DE2313473B2 - Verfahren zum Herstellen von FiIamentgarn mit Filamentenden - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von FiIamentgarn mit Filamentenden

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Filamentfäden mit feinen abstehenden Filamentenden, ausgehend von verstreckten Filamentgarnen, durch Querbeanspruchung der Filamentgarne.
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 DE-AS 12 63 217 beschriebene Verfahren, bei dem Endlosfäden in einer Wirbeldüse mit Garnen aus Stapelfasern vermischt werden. In der DE-OS 16 60 606 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 ζ. B. im G B-Patent 9 24 086 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.
Aus der GB-PS 9 71 573 ist ein Verfahren bekannt, nach welchem ein Bauschgarn durch Falschdrehen und Verstrecken von Endlosfäden hergestellt wird, wobei das Ausmaß des Verstreckens genügend groß ist, um die Filamente mit der geringeren Dehnung zu zerreißen. Die so erhaltenen Stapelfasern werden von den
unzerbrochenen, gekräuselten Filamenten eingebunden.
Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß die Einzelbestandteile des Bauschgarns unterschiedliche Anfärbbarkeiten zeigen, da sie verschieden stark verstreckt, bzw. überstreckt sind. Ferner gestattet es dieses Verfahren nicht, die Verteilung der freien Faserenden auf definierte Abschnitte vorzunehmen.
Die US-PS 28 69 967 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von Bauschgarnen, nach dem Endlosfäden oder Stapelfasergarne in eine Verwirbelungsdüse geführt werden. Dort werden die Endlosfäden statistisch gebrochen und die verbleibenden Fäden bewirken, daß die entstandenen Stapelfasern sich nicht aus dem Verband lösen. Auch dieses Verfahren gestattet nur ein statistisches Brechen der Filamente, nicht aber eine gezielte Verteilung von freien Enden über die Länge des Garns. Nach der US-PS 26 88 358 werden ebenfalls Filamente in eine Blaszone geführt und dort mit Hilfe eines turbulenten Gases je nach ihrer Knotenfestigkeit statistisch gebrochen. Die gebildeten Filamentenden werden im Inneren und an der Oberfläche des Fadens eingebunden. Bei Verwendung von Materialien mit höherer Festigkeit, wie Nylon, Polyester etc. müssen sehr große Gasmengen angewendet werden, um ein Brechen der Filamente zu erzeugen. Deshalb werden diese Materialien mit weniger festen kombiniert, wie Rayon, Acetatseide, Polyacrylnitril etc.
Die vorliegende Erfindung hat diese Nachteile erkannt und sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Endlosfäden aus synthetischen Hochpolymeren mit feinen abstehenden Filamentenden hergestellt werden können, und nach dem die Filamentenden definiert über die Fadenoberfläche verteilt werden können.
Das Ziel der Erfindung wurde dadurch erreicht, ciaii die verstreckten Filamentgarne, bei denen zumindest ein Teil der Filamente aus Polymeren mit thermisch beeinflußbarer Knickscheuerbeständigkeit besteht, einer abschnittsweisen intermittierenden Wärmebehandlung unterzogen werden, wodurch definierte Abschnitte der einzelnen Filamente eine geringere Knickscheuerbeständigkeit erhalten, und daß anschließend diese Stellen geringer Knickscheuerbeständigkeit durch Querbeanspruchung gebrochen werden und somit die gewünschten freien Filamentenden entstehen.
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die abschnittsweise intermittierende Wärmebehandlung der verstreckten Filamentgarne durch Führen über eine Oberfläche einer heißen profilierten Walze erfolgt, deren Umfangsgeschwindigkeit gleich der Laufgeschwindigkeit der Filamentgarne
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 Filamen.geschwindigkeit 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.
Die profilierte Walze kann als Kreiszylinder mit Nuten auf der Mantelfläche ausgeführt sein, der sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit um seine Symmetrieachse dreht, welche parallel zur Ebene der zueinander parallellaufenden 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 die bei einer Querbeanspruchung die gewünschten freien Filamentenden bilden.
Ist der Faden sin 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 Walzo geführt werden, da die Filamente mit hoher Knickscheuerbeständigkeit endlos erhalten bleiben und so für die noiwendige Fadenfestigkeit sorgen. Soll der gesamte Faden aus Filamenten mit thermisch beeinflußbarer Knickscheuerbeständigkeit bestehen, werden die Filamente als ausgebreitete Schar über die Oberfläche der. heißen, profilierten Walze geführt. In diesem Fall ist die Walze 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 einer Mantellinie tangieren.
Als Filamente mit thermisch beeinflußbarer Knickscheuerbeständigkeit werden dabei solche Filamente bezeichnet, deren Knickscheuerbeständigkeit bei einer Wärmebehandlung stark absinkt und dann Werte unter 500 Touren erreicht.
Derartige Filamente können z. B. nach DE-AS 12 78 688, DE-AS 12 37 727, DE-AS 17 20 647 und BE-PS 6 67 089 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 Walze 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 hergestellter Flächengebilde. 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 20O0C auf rund Die Verweilzeit der Kapillarenabschnitte auf der Oberfläche der profilierten Walze kann durch die Wahl der Umschlingungswinkel bestimmt v/erden sowie durch die Arbeitsgeschwindigkeit.
Eine Verlängerung der Verweilzeit bewirkt ebenfalls ein Absinken der Knickscheuerbeständigkeit und somi' einon Anstieg der gewünschten Haarigkeit und ein Absinken der Pillneigung daraus hergestellter Flächengebilde.
ι» 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
li Herstellung von Fäden üblich ist, oder in einer Falschdrahttexturierung. Falschdrahttexturierverfahren führen zu voluminösen F'larnentgarnen mit abstehenden Filamentenden.
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge-
-<) stellte Filamentgarn mil 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
2"> Hochpolymeren führt das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Filamentgarn 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
J> 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
■ι" 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 werden, ist jedoch der Einsatz von Filamenten mit
■*> Knickscheuerbeständigkeit bis z. B. herab auf 5Touren möglich.
Je nach Art des Einsatzes können alle Filamente des Filamentgarnes Filamente sein mit einer Knickscheuerbeständigkeit, die sich bei der erfindungsgemäßen
5<> abschnittsweisen Wärmebehandlung durch die heiße profilierte Walze stark reduzieren läßt und somit nach einer Querbeanspruchung zu Filamentenden führen oder nur ein Teil der Filamente weist diese Eigenschaft auf, während ein zweiter Teil hohe Knickscheuerbestän-
t> digkeiten zeigt und damit nicht während der Querbeanspruchungen bricht. Im erstgenannten Fall muß zum Erreichen einer hinreichenden Garnfestigkeit eine etwas festere Einbindung der Filamente gewählt werden, während im zweiten Fall die endlosen
w) Filamente eine hinreichende Garnfestigkeit in jedem Fall gewährleisten. Filamentgarne, die im Verhältnis 7 :3 bis 3 : 7 aus Filamenten mit thermisch beeinflußbarer Knickscheuerbeständigkeit in Mischung mit Filamenten bestehen, die Knickscheuerbeständigkeiten
H". über 1500 (z.B. 3000 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 Gesamtster des eingesetzten Filamentgarnes, 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 natürlich auch die Titer und die Querschnitte unterscheiden. Bestehen die Filamente auch aus unterschiedlichen Rohstoffen, so können deren unterschiedliche Eigenschaften zur weiteren Effekten ausgenutzt werden, z. B. unterschiedliches Schrumpfvermögen zu zusätzlichen Bauscheffekten, unterschiedliche Farbstoffaufnahme zu Melangeoder Mouline-Wirkungen. Andererseits kann natürlich durch geeignete Modifizierungen das färberische Verhallen der Filamente auch so angeglichen werden, daß Unifärbungen möglich sind. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Filamente vor dem Bruch gleichmäßig verstreckt werden, ist eine gleichmäßige. Anfärbung über ihre gesamte Länge einsschließlich 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 12 08 801 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 bevorzugt, da 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 Texturierparametern 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 Knickscheuerbeständigkeit 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 gegebenenfalls, 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 Methoden zur Erhöhung des Fadenschlusses besteht in der Verwirbelung der Fäden unmittelbar nach Verlassen der Falschdrahttexturierung. 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
in Verwirbeln werden z.B. in der US-PS 29 85 995 beschrieben. Die offene Struktur des voluminösen Filamentgarnes kann voll erhalten bleiben, wenn man das Einbinden der Filamentenden durch ein Aufbringen von Schlichte bewirkt, die nach dem Weben oder
i", Wirken wieder ausgewaschen werden kann.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Filamentgarne mit abstehenden Filamentenden zeichnen sich bei ihrer Weiterverarbeitung insbesondere durch ihre hohe Gleichmäßigkeit bei allen textiltech-
2» nologischen Eigenschaften über die Länge des Garnes aus. Die bemerkenswerteste Eigenschaft der Flächengebilde, die aus den erfindungsgemäßen Filamentgarnen nergestellt worden sind, ist ihre geringe Pillanfäiligkeit.
ir B e i s ρ i e I 1
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde ein Haargarn als Mischgarn aus 12 endlosen Filamenten vom Titer dtex 5,5 (Teilfaden 67 f 12) und 40 Filamenten vom Titer dtex 1,68 (Teilfaden 67 f 40) mit abstehenden
ίο Filamentenden hergestellt.
Der Teilfaden 67 f 12 wurde hergestellt aus einem Polyethylenterephthalat der relativen Viskosität 1,81 (gemessen in einer 1 gewichtsprozentigen Lösung aus Phenol-Tetrachloräthan, 3 :2 Volumenverhältnis, bei
i-. 25CC). Der Rohstoff zum Teilfaden 67 f 40 wurde in Anlehnung an Beispiel 1 der DE-AS 17 20 647 hergestellt, wobei die 2,4 g Zinkacetat durch 3,1 g Manganacetat ersetzt wurden und die Menge des Trimethoxysilanäthanphosphonsäurediäthylesters von
4(i 48 g auf 72 gerhöht wurde.
Beide Rohstoffe wurden in einem Spinnkopf nach US-PS 23 98 729 bei 290°C versponnen und die Spinnfäden mit einer Geschwindigkeit von 1400 m/min abgezogen und aufgespult. Die relative Viskosität der
v> 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 Doppelbrechungen lagen entsprechend bei 9,3 bzw. 6,6 · 10-3.
w Das gemischte unverstreckte Filamentgarn wurde an einer Streckzwirnmaschine über einen beheizten Pin von 1000C und ein Bügeleisen von 1600C mit 1 :3,45 verstreckt und bei 500 m/min mit 20 Drehungen pro Meter aufgewickelt. Das verstreckte Material zeigte
Vi einheitliches Aussehen, ohne gebrochene, abstehende Filamentenden.
Das verstreckte Mischfilamentgarn wurde in einem getrennten Verfahrensschritt texturiert. Gemäß der Erfindung war dabei am Einlauf der Flaschdrahttextu-
"'i riermaschine 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 von 2 mm. Das einlaufende Filamentgarn wurde über einen
ι Winkel von 300° auf der beheizten Stegwalze geführt. Die Oberflächentemperatur betrug 2000C, die Umfangsgeschwindigkeit entsprach der durch ein Lieferwerk bestimmten Einlaufgeschwindigkeit von
147 m/min der Einheizertexturiermaschine. Bei einer Fixiertemperatur des Bügeleisens von 18O0C, 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 Filamentgarnes.
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. Verstreck wurde wiederum 1 :3,45 bei einer Auslaufgeschwindig keit von 100 m/min, so daß am Fertigprodukt 101 Drehungen pro m vorlagen. Die Temperaturverhältnis se entsprachen Beispiel 1.
Durch die örtlich starke Verringerung der Querfestig keit der Komponente des Einzeltiters dtex 1,7 an de Stegwalze entstanden infolge der Beanspruchung in Zwirnläufer (Zwirnläufer H Z 23, bei einem Ringdurch messer von 100 mm) zahlreiche gebrochene, abstehend« Filamentenden und verliehen dem nichttexturiertei Garn ein faserartiges Aussehen.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Filamentgarnen mit feinen abstehenden Filamentenden, ausgehend von verstreckten Filamentgarnen, durch Querbeanspruchung der Filamentgarne, dadurch gekennzeichnet, daß die verstreckten 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 geringer Knickscheuerbeständigkeit durch Querbeanspruchung gebrochen werden und somit die gewünschten freien Filamentenden entstehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abschnittsweise intermittierende Wärmebehandlung der versireckten Filamentgarne durch Führen über eine Oberfläche einer heißen profilierten Walze erfolgt, deren Umfangsgeschwindigkeit gleich der Laufgeschwindigkeit der Filamentgarne ist.
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