente mit thermisch beeinflußbarer Knickscheuerbeständigkeit ersetzt werden, etwa durch pulsweise Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, z.B. im Infrarotgebiet. Das Filamentgarn kann aber auch intermittierend mit Heißdampf beaufschlagt werden, so daß die Knickscheuerbeständigkeit abschnittsweise so weit herabgesetzt wird, daß sich bei einer Querbeanspruchung die gewünschten freien Filamentenden bilden.

Ist der Faden ein Mischfaden aus Filamenten mit thermisch beeinflußbarer Knickscheuerbeständigkeit und solchen mit hoher Knickscheuerbeständigkeit, kann diese Filamentschar des Fadens auch mit einem Schutzdrall versehen über die heiße, profilierte Walze geführt werden, da die Filamente mit hoher Knickscheuerbeständigkeit endlos erhalten bleiben und so für die notwendige Fadenfestigkeit sorgen. Soll der gesamte Faden aus Filamenten mit thermisch beeinflußbarer Knickscheuerbeständigkeit bestehen, werden die Filamente bevorzugt als ausgebreitete Schar über die Oberfläche der heißen, profilierten Walze geführt. In diesem Fall ist die Walze vorteilhaft als Kreiszylinder mit wendeiförmigen Nuten und Stegen auf der Mantelfläche ausgeführt, der sich mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit um seine Symmetrieachse dreht, die parallel zur Ebene der zueinander laufenden Filamente angeordnet ist, so daß diese Filamente den Kreiszylinder längs eine Mantellinie tangieren.

Als Filamente mit thermisch beeinflußbarer Knickscheuerbeständigkeit werden dabei solche Filamente bezeichnet, deren Knickscheuevbeständigkeit bei einer Wärmebehandlung stark absinkt und dann Werte unter 500 Touren erreicht.

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Derartige Filamente können z.B. nach DT-AS 1 278 688, DT-AS 1 237 727, DT-AS 1 72o 647 und BE-PS 6G7 089 hergestellt werden.

Die Messung der Knickscheuerbeständigkeit erfolgt mittels des Drahtknickergeräts, wie es z.B. von Grünewald in "Chemiefasern 12 (1962), Seite 853" beschrieben wurde. Zur Prüfung der Knickscheuerbeständigkeit werden die Filamente mit 0,45 g/tex belastet, der Durchmesser des Drahtes beträgt 0,02 mm bis zu 6,7 dtex, 0,04 mm bis zu 13 dtex und 0,05 mm für stärkere Titer, die Knickung erfolgt in einem Winkel von 110° mit der Geschwindigkeit von 126 Touren/min.

Die spezielle Formgebung der profilierten V/alze wird den Anforderungen an den Faden angepaßt und hängt ab vom Filament- und Fadentiter, dem Rohstoff und der Arbeitsgeschwindigkeit. Die Abmessung, die Anordnung und Zahl der Berührungsflächen der Filamente mit der profilierten Walze bestimmt man nach der gewünschten Verteilung und Häufigkeit der definierten Bruchstellen.

Die Temperatur der heißen profilierten Walze bestimmt die Knickscheuerbeständigkeit der Filamente mit thermisch beeinflußbarer Knickscheuerbeständigkeit und somit sowohl die Anzahl der brechenden und damit abstehenden Filamentenden als auch die Pillneigung daraus hergestellterFlächengebilde. So sinkt z.B. die Knickscheuerbeständigkeit der im Beispiel näher beschriebenen Filamente mit thermisch beeinflußbarer Knickscheuerbeständigkeit von etwa 1000 Touren der verstreckten Filamente bei einer Wärmebehandlung bei 150°C auf etwa 500 Touren und bei etwa 200°C auf rund 220 Toui-en.

Die Verweilzeit der Kapillarenabschnitte auf der Oberfläche der profilierten Walze kann durch die Wahl dei Umschlingungswinkel bestimmt werden, sowie durch die Arbeitsgeschwindigkeit.

Eine Verlängerung der Verweilzeit bewirkt ebenfalls ein Absinken der Knickscheuerbeständigkeit und somit einen Anstieg der ge-

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wünschten Haarigkeit und ein Absinken der Pillneigung daraus hergestellter Flächengebilde.

Die Querbeanspruchung des Fadens, die zum Bruch der Filamentabschnitte mit geringer Knickscheuerbeständigkeit und damit zu den gewünschten abstehenden Filamentenden führt, kann in einer Umleitung um eine Kante bestehen, in einem Zwirnprozeß, wie er bei der Herstellung von Fäden üblich ist, oder in einer Falschdrahttexturierung. Bevorzugt werden FaIschdrahttexturierverfahren, da sie zu voluminösen Filamentgarnen mit abstehenden Filamentenden führen.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Filament-·' garn mit abstehenden Filamentenden entspricht in seinem Aussehen weitgehend einem Spinnfasergarn. Im Gegensatz zu den bekannten Filamentgarnen mit Fasergarncharakter und im Gegensatz zu den Spinnfasergarnen aus synthetischen Hochpolymeren führt das nach dein erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Fi lament gar η aber zu pillarmen Flächengebilden.

Der Wert der Knickscheuerbeständigkeit beeinflußt die Zahl der beim erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten abstehenden Filamentenden, da die Filamentabschnitte der geringeren Knickscheuerbeständigkeit durch die Querbeanspruchung brechen. Die Zahl der abstehenden Filamentenden läßt sich jedoch auch durch den Anteil der Filamente mit thermisch beeinflußbarer Knickscheuerbeständigkeit im gesamten Filamentgarn beeinflussen. Die Pillneigung von Geweben nimmt ebenfalls mit fallender Knickscheuerbeständigkeit stark ab. Wie jedoch bereits aus dem Wort Knickscheuerbeständigkeit ersichtlich, ist es normalerweise nicht möglich, gebrauchstüchtige Filamentgarne mit einer Knickscheuerbeständigkeit von z.B. Null zu erzeugen bzw. einzusetzen. Bei Geweben oder Gewirken, an die besonders hohe Anforderungen an die Pillarmut gestellt

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werden, ist jedoch der Einsatz von Filamenten rait Knickscheuer- beständigkeit bis z.B. herab auf 5 Touren möglich.

Je nach Art des Einsatzes können alle Filamente des Filament- garnes Filamente sein mit einer Knickscheuerbeständigkeit, die sich bei der erfindungsgemäßen abschnittsweisen Wärmebehandlung · durch die heiße profilierte Walze stark reduzieren läßt und so mit nach einer Querbeanspruchung zu Filamentenden führen oder nur ein Teil der Filamente weist diese Eigenschaft auf, während ein zweiter Teil hohe Knickscheuerbeständigkeiten zeigt und damit nicht während der Querbeanspruchungen bricht. Im erst genannten Fall muß zum Erreichen einer hinreichenden Garnfestigkeit eine etwas festere Einbindung der Filamente "gewählt werden, während im zweiten Fall die endlosen Filamente eine hinreichende Garnfestigkeit in jedem Fall gewährleisten. Filamentgarne, die im Verhältnis 7 ; 3 bis 3 : 7 aus Filamenten mit thermisch be einflußbarer Knickscheuerbeständigkeit in Mischung mit Filamenten bestehen, die Knickscheuerbeständigkeiten über 1500 (z.B. 3 000 Touren) aufweisen, ergaben Gewirke und Gewebe, die sich durch besonders gefälligen Warenausfall bei sehr guten Gebrauchseigenschaften auszeichneten. Auch der Titer und das Profil der Filamente, also der Gesamttiter des eingesetzten Filamentgaines, können frei nach dem jeweiligen Einsatzgebiet gewählt werden. Der Titer wird meist im Rahmen der im textlien Anwendungsbereich üblichen 1 bis 10 dtex pro Filament und unter 200 dtex für das Garn bleiben, kann aber für spezielle Zwecke, wie die Dekostoffe, auch höher gewählt werden. Die obere Titergrenze wird höchstens durch das Texturierverfahren begrenzt. Werden unterschiedliche Filamente zu einem Garn verarbeitet, können sich natür lich auch die Titer und die Querschnitte unterscheiden. Bestehen die Filamente auch aus unterschiedlichen Rohstoffen, so können deren unterschiedliche Eigen-

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schäften zur weiteren Effekten ausgenutzt werden, z.B. unterschiedliches Schrumpfvermögen zu zusätzlichen Bauscheffekten, unterschiedliche Färbstoffaufnähme zu Melange- oder Moulind-Wirkungen. Andererseits kann natürlich durch geeignete Modifizierungen das färberische Verhalten der Filamente auch so angeglichen werden, daß Unifärbungen möglich sind. Da bei dem crfindungsgcmäßen Verfahren die Filamente vor dem Bruch gleichmäßig verstreckt werden, ist eine gleichmäßige Anfärbung über ihre gesamte Länge einschließlich der herausstehenden Filamentenden gewährleistet, im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, bei denen der Riß der Filamente durch Überdehnen in der Verstreckzone erfolgt.

Es ist im allgemeinen zweckmäßig, beim Verarbeiten von verschiedenen Filamenten in einem Filamentgarn, die einzelnen Komponenten zu vermischen. Das kann je nach den Gegebenheiten in den unterschiedlichsten Verarbeitungsstufen erfolgen. Beispielsweise können beide Arten von Filamenten aus einem Spinnkopf versponnen werden, oder aus zwei benachbarten Spinnköpfen, wie es z.B. in der GB-PS 1 208 801 beschrieben ist. Die verschiedenen Typen der Filamente können aber auch bei der Verstreckung gefacht werden. Eine Durchmischung kann in jedem Fall noch durch eine Verwirbelung oder elektrostatische Aufladung verstärkt werden.

Wird das erfindungsgemäße Verfahren mittels Falschdrahttexturierung durchgeführt, werden meist Vorrichtungen mit Falschdrallspindeln bevox'zugt, dn die Umlenkung auf der Spindel das Entstehen der Filamentenden noch besser bewirkt als die reine Torsionsbeanspruchung bei der Friktionstexturierung. Die Zahl der abstehenden Filamentenden wird z.B. auch von den Texturier-

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Parametern Temperatur, Garnspannung vor und nach der Spindel, Präparationsauftrag, Spindeldrehzahl, Laufgeschwindigkeit des Garns und von der Form und Oberflächenbeschaffenheit der Spindel beeinflußt.

Der Bruch der Filamentabschnitte mit geringer Knickscheua-bestandigkeit ergibt eine über die Länge des Filamentgarnes gleichmäßige verteilung der abstehenden Filamentenden. Im Gegensatz dazu tritt bei den bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von Haargarnen, bei denen der Riß der Filamente durch Überdehnen bei der Verstreckung erfolgt, leicht ein gleichzeitiges Reißen einer Vielzahl von Filamentenden auf, was zumindest zu einer ungleichmäßigen Anhäufung der abstehenden Filamentenden führt.

Nach der Querbeanspruchung stehen die gebrochenen Filamentenden ggf. noch weit vom Filamentgarn ab und müssen zweckmäßigerweise vor einer Weiterverarbeitung wenigstens temporär eingebunden werden. Geeignet sind hierzu alle bekannten Verfahren zur Erhöhung des Fadenschlusses, wie z.B. Behandeln mit einer Schlichte oder Verwirbeln. Eine bevorzugte Methode zur Erhöhung des Fadenschlusses besteht in der Verwirbelung dei" Fäden unmittelbar nach Verlassen der Falschdrahttexturxerung. Das Verwirbeln durch Anblasen mit Gasstrahlen ersetzt allgemein in der Herstellung synthetischer Fäden immer mehr den Drehungsprozeß, da es bei hohen Durchsatzgeschwindigkeiten und kontinuierlich im Anschluß an andere Prozeßstufen erfolgen kann. Vorrichtungen zum Verwirbeln werden z.B. in der US-PS 2 985 995 beschrieben. Die offene Struktur des voluminösen Filaiiientgarnes kann voll erhalten bleiben, wenn man das Einbinden der Filamentenden durch ein Aufbringen von Schlichte bewirkt, die nach dem V/eben oder Wirken wieder ausgewaschen werden kann.

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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Filament· garne mit abstehenden Filamentenden zeichnen sich bei ihrer Weiterverarbeitung insbesondere durch ihre hohe Gleichmäßigkeit bei allen texti!technologischen Eigenschaften über die Länge des Garnes aus. Die bemerkenswerteste Eigenschaft der Flächengebilde, die aus den erfindungsgemäßen Filamentgarnen hergestellt worden sind, ist ihre geringe Pillanfälligkeit.

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Beispiel 1

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde ein Haargarn als Mischgarn aus 12 endlosen Filamsnten vom Titer dtex 5,5 (Teilfaden 67 f 12) und 40 Filamenten vom Titer dtex 1,68 (Teilfaden 67 f 40) mit abstehenden Filamentenden hergestellt.

Der Teilfaden 67 f 12 wurde hergestellt aus einem Polyäthylenterephthalat der relativen Viskosität 1,81 (gemessen in einer 1 gewichtsprozentigen Lösung aus Phenol-Tetrachloräthan, 3:2 Volumenverhältnis, bei 25°C). Der Rohstoff zum Teilfaden 67 f 40 wurde in Anlehnung an Beispiel 1 der DAS 1 720 647 hergestellt, wobei die 2,4 g Zinkacetat durch 3,1 g Manganacetat ersetzt wurden und die Menge des Trimethoxysilanäthanphosphonsäurediäthylesters von 48 g auf 72 g erhöht wurde.

Beide Rohstoffe wurden in einem Spinnkopf nach US-PS 2 398 bei 290 C versponnen und die Spinnfäden mit. einer Geschwindigkeit von 1400 m/min abgezogen und aufgespult. Die relative Viskosität der Spinnfäden lag bei 1,80 bzw. 1,56. Die Reißdehnung der Filamente betrug bei Zimmertemperatur 310 % für die grobtitrigen, 375 % für die feintitrigen Filamente, die

—3 Doppelbrechungen lagen entsprechend bei 9,3 bzw. 6,6 . 10

Das gemischte unverstreckte Filamentgarη wurde an einer Streckzwirnmaschine über einen beheizten Pin von 100 C und ein Bügeleisen von 160°C mit 1:3,45 verstreckt und bei 600 m/min mit 20 Drehungen pro Meter aufgewickelt. Das verstreckte Material zeigte einheitliches Aussehen, ohne gebrochene, abstehende Filamentenden.

Das verstreckte Mischfilamentgarn wurde in einem getrennten Verfahrensschritt texturiert. Gemäß der Erfindung war dabei am

Einlauf der Fa lschdi-aht textur iermaschine eine rotierende Stegwalze mit einem Durchmesser von 60 mm angeordnet mit 24 Stegen, gleichmäßig am Umfang im Abstand von 15° verteilt, einer Steghöhe von 4 mm bei einer Stegbreite vom 2 mm. Das einlaufende Filamentgarn wurde über einen Winkel von 300° auf der beheizten Stegwalze geführt. Die Oberflächentemperatur betrug 200°C, die Umfanggeschwindigkeit entsprach der durch ein Lieferwerk bestimmten Einlaufgeschwindigkeit von 147 m/min der Einheizertexturiermaschine. Bei einer Fixiertemperatur des Bügeleisens von 180 C, 2700 Drehungen pro Meter und einer Voreilung von 1,5 % entstanden an den definierten Stellen reduzierter Querfestigkeit Brüche der Filamente des Einzeltiters dtex 1,7 mit sehr regelmäßiger Verteilung über die Länge des Fi lament games.

Beispiel 2:

Das gemischte Spinn-Filamentgarn nach Beispiel 1 wurde wiederum der Streckzwirnmaschine vorgelegt. Die Stegwalze von Beispiel 1 befand sich jedoch am Auslauf der Streckeinheit und drehte sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 100 m/min. Verstreckt wurde wiederum 1:3,45 bei einer Auslaufgeschwindigkeit von 100 m/min, so daß am Fertigprodukt 100 Drehungen pro m vorlagen. Die Temperaturverhältnisse entsprachen Beispiel 1.

Durch die örtlich starke Verringerung der Querfestigkeit der Komponente des Einzeltiters dtex 1,7 an der Stegwalze entstanden infolge der Beanspruchung im Zwirnläufer (Zwirnläufer H Z 23, bei einem Ringdurchmesser von 100 mm) zahlreiche gebrochene, abstehende Filamentenden und verliehen dem nichttexturierten Garn ein faserartiges Aussehen.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Filamentgarnen mit feinen abstehenden Filamentenden, dadurch gekennzeichnet, daß Filamentgarne, bei denen zumindest ein Teil der Filamente aus Polymeren mit thermisch beeinflußbarer Knickscheuerbeständigkeit besteht, einer abschnittsweise intermittierenden Wärmebehandlung unterzogen werden, wodurch definierte Abschnitte der einzelnen Filamente eine geringere Knickscheuerbeständigkeit erhalten, und daß anschließend diese Stellen geringerer Knickscheuerbeständigkeit durch Querbeanspruchung gebrochen werden, und somit die gewünschten freien Filamentenden entstehen.

2. \^rerfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß FiIamentgarne, bei denen zumindest ein Teil der Filamente aus Polymeren mit thermisch beeinflußbarer Knickscheuerbeständigkeit bestehen, über die Oberfläche einer heißen profilierten Walze geführt werden, deren Umfangsgeschwindigkeit gleich der Laufgeschwindigkeit der Filamentgarne ist, wodurch definierte Abschnitte der einzelnen Filamente in intensivem Wärmekontakt mit der Oberfläche der heißen, profilierten Walze stehen und somit eine geringere Knickscheuerbeständigkeit erhalten, und daß anschließend diese Stellen geringere Knickscheuerbeständigkeit durch Querbeanspruchung gebrochen werden, und somit freie Filamentenden entstehen.

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