DE2365640A1 - Verfahren zum kraeuseln von synthetischen thermoplastischen fasern - Google Patents

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Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-lng. F. Kiiiig&eise/t - Dr. V. Zumstein jun.

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Phillips Petroleum'Company, Bartlesville, OkI.

USA

Verfahren zum Kräuseln.Wn synthe^schenv thermo- _: *'--".' ^plastischen fasern. "~-. .--'.

Es ist bekannt, verschiedene synthetische, thermoplastische; Fasern aus Materialien, wie verschiedenen Polyamiden, verschiedenen Polyestern und verschiedenen Polyolefinen zu kräuseln, um das Volumen der Fasern zu vergrößern. Die verschiedenen gekräuselten Fasern werden für verschiedene Zwecke, beispielsweise als Teppichgarne, als Garne, für Bekleidungsstoffe, für nicht gewebte Materialien, beispielsweise Teppichunterlagen, als Faserfüllungen, zum Füllen von Polstern, für Möbelpolsterungen, zum Abfüttern von Schlafsäcken usw. verwandt. Beispielsweise werden verschiedene voluminöse Nylongarne für Teppichgarne und Garne für Kleiderstoffe, verschiedene voluminöse Polyole'finfasern für nicht gewebte Teppichunterlagen und verschiedene voluminöse Polyesterfasern für Faserfüllungen verwandt. Einige der verschiedenen voluminösen synthetischen, thermoplastischen Fasern haben bei einigen dieser Ver-

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wendungszwecke zu einem Verkaufserfolg geführt. Bei anderen jedoch war dies nicht der Fall. Es besteht allgemein die Notwendigkeit, das Volumen sämtlicher dieser voluminösen Fasern zu vergrößern. Bei einigen Verwendungszwecken sind ein größeres Volumen und eine höhere Dauerhaftigkeit der Voluminösität für eine erfolgreiche Verwendung notwendig. Im allgemeinen ist der Verwendung von Polyolefin-Stapelfasern beim Herstellen von Faserfüllungen nur sehr begrenzter Erfolg beschieden gewesen.

Die oben genannten Schwierigkeiten werden durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Kräuseln oder zum Vergrößern des Volumens von synthetischen, thermoplastischen Fasern überwunden. Dieses Verfahren ist zum Herstellen von Fasermaterialien mit einer größeren Voluminösität mit einer größeren Dauerhaftigkeit aus irgendwelchen synthetischen, thermoplastischen Fasern, die zur Vergrößerung ihres Volumens gekräuselt werden können, verwendbar. Unter derartigen synthetischen, thermoplastischen Fasern befinden sich verschiedene Polyamide, beispielsweise Nylon, verschiedene Polyester, beispielsweise Polyethylenterephthalat, und verschiedene Acrylfasern, wie Orion. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zum Herstellen von Fasern mit einer vergrößerten Voluminösität mit einer größeren Dauerhaftigkeit aus Fasern, die aus 1-Olefinpolymeren, beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen, Copolymeren von Äthylen und Propylen, und anderen Materialien, die später beschrieben werden, hergestellt sind, verwendbar.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Kräuseln von synthetischen, thermoplastischen Fasern, bei dem die Fasern zusammen mit Wasserdampf durch eine Kräuselungszone geleitet werden, die aus einem definierten ersten Bereich mit einem geringen, jedoch ansteigenden Wasserdampfdruck, aus einem definierten zweiten Bereich mit einem relativ hohen ¥asserdampfdruck und ! einem definierten dritten Bereich mit absinkendem Wasserdampf- i

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druck besteht, wobei der hohe Dampfdruck wenigstens 1,3 atm absolut beträgt, jedoch nicht so hoch ist, daß er eine gleichmäßige Beförderung der Fasern durch die Kräuselzone verhindert, werden die Fasern vor dem Kräuseln mit einem Appreturmittel behandelt.

Erfindungsgemäß wird eine Polypropylenfaserfüllung geliefert, die aus kurzen, gekräuselten Polypropylenfasern besteht, auf deren Oberfläche ein dünner Überzug mit einer geringen, oedoch wirkungsvollen Stärke, die dazu ausreicht, das Knistern der Fasern zu verringern, aus einem Appreturmittel, das Distearyldimethylammoniumchlorid enthält, niedergeschlagen ist.

Er findungs gemäß wird weiterhin eine Appreturmischung geliefert, die auf einer trocknen Feststoffbasis aus etwa 86 bis 98 Gew.-?£ eines oberflächenaktiven Materials, das Polyolefinfasern aufwe:^r .ht, aus etwa 0,3 bis etwa 2 Gew.-% eines nicht-ionischen Benetzungsmittels, aus etwa 0,7 bis etwa 4 Gew.-?£ eines Puffers und aus etwa 1 bis 8 Gew.-% eines Korrosionsschutzmittels besteht, wobei die Menge der Bestandteile innerhalb dieser Bereiche relativ zueinander so gewählt ist, daß beim Dispergieren der Mischung in Wasser zum Erzeugen einer wäßrigen Lösung, die etwa 1 bis 4 Gew.-% Feststoffe enthält, die Dispersion einen pH-Wert im Bereich von 6 bis 8 aufweist.

j Wie oben erwähnt, ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere zum Vergrößern der Voluminösität von Fasern verwendbar, die aus 1-Olefinpolymeren einschließlich Polypropylen gesponnen sind. Aus diesem Grunde und der Einfachheit halber wird die Erfindung im folgenden unter Bezugnahme auf Polypropylen beschrieben, ohne daß sie in dieser Wiese beschränkt wäre. Diese Polymere aus 1-Olefin, die bei der praktischen

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Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwandt werden können,' sind kristalline Polymere und können nach einem der bekannten Verfahren hergestellt sein. Polypropylen, das bei der praktischen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwandt werden kann, schließt die kristallinen Homopolymere und die kristallinen Copolymere von Propylen mit wenigstens einem anderen Monoolefin ein, das bis zu 8 Kohlenstoffatome enthält. Im allgemeinen werden die anderen Monoolefine bei der Herstellung der Copolymere in einer Menge von weniger als 10 Mol-%, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 5 Mol-%, und insbesondere im Bereich von etwa 0,1 bis 3 Mol-?5 verwandt. Als spezielle Beispiele sind faserformende Homopolymere von Propylen, faserbildende Copolymere von Propylen und Äthylen, faserbildende Copolymere von Propylen und 1-Buten, faserbildende Copolymere von Propylen und 1-Hexen, faserbildende Copolymere von Propylen und 1-Octen, und Mischungen daraus zu nennen.

Der bei dem erfindungsgemäßen Kräuselvorgang verwandte Wasserdampf kann ein gesättigter Wasserdampf oder trockner Wasserdampf, d. h. überhitzter Wasserdampf, sein. Aus ver-¹ schiedenen Gründen einschließlich der günstigen Kosten und der Verfügbarkeit ist in den meisten Fällen gesättigter Wasserdampf bevorzugt..

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der zugehörigen Zeichnung und unter Bezugnahme auf ein Kräuselungsverfahren beschrieben, das aus dem allgemein bekannten Stopfbüchsenverfahren besteht. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Stopfbüchsenkräuselung beschränkt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei jedem anderen Kräuselungsverfahren verwendbar, das zum Erzielen der Vorteile der Erfindung unter Anwesenheit eines heißen Gases durchgeführt werden kann, beispielsweise beim Wasserdampfstrahlkräuseln, indem eine geeignet ausgelegte Kräuselvorrichtung verwandt wird, die in ] der Krauselungszone drei Bereiche mit dem im folgenden beschrie-'

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benen Wasserdampfdruck liefert.

Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Draufsicht auf eine Ausführungsform der Kräuselvorrichtung.

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht längs der Linie 3-3 in Fig.. 1.

Fig. 4 zeigt eine Unteransicht der oberen Deckplatte 22 der in den Fig. 1,2 und 3 dargestellten Kräuselungsvorrichtung.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Durchfluß regelung, die bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwandt werden kann.

Fig. 6 zeigt ähnlich wie Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Kräuselungsvorrichtung.

Fig. 7 zeigt eine Unteransicht der oberen Deckplatte 22' der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung.

Fig. 8 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Seitenteils 18^f der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Krauselungsvorrichtung.

\ Fig. 9 zeigt eine Querschnittsansicht längs der Linie 9-9 j in Fig. 6.

■ Fig.10 zeigt den schematischen Arbeitsplan eines Durchführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.

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In den Fig. 1 Ms 5 einschließlich ist eine Ausführungsform der Vorrichtung dargestellt. Diese in der Zeichnung dargestellte Kräuselungsvorrichtung ist im allgemeinen eine Stopfbüchse· Die allgemein mit 10 bezeichnete Kräuselungsvorrichtung weist eine Stauchkammer 12 mit einem stromaufwärts und einem stromabwärts liegenden Ende auf· Es ist eine Einrichtung vorgesehen, die zu kräuselnden Fasern in Form eines Stranges ader in Form von Garn in das stromaufwärts liegende Ende der Stauchkammer 12 zu befördern und in Berührung mit einer gekräuselten Fasermasse zu bringen, die darin gestaucht gehalten wird, und damit die eingeführten Fasern zu veranlassen sich zu biegen oder zu falten und Kräuselungen auszubilden, wenn sie mit dieser Masse in Berührung stehen. Die dargestellte Fördereinrichtung weist zwei Förderwalzen 14 und 16 auf, die - wie es in der Zeichnung dargestellt ist geeignet in der Nähe des stromaufwärts liegenden Endes der Kräuselungsvorrichtung 10 angebracht sind. Die Förderwalzen und 16 können in der dargestellten Lage durch irgendeine herkömmliche Einrichtung gehalten werden. Eine der Förderwalzen ist in herkömmlicher Weise vertikal bewegbar angebracht, um den Walzenspalt einstellen zu können.

Im einzelnen weist die Kräuselungsvorrichtung 10 ein erstes, nahezu * vertikal verlaufendes Seitenteil 18 und ein gegenüber angeordnetes zweites, nahezu vertikal verlaufendes Seitenteil 20 auf. Eine obere Deckplatte 22 ist zwischen diesen Seitenteilen und an deren Oberkanten angrenzend angebracht. Eine untere Bodenplatte 24 ist zwischen diesen Seitenteilen und an deren Unterkanten angrenzend, vorzugsweise in einem geringen Abstand oberhalb dieser Unterkanten angeordnet, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Die untere Bodenplatte 24 befindet sich im Abstand von der oberen Deckplatte 22, so daß zwischen diesen beiden Platten eine Kammer 12 gebildet wird. Die obere

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Deckplatte 22 oder die untere Bodenplatte 24 ist bewegbar zwischen den Seitenteilen 18 und 20 angebracht, um die Höhe der Kammer, d.h. den Abstand zwischen den beiden Platten, ändern zu können. Es kann irgendeine geeignete Einrichtung verwandt werden, um die Platten in dieser Weise anzubringen. Ähnlich kann irgendeine geeignete Einrichtung zum Bewegen der bewegbaren Platte verwandt werden. Vorzugsweise ist die untere Bodenplatte 24 bewegbar und so angebracht, daß sie ..um die Achse der Förderwalze 16 verschwenkt werden kann. Eine Einrichtung zum Bewegen der bewegbaren Platte, beispielsweise der unteren Bodenplatte 24, kann aus einem hydraulischen Zylinder 26 bestehen, der mit Luft oder einem anderen Fluid arbeitet .rind eine Kolbenstange 28 aufweist, die sowohl mit dem Zylinder als auch mit der Unterseite der unteren Bodenplatte 24 in Verbinaung steht. Bekanntlich soll die Höhe der Stauchkammer 12 oder der Abstand zwischen der Deckplatte und der Bodenplatte verändert werden, um die Stauchkammer 12 an die Größe des in die Kammer geförderten Stranges oder Garnes anzupassen. Es ist ebenfalls erwünscht, daß die Höhe der Kammer 12 am stromabwärts liegenden Ende stärker verändert werden kann, um einen Gegendruck oder einen Stauchdruck auf den Pfropfen aus gekräuselten Fasern in der Kammer auszuüben. Zwischen den Seitenwänden 18 und 20 und den Platten 22 und 24 kann ein geeigneter Dichtungsring oder geeignetes Dichtungsmaterial (nicht dargestellt) vorgesehen sein.

Es ist eine Einrichtung vorgesehen, Wasserdampf in die Stauchkammer 12 in der Nähe,jedoch stromabwärts des stromaufwärts liegenden Endes der Kammer so einzuleiten, daß eine nahezu einheitliche Verteilung des Wasserdampfes in der Fasermasse verursacht und ein definierter Bereich mit einem relativ hohen Wasserdampfdruck in der Kammer ausgebildet wird. Vorzugsweise besteht diese Einrichtung zum Einleiten des Wasserdampfes in beiden Platten 22 und 24 aus wenigstens einer innerhalb der Platte ausgebildeten Leitung, die mit einer Anzahl von Durch-

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lassen verbunden ist, die ihrerseits mit der Kammer12 in Verbindung stehen. Diese Leitung kann aus wenigstens einer in Längsrichtung verlaufenden Leitung 30 bestehen, die in Längsrichtung durch die Platten vom stromabwärts 3ie£pnden Endabschnitt bis zu einer Stelle am stromaufwärts liegenden Endabschnitt führt. Wenigstens ein Paar von im Abstandironeinander angeordneten, quer verlaufenden Leitungen 32 erstreckt sich quer durch, jede Platte 22 und 24 und schneidet die in Längsrichtung verlaufenden Leitungen 30. Von jeder der quer verlaufenden Leitungen 32 aus erstreckt sich eine Anzahl von Durchlässen 34, die mit der Kammer 12 in Verbindung stehen. Bei der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Kräuselvorrichtung weist jede Platte 22 und 24 zwei im Abtand voneinander angeordnete, längs verlaufende Leitungen 30 und zwei Paare von im Abstand voneinander angeordneten, quer verlaufenden Leitungen 32 auf, die die längs verlaufenden Leitungen 30 schneiden. Von jeder der quer verlaufenden Leitungen 32 aus verläuft eine Anzahl von Durchlässen 34, die mit der Kammer 12 in Verbindung stehen. Bei der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Kräuselvorrichtung ist eine Einrichtung vorgesehen, den Wasserdampf aus der Kammer 12 an einer Stelle stromaufwärts vom stromabwärts liegenden Ende der Kammer abzuziehen. Diese Einrichtung zum Abziehen des Wasserdampfes kann aus einer Anzahl von Abzugskanälen 36 in jeder der Platten 22 und 24 bestehen, die sich durch die Platten erstrecken und mit der Kammer 12 in Verbindung-stehen. Vorzugsweise steht jeder Abzugskanal 36 mit einer Aussparung 38 in Verbindung, die in jeder Platte ausgebildet ist, wie es in den Figuren dargestellt ist. Eine mit winzigen Öffnungen versehene Platte 40 aus einem geeigneten porösen Material, beispielsweise aus einem gesinterten Material, befindet sich in den Aussparungen 38, um ein Eindringen der Fasern in die Abzugskanäle 36 zu verhindern. Obwohl es in der Zeichnung nicht im einzelnen dargestellt ist, ist es offensichtlich, daß jeder der Abzugskanäle 36 mit einer Sammelleitung 42 für die obere Deckplatte 22 oder mit einer Sammelleitung 44 für die untere

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Bodenplatte 24 in Verbindung stehen kann, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Falls erforderlich, kann ein gemeinsames Sammelgehäuse über den Abzugskanälen 36 beider Platten 22 und 24 vorgesehen sein, wobei dann die Leitungen 42 und 44 mit den Gehäuseelementen in Verbindung stehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, um in einem definierten Bereich mit einem relativ hohen Wasserdampfdruck in der Kammer 12, d.h. in dem in. der Kammer 12 zwischen der am weitesten stromaufwärts liegenden Reihe der Durchlässe 34 und der am meisten stromabwärts liegenden Reihe der Durchlässe 34 liegenden Bereich einen nahezu konstanten Wasserdampfdruck aufrechtzuerhalten. Dieser Bereich mit einem relativ hohen Waserdampfdruck tritt in der Kammer 12 bei der praktischen Anwendung der Erfindung auf. Um den Wasserdampfdruck im Bereich des relativ hohen Wasserdampfdrucks nahezu konstant zu halten, kann irgendeine geeignete Steuereinrichtung verwandt werden. Vorzugsweise kann dieser Druck dadurch konstant gehalten werden, daß die Geschwindigkeit des Einleitens des Wasserdampfes in die Stauchkammer 12 entsprechend dem Wasserdampfdruck im Bereich mit einem relativ hohen Wasserdampfdruck gesteuert wird. Eine dazu geeignete Einrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. Bei den in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Kräuselvorrichtung weist jede Platte 22 und 24 zwei Druckabgriffsleitungen 46 auf. Wenigstens eine der Druckabgriffsleitungen 46 steht über eine Leitung 47 und einen Druckübertrager 85 mit einem Druckregler 86 in Betriebsverbindung, der seinerseits mit einem Strömungsregler 50 in Betriebsverbindung steht, der das Motorventil 52 in der Wasserdampfleitung 54 steuert. Das stromabwärts liegende Ende der Leitung 54 ist seinerseits mit den zwei längs verlaufenden Leitungen 30 zum Einleiten des Wasserdampfes in jeder Platte 22 und 24 verbunden. Während des Betriebes erzeugt der durch die Leitung 54 und die Meßblende 56 in dieser Leitung strömende Wasserdampf ein Meßsignal, das über den

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Übertrager 88 dem Strömungsregler 50 übertragen wird, der auf eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit eingestellt ist. Der Druckregler 86 ist'auf einen bestimmten gewünschten Wert eingestellt, der dem Druck entspricht, der im Bereich des relativ hohen Druckes in der Kammer 12 aufrechterhalten werden soll. Der Druckregler 86 überträgt ein Steuersignal an den Strömungsregler 50 und setzt diesen dem Signal entsprechend zurück,und der Strömungsregler 50 stellt anschließend das Ventil 52 ein, um die Strömungsgeschwindigkeit des Wasserdampfes durch die Leitung 54 entsprechend der Druckmessung im Bereich des relativ hohen Wasserdampf druckes in der Kammer 12 zu steuern. Es können eine oder mehrere weitere Druokabgriffsleitungen 46 mit Druckanzeigegeräten 55 vorgesehen sein, wie es in Fig. 5 dargestellt ist.

Der oben genannte definierte Bereich mit einem geringen, jedoch ansteigenden Wasserdampfdruck, der definierte Bereich mit einem relativ hohen Wasserdampfdruck und der definierte Bereich mit einem absinkenden Wasserdampfdruck sind für die Erfindung von wesentlicher Bedeutung, wieees im folgenden dargelegt wird. Gemäß Fig. 2 wird der erste definierte Bereich mit einem geringen, jedoch ansteigenden Wasserdampfdruck von dem stromaufwärts liegenden Ende der Kammer 12 und der ersten, diesem Ende benachbarten Reihe von Durchlässen 34 begrenzt. Der zweite definierte Bereich mit einem realtiv hohen Wasserdampfdruck wird von der am weitesten stromaufwärts liegenden Reihe der Durchlässe 34 und der am weitesten stromabwärts liegenden Reihe der Durchlässe 34 begrenzt. Die Durchlässe 34 in den Platten 22 und 24 sind zueinander versetzt, wodurch die effektive Größe des Bereiches mit relativ hohem Wasserdampfdruck ansteigt. Der definierte dritte Bereich mit absinkendem Wasserdampfdruck wird von der am weitesten stromabwärts liegenden Reihe der Durchlässe 34 und dem stromabwärts liegenden Ende ~ der Kammer 12 begrenzt. Anhand von Fig. 6 können diese drei Bereiche in ähnlicher Weise definiert werden. Der Pfropfen aus

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gekräuselten Fasern Im ersten definierten Bereich bildet eine nahezu vollständige Abdichtung, läßt jedoch eine geringe Menge an Wasserdampf vom stromaufwärts liegenden Ende der Kammer 12 entweichen» Damit steigt das Druckprofil des Wasserdampfes vom stromaufwärts liegenden Ende der Kammer 12 zur ersten Reihe von Durchlässen 34 an. In ähnlicher Weise bildet der Pfropfen aus gekräuselten Fasern im definierten dritten Bereich nahezu eine Abdichtung, wobei hier jedoch das Druckprofil des Wasserdampfes zwischen der am weitesten stromabwärts liegenden Reihe von Durchlässen 34 und den Wasserdampf-Auslaßleitungen 36 abfällt.

In den Fig. 6 bis 9 ist eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kräuselvorrichtung dargestellt, die allgemein mit 10* bezeichnet ist. Im großen ganzen ähnelt die Kräuselvorrichtung 10^f der im Vorhergehenden beschriebenen Kräuselvorrichtung 10. Ein Unterschied liegt darin, daß die Kräuselvorr:"/-",tung 10· nur eine in Längsrichtung verlaufende Leitung 30· zum Einleiten des Wasserdampfes sowohl In der Deckplatte 22' als auch der unteren Bodenplatte 24' aufweist. Zwei im Abstand voneinander vorgesehene, querverlaufende Leitungen 32' erstrekken sich quer über die Platten 22* und 24» und schneiden die in Längsrichtung verlaufende Leitung 30* zum Einleiten des Wasserdampfes. Jede der querverlaufenden Leitungen 32^! steht mit einer Anzahl von Durchlässen 34· in Verbindung, die von jeder der querverlaufenden Leitungen ausgehen und mit der Kammer 12^! in Verbindung stehen, wie es bereits bei der im Vorhergehenden beschreibenen Kräuselvorrichtung 10 der Fall war. Die in Längsrichtung verlaufenden Wasserdampfleitungen 30' in der oberen Deckplatte und in der unteren Bodenplatte 22' und 24^f stehen mit einer Wasserdampfversorgungsleitung an einer Stelle in der Nähe, jedoch stromaufwärts vom stromabwärts liegenden Ende der Platten über einen Durchlaß 29 oder eine Kupplung 31 jeweils In Verbindung.

Bei der Kräuselvorrichtung 10*'weist jede Platte 22' und 24¹

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ein entnehmbares Einsatzmundstück 60 und 62 jeweils auf, das in die Aussparung paßt₉ die im stromaufwärts liegenden Ende jeder Platte ausgebildet ist. Die Einsatzmundstücke werden mit Hilfe von Bolzen 64 in ihrer Lage gehaltene Diese entnehmbaren Einsatzmundstücke sind an den Stellen der größten Abnutzung in den Platten vorgesehen und ermöglichen es damit, abgenutzte Abschnitte der Platten zu ersetzen;, ohne daß die gesamte Platte ausgetauscht werden mußo

Ähnlich wie bei der anhand von Fig* 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsform sind die Platten 22⁸ und 24" zwischen zwei Seitenplatten 1S⁵ und 20⁹ angebracht^ wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Gemäß Fig_o 8 ist jede Seitenplatte 18³ und 20' mit einer in Längsrichtung verlaufenden Leitung 19 zum Einleiten des Wasserdampfes Versehens die in diesen Platten ausgebildet ist und vom stromabwärts liegenden Endabschnitt bis zu einer Stelle im stromaufwärts liegenden Endabschnitt der Seitenplatte verläuft.

Sine Anzahl von Durchlässen 25 liefert die Verbindung zwischen der Leitung 19 und der Kammer 12^s ₉ um Wasserdampf in die Kammer in denselben Gesamtbereich einzuleiten, in den auch durch die querverlaufenden Leitungen 32^s und die Durchlässe 34³ in den Platten 22² und 24^s Wasserdampf eingeleitet wird. Die Leitung 19 und die Durchlässe 25 unterstützen damit die einheitliche Verteilung des Wasserdampfes in der Fasermasse innerhalb der Kammer 12^S _O

Beide Kräuselvorrichtungen 10 und 10· können mit Hilfe von Befestigungsbolzen in Bolzenbohrungen 88 und mit Hilfe von anderen., in der Zeichnung dargestellten Bolzen zusammengesetzt und in ein geeignetes Gestell eingesetzt werden.

In Figο 10 ist schematisch ein Beispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen'von Stapelfasern dargestelltο Polypropylenfasern werden von einer nicht dargestellten, geeigneten Spule abgezogen,, um eineiT nicht-gezogenen Strarg mit einem Gesainttiter von annähernd 2 000 000 denier zu

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bilden, der durch einen Satz Vorspannungswalzen 66 mit einer Geschwindigkeit von annähernd 41 m/min geführt wird. Der Strang wird dann mit einer Geschwindigkeit von etwa 44 m/min durch einen ersten Satz aufgeheizter Förderwalzen 68 geleitet, die auf eine Temperatur von etwa 121⁰C (250⁰F) aufgeheizt sind. Der Siraig wird dann durch einen Ofen 70, der auf einer Temperatur von etwa 163°C (325⁰F) gehalten wird, und dann mit einer Geschwindigkeit von etwa 130 m/min durch einen Satz von Ziehwalzen 72 der ersten Stufe geschickt, die auf eine Temperatur von etwa 121⁰C (250°F) aufgeheizt sind. Das Ziehverhältnis zwischen den Walzen 68 und 72 beträgt etwa 2,95.Der. Strang wird dann durch einen Satz von Ziehwalzen 74 der zweiten Stufe geführt» die vorzugsweise in den meisten Fällen nicht geheizt sind. Falls erforderlich, kann der Strang durch eine geeignete Abschirmung zwischen den Ziehwalzen 72 und den Ziehwalzen 74 geleitet werden, um die Wärme darin zu halten. Das Ziehverhältnis zwischen den Walzen 72 und 74 beträgt et^a 1,15.Der. gezogene Strangwird dann über bewegliche Umlenkwalzen 76, eine Appreturwalze 78 oder eine andere geeignete Appretureinrichtung in den Walzenspalt der Förderwalzen der Stopfbüchsen-Krauselvorrichtung 10 oder 10' oder einer anderen geeigneten Kräuselvorrichtung geführt. Vorzugsweise sind die Förderwalzen auf beispielsweise etwa 99°C (21O⁰F) aufgeheizt.Der Strang tritt in die Stopfbüchsen-Kräuselvorrichtung mit einer Temperatur von etwa 66 bis 79°C (150 bis 175°F) ein. Die Förderwalzen der Stopfbüchsen-Kräuselvorrichtung beschicken die Kräuselvorrichtung mit einer Geschwindigkeit von etwa 135 bis 140 m/min.Der gekräuselte Strarg tritt aus der Kräuselvorrichtung mit einer Temperatur von etwa 100⁰C (212°F) aus und fällt in einen J-förmigen Kasten 80, der eine Anstoßzone aufweist. Der gekräuselte Straig wird vom J-f örmigen Kasten mit einer Temperatur von etwa 60°C (14O°F) mit Hilfe von Spannwalzen 82 abgezogen, zu einem Stapelfaserschneider 84 geführt, wo er zu Stapelfasern der gewünschten Länge geschnitten wird, und dann in einer entsprechenden Einrichtung 89 in Ballen verpackt. Wenn keine Sta-

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pelfasern erzeugt werden sollen, kann auf das Schneiden und

das Verpacken in Stapeln verzichtet werden. Beispielsweise kann eine Anzahl von behandelten Garnen hinter den Spannwalzen 82 in einzelne Garne aufgetrennt und dann abgepackt werden.

Die in der Praxis verwandten Betriebsbedingungen können in den meisten Fällen in einem relativ weiten Bereich variieren. Die Betriebsvariablen stehen in den meisten Fällen in Wechselbeziehung, und die speziellen Werte für eine bestimmte Betriebsbedingung hängen in den meisten Fällen von den speziellen Werten eines oder mehrerer weiterer Betriebsvariablen ab. Beispielsweise hängen die speziellen Werte, die in bestimmten Fällen verwandt werden, von der Art der zu verarbeitenden Faser, dem Titer der Faser, dem Gesamttiter des zu verarbeitenden Stranges oder Garnes, dem Ziehverhältnis usw. ab.

Der Druck des Wasserdampfes im Bereich relativ hohen Wasserdampfdruckes beim Kräuselvorgang ist eine wichtige Betriebsvariable. Es ist gefunden worden, daß der Wasserdampfdruck wenigstens etwa 1,34 atm (5 psig) betragen sollte, um einen merklichen Anstieg der Kräuselungsbildung gegenüber derjenigen, die ohne Wasserdampf erhalten wird, zu erhalten. Der tatsächlich verwandte Wasserdampfdruck hängt von Faktoren, wie beispielsweise der Art und dem Titer der Faser und dem Gesamttiter des zu verarbeitenden Stranges oder Garnes ab. Bei Fasern mit einem höheren Titer kann ein höherer Wasserdampfdruck verwandt werden. Beispielsweise können höhere Wasserdampfdrucke verwandt werden, wenn statt eines 10 dpf (denier pro filament) Polypropylens ein 60 dpf Propylen gekräuselt wird_o Übermäßig große Was s er dampf drucke können den geordneten Vorschub der Fasern durch die Kräuselungszone unterbrechen, indem sie beispielsweise die Fasern physikalisch aus der Kräuselungsvorrichtung blasen. Damit wird wenigstens in einem gewissen Maße die obere Grenze des verwandten Dampfdruckes durch den

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Aufbau der speziell verwandten Kräuselvorrichtung bestimmt. In den meisten Fällen liegt der Wasserdampfdruck im Bereich des relativ hohen Wasserdampf druckes zwischen etwa 1,34 und 3,38 atm" (5 psig bis etwa 30 oder 35 psig). Für Fasern mit einem kleineren Titer, beispielsweise bis etwa 18 dpf, sollte dieser Wasserdampfdruck vorzugsweise im Bereich von wenigstens etwa 1,34 atm7 (5 psig) bis etwa 2,36 atnf"; (20 psig) und insbesondere bis etwa 2,02 atm (15 psig) in bestimmten Fällen liegen. Der Querschnitt der zu behandelnden Fasern hat ebenfalls einen Einfluß auf die möglichen höheren Wasserdampfdrucke. Es ist offensichtlich, daß der verwandte Wasserdampfdruck so gewählt wird, daB die Temperatur des Wasserdampfes ausreichend ist, um die Temperatur der Fasern bis zum Erweichen zu erhöhen und eine gute Kräuselung zu erhalten _% jedoch nicht ausreichend ist, die Fasern zu schmelzen, wobei die Verweilzeit der Fasern in der Kräuselvorrichtung berücksichtigt

Die Verweilzeit der Fasern in der Kräuselvorrichtung ist nicht besonders kritisch* solange sie ausreichend lang ist, um das Erweichen der Fasern zum Kräuseln zu ermöglichen, und nicht ausreichend lang ist, um ein Schmelzen der Fasern bei der höchsten, in der Kräuselvorrichtung vorhandenen Temperatur zu verursachen. Die Verweilzeit ändert sich mit der Art und dem Titer der zu behandelnden Fasern und ebenfalls mit dem mechanischen Aufbau der Kräuselvorrichtung. Damit kann im allgemeinen kein bestimmter Zahlenwert als obere Grenze für die Verweilzeit der Fasern in der Kräuselvorrichtung festgelegt werden. Es sei lediglich darauf hingewiesen, daß die gesamte Verweilzeit der Fasern in einer Kräuselvorrichtung von marktgängiger Größe, die der ähnelt, die in der Zeichnung dargestellt ist, und eine Stauchkammer mit einer Breite von etwa 10 cm (etwa 4 inch) aufweist, im Bereich zwischen etwa 4 bis etwa 5,5 Sekunden liegen kann. Eine Faustregel, der gefolgt werden kann, besagt, daß die Verweilzeit im Bereich hohen

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Druckes etwa 10 bis etwa 35% der Gesamtverweilzeit in der Kräuselvorrichtung betragen sollte.

Es ist entscheidend und eine wesentliche Betriebsbedingung, daß der Wasserdampfdruck im Bereich des relativ hohen Wasserdampfdruckes nahezu konstant gehalten wird. Bei der Verwendung von Wasserdampf kommt ein konstanter Druck einer konstanten Temperatur gleich. Diese konstante Betriebsbedingung hat ein merklich einheitlicheres Produkt zur Folge. Es ist gefunden worden, daß die Kräuselungsstärke und die Kräuselungsbildung bei weitem stärker schwanken, wenn sich der Wasserdampfdruck im Bereich des relativ hohen Wasserdampfdruckes in der Kräuselvorrichtung ändert. Der Wasserdampf füllt die Zwischenräume in der gekräuselten Fasermasse. Wenn diese Zwischenräume mit Wasserdampf unter nahezu konstanten Druckbedingungen gefüllt werden, wird dadurch die Einheitlichkeit des Produktes gefördert. Weiterhin fördert ein nahezu konstanter Wasserdampfdruck im Bereich des relativ hohen Wasserdampfdruckes die Einheitlichkeit des Zustandes des Bereiches mit einem geringen, jedoch ansteigenden Wasserdampfdruck, der stromaufwärts vom Bereich mit relativ hohem Wasserdampfdruck liegt, da der Anstieg des Druckes in diesem Bereich geringen, jedoch ansteigenden Wasserdampfdruckes gleichmäßiger verläuft. In ähnlicher Weise wird ein einheitlicher Zustand im Bereich mit absinkendem Wasserdampfdruck erhalten, da das Absinken des Druckes in diesem Bereich gleichmäßiger verläuft. Das kann anhand des Verlaufes der Druckprofile über die drei Bereiche gezeigt werden, die in der Kräuselungszone vorhanden sind.

Die Erfindung ist nicht auf irgendein bestimmtes Arbeitsverfahren beschränkt. Gegenwärtig ist jedoch anzunehmen, daß bei der praktischen Anwendung der Erfindung verbesserte Ergebnisse infolge der im folgenden beschriebenen Arbeitsweise der oben genannten drei Wasserdampfdruckbereiche erhalten werden, die in der Kräuselungszone vorgesehen sind. Es ist anzunehmen, daß

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der erste definierte Bereich mit einem geringen, jedoch ansteigenden Wasserdampfdruck primär als ein Bereich wirkt, in dem die Temperatur schnell, jedoch nahezu gleichmäßig auf einen Wert ansteigt, der erforderlich ist, um eine gute Kräuselungswirkung zu erhalten. Ein weiterer vorteilhafter Effekt des ersten Bereiches ist die oben genannte Dichtungswirkung des Pfropfens aus gekräuselten Fasern in diesem Bereich. Ohne komplizierte mechanische Dichtungen ist es nicht möglich, einen relativ hohen Wasserdampfdruck direkt bis zum stromaufwärts liegenden Ende der Kammer 12 aufrecht zu erhalten. Solche Drucke wurden die Pasern aus dem stromaufwärts liegenden Ende der Kammer 12 hinausdrücken. Damit dient der erste definierte Bereich mit einem geringen, jedoch ansteigenden Wasserdampfdruck auch dazu, den Aufbau der Kräuselvorrichtung zu vereinfachen.

Es ist anzunehmen, daß der zweite definierte Bereich mit relativ hohem Wasserdampfdruck primär als Kräuselungs- und Härtungsbereich wirkt, indem - falls noch nicht geschehen,- die Fasern auf die Wasserdampftemperatur im zweiten Bereich gebracht werden und ein Gleichgewichtszustand hergestellt wird. Das Ausbilden der Kräuselung und das Aushärten der gekräuselten Fasern wird zumindest begonnen.

Es wird angenommen, daß der definierte dritte Bereich mit absinkendem Wasserdampfdruck dazu dient, das Aushärten der gekräuselten Fasern auf einer geringeren Temperatur fortzusetzen. Dieser dritte Bereich dient damit als Durchwärmbereich, oder als ein Bereich, in dem die Fasern langsam abgeschreckt werden, und fördert weiterhin die Ausbildung der Kräuselung. Ein weiterer vorteilhafter Effekt dieses dritten Bereiches ist die oben genannte Dichtungswirkung des Pfropfens aus gekräuselten Fasern in diesem Bereich. Ohne komplizierte mechanische Dichtungen müßte der Druck allmählich verringert werden, um einen frühzeitigen Ausstoß der gekräuselten Fasern aus der

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Kräuselvorrichtung zu vermeiden. Der dritte Bereich erreicht das dadurch, daß er als eine Gleitdichtung für die Kammer 12 wirkt. Damit dient der dritte definierte Bereich auch dazu, den Aufbau der Kräuselvorrichtung zu vereinfachen.

Die kombinierte Gesamtwirkung oder die Folge der oben genannten drei Wasserdampfdruckbereiche ist eine verbesserte Kräuselungswirkung, wobei ein gekräuseltes Produkt mit einer stärkeren Kräuselungsbildung erzeugt wird, ohne daß eine komplizierte Kräuselvorrichtung verwandt wird.

Das Ziehen der Fasern, das bei der praktischen Anwendung der Erfindung erfolgt, kann in einer Stufe oder in mehreren Stufen in bekannter Weise erfolgen. Gewöhnlich sind zwei Ziehstufen bevorzugt, wobei der Gesamtzug je nach Wunsch unterteilt wird. Vorzugsweise liegt das Ziehverhältnis im Bereich zwischen 1,5 und 5, insbesondere zwischen 3 und 4.

Die Kräuselungsstärke oder Kräuselungshäufigkeit kann in Abhängigkeit von der Art und dem Titer der zu bearbeitenden Fasern varrieren. Gewöhnlich liegt die Kräuselungsstärke im Bereich von etwa 2 bis 6, vorzugsweise 3 bis .4 Kräuselungen/cm (5 bis 15» vorzugsweise 8 bis 10 Kräuselungen pro inch).

Wenn Stapelfasern erzeugt werden sollen, können die gekräuselten Fasern geschnitten oder auf andere Weise mit Hilfe eines bekannten Verfahrensizu Stapelfasern verarbeitet werden. Gewöhnlich liegt die Länge der Stapelfasern im Bereich zwischen 4 und 15 cm (1,5 und 6 inch). Beim Herstellen eines Faserfüllungsproduktes liegt die bevorzugte Stapelfaserlänge häufig im Bereich zwischen 5 und 10 cm (2 und 4 inch).

Wie es durch die im folgenden beschriebenen Beispiele gezeigt wird,sind das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung beim Verarbeiten von Fasern anwendbar,

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deren Titer in einem breiten Bereich variiert. Der Titer der Fasern im gezogenen Zustand kann im Bereich von 1,5 bis 80 denier oder darüber liegen. Für einige Produkte, beispielsweise für Faserfüllungsprodukte, liegt der Titer der gezogenen Fasern vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 3 und etwa 20 denier. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind insbesondere beim Verarbeiten von starken Strängen verwendbar., die einen Gesamttiter (nicht gezogen) von bis zu 2 000 000 denier und mehr aufweisen, was von der Größe der Kräuselvorrichtung abhängt. Die Verarbeitung solcher starker Strärge ist infolge der drei Wasserdampfdruckbereiche, die während des Kräuselungsvorganges verwandt werden, zusammen mit der Gleichmäßigkeit des Wasserdampfdruckes und der Wasserdampfverteilung möglich, wie es im Obigen dargelegt wurde. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind ebenfalls beim Behandeln von viel schwächerem Beschickungsmaterial für die Kräuselvorrichtung, beispielsweise beim Behandeln einer Anzahl von Garnen, die mancheiner nicht als ein Strang bezeichnen dürfte, anwendbar.

Es kann irgendein geeignetes bekanntes Appreturmaterial in geeigneter Weise auf die behandelten Fasern angewandt werden. Gewöhnlich liegt die Menge des aufgebrachten Appreturmaterials im Bereich von 0,1 bis 1, vorzugsweise 0,2 bis 0,6 Gew.-%_t bezogen auf das Gewicht der Fasern. ■

Es ist gefunden worden, daß Fasern aus kristallinem Polypropylen mit einem Titer von etwa 3 dpf einen unerwünschten Griff aufweisen und ein starkes Knistern (Geräusch, das dann zu hören ist, wenn die Fasern aneinander reiben, beispielsweise wenn ein Kissen oder eine Polsterfüllung zusammengedrückt wird) zeigen, wenn sie mit vielen herkömmlichen. Faserappreturmaterialien überzogen sind. Das ist insbesondere dann unerwünscht, wenn die Fasern zu Stapelfasern verarbeitet werden und das Produkt als Faserfüllungen in Kissen, als Polsterfüllungen, Fütterungen für Schlafsäcke usw. verwandt wird. Es

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ist gefunden worden, daß Polypropylenfasern für Faserfüllungen mit einem sehr weichen, nicht knisternden Griff, mit einer geringen Reibung der Fasern aneinander, einer verringerten Kohäsion und einer verbesserten Verarbeitbarkeit dadurch erhalten werden können, daß die Fasern während des Spinnens und/oder während des Ziehens und/oder auch vor dem Kräuseln mit einem oberflächenaktiven Material behandelt werden, das für die Polypropylenfasern Erweichungseigenschaften aufweist. Diese oberflächenaktiven Materialien können in Mengen auf die Fasern angewandt werden, die oben bezüglich der herkömmlichen Faserappretur-Materialien genannt wurden.

Es ist eine Anzahl von oberflächenaktiven Materialien mit Erweichungseigenschaften für textile Produkte bekannt. Solche Materialien sind im allgemeinen quaternäre Ammoniumsalze. Eine Gruppe solcher Materialien kann durch die Formel

dargestellt werden, wobei R und R₁ Alkylreste mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen, Rp ein Methylrest, R^ ein Methyl- Äthyloder Äthoxylrest (CH₂-CH₂O)_nH, wobei η eine ganze Zahl oder wenigstens 1 ist, und X ein Chlorj Brom- SuIf at-^ Methosulf at

bzw. Methylsulfat oder.Äthosulfat- bzw. Äthyl- _ .₊ . j

sulfatanion bedeutet. In diesem Zusammenhang wird auf -. die US-PS 3 325 404 verwiesen. Als textiles Erweichungsmittel wird im allgemeinen ein quaternäres Dimethylammoniumchlorid mit zwei Fettsäureresten verwandt,dessen Fettgruppe" hauptsächlich "eine gesättigte C,o-Grüppe"ist.Hierzu vergleiche die US-PS 3 377 382. Es war jedoch überraschend und keineswegs zu erwarten, daß solche Materialien zum Erweichen von Polypropylenfasern verwandt werden können, und es war besonders überraschend und unerwartet, daß sich herausstellte, daß solche Materialien zum Herabsetzen des Knisterns von Polypropylenfasern für Faserfüllungen verwandt werden können.

Methosulfat oder Äthosulfat-bzw.Äthyl

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Die erfindungsgemäß gegenwärtig für diesen Zweck in der Praxis bevorzugten Materialien schließen die durch die oben aufgeführte Formel dargestellten Verbindungen, Distearyl-dimethylammoniumchlorid (Handelsbezeichnung Varisoft 100), Stearyldimethyl-benzylammoniumchlorid (Handelsbezeichnung Varisoft SDC ), 1 -Methyl-1 -alkylamidoäthyl-^-alkylimidazolin-methosulf at (Handesbezeichnung Varisoft 475) und eine unter der Handesbezeichnung Varisoft 222 zu beziehende komplexe "quaterhäie Verbindung mit^zweLF_etfcsäurerestensein. Ausgezeichnete Ergebnisse wurden bei der Verwendung von Distearyl-dimethylammoniumchlorid erhalten, so daß diese Verbindung gegenwärtig das am meisten bevorzugte Material zur Verwendung bei der praktischen Anwendung der Erfindung, und insbesondere dann, wenn eine Polypropylenfaser-Füllung hergestellt werden soll, ist.

Eine Anzahl der oben genannten oberflächenaktiven Materialien haben den Nachteil, daß sie manchmal eine Korrosionswirkung auf einige Verarbeitungsmaschinen haben. Es ist gefunden worden, daß dieser Nachteil ohne den Aufwand der Verwendung von korrosionsbeständigen Maschinen dadurch beseitigt werden kann, daß ein Appreturmittel mit einer Zusammensetzung verwandt wird, die auch einer trocknen Feststoffbasis aus etwa 86 bis etwa 98 Gew.-% eines oberflächenaktiven Materials mit Erweichungseigenschaften für die Polyolefinfasern, aus etwa 0,3 bis etwa 2 Gew.-% eines nicht-ionischen Benetzungsmittels, aus etwa 0,7 bis etwa 4 Gew.-% eines Puffers und aus etwa 1 bis etwa 8 Gew.-% eines Mittels zum Verhindern der Korrosion besteht, wobei die Menge der Bestandteile innerhalb der oben genannten Bereiche relativ zueinander so gewählt wird, daß beim Dispergieren des Gemisches in Wasser,um eine wäßrige Dispersion zu erhalten, die etwa 1 bis 4 Gew.-% Feststoffe enthält, die Dispersion einen pH-Wert im Bereich von 6 bis 8 aufweist. Bei der Herstellung dieser Appreturmittelmischung können irgendeines der oben genannten oberflächenaktiven Materialien mit Erweichungseigenschaften für

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Polyolefinfasern, irgendein geeignetes bekanntes, nichtionisches Benetzungsmittel, irgendein geeigneter bekannter Puffer und irgendein geeignetes bekanntes Mittel zum Verhindern der Korrosion verwandt werden. Eine gegenwärtig bevorzugte Mischung wird dann erhalten, wenn das oberflächenaktive Material mit Erweichungseigenschaften Distearyl-dimethylammoniumchlorid, das nicht-ionische Benetzungsmittel ein blockierter ,polyäthoxylierterG_seradkett ejn ·~ Alkohol, der Puffer ein Natriumborat-decahydrat und das Mittel zum Verhindern der Korrosion Natriumnitrit ist.

Ein? gegenwärtig besonders bevorzugte Zusammensetzung des Faserappreturmittels besteht im wesentlichen auf einer trockenen Basis ausJ etwa 94,5 Gew.-^Distearyl-dimethyl-ammoniumchlorid, aus etwa 0,5 Gew.-$ eines blockierten,polyäthoxylierten Geradket-

T-AlkoholsJaus etwa 1,0 Gew.-% Natriumborat-decahydrat und aus etwa 4 Gew.-% Natriumnitrit. Dieses Appreturmittel wird auf die Fasern vorzugsweise in Form einer wäßrigen Dispersion und in einer Menge angewandt, die ausreichend ist, auf den Fasern etwa 0,1 bis etwa 1,0 Gew.-% der Appreturmittel-Feststoffe, bezogen auf das Gewicht der Fasern, niederzuschlagen. Es ist offensichtlich, daß das Distearyl-dimethyl-ammoniumchlorid das alleinige, wesentlich aktive Erweichungsmittel in dem Gemisch ist.

Die bisher und im folgenden benutzte Bezeichnung "Kräuselungsbildung" beruht auf einer Messung, die durch die Gleichung ausgedrückt werden kann:

Lp-L,,

Kräuselungsbildung % = -f—^- χ 100.

Die Kräuselungsbildung ist in folgender Weise festgelegt. Die Werte für L^, L₂ und L, einer Strangprobe werden bestimmt. L₁ = die Länge des' Stranges, .nachdem er~ 1 Minute lang durch ein Gewicht von 0,01 g/denier belastet wurde. Lp = die Länge dieses Stranges, nachdem er 11 Minuten lang durch ein Ge-

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wicht von 0,1 g/denier belastet wurde. Der Strang wurde 3 Minuten lang entspannt und danach der Wert für L~ bestimmt, der gleich der Länge des Stranges ist j nachdem er mit einem Gewicht von 0,001 g/denier 1 Minute lang belastet wurde. Die Werte für Lp und L^ wurden dann in die oben dargestellte Gleichung eingesetzt.

Die folgenden Beispiele zeigen, daß bei der praktischen Anwendung der Erfindung eine merkliche Erhöhung der Kräuselungsbildung erhalten wird. Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäß gekräuselten Fasern einen Wert für die Kräuselungsbildung von wenigstens etwa 12,5, vorzugsweise von wenigstens etwa 15% auf.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Ein kristallines Polypropylen mit einem Schmelzflußwert von 3 wurde unter Verwendung einer Luftabschreckung derart schmelzgesponnen, daß ein Straigmit 280 Filamenten und einem Gesamttiter von 6 180 denier gebildet wurde. Ein solcher Strang !würde 12-fach genommen, um einen nicht gezogenen Strang mit "einem Gesamttiter von 74 150 denier zu bilden. Das Werk wurde dann auf die 3,75-fache Länge gezogen. Eine Faserappretur,dessen Zusammensetzung auf einer trockenen Basis aus etwa 94,5 Gew.-% Distearyl-dimethyl-ammoniumchlorid, etwa 0,5 Gew.-% eines nicht-ionischen, oberflächenaktiven Mittels, beispielsweise eines blockierten p'oiyäthoxylierten- Geradketten.^" Alkohols (Triton DF-12.von Rohm & Haas Co.),'etwa 1 Ge%i.~$! Natriumboratdecahydrat und etwa 4 Gew.-% Natriumnitrit bestand, wurde in Form einer wäßrigen Dispersion und in einer Menge angewandt, die ausreichend ist, auf den Fasern etwa 0,5 Gew.-56 der Appreturfeststoffe, bezogen auf das Gewicht der Fasern, niederzuschlagen.

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Dieser Strang wurde dann in einer Kräuselvorrichtung gekräuselt, bei der die wesentlichen Merkmale der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Kraus elungs vorrichtung verwirklicht waren. Die verwandte Kräuselungsvorrichtung wies eine Stauchkammer mit einer Länge von 11 cm (4-1/2 inch) und einer Breite von 1,6 cm (5/8 inch) auf. Gesättigter Wasserdampf wurde in erfindungsgemäßer Weise in die Stauchkammer eingeleitet, und damit wurden in der Stauchkammer ein definierter erster Bereich mit einem niedrigen, jedoch ansteigenden Wasserdampfdruck, der eine Länge von etwa 1,27 cm (0,5 inch) aufwies, ein definierter zweiter Bereich mit einem relativ hohen Wasserdampfdruck, der eine Länge von etwa 2,2 cm (7/8 inch) aufwies, und ein definierter dritter Bereich ausgebildet, der eine Länge von etwa 7,6 bis 7,9 cm (etwa 3 bis 3-1/8 inch) aufwies.

Es wurden zwei Durchläufe durchgeführt. Bei einem Durchlauf betrug der Wasserdampfdruck im zweiten Bereich 1,34 atm (5 psig). Im anderen Durchlauf betrug der Wasserdampfdruck 2,1 atm (16 psig). Der Titer der gekräuselten Fasern betrug nominell 7 dpf. Die Kräuselungsstärke bzw. Krauselungshäufigkeit betrug 2,2 bis 2,6 Kräuselungen/cm (5,5 bis 6,5 Kräuselungen/ inch). In den zwei Durchläufen wurden folgende Kräuselungsbildungswerte erhalten:

1,34 atm (5 Psig) 2,1 atm (16 psig) 14,8% 19,0%

Im allgemeinen haben Polypropylenfasern, die in herkömmlicher Weise in einer Stopfbuchse gekräuselt sind, einen Kräuselungsbildungswert von weniger als 10%. Die oben angeführten Werte zeigen ein merkliches Ansteigen der Kräuselungsbildung, das bei der praktischen Anwendung der Erfindung erhalten wird.

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Gekräuselte Polypropylenfasern, die im wesentlichen so "behandelt wurden, wie es in den obigen Beispielen beschrieben wurde, wurden zu ausgezeichneten Polypropylen-Paserfüllungsprodukten verarbeitet. Diese Faserfüllungsprodukte können dadurch hergestellt werden, daß die gekräuselten Fasern in Stapelfasern der gewünschten Länge geschnitten werden und die Stapelfasern zu Watte mit hohen inneren Spannungen kandiert oder garnettiert werden. Es wurden Kissen für Betten hergestellt, die eine ausgezeichnete Weichheit und eine starke innere Spannung aufwiesen.

Beispiel 2

Kristallines Polypropylen mit einem Schmelzflußwert von 12 wurde unter Verwendung einer Luftabschreckung schmelzgesponnen, um einen Strang von 140 Filamenten mit einem Gesamttiter von 11 000 denier zu bilden und dann in einen Strang gefacht, der einen Gesamttiter von 110 000 denier aufwies. Dieser Strang wurde dann auf das 5,2-fache seiner Länge gezogen und - wie in Beispiel 1 erläutert - gekräuselt.. Ein herkömmliches Appreturmittel in einer Menge von 1 Gew.-%, bezogen auf das Fasergewicht, wurde verwandt. Dieses Appreturmittel enthielt raffiniertes Kokosnußöl und oberflächenaktive Mittel. Drei Kräuselungsdurchläufe wurden unter Verwendung von gesättigtem Wasserdampf mit.1,34, 2,0und 2,7 atm Druck (5,15 und 25 psig) durchgeführt. Der Titer der gekräuselten Fasern betrug nominal 18 dpf. Die Kräuselungsbildungswerte' in den drei Durchläufen betrugen:

1,54 atm-(5 psig) 2,0 atm (15 psig) Ζ\η 'atm (25 psig)

13,896 15,396 18,1&/

Die oben aufgeführten Kräuselungsbildungswerte zeigen einen merklichen Anstieg der Krauselungsbildung, der bei der praktischen Anwendung der Erfindung erhalten wird, wenn Fasern mit einem höheren Titer gekräuselt werden.

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Beispiel 3

Kristallines Propylen mit einem Schmelzflußwert von 12 wurde unter Verwendung einer Luftabschreckung schmelzgesponnen, um einen Strang mit 126 Filamenten und einem Gesamttiter von 10 denier zu bilden und dann zu einem ersten Strang mit einem Gesamttiter von 124 000 denier, einem zweiten Strang mit einem Gesamttiter von 184 500 denier und einem dritten Strang mit einem Gesamttiter von 204 000 denier gefacht. Der erste, der zweite und der dritte Strang wurden jeweils auf ihre 3,83-fäche Länge gezogen und dann in gesättigtem Wasserdampf gekräuselt, wie es anhand von Beispiel 1 beschrieben wurde. Vier Durchlaufe, zwei mit einem Wasserdampfdruck von 1,34 a.tm (5 psig) und zwei mit einem Wasserdampfdruck von 1,8 a,tm (12 psig) wurden durchgeführt. Es wurde das gleiche Appreturmittel wie beim Beispiel 2 verwandt. Die im Beispiel 3 verwandten Fasern wiesen einen dreiflügeligen Querschnitt auf. Der Titer der gekräuselten Fasern betrug nominal 24 dpf. Die Kräuselungsbildungswerte waren folgende:

1,34 atm 1,34 atm 1,8 atm 1,8 atm (5 psig) (5 psig) (12 psig) (12 psig)

124 000 denier 184 500 denier 184 500 denier 204000 den. 13,9% 13,6% 15,9% 16,8%

Die oben angeführten Krauselungsbildungswerte zeigen einen merklichen Anstieg der; Kräuselungsbildung, der bei der praktischen Anwendung der Erfindung erhalten wird, wenn Fasern mit einem noch höheren Titer und einem dreiflügeligen Querschnitt gekräuselt werden.

Beispiel 4

Kristallines Polypropylen mit einem Schmelzflußwert von 12 wurde schmelzgesponnen und mit Wasser abgeschreckt, um einen Strang aus 34 Filamenten mit einem Gesamttiter von 8 150 denier

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zu bilden, der zu einem Strang mit einem Gesamttiter von 100 000 denier gefacht wurde. Dieser Strang wurde dann auf das 4,8-fache seiner Länge gezogen und dann in der im Beispiel 1 verwandten Kräuselvorrichtung gekräuselt. Drei Durchläufe, einer ohne Wasserdampf, ein zweiter unter Verwendung von gesättigtem Wasserdampf bei einem Druck von "1,41 atnoT (6 psig) und ein dritter unter Verwendung von gesättigtem Wasserdampf bei einem Druck von 1,89 atm, (14 psig) erfolgten. In den Durchläufen, die unter Verwendung von Wasserdampf abliefen, wurde der Wasserdampf wie beim Beispiel 1 eingeleitet. Der Titer der gekräuselten Fasern betrug nominal 60 dpf. Bei diesem Beispiel waren die Fasern im Querschnitt rechtwinklig. Die Kräuselungsbildungswerte waren folgende:

ohne Wasserdampf 1,41 atm, (6 psig) 1,89 atm. (14 6,3% 15,196 π,7%

Die oben angeführten Kräuselungsbildungswerte zeigen einen merklichen Anstieg der Kräuselungsbildung,- der bei der praktischen Anwendung der Erfindung erhalten wird, wenn Fasern mit einem noch höheren Titer und einem rechtwinkligen Querschnitt gekräuselt werden.

Es ist gefunden worden, daß Polypropylenfasern mit einem rechtwinkligen Querschnitt und einem Titer von 60 dpf und Polypropylenfasern mit einem dreiflügligen Querschnitt und einem Titer von 24 dpf nach dem Kräuseln in Wasserdampf, wie es in den obigen Beispielen 3 und 4 beschrieben wurde, ausgezeichnete Ergebnisse liefern, wenn sie zum Herstellen von Nadelfilzteppichen verwandt werden, da die Dauerhaftigkeit der Kräuselung und die Gewebekohäsion merklich vergrößert wurden. Die nach dem erfindunsgemäßen Verfahren erzeugten gekräuselten Fasern weisen eine stark verbesserte Bearbeitbarkeit in Krempelvorrichtungen, Garnettmaschinen und Kreuzwickelmaschinen auf.

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Polypropylenfasern mit einem Titer von 18 dpf, die im Wasserdampf gekräuselt wurden, wie es im wesentlichen im obigen
Beispiel 2 beschrieben wurde, können zum Herstellen von nicht gewebten Materialien für Teppichunterlagen mit guten Ergebnissen, verwandt werden. Es kann eine verbesserte Einheitlichkeit des Gewebes und eine verringerte Gewebeschrumpfung erzielt
v/erden. Die gekräuselten Fasern sind gut in Krempelvorrichtungen, Garnettmaschinen und Kreuzwickelmaschinen zu verarbeiten.

Den Bezeichnungen "Strang" und "Garn" liegen die Definitionen gemäß ASTM D 123-71 zugrunde.

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   Verfahren zum Kräuseln synthetischer, thermoplastischer Pasern, bei dem die Pasern zusammen mit Wasserdampf durch eine Kräuselzone geführt werden, die einen ersten Bereich mit einem relativ geringen, jedoch ansteigenden Dampfdruck, einen zweiten Bereich mit relativ hohen Dampfdruck und einen dritten Bereich mit abnehmendem Dampfdruck umfaßt, wobei der hohe Dampfdruck wenigstens 1,3 atm (5 psig) beträgt, jedoch nicht so hoch ist, daß er eine gleichmäßige Beförderung der Fasern durch die Kräuselzone verhindert, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Fasern vor dem Kräuseln mit einem Appreturmittel behandelt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Appreturmittel auf einer trockenen Feststoffbasis aus 86 bis 98 Gew.-% einer Verbindung mit der Formel

   wobei R und R^ Alkylreste mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen, Rp ein Methylrest, R^ ein Methyl-, ein Äthyl- oder ein -(CHp-CH₂-O-) Η-Rest, wobei η eine ganze Zahl von wenigstens 1 ist, und X .ein Chlor-, Brom-, Methosulfat- oder Ithosulfation bedeuten, aus 0,3 bis 2 Gew.-^ eines nichti-onischen Benetzungsmittels, aus 0,7 bis 4 Gew.-% eines Puffers und aus 1 bis 8 Gew.-^ eines Mittels zum Verhindern der Korrosion besteht, wobei diese Bestandteile in Wasser zur Erzielung einer wäßrigen Dispersion mit einem Gehalt

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   von 1 bis 4 Gevr.-% Feststoffen und einem pH-Wert im Bereich zwischen 6 und 8 dispergiert werden.

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