DE2839856C2

DE2839856C2 -

Info

Publication number: DE2839856C2
Application number: DE2839856A
Authority: DE
Inventors: Takao Negishi; Kazuo Otsu Shiga Jp Tomiita
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1978-03-13
Filing date: 1978-09-13
Publication date: 1987-07-16
Also published as: GB2016363B; IT7827670A0; US4341068A; US4342189A; IT1098606B; CA1101178A; DE2839856A1; GB2016363A; US4258542A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserbündels aus einer Vielzahl von Faserelementen, von denen zumindest ein Teil eine ungleichmäßige Dicke und damit unterschiedliche Anfärbbarkeit in Axialrichtung aufweist, durch Verstrecken des Faserbündels, wobei es durch Kontakt mit einem einen Reibungswiderstand verleihenden Vorrichtungsteil um diesen gebogen und mit konstanter Geschwindigkeit auf einer Abziehrolle aufgenommen wird, wobei die Temperatur der mit dem Faserbündel in Kontakt gelangenden Vorrichtungsteile und der in der Ziehzone herrschenden Atmosphäre innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs gehalten wird, und wobei das durch das Verhältnis (Abziehgeschwindigkeit)/(Zuführgeschwindigkeit) ausgedrückte Ziehverhältnis kleiner gewählt wird als das inhärente natürliche Ziehverhältnis der Faserelemente. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 9.

Mit "Faserbündel" werden hier und im folgenden Bündel aus einer großen Anzahl von Faserelementen bezeichnet, z. B. ein Bündel von Fäden in Form eines Mehrfachgarns oder -seiles, ein Bündel von Stapelfasern, beispielsweise ein Kammgarn, Vorgespinst oder versponnenes Garn, oder ein Bündel von Fäden, bei dem ein Teil oder alle das Bündel aufbauenden Fäden Bruchstellen aufweisen.

Bei den das Faserbündel aufbauenden Faserelementen handelt es sich um Elemente aus künstlichen Fasern, die aus künstlichen Faserstoffäden gewonnen wurden.

Bekanntlich wird ein Faserbündel aus künstlichen Fasern durch Verspinnen und Strecken hergestellt und in üblichen Faserbündeln weisen alle das Bündel aufbauenden Fäden eine praktisch gleichförmige Dicke auf.

Es sind jedoch auch Faserbündel aus Fäden mit ungleichmäßigen Eigenschaften bekannt, die sich von Faserbündeln aus Fäden mit gleichförmigem Titer in verschiedener Hinsicht unterscheiden.

Faserbündel, in denen Faserelemente mit unterschiedlichen Eigenschaftsmerkmalen miteinander vermischt vorliegen, lassen sich ganz allgemein in zwei Typen einteilen. Im Falle des einen Typs liegen mehrere Gruppen von Faserelementen miteinander vermischt vor und in jeder dieser Gruppen ist jedes der Faserelemente für sich mit gleichförmigen Eigenschaftsmerkmalen ausgestattet, wobei die Eigenschaftsmerkmale der Faserelemente einer Gruppe verschieden sind von denjenigen der Faserelemente einer anderen Gruppe. Im Falle des zweiten Typs von Faserbündeln liegen in jedem Faserelement Abschnitte mit unterschiedlichen Eigenschaftsmerkmalen vor, die über die Längsrichtung des Faserelements verteilt sind.

Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Typen von Faserbündeln ist dann besonders augenfällig, wenn Faserelemente mit unterschiedlichen Spannungsdehnungs-Eigenschaften miteinander vermischt werden. Werden derartige Faserbündel verstreckt, so werden im Falle des erstgenannten Bündeltyps zunächst Faserelemente mit geringer Dehnung gebrochen und in den gebrochenen Faserelementen gibt es praktisch keine Unterschiede in den Bruchstellen des gesamten Faserbündels; im Falle des zweiten Bündeltyps hingegen erfolgt der Bruch an Stellen geringer Festigkeit und die Bruchstellen liegen im Faserbündel ungleichmäßig verteilt vor.

Ein weiterer Unterschied ist erkennbar, wenn Faserelemente vermischt werden, die sich in der Anfärbbarkeit unterscheiden. In einem Faserbündel des erstgenannten Typs neigen Faserelemente einer Gruppe dazu, sich in bezug auf die Querschnittsfläche des Bündels anzuhäufen, so daß eine gleichförmige Vermischung von verschiedenen Gruppen von Faserelementen in einer Querschnittsfläche des Bündels nicht erreichbar ist.

Wird eine gleichförmige Vermischung erreicht, so neigen die Faserelemente jeder Gruppe dazu, sich während der Verarbeitung anzuhäufen. Erfolgt das Vermischen verschiedener Gruppen von Faserelementen in bezug auf den Bündelquerschnitt nicht gleichförmig, selbst wenn die Dicken-Änderungen des Faserbündels in Längsrichtung praktisch gleichförmig sind, so äußert sich dies in einer extremen Ungleichmäßigkeit des Farbeffekts in einem aus einem derartigen Faserbündel hergestellten gewirkten oder gewebten Stoff. Demgegenüber kann bei einem Faserbündel des letztgenannten Typs, wenn die Änderungen der Eigenschaftsmerkmale jedes Faserelements in dessen Längsrichtung gleichförmig verteilt sind, eine gleichmäßige Vermischung bezüglich des Bündelquerschnitts erreicht werden. Es ist jedoch sehr schwierig, eine derartige Verteilung der Eigenschaftsmerkmale von Faserelementen so zu bewirken, daß sie in Längsrichtung des Bündels gleichmäßig verteilt sind.

Die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Faserbündel sind dem oben zuletzt genannten Typ zuzurechnen, bei dem Unterschiede in den Eigenschaftsmerkmalen auf Dickenschwankungen in jedem Faserelement zurückzuführen sind.

Bekannte Verfahren zur Herstellung derartiger Faserbündel sind z. B. Verfahren, bei denen Faktoren wie das Streckverhältnis verändert werden, oder Verfahren, bei denen das Verstrecken bei einem Ziehverhältnis erfolgt, das einer Dehnungsrate des Faserbündels in einem konstanten Zug-Dehnungsbereich entspricht, ferner Verfahren, bei denen beim Heißstrecken ein Faserbündel so kurzzeitig verstreckt und erhitzt wird, daß entsprechende Faserelemente nicht gleichmäßig erhitzt werden oder vor dem Verstrecken Faserelemente durch eine Hitzebehandlung aufgerauht oder deformiert werden, eine Beschichtung mit einem Krackmittel oder eine Behandlung zur Bildung von Schlaffstellen oder Ringen in den Faserelementen erfolgt und danach die Streckoperation durchgeführt wird.

Aus der DE-OS 16 60 675 ist beispielsweise ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung eingangs genannter Art zur Herstellung eines Garnes mit Titerschwankungen bekannt, wobei unverstreckte Polyesterfäden unter Verwendung eines beheizten, vorzugsweise einen Durchmesser von 15 bis 60 mm aufweisenden Streckstiftes bei einer Streckstifttemperatur von 60°C bis 105°C, vorzugsweise 65°C bis 85°C, auf 60 bis 80%, vorzugsweise 66 bis 74%, des normalen Verstreckverhältnisses verstreckt werden, wobei das Verhältnis der Fadenspannung vor dem Streckstift zu derjenigen nach dem Streckstift bei 1 : 1,5 bis 1 : 4, vorzugsweise bei 1 : 1,9 bis 1 : 2,6 und die Fadenspannung hinter dem Streckstift im Bereich von 0,2 p/den bis 1,1 p/den gehalten wird.

Garne mit unregelmäßigem Titer auf Basis von Polybutylenterephthalat sind ferner z. B. aus der DE-OS 21 59 662 bekannt. Diese Garne werden dadurch erhalten, daß man die durch Schmelzextrudieren erhaltenen Fäden zunächst einer Vororientierung unterwirft und danach unregelmäßig verstreckt.

Aus der DE-OS 22 63 302 sind weiterhin Polyester-Filamentgarne mit regellos in den einzelnen Filamenten auftretenden unverstreckten Abschnitten bekannt, wobei letztere nicht länger als 30 mm sind und auf jeweils 20 cm Garn die Zahl der unverstreckten Abschnitte einer Länge von etwa 20 bis 30 mm 0 bis etwa 5 und die Zahl der unverstreckten Abschnitte einer Länge von etwa 5 bis 19 mm etwa 5 bis 20 beträgt. Die Garne dienen der Herstellung von Geweben, die nach Einfärbung einen sog. Melange-Effekt oder Mehrfarbeneffekt zeigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren eingangs genannter Art zur Herstellung eines Faserbündels aus einer Vielzahl von Faserelementen mit einer großen Anzahl von Dickstellen und Dünnstellen, die gleichförmig in dem Faserbündel verteilt sind, so daß das Faserbündel als ganzes ein praktisch gleichförmiges Aussehen aufweist und eine gleichmäßige Anfärbbarkeit erreicht wird, sowie eine Vorrichtung eingangs genannter Art zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 9.

Ein nach dem Verfahren der Erfindung aus Fäden und/oder Stapelfasern aufgebautes Faserbündel in Form eines Mehrfachgarns, eines Spinngarns, eines Vorgespinstes oder eines Seils aus gekräuselten Fäden läßt sich durch eine Hitzebehandlung, eine Kräuselbehandlung, eine Falschtwistbehandlung oder eine Fluidumsbehandlung und gegebenenfalls unter Verwendung der in der Falschtwistbehandlung oder Fluidumsbehandlung bewirkten Faserbruchoperation oder durch Anwendung eines Faserschneideschritts weiterverarbeiten.

Die Eigenschaftsmerkmale eines nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Faserbündels sind wie folgt:

Das Faserbündel ist aus Fäden und/oder Stapelfasern aufgebaut, wobei einige oder alle dieser das Faserbündel aufbauenden Faserelemente einen in der Axialrichtung wechselnden Querschnitt unter Bildung von Dickstellen und Dünnstellen aufweisen. Die dicken Teilstücke weisen dabei eine höhere Anfärbbarkeit auf als die dünnen Teilstücke und liegen in einem Verteilungsverhältnis von mindestens 300 Teilstücken pro 10 cm Länge des Faserbündels vor.

Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verfährt man in der Weise, daß man ein Bündel von Faserelementen mit konstantem Spannungs-Dehnungsverhalten innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches in eine Ziehzone einführt, das Faserbündel weiterbewegt, während es durch Kontakt mit einem Reibungswiderstand verleihenden Vorrichtungsteil um diesen gebogen ist, und das Faserbündel mit konstanter Geschwindigkeit unter Verstreckung des Faserbündels auf einer Abziehrolle aufnimmt,
die Temperatur der mit dem Faserbündel in Kontakt gelangenden Vorrichtungsteile und der in der Ziehzone herrschenden Atmosphäre innerhalb des angegebenen bestimmten Temperaturbereichs hält,
das durch das Verhältnis (Abziehgeschwindigkeit)/(Zuführgeschwindigkeit) ausgedrückte Ziehverhältnis kleiner wählt als das inhärente Ziehverhältnis der Faserelemente, und
das in Bewegung befindliche Faserbündel mit der Abziehrolle in Kontakt gelangen läßt, wobei der Abstand zwischen dem Punkt, wo das in Bewegung befindliche Faserbündel mit der Abziehrolle in Kontakt gelangt und dem Punkt, wo das Faserbündel von dem den Reibungswiderstand verleihenden Vorrichtungsteile abhebt, 50 mm oder weniger beträgt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung des angegebenen Faserbündels aus Faserelementen mit ungleichförmiger Dicke ist gekennzeichnet durch eine Zieheinrichtung mit einem einen Reibungswiderstand verleihenden, ein walzenähnliches Aussehen aufweisenden Bauteil und einer Ziehwalze, wobei die Zentralachse des den Reibungswiderstand verleihenden Bauteils praktisch parallel liegt zur Zentralachse der Ziehwalze, und ein Verhältnis zwischen dem den Reibungswiderstand verleihenden Bauteil und der Ziehwalze, das die folgende Bedingung erfüllt:

d₃² + d₃ (d₁ + d₂) ≦ 50²

wobei bedeuten:

d₁den Durchmesser (mm) des den Reibungswiderstand verleihenden Bauteils, d₂den Durchmesser (mm) der Ziehwalze und d₃den Abstand (mm) zwischen der Ziehwalze und dem den Reibungswiderstand verleihenden Vorrichtungsteil.

Die Ziehwalze entspricht der Abziehrolle, die beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz gelangt. Die angegebene Gleichung läßt erkennen, daß der Ziehabstand sehr kurz ist und 50 mm oder weniger beträgt.

Die Erfindung wird die die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen sind dargestellt in

Fig. 1 und 2 Diagramme zur Erläuterung der Methode, die zur Bestimmung der Querschnittsverteilung in den ein Faserbündel aufbauenden Faserelementen angewandt wird,

Fig. 3A und 3B Kurven eines Verteilungshistogramms, wobei auf der Ordinate die Frequenz und auf der Abszisse die Querschnittsfläche aufgetragen sind, betreffend die Querschnittsflächen von einzelnen Faserelementen in den Faserbündeln,

Fig. 4 den Querschnitt eines Faserelements, wobei der "maximale Durchmesser" desselben besonders angezeigt ist,

Fig. 5 den Querschnitt eines nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Faserbündels aus Faserelementen mit durch Falschtwistbehandlung gebildeten Kräuselungen,

Fig. 6 den Querschnitt eines Faserbündels, das durch Falschtwistbehandlung eines üblichen bekannten, aus Faserelementen mit gleichförmiger Dicke zusammengesetzten Faserbündels erhalten wurde,

Fig. 7 eine typische Charakteristikkurve, die das Verhältnis zwischen der Spannung und dem Ziehverhältnis wiedergibt, wenn thermoplastische, unverstreckte Fäden statisch in einer Atmosphäre konstanter Temperatur verstreckt werden, wobei es sich bei Faserelementen, die ein in Fig. 7 gezeigtes Dehnungsverhalten aufweisen, um Faserelemente handelt, deren Eigenschaft hier mit "konstantem Spannungs-Dehnungsverhalten" bezeichnet wird,

Fig. 8 ein Diagramm, das die Charakteristika des Spannungs- Ziehverhältnisses von Faserbündeln aus nicht verstrecktem Fasermaterial zeigt, die durch Schmelzverspinnen von Polyäthylenterephthalat bei verschiedenen Spinngeschwindigkeiten erhalten wurden,

Fig. 9A, 9B und 9C schematische Seitenansichten des Hauptteils der Ziehzone der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 10 ein Diagramm, das den Zustand der Bildung von Dickstellen und Dünnstellen von Faserelementen in einem Vergleichs-Faserbündel wiedergibt, das ohne Verwendung des den Reibungswiderstand verleihenden Bauteils erhalten wurde,

Fig. 11 ein Diagramm, das den Zustand der Bildung von Dickstellen und Dünnstellen von Faserelementen in einem Faserbündel wiedergibt, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wurde,

Fig. 12 eine schematische Seitenansicht eines Faserelements, das Dickstellen, d. h. nicht-verstreckte Teilstücke und Dünnstellen, d. h. verstreckte Teilstücke, in einem nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Faserbündel zeigt,

Fig. 13A bis 13D Weiterverarbeitungsverfahren im Schema, die auf die in den Fig. 9A bis 9C gezeigte Ziehbehandlung folgen können,

Fig. 14 eine schematische Seitenansicht eines Teils eines Ziehmechanismus in der erfindungsgemäßen Vorrichtung und in

Fig. 15, 16A, 16B schematische Vorderansichten eines Ziehmechanismus in der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Im folgenden sollen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert werden.

Das Aussehen eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Faserbündels ist praktisch nicht verschieden von demjenigen eines gewöhnlichen Faserbündels, das aus gleichmäßig dicken Faserelementen aufgebaut ist, doch zeichnet sich das nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Faserbündel durch einen besonderen Griff aus, der auf das Vorliegen von Dick- und Dünnstellen in den Faserelementen zurückzuführen ist. Ferner wird im Hinblick darauf, daß eine große Zahl von Dickstellen gleichförmig in statistisch zufälliger Verteilung verteilt ist, selbst beim Vorliegen derartiger Dickstellen in einem Textilstoff, eine ungleichmäßige Anfärbung, die mit dem unbewaffneten Auge klar erkennbar ist, nicht hervorgerufen.

In einem nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Faserbündel ist der Verteilungszustand der Querschnittsflächen der das Bündel aufbauenden Faserelemente in Längsrichtung des Faserbündels von großer Wichtigkeit, wie im folgenden näher erläutert wird.

Zur Analyse des Verteilungszustands der Querschnittsflächen der das Faserbündel aufbauenden Faserelemente in Längsrichtung des Faserbündels ist es erforderlich, das Faserbündel an beliebigen Punkten zu zerschneiden und die Querschnitte der betreffenden Faserelemente in den entsprechenden Schnittflächen des Bündels zu ermitteln.

Während in einem nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Faserbündel die Dickstellen der Faserelemente eine höhere Anfärbbarkeit als die Dünnstellen aufweisen und die Teilstücke mit hoher Anfärbbarkeit in einem Verteilungsverhältnis von mindestens 300 derartigen Teilstücken pro 10 cm Länge des Faserbündels vorliegen, ist die Dicke des Faserbündels als Ganzes in dessen Längsrichtung gleichförmig. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Variationskoeffizient des Zahlenverhältnisses von Faserelementen, die den Teilstücken mit hoher Anfärbbarkeit in der Schnittfläche des Faserbündels entsprechen, kleiner als 50% ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird im Zusammenhang mit einem Faserbündel 4, das aus Faserelementen 5 aufgebaut ist, eine vorbestimmte Zahl M von Querschnitten untersucht. Zur Erzielung genauer Werte erweist es sich als vorteilhaft, diese Zahl groß zu wählen. In der Regel sollte die Zahl M mindestens 30 betragen. Im vorliegenden Falle werden in der Regel 50 Querschnitte des Bündels untersucht. In jedem Querschnitt 1, 2, 3 . . . M wird die Zahl der Faserelemente 5 und die Zahl der vorhandenen Teilstücke mit hoher Anfärbbarkeit 7, 8, ermittelt. Basierend auf diesen Werten wird das Zahlenverhältnis l _c der stark anfärbbaren Teilstücke 7, 8 im Querschnitt des Faserbündels 4 nach folgender Formel berechnet:

l _c = L _c / N _c

worin bedeuten:

N _c die Zahl der Faserelemente 5, die in einem bestimmten Querschnitt des Faserbündels 4 feststellbar sind und
L _c die Zahl der stark anfärbbaren Teilstücke 7, 8, die in dem Querschnitt des Faserbündels 4 festzustellen sind.

Bei Verwendung des Symbols i zur Unterscheidung eines bestimmten Querschnitts von anderen Querschnitten (d. h., daß i einen Wert von 1 bis M, nämlich i = 1, 2, 3 . . . M darstellt), wird das Zahlenverhältnis der stark anfärbbaren Teilstücke 7, 8 in einem bestimmten Querschnitt mit l _i, die Zahl der in einem bestimmten Querschnitt festgestellten Faserelemente mit N _i und die Zahl der Faserelemente, deren stark anfärbbare Teilstücke 7, 8 in dem betreffenden Querschnitt festgestellt wurden, mit L _i ausgedrückt. Danach wird das Zahlenverhältnis l _i durch folgende Formel wiedergegeben:

l _i = L _i / N _i .

Diese Beziehung wird durch die folgende Tabelle 1 näher erläutert.

Tabelle 1

Der Variationskoeffizient (%) des Zahlenverhältnisses der stark anfärbbaren Teilstücke im Querschnitt des Faserbündels wird durch die folgende Formel (2) wiedergegeben:

In einem nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Faserbündel ist dieser Variationskoeffizient des Zahlenverhältnisses der stark anfärbbaren Teilstücke vorzugsweise kleiner als 50%.

In einem nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Faserbündel erweist es sich ferner als besonders vorteilhaft, wenn die Verteilung der Querschnittsflächen der das Faserbündel aufbauenden Faserelemente bei Prüfung mit Hilfe eines Histogramms zwei Arten von Gruppen, nämlich die Gruppe der Dickstellen und die Gruppe der Dünnstellen erkennen läßt, die eindeutig voneinander unterscheidbar sind. Dieses Merkmal soll in bezug auf die Fig. 2, 3A und 3B näher erläutert werden.

Ebenso wie gemäß Fig. 1 wird eine vorbestimmte Zahl M von Querschnitten des Faserbündels untersucht. Entspricht die Gesamtzahl von Querschnitten von Faserelementen, die in jedem untersuchten Querschnitt des Faserbündels vorliegen, und werden Flächen dieser Querschnitte der Faserelemente untersucht, so wird das obige Eigenschaftsmerkmal offenbar.

In Fig. 2 ist ein Faserbündel 4 aus Faserelementen 5 mit Dünnstellen 6 und Dickstellen 7 und 8 schematisch dargestellt. Bei Prüfung der Querschnitte der Faserelemente mit Hilfe eines Mikroskops kann klar unterschieden werden, ob die untersuchten Querschnitte solche von Dickstellen oder solche von Dünnstellen sind. Mit anderen Worten, auf einem Histogramm mit N Querschnittsflächen (in den Fig. 3A und 3B gibt die Abszisse die Querschnittsflächen der Faserelemente und die Ordinate die Frequenz wieder) erscheinen zwei Gipfel.

Eine derartige spezielle Verteilung von Gruppen von Dickstellen- und Dünnstellenanteilen wird im folgenden mathematisch erläutert.

Die Werte der Querschnittsflächen von Faserelementen im untersuchten Querschnitt des Faserbündels werden durch das Symbol A bezeichnet und eine Zahl N von Werten A wird wie folgt in mathematischer Reihe von einem Minimalwert zu einem Maximalwert angeordnet:

A(K), [K = 1, 2, 3, . . . N]

Der Durchschnittswert der Querschnittsflächen A(K) wird ausgedrückt als B (1). Daß heißt, daß B (1) einen Durchschnittswert der Querschnittsflächen von N Faserelementen darstellt, der nach folgender Formel berechnet wird:

Ein Durchschnittswert von Querschnittsflächen von Gruppen derselben und größtmögliche Zahlen von Querschnittsflächen A(K) kleiner als B (1) und Querschnittsflächen A(K) nicht kleiner als B (1) wird als B (2) ausgedrückt. Dieser Wert berechnet sich wie folgt:

Wird ein Maximalwert unter den Querschnittsflächen A(K) kleiner als B (1) mit A(p) bezeichnet, so läßt sich dies wie folgt ausdrücken:

A(p) < B (1) ≦ A(p +1)

Da die Zahl der Querschnittsflächen A(K) kleiner als B (1) mit p bezeichnet wird, ist die Zahl der Querschnittsflächen A(K), die nicht kleiner als B (1) ist, gleich (N-p). Die Zahl, die nicht größer ist in p und (N-p) wird mit Q bezeichnet. Das heißt, daß Q wie folgt ausgedrückt wird:

Q = (N-|N-2p|)/2

Basierend auf den angegebenen Werten p und Q wird B (2) wie folgt bestimmt:

B (2) = A(p-q+1)+. . .+A(p)+A(p+1)+. . .+A(p+Q)/2Q

Die obige Formel läßt erkennen, daß in den Werten A(K), die in mathematischer Reihe von einem Minimalwert zu einem Maximalwert angeordnet sind, der angegebene Durchschnittswert B (1) zwischen dem p-ten Wert A und dem (p+1)-ten Wert a liegt oder daß der (p+1)-te Wert A gleich B (1) ist, und daß Q die angegebenen gleichen und maximalen Zahlen wiedergibt und ferner, daß B (2) ein Durchschnittswert ist von Q von Werten A kleiner als B (1) als der Grenzwert und Q von Werten A nicht kleiner als B (1), nämlich ein Durchschnittswert von 2Q-Werten von Werten A.

In gleicher Weise wie B (2) aus B (1) berechnet wird, wird sodann B (3) bestimmt, wobei der Durchschnittswert von 2Q-Werten von Werten A als B (2) angenommen wird. In analoger Weise werden B (4), B (5), . . . nacheinander bestimmt und der Konvergenzwert (oder der Mittelwert, wenn die obigen Werte nicht konvergieren, sondern ins Unendliche divergieren) wird mit B bezeichnet. Ist der Wert Q bei diesem Wert B größer als 1, so ist der Wert B von Bedeutung und wird erfindungsgemäß mit "Grenz-Querschnittsflächenwert" bezeichnet. Eine Gruppe von Faserelementen mit Querschnittsflächenwerten A(K) kleiner als B wird als eine Gruppe von Dünnstellenteilstücken, und eine Gruppe von Faserelementen mit Querschnittsflächenwerten A(K) nicht kleiner als B wird als eine Gruppe von Dickstellenteilstücken bezeichnet. Wird B auf diese Weise mit dem Wert Q größer als 1 bestimmt, so kann gesagt werden, daß Gruppen von Dickstellenteilstücken und Dünnstellenteilstücken in einer voneinander unterscheidbaren Form verteilt sind.

In einem nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Faserbündel, in dem die Querschnittsfläche wie angegeben klar unterscheidbar ist in Gruppen von dünnen Querschnittsanteilen und dicken Querschnittsanteilen, wird der Dünn-Dickeffekt noch weiter verstärkt und ein Produkt mit verbesserten Eigenschaften erzielt, wenn die Verteilung der Querschnittsflächen der das Faserbündel aufbauenden Faserelemente so ist, daß die Zahl der Faserelemente mit einer Querschnittsfläche im Bereich vom Wert [(Grenz-Querschnittsflächenwert + (Durchschnittswert den Querschnittsflächen in Gruppen von Dickstellenteilstücken)]/2 bis zum Wert [(Grenz-Querschnittsflächenwert) + (Durchschnittswert der Querschnittsflächen in Gruppen von Dünnstellenteilstücken)]/2 nicht mehr als 10% der Gesamtzahl der Faserelemente ausmacht.

In einem nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Faserbündel ist es von Wichtigkeit, daß die Verteilung der Querschnittsflächen der das Bündel aufbauenden Faserelemente so ist, daß Gruppen von Dickstellenteilstücken und Dünnstellenteilstücken (im folgenden einfach als "dicke und dünne Gruppen" bezeichnet) in einer voneinander unterscheidbaren Form verteilt sind, wie oben angegeben. Dieser bevorzugte Verteilungszustand soll im folgenden näher beschrieben werden. Die Durchschnittswerte der Querschnittsflächen der dünnen und dicken Gruppen werden mit A _S bzw. A _L bezeichnet, die wie folgt definiert sind:

A _S = [A (1) + A (2) + . . . + A (p)]/p

A _L = [A (p+1) + A (p+2) + . . . + A(N)](N-p)

Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn die Zahl der Faserelemente mit einer Querschnittsfläche im Bereich von [(B+A _L)/2] bis [(B+A _S)/2] 10% der Gesamtzahl der Faserelemente nicht überschreitet. Mit anderen Worten: die folgenden Verteilungszustände liegen nicht im bevorzugten Verteilungszustand gemäß vorliegender Erfindung, das heißt, daß es sich um Verteilungszustände handelt, in denen große Mengen von Teilstücken mit einer Zwischendicke oder -querschnittsfläche vorliegen; Faserelementteilstücke der dicken Gruppe und/oder dünnen Gruppe in einer flachen Verteilungskurve verteilt sind; eine Hauptmenge von Faserelementteilstücken lediglich in der dicken Gruppe oder lediglich in der dünnen Gruppe vorliegt; das Verhältnis von A _S- zu A _L-Werten gering ist; die Dicke des Grenzflächenabschnitts zwischen einem dicken Teilstück 7 oder 8 und einem benachbarten dünnen Teilstück 6 in Fig. 2 wenig unterschiedlich ist, d. h. daß Faserelementteilstücke mit einer Zwischendicke über einen langen Abstand graduell variieren oder das Querschnittsverhältnis zwischen einem dicken Teilstück 7 oder 8 und einem benachbarten dünnen Teilstück 6 ziemlich groß ist und sich deshalb dazwischen ein breiter Grenzabschnitt erstreckt, und die Zahl der Grenzflächen zwischen den dicken Teilstücken 7 oder 8 und den dünnen Teilstücken 6 so groß ist, daß der erfindungsgemäß angestrebte Dick-Dünneffekt nicht erzielbar ist.

Histogramme der Querschnittsflächen der Faserelemente eines nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Faserbündels, welche die angegebenen Verteilungscharakteristika aufweisen, sind in den Fig. 3A und 3B graphisch ausgewertet.

Fig. 3B zeigt in Form eines Diagramms ein Muster des Verteilungszustands der Querschnittsflächen von Faserelementen in einem bestimmten Abschnitt eines Faserbündels, das durch die angegebene Ziehoperation nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wurde.

Fig. 3A zeigt in Form eines Diagramms ein Muster des Verteilungszustands der Querschnittsflächen von Faserelementen in einem bestimmten Abschnitt eines Faserbündels das durch Falschtwistung des in Fig. 3B dargestellten Faserbündels erhalten wurde.

In einem nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Faserbündel, in dem Gruppen von dicken Querschnittsflächenteilstücken und dünnen Querschnittsflächenteilstücken in voneinander unterscheidbarer Form vorliegen, erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn der Variationskoeffizient des Zahlenverhältnisses der zur dicken Gruppe gehörenden Faserelemente kleiner als 50% ist.

Der angegebene Variationskoeffizient wird nach einer Methode bestimmt, die ähnlich der angegebenen Methode zur Bestimmung des Variationskoeffizienten des Zahlenverhältnisses der stark anfärbbaren Teilstücke ist. Ferner erweist es sich im Hinblick auf das Vermischen der dicken und dünnen Gruppen als besonders vorteilhaft, wenn die Zahl der Faserelementteilstücke der dicken Gruppe 10 bis 70% der Gesamtzahl der in einem bestimmten Abschnitt des Faserbündels vorliegenden Faserelementteilstücke ausmacht. Das heißt, daß vorzugsweise dann, wenn der Querschnitt eines Faserbündels mit der Anzahl N von Faserelementteilstücken wie angegeben analysiert wird, N/10 bis 7/10×N Faserelementteilstücke zur dicken Gruppe gehören. Mit anderen Worten, vorzugsweise wird das Verhältnis von 0,1 < < 0,7 gewählt.

Sind in einem nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Faserbündel die Querschnittsflächen der in einem bestimmten Abschnitt des Faserbündels vorliegenden Faserelementteilstücke so verteilt, daß die folgende Beziehung hergestellt ist: so ist der Unterschied der Querschnittsflächen der Faserelemente in diesem Abschnitt des Faserbündels nicht übermäßig augenfällig, jedoch ausreichend und gute Ergebnisse sind erzielbar.

Werden die das Faserbündel aufbauenden Faserelemente durch Falschtwistbehandlung gekräuselt, so wird ein Faserbündel mit ausgezeichneter Massigkeit erhalten.

Der Kräuseleffekt soll im folgenden näher erläutert werden. In der Regel werden in Faserelementen erzeugte Kräuselungen unter Zugspannung gedehnt, wobei oftmals der Fall eintritt, daß Kräuselungen zwischen gekräuselten Faserelementen einander überlappen und keine wesentliche Massigkeit in einem aus derartigen gekräuselten Faserelementen erzeugten Textilstoff auftritt. Dieses Phänomen wird häufig beobachtet, wenn die Dicke der Faserelemente unter den ein Faserbündel aufbauenden Faserelementen gleichförmig ist. Bei einem Faserbündel aus Faserelementen mit ungleichmäßiger Dicke, z. B. bei einem Faserbündel nach dem Verfahren der Erfindung können die folgenden speziellen Effekte erzielt werden, wenn in den Faserelementen durch Falschtwisten Kräuselungen erzeugt werden.

Der erste durch die angegebene Falschtwistbehandlung erzeugte Effekt ist der, daß die Größe der durch Falschtwisten gebildeten Kräuselungen ungleichmäßig wird und ein Überlappen der Kräuselungen verhindert wird, was zu einer Verbesserung der Massigkeit führt.

Der zweite erzielbare Effekt ist der, daß die Querschnittsgestaltung der Dickstellen der Faserelemente flacher oder kurvenreicher wird als derjenige der Dünnstellen der Faserelemente, so daß zwischen den Faserelementen Zwischenräume gebildet werden und die Massigkeit erhöht wird.

Der dritte erzielbare Effekt ist der, daß die Ungleichmäßigkeit der Zugfestigkeit in Längsrichtung durch die ungleichförmige Dicke erzeugt wird und daß demzufolge ein Bündel aus Fäden mit den angegebenen Charakteristika leicht umgewandelt werden kann in ein Bündel von Stapelfasern oder ein Mehrfadenbündel mit Flaumflocken, nämlich ein Bündel aus Faserelementen mit vergrößerter Massigkeit.

Die angegebenen drei Effekte sind dann besonders ins Auge fallend, wenn die Phasen der ungleichmäßigen Dicke unter den Faserelementen längs deren Axialrichtung sehr ungleichmäßig sind. Die Zahl der dicken und dünnen, in entsprechenden Faserelementen gebildeten Teilstücke ist sehr groß und das Faserbündel als Ganzes ist praktisch gleichförmig.

In einem Faserbündel, das einer Falschtwistbehandlung ausgesetzt wurde, sind die Querschnittsformen der das Bündel aufbauenden Faserelemente abgeflacht. In einem erfindungsgemäß hergestellten Faserbündel können selbst nach der Falschtwistbehandlung die Querschnitte der dicken Teilstücke der Faserelemente von denjenigen der dünnen Teilstücke der Faserelemente unterschieden werden und im allgemeinen ist der Grad der Abflachung der Querschnitte der Faserelemente höher in den Dickstellen als in den Dünnstellen. Da Gruppen von dicken Querschnittsflächen und dünnen Querschnittsflächen verteilt und voneinander unterscheidbar sind, wird der Grad der Abflachung des Querschnitts der Faserelemente analysiert in bezug auf die Zahl N der Querschnitte der Faserelemente und der Grad der Abflachung in der dicken Gruppe kann ebenfalls klar unterschieden werden vom Grad der Abflachung in der dünnen Gruppe in bezug auf den Verteilungszustand. Gemäß einer Methode, die ähnlich der angegebenen Methode zur Bestimmung des Grenzwerts (des Grenz- Querschnittsflächenwerts) ist, wird der maximale Durchmesser D der Querschnittsformen der Anzahl N von Faserelement-Querschnitten in mathematischer Reihe vom kleinsten Wert bis zum größten Wert wie folgt angeordnet:

D(K), (K = 1, 2, 3 . . . N)

und der maximale Grenzwert des Durchmessers kann bestimmt werden.

Mit "Maximaldurchmesser D" wird hier und im folgenden die maximale Breite bezeichnet, die in der Querschnittsform des Faserelements erzielbar ist, wie dies in Fig. 4 gezeigt wird.

Der Maximaldurchmesser-Grenzwert kann somit in gleicher Weise bestimmt werden wie der Grenz-Querschnittsflächenwert. Ein Abschnitt eines Faserelements mit einem Querschnitt eines Maximaldurchmesserwerts nicht kleiner als der Maximaldurchmesser-Grenzwert wird als "flacher Querschnittsabschnitt" bezeichnet. In einem erfindungsgemäß hergestellten Faserbündel, das aus Faserelementen, die durch Falschtwistbehandlung gekräuselt sind, aufgebaut ist, erweist es sich vom Standpunkt des Dick/Dünn-Verteilungszustands und des Vermischungseffekts als besonders vorteilhaft, wenn die Querschnittsformen der Faserelemente bei der Analyse ergeben, daß die Zahl der Faserelementabschnitt mit flachem Querschnitt größer ist als 10% der Gesamtzahl der Faserelementabschnitte.

In einem Faserbündel aus gekräuselten Faserelementen erweist es sich zur Erzielung einer noch weiter erhöhten Massigkeit als ganz besonders vorteilhaft, wenn die das Bündel aufbauenden Faserelemente miteinander intermittierend längs der Axialrichtung des Faserbündels verflochten werden, d. h. ein Faserbündel mit verflochtenen Abschnitten und nicht-verflochtenen Abschnitten, die abwechselnd in Längsrichtung des Faserbündels auftreten, hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Im Hinblick auf die Massigkeit ist es besonders vorteilhaft, wenn mindestens 30 verflochtene Abschnitte pro m Faserbündellänge vorliegen.

Bei einem Faserbündel aus durch Falschtwistbehandlung gekräuselten Faserelementen wird dann, wenn dem Faserbündel die Fähigkeit zur Anhäufung verliehen werden soll, eine Fusionsbindung der das Bündel aufbauenden Faserelemente oder eine echte oder alternierende Zwirnung durchgeführt. Auf diese Weise kann dem Faserbündel eine kontinuierliche oder intermittierende Anhäufungseigenschaft verliehen werden.

Bei einem Faserbündel aus durch Falschtwistbehandlung gekräuselten Faserelementen tritt, wenn der Unterschied in der Festigkeit oder Dehnung zwischen den dicken Teilstücken und den dünnen Teilstücken der Faserelemente hervorgerufen wird, bisweilen ein Brechen der Faserelemente auf, das an in statistisch zufälliger Verteilung vorliegenden Stellen des Faserbündels beim Entdrallen der Falschtwistung erfolgt. In diesem Falle liegen im Faserbündel gekräuselte Faserelemente mit Schnittenden vor. In einem derartigen Faserbündel erweist es sich vom Standpunkt des Aussehens oder Griffs als besonders vorteilhaft, wenn mindestens 10 Schnittenden pro m Faserbündellänge vorliegen. In diesem Falle kann ein qualitativ gutes Faserbündel mit einem Aussehen und einem Griff ähnlich demjenigen von gesponnenen Garn erhalten werden.

Der Querschnitt eines Faserbündels aus durch Falschtwistbehandlung gekräuselten Faserelementen gemäß der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. Zu Vergleichszwecken ist der Querschnitt eines Faserbündels aus Faserelementen mit gleichförmiger Dicke, die durch Falschtwistbehandlung gekräuselt werden, in Fig. 6 dargestellt.

Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Bündel aus Faserelementen mit konstantem Spannungs-Dehnungsverhalten mit konstanter Geschwindigkeit von einer Beschickungswalze geliefert und der Ziehzone zugeführt. Der verwendete Ausdruck "konstantes Spannungs-Dehnungsverhalten" definiert das folgende Ziehverhalten.

Wird ein Faden oder ein Bündel von Fäden in einer eine konstante Temperatur aufweisenden Atmosphäre statisch gezogen, so wird das Spannungsverhalten des Fadens oder Fadenbündels zuerst bei fortschreitender Ziehoperation erhöht, worauf anschließend die Spannung erniedrigt wird. Wird die Ziehoperation weiter fortgeführt, so wird der Faden oder das Faserbündel gestreckt, während die Zugspannung während einer bestimmten Zeitspanne praktisch beim gleichen Wert gehalten wird. Die Änderung der Fadenspannung wird im folgenden als Spannungsänderung unter einer ersten Bedingung bezeichnet. Wird die Ziehoperation weiter fortgesetzt, so nimmt die Spannung wiederum zu und schließlich wird der Faden oder ein Bündel von Fäden gebrochen. Die angegebene Änderung der Fadenspannung wird im folgenden als Spannungsänderung unter einer zweiten Bedingung bezeichnet.

Der Ausdruck "natürliches Ziehverhältnis" steht für ein Ziehverhältnis, das der Fadenspannung unter der angegebenen zweiten Bedingung entspricht, die einer maximalen Fadenspannung unter der angegebenen ersten Bedingung gleich ist.

Mit "einem vorbestimmten Temperaturbereich" wird ein Bereich von Temperaturen bezeichnet, bei dem ein Faden oder ein Bündel von Fäden das angegebene konstante Spannungs-Dehnungsverhalten aufweist.

Fig. 7 gibt eine typische Spannungs-Ziehverhältnis-Kurve wieder, wie sie erhalten wird, wenn ein thermoplastischer unverstreckter Faden in einer Atmosphäre konstanter Temperatur statisch gezogen wird. Wird, wie in Fig. 7 gezeigt, ein nicht verstreckter Faden gezogen, so wird die in dem Faden erzeugte Spannung bis zu dem Punkt E erhöht, worauf sie abfällt. Der Faden wird eine bestimmte Zeitspanne lang gezogen, während der die angegebene Spannung praktisch beim gleichen Wert gehalten wird. Bei fortgesetztem Ziehen wird die Spannung erneut erhöht und durchläuft den Punkt F, worauf der Faden schließlich bricht. Selbst dann, wenn die Spannung auf halbem Wege in der angegebenen Ziehoperation aufgehoben wird, ist die Länge des gezogenen Fadens größer als die ursprüngliche Fadenlänge, d. h. daß eine plastische Deformation verursacht wurde. Demzufolge läßt sich sagen, daß der Faden das oben definierte konstante Spannungs-Dehnungsverhältnis aufweist. Der Punkt F ist ein Punkt, an dem die Spannung gleich der Spannung S am Punkte E ist, und das Ziehverhältnis R am Punkte F stellt das inhärente natürliche Ziehverhältnis dar. Der Punkt E ist der Ziehinitiierungspunkt und die Spannung S ist die Ziehinitiierungsspannung.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt unter solchen Bedingungen, daß die Temperaturen der mit dem Faserbündel in Kontakt gelangenden Bauteile (insbesondere der den Reibungswiderstand verleihende Bauteil und die Abziehrolle) und der Atmosphäre in der Ziehzone innerhalb des Temperaturbereichs gehalten werden, der das angegebene konstante Spannungs-Dehnungsverhalten ermöglicht und dazu führt, daß das Ziehverhältnis (Abziehgeschwindigkeit/ Zuführgeschwindigkeit) der Fäden geringer ist als das natürliche Ziehverhältnis.

Polyolefine wie Polyäthylen und Polypropylen, Polyamide wie Nylon 6 und Nylon 66, Polyester wie Polyäthylenterephthalat sowie Copolymere und Mischungen, die hauptsächlich aus derartigen Polymeren aufgebaut sind, d. h. in der Regel Faserelemente mit einem niedrigen Molekülorientierungsgrad, zeigen ein konstantes Spannungs-Dehnungsverhalten.

Fig. 8 zeigt Spannungs-Ziehverhältnis-Charakteristika unter statischem Ziehen von Faserbündeln mit 36 Fäden (sog. Mehrfadengarn), das durch Schmelzverspinnen von Polyäthylenterephthalat bei verschiedenen Spinngeschwindigkeiten erhalten wurde.

Werte für natürliche Ziehverhältnisse derartiger Faserbündel, gemessen bei einer Atmosphärentemperatur von 25°C, die bei verschiedenen Spinngeschwindigkeiten schmelzversponnen wurden, sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle 2

Die Dicke (in dtex) des nicht-verstreckten Bündels aus Fäden wird so gewählt, daß ein verstrecktes Bündel aus Fäden mit einer Dicke von etwa 83 dtex erzeugt wird, d. h., die Dicke des nicht-verstreckten Faserbündels wird so gewählt, daß sie einen Wert von (83 × natürlichem Ziehverhältnis) in dtex hat.

Das natürliche Ziehverhältnis des bei einer Spinngeschwindigkeit von 1000 m/Min. schmelzversponnenden Faserbündels wurde bei verschiedenen in der Ziehzone herrschenden Atmosphärtemperaturen gemessen, wobei die in Tabelle 3 aufgeführten Ergebnisse erhalten wurden.

Tabelle 3

Aus Fig. 8 ist klar ersichtlich, daß eine höhere Spinngeschwindigkeit zu einem vergleichsweise niedrigen natürlichen Ziehverhältnis führt. Das heißt, das natürliche Ziehverhältnis kann festgelegt werden durch geeignete Wahl der Spinngeschwindigkeit. Das bedeutet, daß in einem erfindungsgemäß erhaltenen Faserbündel das Querschnittsflächenverhältnis der Dickstellen zu den Dünnstellen in den das Bündel aufbauenden Fäden entsprechend gewählt werden kann. Erfindungsgemäß ist das Querschnittsflächenverhältnis von Dickstellen zu Dünnstellen in den das Bündel aufbauenden Fäden praktisch in Übereinstimmung mit dem natürlichen Ziehverhältnis. Wird z. B. das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung von Fäden mit einem natürlichen Ziehverhältnis von 2,0 durchgeführt, so wird ein Faserbündel erhalten, das aus Fäden besteht, in denen die Querschnittsfläche der Dickstellen etwa 2× so groß ist wie die Querschnittsfläche der Dünnstellen.

Aus Fig. 8 ist ferner ersichtlich, daß die Fäden ein konstantes Spannungs-Dehnungsverhalten bei einer Temperatur von 80°C oder darunter zeigen und daß die Fäden ein konstantes Spannungs- Dehnungsverhalten bei 90°C nicht aufweisen. Bei einer Temperatur von 70°C oder darunter ist das natürliche Ziehverhältnis eindeutig bestimmt, doch ist das natürliche Ziehverhältnis bei 80°C etwas unbestimmt und unstabil. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Glasübergangstemperatur gewöhnlich zwischen etwa 70 und 80°C zu beobachten ist.

Das Vorliegen des den Reibungswiderstand verleihenden Vorrichtungsteils ist der wichtigste Faktor beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzielung der Faserbündel mit den angegebenen Merkmalen.

Der den Reibungswiderstand verleihende Vorrichtungsteil hat die Funktion, Phasen von Ziehschwankungen zwischen den entsprechenden das Bündel aufbauenden Fäden unregelmäßig zu machen und gesteigerte Ziehschwankungen merklich zu vermindern. Stärkere Effekte werden erzielt, wenn der Reibungswiderstand höher oder der Abstand zwischen dem den Reibungswiderstand verleihenden Vorrichtungsteil und der Abziehrolle kürzer ist. Wird ein derartiges, einen Reibungswiderstand verleihendes Vorrichtungsteil nicht verwendet, so ist es sehr schwierig, ein Faserbündel zu erhalten, in dem die stark anfärbbaren Teilstücke der Faserelemente in einem Verteilungsverhältnis von mindestens 300 derartigen Teilstücken pro 10 cm Faserbündellänge vorliegen. So hat sich gezeigt, daß es sehr wichtig ist, das den Reibungswiderstand verleihende Vorrichtungsteil so anzuordnen, daß das Faserbündel veranlaßt wird, mit der Abziehrolle im Garndurchlaß bei einem Punkt in Kontakt zu gelangen, der 50 mm oder weniger von dem Punkt entfernt ist, wo das Faserbündel von dem den Reibungswiderstand verleihenden Vorrichtungsteil abhebt, d. h., daß der Ziehabstand 50 mm oder weniger beträgt.

Gemäß Fig. 9A wird ein Faserbündel Y durch die Einspeisrollen 11 und 12 zugeführt, gelangt mit dem einen Reibungswiderstand verleihenden Bauteil 15 in Kontakt und wird durch das Bauteil 15 abgebogen. Das Bündel Y wird sodann von einer Abziehrolle 13 aufgenommen, um eine Ziehwirkung auf das Bündel Y auszuüben. Mit 14 wird eine separate Rolle bezeichnet.

Das Material und die Ausgestaltung des den Reibungswiderstand verleihenden Bauteils sind nicht sonderlich kritisch, sofern dafür gesorgt wird, daß dann, wenn das in Bewegung befindliche Faserbündel mit dem den Reibungswiderstand verleihenden Bauteil in Kontakt gelangt, während es um diesen gebogen wird, die Spannung an dem stromaufwärts vom den Reibungswiderstand verleihenden Bauteil gelegenen Faserbündel geringer ist als die Spannung am Faserbündel stromabwärts von dem den Reibungswiderstand verleihenden Bauteil. Selbstverständlich muß das den Reibungswiderstand verleihende Bauteil eine lange Lebensdauer haben. Aufgrund entsprechender Untersuchungen zeigte sich, daß ein walzenähnliches, zur Verleihung eines Reibungswiderstands befähigtes Bauteil 15 gemäß den Fig. 9A, 9B und 9C in der Regel besonders vorteilhaft ist. Faktoren wie Reibungswiderstandskraft und Biegekontaktlänge werden je nach Erfordernis unabhängig voneinander ausgewählt, je nach Typ des verwendeten Materials, den Oberflächenbedingungen, der Oberflächenkrümmung und dem Kontaktwinkel des den Reibungswiderstand verleihenden Bauteils. Das den Reibungswiderstand verleihende Bauteil braucht nicht aus einem einzigen Vorrichtungsteil zu bestehen, sondern kann auch aus einer Vielzahl von verschiedenen Vorrichtungsteilen aufgebaut sein, z. B. aus den Bauteilen 15 und 16 gemäß Fig. 9B.

Wird die angegebene Ziehoperation ohne Verwendung des speziellen, einen Reibungswiderstand verleihenden Bauteils durchgeführt, so ist, wie Fig. 10 zeigt, in einem auf diese Weise hergestellten Faserbündel 20 die Tendenz zu beobachten, daß Phasen von nichtgezogenen Teilstücken 18 und gezogenen Teilstücken 19, die in Längsrichtung vorliegen, sehr regelmäßig in den das Bündel bildenden Fäden angeordnet sind. Demgegenüber sind dann, wenn das den Reibungswiderstand verleihende Bauteil erfindungsgemäß zur Anwendung gelangt, die Phasen der nicht-gezogenenen Teilstücke 18 und der gezogenen Teilstücke 19 überraschenderweise sehr unregelmäßig in den das Bündel aufbauenden Fäden verteilt, wie Fig. 11 zeigt. In diesem Falle wird eine große Zahl von gezogenen Teilstücken und nicht- gezogenen Teilstücken mit sehr kurzen Abständen gebildet.

Wird daher ein Fadenbündel mit dem charakteristischen Merkmal eines konstanten Spannungs-Dehnungsverhalten innerhalb eines speziellen Temperaturbereichs bei einer Temperatur verstreckt, die innerhalb dieses speziellen Temperaturbereichs liegt, unter einem Ziehverhältnis, das niedriger ist als das natürliche Ziehverhältnis, so wird ein Faserbündel aus Fäden 17 erhalten, in welchen praktisch nicht-verstreckte Teilstücke 18 und Teilstücke 19, die bei einem Verhältnis, das praktisch gleich dem natürlichen Ziehverhältnis ist, verstreckt wurden (verstreckte Anteile) in einem Zustand vorliegen, in dem sie klar voneinander unterscheidbar sind, wie Fig. 12 erkennen läßt.

Das Histogramm, welches der Verteilungszustand der Querschnittsflächen der Fäden in einem bestimmten Querschnitt eines erfindungsgemäß unter Verwendung der angegebenen speziellen Zieh-Verfahrensstufe erhaltenen Faserbündels zeigt, läßt zwei Gipfel erkennen, wie aus Fig. 3B ersichtlich ist. Selbst dann, wenn das Faserbündel einer im folgenden näher beschriebenen Falschtwistbehandlung unterworfen wird und die Querschnitte der Fäden bis zu einem gewissen Grade abgeflacht werden, bleibt dieses charakteristische Merkmal erhalten, wie Fig. 3A zeigt.

Da in einem nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Faserbündel die nicht-verstreckten Teilstücke Dickstellen und die verstreckten Teilstücke Dünnstellen sind, ist die auf die Dickstellen ausgeübte Ziehwirkung sehr viel geringer als die Ziehwirkung, die auf die Dünnstellen einwirkt. Demzufolge ist der Grad der Molekularorientierung in den Dickstellen normalerweise geringer als in den Dünnstellen und die Dickstellen haben in der Regel eine höhere Anfärbbarkeit als die Dünnstellen.

Wird daher das auf diese Weise hergestellte Faserbündel weiter verstreckt, so werden vorzugsweise zunächst die Dickstellen verstreckt, bis deren Dicke auf ein Maß reduziert ist, das praktisch gleich der Dicke der Dünnstellen ist, worauf bei fortgesetztem Ziehen das Faserbündel schließlich bricht.

Die Gründe dafür, warum Dickstellen und Dünnstellen der das Bündel bildenden Fäden in einem derartigen Faserbündel, das erfindungsgemäß unter Anwendung der beschriebenen Streck- oder Ziehbehandlung erhalten worden ist, zu einer statistisch zufälligen Verteilung führen, sind vermutlich die folgenden:

Stromaufwärts von dem einen Reibungswiderstand verleihenden Bauteil wird praktisch keine zu einem Verstrecken führende Spannung erzeugt und das Verstrecken erfolgt nur stromabwärts von dem den Reibungswiderstand ausübenden Bauteil. Der tatsächliche Ziehabstand ist daher kurz. Ferner ist ein zur Erzeugung eines Reibungswiderstands geeignetes Bauteil mit einer sehr viel geringeren Größe als derjenigen der Beschickungsrolle verwendbar und es ist möglich, das einen Reibungswiderstand ausübende Bauteil sehr nahe an der Abziehrolle anzuordnen. Demzufolge werden sehr kurze Dickstellen und sehr kurze Dünnstellen in den das Bündel aufbauenden Fäden erzeugt. Ferner wird, während das Faserbündel als Ganzes an dem den Reibungswiderstand ausübenden Bauteil abgeflacht oder geöffnet wird, eine Zugspannung auf das Faserbündel ausgeübt, wobei die Zugwirkung auf die einzelnen Fäden übertragen wird. Demzufolge ist ein sehr wünschenswerter Verteilungszustand zwischen Dick- und Dünnstellen der betreffenden Fäden in dem Faserbündel erzielbar.

Wird der Ziehabstand (der Abstand des Garndurchlaufs zwischen dem den Reibungswiderstand verleihenden Bauteil und der Abziehrolle) mit der Länge der Dickstellen und der Länge der Dünnstellen verglichen, dann ist offensichtlich, daß die Länge entweder der Dickstellen oder der Dünnstellen sehr kurz ist und etwa 1/10 bis etwa 1/100 des Ziehabstandes beträgt. Dieses Merkmal läßt sich durch die vorstehende Erläuterung nicht ausreichend erklären. Es können jedoch die folgenden zusätzlichen Gründe angeführt werden. Durch die Reibwirkung des den Reibungswiderstand verleihenden Bauteils werden Kratzer, die als Ursache für die Bildung von Ziehhälsen dienen, gebildet oder die Temperatur des den Reibungswiderstand verleihenden Bauteils wird durch die Reibungswärme oder die beim Ziehen erzeugte Wärme erhöht, so daß das tatsächliche Ziehen nur an einer Stelle benachbart zu dem den Reibungswiderstand verleihenden Bauteil erfolgt. Ferner wird das Faserbündel gezogen, während im Faserbündel eine Art Klebschlupf erzeugt wird. Auf alle Fälle ist anzunehmen, daß aufgrund bestimmter Kombinationen einiger der genannten Effekte ein Faserbündel erhalten wird, in dem die einzelnen Faserelemente eine große Anzahl von Dickstellen und Dünnstellen in statistisch unregelmäßiger Verteilung aufweisen, so daß die Dicke des Faserbündels als Ganzes praktisch gleichförmig ist.

Die Gleichförmigkeit der Verteilung von Dick- und Dünnstellen der Faserelemente über das gesamte Faserbündel wird besonders dadurch erreicht, daß der Ziehabstand kürzer als 50 mm ist. Es erweist sich ferner als besonders vorteilhaft, wenn der Durchgangswiderstand, der auf das Faserbündel durch das einen Reibungswiderstand hervorrufende Bauteil ausgeübt wird, groß ist. Ferner beträgt die Spannung, die dem Faserbündel stromaufwärts von dem den Reibungswiderstand hervorrufenden Bauteil verliehen wird, vorzugsweise weniger als 70% der Spannung, die dem Faserbündel stromabwärts von dem den Reibungswiderstand verleihenden Bauteil verliehen wird, d. h. der Ziehinitiierungsspannung.

Im Hinblick auf die Gleichförmigkeit des Verteilungszustandes der Dick- und Dünnstellen der Faserelemente im Faserbündel ist es besonders vorteilhaft, wenn der Durchschnittswert des Zahlenverhältnisses l _i der stark anfärbbaren Teilstücke, die in einem bestimmten Querschnitt des Faserbündels beobachtet werden, d. h. der Wert im Bereich von 35 bis 65% liegt. Dieser Wert kann in geeigneter Weise eingestellt werden durch entsprechende Wahl des Verhältnisses zwischen dem natürlichen Ziehverhältnis der zugeführten Fäden und dem Ziehverhältnis, das während der Ziehbehandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorliegt. So kann z. B. ein Faserbündel von ausgezeichneter Qualität bezüglich der angegebenen Gleichförmigkeit erhalten werden, wenn die folgende Beziehung hergestellt wird zwischen dem Ziehverhältnis r (Abziehgeschwindigkeit/Zuführgeschwindigkeit) in der Zieh-Verfahrensstufe und dem natürlichen Ziehverhältnis R:

Es zeigte sich, daß ein guter Dick-Dünneffekt erzielt wird, wenn das Verhältnis der durchschnittlichen Querschnittsfläche der Dickstellen zu der durchschnittlichen Querschnittsfläche der Dünnstellen in den betreffenden Faserelementen im Bereich von 1,3 bis 2,2 liegt, wobei gefunden wurde, daß, wenn dieses Verhältnis niedriger als 1,3 ist, der Effekt unzureichend ist und daß dann, wenn dieses Verhältnis größer als 2,2 ist, die angestrebte Gleichförmigkeit leidet. Der erfindungsgemäß erzielbare Dick-Dünneffekt ist dann besonders hervorstechend, wenn das inhärente natürliche Ziehverhältnis R der zugeführten Faserelemente im folgenden Bereich liegt:

1,3 ≦ R ≦ 2,2

Ferner ist der Dick-Dünneffekt dann besonders ausgeprägt, wenn Polyesterfäden verwendet werden. Wie vorstehend im Zusammenhang mit Tabelle 2 beschrieben, wurde Polyäthylenterephthalat schmelzversponnen und bei verschiedenen Spinngeschwindigkeiten wurden Faserbündel aus 36 Fäden hergestellt. Das natürliche Ziehverhältnis dieser Faserbündel wurde bei Atmosphärentemperatur von 25°C gemessen, wobei die in der folgenden Tabelle 4 aufgeführten Ergebnisse erhalten wurden.

Tabelle 4

Aus Tabelle 4 ist leicht ersichtlich, daß bei Verwendung von Polyesterfäden der erzielbare Dick-Dünneffekt besonders ausgeprägt ist, wenn die Spinngeschwindigkeit im Bereich von etwa 2000 bis 3500 m/Min. liegt.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden besonders gute Ergebnisse erhalten, wenn das Faserbündel, das die angegebene spezielle Zieh-Verfahrensstufe durchlaufen hat, zur Verflechtung der das Bündel aufbauenden Fäden miteinander durch Einwirkung von Fluidumsstrahlströmen einer Fluidumsbehandlung unterworfen wird.

Wird ein Bündel aus Fäden mit Dick- und Dünnstellen, das erfindungsgemäß durch die spezielle Ziehoperation hergestellt wurde, einer Hitzebehandlung unterworfen, so werden die dicken nicht-gezogenen Teilstücke thermisch spröde gemacht, so daß diese Teilstücke zu schwachen Stellen werden. Durch Ausnutzung dieser schwachen Stellen kann das Faserbündel leicht in ein Faserbündel mit Schnittenden umgewandelt werden. In diesem Falle werden gute Ergebnisse dann erhalten, wenn die das Bündel aufbauenden Fäden durch die angegebene Fluidumsbehandlung vor Durchführung der Hitzebehandlung, welche zu thermisch versprödeten schwachen Stellen führt, verflochten werden.

Wird nämlich bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Hitzebehandlung nach der angegebenen Ziehoperation oder Fluidumsbehandlung durchgeführt, so können Dickstellen spröde werden und es ist möglich, Festigkeits- und Dehnungsunterschiede zwischen den Dick- und Dünnstellen zu erzeugen. Werden derartige Unterschiede in der Festigkeit und Dehnung erzeugt, erfolgt eine Auftrennung der Fäden an statistisch zufällig verteilten Stellen im Faserbündel und es kann ein Faserbündel mit dem angestrebten Aussehen und Griff, die ähnlich demjenigen von versponnenem Garn sind, erhalten werden. Dickstellen mit einem niedrigen Grad an Molekularorientierung sind thermisch leicht versprödbar. Erfindungsgemäß wird ein derartiges Faserbündel angestrebt, das Faserelemente mit Schnitt- bzw. Bruchenden enthält.

Eine Hitzebehandlung, die von einer Ziehoperation begleitet wird, wird als Hitzebehandlung bevorzugt. Durch diese Ziehoperation werden die Dickstellen der Fäden thermisch versprödet und sie werden schwach und brechen auf. Es erweist sich als besonders vorteilhaft, diese Hitzebehandlung in einer Falschtwistzone durchzuführen, wo das Faserbündel falschgetwistet wird.

Zur Verbesserung der Anhäufungseigenschaft des hitzebehandelten Faserbündels, das den nachfolgenden Verarbeitungsstufen unterworfen werden soll, erweist es sich als besonders vorteilhaft, das hitzebehandelte Faserbündel mit Hilfe eines Fluidumstrahlstroms zu behandeln, um die das Bündel aufbauenden Fäden miteinander zu verflechten. Derartige Verflechtungen können kontinuierlich oder intermittierend in Längsrichtung des Faserbündels bewirkt werden. Werden die verflochtenen Abschnitte und nicht-verflochtenen Abschnitte abwechselnd gebildet, wie dies oben ausgeführt wurde, so werden besonders gute Ergebnisse dann erhalten, wenn mindestens 30 verflochtene Abschnitte pro m der Länge des Faserbündels vorliegen.

Die Fig. 13A bis 13D veranschaulichen Weiterverarbeitungsverfahren im Anschluß an die Zieh-Verfahrensstufe.

In jeder dieser Weiterverarbeitungsverfahren wird die Hitzebehandlung in einer Falschtwistzone durchgeführt. Die Bezugszeichen 23 und 24 bezeichnen eine Falschtwistvorrichtung bwz. einen Falschtwisterhitzer.

Bei der in den Fig. 13A und 13C dargestellten Verfahrensweise erfolgt die Verflechtungsbehandlung durch Verwendung einer Fluidumsbehandlungsvorrichtung 20 vor der Hitzebehandlung, und im Falle der in den Fig. 13A und 13B dargestellten Ausführungsformen wird die Verflechtung unter Verwendung einer Fluidumsbehandlungsvorrichtung 27 durchgeführt, die an einer Stelle nach der Hitzebehandlung angeordnet ist. Bei der in Fig. 13D dargestellten Ausführungsform erfolgt eine Verflechtungsbehandlung weder vor noch nach der Hitzebehandlung. In den Fig. 13A bis 13D bezeichnen die Bezugszeichen 21, 22, 25, 26, 28 und 29 jeweils Garnförderrollen.

Die Ausführungsform, gemäß welcher die Hitzebehandlung in einer Falschtwistzone, die eine Zugwirkung ausübt, durchgeführt wird, ist besonders vorteilhaft, da die Nachbehandlung vereinfacht und keine komplizierte Apparatur erforderlich ist. Gemäß dieser Ausführungsform sind das Ziehverhältnis und die Hitzebehandlungstemperatur in der Falschtwistzone wichtige Faktoren zur Erzeugung von Bruchenden von Faserelementen im Faserbündel, und diese Bedingungen sollten in geeigneter Weise in Kombination miteinander eingestellt werden nach entsprechender Berücksichtigung der Bedingungen anderer Behandlungen, insbesondere der Behandlungen, die nach dieser Falschtwistoperation durchgeführt werden. Wird z. B. die Fluidumsbehandlung nach der Falschtwistbehandlung durchgeführt, da die Faserelemente auch durch diese Fluidumsbehandlung aufgetrennt werden, so erweist es sich als erforderlich, die Falschtwistbehandlung unter solchen Bedingungen durchzuführen, daß die Schnittwirkung in der Falschtwistzone nicht zu kräftig ist. Selbstverständlich tritt ein Brechen von Faserelementen auch dann ein, wenn das Faserbündel in ein gewirktes oder gewebtes Textilmaterial überführt wird. Auf alle Fälle erweist es sich, wie oben angegeben, als besonders vorteilhaft, wenn das Faserbündel mindestens 10 Bruchenden pro m Faserbündellänge aufweist.

Aufgrund entsprechender Versuche zeigte sich, daß gemäß einer Ausführungsform, bei der die Verflechtungsbehandlung nach der Falschtwist-Hitzebehandlung nicht durchgeführt wird, wie dies in den Fig. 13C und 13D veranschaulicht wird, ein sehr leicht zu handhabendes Faserbündel herstellbar ist, wenn das Ziehverhältnis R₂ bei dieser Falschtwist-Hitzebehandlung so eingestellt wird, daß die folgende Beziehung hergestellt wird zwischen diesem Ziehverhältnis, dem Ziehverhältnis r bei der Verfahrensstufe zur Bildung der Dick- und Dünnstellen in den Faserelementen und dem natürlichen Ziehverhältnis R:

Dies ist deshalb der Fall, weil schwache Stellen in den das Faserbündel aufbauenden Faserelementen gebildet werden, wobei jedoch die Faserelemente an diesen Schwachstellen noch immer in ungebrochenem Zustand vorliegen. Um ein Faserbündel zu erhalten, das leicht zu behandeln ist, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die folgende Beziehung zwischen der Falschtwist-Hitzebehandlungstemperatur T₁ (°C) und dem Schmelzpunkt Mp (°C) der Faserelemente herzustellen:

Mp - 40 < T₁ < Mp - 10

Ist diese Bedingung erfüllt, so wird ein Faserbündel erhalten, in dem die das Bündel aufbauenden Faserelemente leicht zusammengehäuft sind durch ungenügende Enttwistung, Schmelzbindung oder dergleichen, und es tritt eine große Anzahl von Bruchenden bei der Wirk- oder Web-Verfahrensstufe auf.

In dem Falle, in dem die Fluidumsbehandlung nach der Falschtwist- Hitzebehandlung durchgeführt wird, wie dies in den Fig. 13A und 13B veranschaulicht ist, erweist es sich, wenn eine der beiden folgenden Hitzebehandlungstemperaturen angewandt wird, als möglich, die Zahl der Bruchenden in den Faserelementen des gebildeten Faserbündels entsprechend einzustellen.

Wird die Falschtwist-Hitzebehandlungstemperatur T₂ (°C) (die erste bevorzugte Temperatur) innerhalb eines Bereichs eingestellt, der begrenzt ist durch die Formel

MP - 40 < T₂ < Mp - 20,

so wird insbesondere dann, wenn das Ziehverhältnis R₂ bei der Falschtwist-Hitzebehandlung so eingestellt wird, daß die Bedingung erfüllt ist, ein Faserbündel mit guten Anhäufungseigenschaften und mit einer großen Zahl von Bruchenden in den Faserelementen erhalten, da die Hitzebehandlungstemperatur vergleichsweise hoch und der Grad der thermischen Versprödung erhöht ist. Wird ferner die folgende Beziehung hergestellt zwischen der Falschtwistzahl TW (twist pro m) und der Dicke D (Denier) des Faserbündels bei der Falschtwist-Hitzebehandlungsstufe: so ist ein Faserbündel mit einer großen Zahl von Bruchenden in den Faserelementen und guten Anhäufungseigenschaften erzielbar.

Wird die Falschtwist-Hitzebehandlungstemperatur T₃ (°C) (die zweite bevorzugte Temperatur) innerhalb eines Bereiches eingestellt T₃<(Mp-40), und wird insbesondere das Ziehverhältnis R₂ bei der Falschtwist-Hitzebehandlung so eingestellt, daß die Bedingung erfüllt ist, so kann ein Faserbündel erhalten werden, in dem die Zahl der Bruchenden in den Faserelementen vergleichsweise gering ist, das sich jedoch durch eine gute Anhäufungseigenschaft auszeichnet. Das erhaltene Faserbündel wird in vorteilhafter Weise dem Endverwendungszweck zugeführt, bei dem ein aus diesem Faserbündel gebildeter Textilstoff einer Aufrichtbehandlung oder Bildung von Flaumflocken unterworfen wird.

Im Falle der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung der Faserbündel, die gekennzeichnet ist durch eine Zieheinrichtung mit einem einen Reibungswiderstand verleihenden, ein walzenähnliches Aussehen aufweisenden Bauteil und eine Ziehwalze, liegt die Zentralachse des den Reibungswiderstand verleihenden Bauteils praktisch parallel zur Zentralachse der Ziehwalze.

Bei der Ziehwalze handelt es sich um eine Abziehrolle, die in den Fig. 9A bis 9C und 13A bis 13D mit dem Bezugszeichen 13 versehen ist. Die durch die bereits erörterte Formel

d₃² + d₃ (d₁ + d₂) ≦ 50²

wiedergegebene Beziehung zeigt, daß, wie aus Fig. 14 ersichtlich ist, der Abstand zwischen X₁ und X₂ 50 mm oder weniger beträgt, wenn eine gemeinsame eingeschriebene Tangentiallinie X des einen Reibungswiderstand verleihenden Bauteils 15 und der Abziehrolle 13 gezogen und die Kontaktpunkte des den Reibungswiderstand verleihenden Bauteils 15 und der Abziehrolle 13 mit der imaginären gemeinsamen eingeschriebenen Tangentiallinie X mit X₁ bzw. X₂ bezeichnet werden. Dieser Abstand zwischen X₁ und X₂ ist der Ziehabstand und soll 50 mm oder weniger betragen.

Bei Verwendung eines Paares von einen Reibungswiderstand bewirkenden Bauteilen, z. B. den Walzen 15 und 16 gemäß Fig. 9B, ist es erforderlich, daß das stromabwärts gelegene Bauteil, d. h. die Walze 15, der angegebenen Bedingung genügt. Das Material, aus dem das den Reibungswiderstand bewirkende Bauteil besteht, wird z. B. aus verschiedenen spiegelpolierten Metallen, geglätteten Metallen und keramischen Materialien mit unterschiedlicher Oberflächenrauheit ausgewählt, wobei Faktoren, wie die Reibungswiderstandskraft bei der Auswahl berücksichtigt werden. Die Reibungswiderstandskraft kann jedoch auch durch Steuerung des Kontaktwinkels des Faserbündels mit dem den Reibungswiderstand verleihenden Bauteil eingestellt werden.

Wird der Ziehabstand zwischen dem den Reibungswiderstand bewirkenden Bauteil und der Ziehrolle bezüglich der Lage des Eingriffs mit dem Faserbündel senkrecht zur Laufrichtung des Faserbündels verändert, so werden weniger gute Ergebnisse erzielt, da in dem behandelten Faserbündel die angestrebte Gleichförmigkeit nicht erzielt wird. Infolgedessen erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn das den Reibungswiderstand bewirkende Bauteil praktisch parallel zur Abziehrolle angeordnet wird. Es hat sich gezeigt, daß selbst dann, wenn kleine Unterschiede im Ziehabstand während des Betriebs auftreten, das erhaltene Faserbündel praktisch gleichförmig in bezug auf seine Eigenschaftsmerkmale ist, wenn diese Unterschiede innerhalb von 15% des Ziehabstandes liegen.

Der Ausdruck "praktisch parallel" bezieht sich daher auf eine solche Positionsbeziehung zwischen dem den Reibungswiderstand verleihenden Bauteil und der Abziehrolle, daß Unterschiede im Abziehabstand auf Werte innerhalb von 15% gesteuert werden.

In den üblichen bekannten Ziehapparaten, die mit einer Ziehwalze ausgestattet sind, ist die Zentralachse der Ziehwalze gewöhnlich so angeordnet, daß sie die Zentralachse der Abziehrolle im rechten Winkel kreuzt. Im dem Falle, in dem das Faserbündel Y um das den Reibungswiderstand verleihende Bauteil 15 gewickelt wird, wie dies in Fig. 15 gezeigt ist, überlappen die gewickelten Fäden einander und die Bewegung des Faserbündels Y wird gehemmt, wenn die Zentralachse des den Reibungswiderstand verleihenden Bauteils 15 vollständig parallel zur Zentralachse der Abziehrolle 13 angeordnet ist. In diesem Falle hat es sich daher als vorteilhaft erwiesen, die Zentralachse des den Reibungswiderstand verleihenden Bauteils 15 in bezug auf die Zentralachse der Abziehrolle 13 bis zu einem solchen Grade zu neigen, daß ein Überlappen der gewickelten Fäden verhindert werden kann. In diesem Falle erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn das den Reibungswiderstand verleihende Bauteil 15 und die Abziehrolle 13 in versetzten Richtungen geneigt sind, da dann die Änderung des Ziehabstandes auf einem minimalen Wert gehalten wird.

Die Fig. 16A und 16B sind schematische Darstellungen, die die Positionen von dem den Reibungswiderstand verleihenden Bauteil 15 und der Abziehrolle 13 veranschaulichen. Fig. 16A ist eine positive Projektion der Abziehrolle und des den Reibungswiderstand verleihenden Bauteils auf eine imaginäre Ebene, die durch die Zentralachse der Abziehrolle 13 und den Mittelpunkt der Zentralachse Z′ des den Reibungswiderstand verleihenden Bauteils 15 gegeben ist. Fig. 16B ist eine positive Projektion, betrachtet von der Richtung der Ebene der Fig. 16A. In Fig. 16A sind die Linien Z und Z′ parallel zueinander, wohingegen sich in Fig. 16B die Linien Z und Z′ kreuzen.

Wenn das den Reibungswiderstand verleihende Bauteil 15 und die Abziehrolle 13 in der in den Fig. 16A und 16B gezeigten Weise gegeneinander geneigt sind, dann kann, selbst wenn das Faserbündel Y um das einen Reibungswiderstand verleihenden Bauteil gewickelt ist, ein Überlappen der herumgewickelten Fäden verhindert werden, wobei gleichzeitig die Änderung des Ziehabstandes auf einen geringen Wert beschränkt werden kann.

Ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Abstand zwischen der Abziehrolle und dem den Reibungswiderstand verleihenden Bauteil zu eng, so besteht die Gefahr, daß die Vorrichtung zerstört oder beschädigt wird, wenn verstreckte Fäden um die Abziehrolle gewickelt und auf dieser während der Ziehoperation verflochten werden. Ist jedoch das den Reibungswiderstand verleihende Bauteil so angeordnet, daß es in der Richtung weg von der Abziehrolle beweglich ist, so kann die angegebene Gefahr ausgeschaltet und die angegebene Operation sehr leicht und einfach bewerkstelligt werden.

Wird das zu verstreckende Faserbündel um das einen Reibungswiderstand verleihende Bauteil gewickelt, so wird der Garndurchlauf oftmals instabil. Dieser Nachteil läßt sich vermeiden, wenn eine Garnführeinrichtung 30 stromaufwärts von dem einen Reibungswiderstand verleihenden Bauteil 15 vorgesehen wird, wie dies in Fig. 16A gezeigt wird. Vom praktischen Standpunkt aus gesehen erweist es sich als besonders vorteilhaft, diese Garnführungseinrichtung so anzuordnen, daß sie auch als Art Luntenführer dient.

Als Material für die Abziehwalze 13 wird vorzugsweise ein Material mit großen Reibungskoeffizienten verwendet. So ist z. B. spiegelpoliertes Hart-Chrom-plattiertes Eisen als Material für die Abziehrolle geeignet. In jeder der Figuren ist eine Ausführungsform gezeigt, in welcher das Faserbündel sowohl um eine separate Rolle 14 als auch um die Abziehrolle 13 geführt wird. Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auf diese Ausführungsform nicht beschränkt, d. h. auch das Walzenklemmsystem und das Treppenwalzenklemmsystem sind in wirksamer Weise verwendbar.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, sind die Faserelemente eines Faserbündels keine Faserelemente mit hohen Anfärbbarkeits-Charakteristika längs der gesamten Länge und sie sind auch keine Faserelemente mit schwacher Anfärbbarkeit längs der gesamten Länge. Die Faserelemente des erfindungsgemäß hergestellten Faserbündels weisen vielmehr Stellen mit hoher Anfärbbarkeit auf, die in Axialrichtung statistisch zufällig erzeugt sind. Wird ein derartiges Faserbündel eingefärbt, dann sind die stark gefärbten Stellen der Faserelemente statistisch zufällig in Längsrichtung des Faserbündels verteilt. Wird daher ein eingefärbtes Faserbündel an einer beliebigen Stelle zerschnitten und werden die Schnittflächen mit Hilfe eines Mikroskops betrachtet, so ist zu erkennen, daß in jeder Schnittfläche die stark gefärbten Elemente, die den angegebenen Stellen mit hoher Anfärbbarkeit entsprechen, und die schwach gefärbten Elemente in gemischtem Zustand vorliegen.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie zu beschränken.

Beispiel 1

Polyäthylenterephthalat wurde nach dem Schmelzspinnverfahren bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 2500 m/Min. zu einem nicht- verstreckten 363-dtex-Faserbündel aus 48 Fäden, d. h. einem sog. multifilen Garn oder Mehrfadengarn verarbeitet. Das natürliche Ziehverhältnis R dieses nicht-verstreckten Faserbündels betrug 1,9, gemessen bei 25°C. Dieses Faserbündel wurde in der in Fig. 9A dargestellten Weise unter Bildung eines Faserbündels, das aus Faserelementen mit ungleichmäßiger Dicke bestand, gezogen. Die angewandten Ziehbedingungen waren wie folgt:

Zuführgeschwindigkeit (Geschwindigkeit der Beschickungsrollen 11 und 12)355 m/Min. Abzugsgeschwindigkeit (Geschwindigkeit der Abziehrolle 13)500 m/Min. Ziehverhältnis retwa 1,41 Reibungswiderstand-verleihendes BauteilDurchmesser d₁ = 10 mm,
hohles Eisenrohr
Hart-Chrom-plattiert,
geglättete Oberfläche Abstand d₃ zwischen Abziehrolle und Reibungswiderstand-verleihendem
Bauteil5 mm Durchmesser d₂ der Abziehrolle72 mm Biegekontaktwinkel des Faserbündels zum Reibungswiderstand-verleihenden
Bauteil800° Ziehabstandetwa 20,9 mm Zugspannung am Faserbündel stromaufwärts des den
Reibungswiderstand-verleihenden Bauteilsetwa 10 g Zugspannung am Faserbündel stromabwärts des den
Reibungswiderstand-verleihenden Bauteilsetwa 130 g (geschätzt) Temperatur des den Reibungswiderstand-verleihenden Bauteils48°C Temperatur der Ziehzonenatmosphäre25°C

In den Fäden des auf diese Weise erhaltenen Faserbündels waren Dickstellen mit einer Länge von etwa 0,3 bis 3 mm und Dünnstellen von ähnlicher Länge statistisch in Längsrichtung der Fäden und in der Querschnittsrichtung des Faserbündels verteilt. Beim Anfärben des Faserbündels ergab eine Prüfung der Zahl der stark anfärbbaren Stellen, daß die Zahl dieser Stellen etwa 4000 pro 10 cm Länge des Faserbündels betrug.

50 Abschnitte des Faserbündels wurden an beliebigen Stellen in Abständen von 1 bis 5 m bezogen auf die Längsrichtung des Bündels entnommen und analysiert. Es zeigte sich, daß Gruppen von Dickstellen mit großer Querschnittsfläche und Dünnstellen mit kleiner Querschnittsfläche in voneinander unterscheidbarer Form verteilt waren, d. h. daß der in Fig. 3B gezeigte Verteilungszustand vorlag. Der Variationskoeffizient des Zahlenverhältnisses der stark anfärbbaren Elemente entsprechend den stark anfärbbaren Stellen im Querschnitt des Faserbündels betrug 30%.

Eine Untersuchung ergab, daß der Grenz-Querschnittsflächenwert B etwa 430 µm², der Durchschnittswert A _L der Querschnittsflächen der Dickstellen etwa 560 µm² und der Durchschnittswert A _S der Querschnittsflächen der Dünnstellen etwa 300 µm² betrug.

Die Zahl der Faserelemente mit einer Querschnittsfläche im Bereich von (B+A _S)/2 bis (B+A _L)/2 lag bei etwa 0,8% der Gesamtzahl der Faserelemente.

Ferner lag der Variationskoeffizient des Zahlenverhältnisses der Faserelemente, die der dicken Querschnittsflächengruppe zuzurechnen waren, im Querschnitt des Faserbündels bei weniger als 30%.

Die Zahl der Faserelemente, die der dicken Querschnittsflächengruppe angehörten, betrug 37,9% der Gesamtzahl der beobachteten Faserelemente.

Das erhaltene Faserbündel hatte ein Aussehen, das demjenigen eines Faserbündels aus Fäden mit gleichförmiger Dicke sehr ähnlich war.

Weiterverarbeitungsbeispiel 1

Das gemäß Beispiel 1 hergestellte Faserbündel wurde einer Falschtwistbehandlung unterworfen und danach einer Fluidumsbehandlung unter Erzielung eines falschgetwisteten Texturgarnes. Das heißt, daß das gemäß Beispiel 1 hergestellte Faserbündel einer Verarbeitung gemäß der in Fig. 13B gezeigten Ausführungsform unterworfen wurde.

Die Falschtwist-Hitzebehandlungstemperatur betrug 230°C und das Ziehverhältnis R₂ in der Falschtwist-Hitzebehandlung lag bei 1,3. Die Falschtwistbehandlung wurde nach der Reibungsmethode durchgeführt.

Querschnitte der Komponentfäden im Querschnitt des erzeugten Garns wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben untersucht. Es zeigte sich, daß die Querschnittsflächenverteilungscharakteristika, wie sie in Beispiel 1 beobachtet wurden, in dem gebildeten Garn praktisch erhalten geblieben waren. Ferner wurde gefunden, daß das gemäß vorliegendem Beispiel erhaltene Garn 50 Bruchenden der Fäden pro m Garnlänge aufwies.

Die im vorliegenden Beispiel 2 erhaltenen Werte waren wie folgt:

B:etwa 390 µm²A _S:290 µm²A _L:470 µm²

Zahlenverhältnis der stark anfärbbaren Stellen22% Zahlenverhältnis der Dickstellen18,6% Variationskoeffizient des Zahlenverhältnisses der stark anfärbbaren Stellen 8,2% Variationskoeffizient des Zahlenverhältnisses der Dickstellen11% Zahlenverhältnis der Faserelemente mit Querschnittsflächen im Bereich von
(B+A _S)/2 bis (B+A _L)/2 7,2%

Der Verteilungszustand der Gruppen aus Dickstellen und Dünnstellen stellen in den Fäden des Querschnitts des erhaltenen Garns entsprach dem in Fig. 3A gezeigten.

Weiterverarbeitungsbeispiel 2

Gemäß der in Fig. 13D veranschaulichten Ausführungsform wurde das gemäß Beispiel 1 erhaltene Faserbündel anschließend zu einem falschgetwisteten Faserbündel verarbeitet.

Die Falschtwist-Hitzebehandlungstemperatur betrug 230°C und das Ziehverhältnis R₂ in der Falschtwist-Hitzebehandlung lag bei 1,17. Das Falschtwisten wurde nach der Reibungsmethode durchgeführt.

In gleicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben wurde der Verteilungszustand der Querschnittsflächen der Faserelemente im Querschnitt des Faserbündels untersucht. Es zeigte sich, daß die Ergebnisse dieser Verteilungszustandsbestimmung praktisch gleich waren wie die in Beispiel 2 erhaltenen Ergebnisse.

In dem gemäß vorliegenden Beispiel erhaltenen Faserbündel waren die Faserelemente leicht durch Schmelzeinwirkung aneinander gebunden (bis zu einem solchen Grade, daß sie leicht voneinander wieder entfernt werden konnten). Aus dem auf diese Weise gewonnenen Faserbündel wurde ein Doppel-Jerseystoff hergestellt. In dem den Jerseystoff bildenden Faserbündel war die Anzahl der schmelzgebundenen Stellen vermindert und es zeigte sich, daß eine große Anzahl von Flaumflocken im Jerseystoff vorlag. Beim Einwirken des Jerseystoffes zeigte sich, daß etwa 70 Bruchenden der Fäden pro m Faserbündellänge vorlagen. Dadurch wurde bestätigt, daß der erhaltene Jerseystoff ein Aussehen und einen Griff hatte, die demjenigen von in üblicher bekannter Weise hergestelltem Jerseystoff entsprachen.

Weiterverarbeitungsbeispiel 3

Gemäß der in Fig. 13B veranschaulichten Ausführungsform wurde das gemäß Beispiel 1 erhaltene Faserbündel einer Falschtwistbehandlung und danach einer Fluidumsbehandlung unter Erzielung eines falschgetwisteten Faserbündels unterworfen.

Die Falschtwist-Hitzebehandlungstemperatur betrug 205°C und das Ziehverhältnis R₂ bei der Falschtwist-Hitzebehandlung lag bei 1,35. Die Falschtwistung wurde nach der Reibungsmethode durchgeführt.

Der Verteilungszustand der Querschnittsflächen der Faserelemente im Querschnitt des Faserbündels wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben analysiert. Die erhaltenen Ergebnisse waren praktisch die gleichen wie die in Weiterverarbeitungsbeispiel 1 erhaltenen Ergebnisse.

Das erhaltene Faserbündel hatte ein Aussehen, das demjenigen eines üblichen falschgetwisteten Garns (keine Flaumflocken, aber Verflechtungen) entsprach. Aus dem falschgetwisteten Faserbündel wurde ein Webstoff mit den folgenden Eigenschaften

Struktur des Stoffes2/2 Körperbindung Breite des Webstoffes172 cm Kettgarndichte89/2,54 cm Schützenschläge/2,54 cm76/2,54 cm Dicke (dtex) des Bündels von Fäden193/48f

hergestellt, worauf der Webstoff einer Aufrauhbehandlung unterworfen wurde. Das Aufrauhen konnte sehr leicht und gleichförmig bewirkt werden. Das heißt, die erforderliche Bearbeitungszeit betrug nur etwa 1/4 der Bearbeitungszeit, die im Falle eines Webstoffes des gleichen Standards, der aus gewöhnlichem falschgetwisteten Garn gewonnen wurde, erforderlich ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Faserbündels aus einer Vielzahl von Faserelementen, von denen zumindest ein Teil eine ungleichmäßige Dicke und damit unterschiedliche Anfärbbarkeit in Axialrichtung aufweist, durch Verstrecken des Faserbündels, wobei es durch Kontakt mit einem einen Reibungswiderstand verleihenden Vorrichtungsteil um diesen gebogen und mit konstanter Geschwindigkeit auf einer Abziehrolle aufgenommen wird, wobei die Temperatur der mit dem Faserbündel in Kontakt gelangenden Vorrichtungsteile und der in der Ziehzone herrschenden Atmosphäre innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereiches gehalten wird, und wobei das durch das Verhältnis (Abziehgeschwindigkeit)/(Zuführgeschwindigkeit) ausgedrückte Ziehverhältnis kleiner gewählt wird als das inhärente natürliche Ziehverhältnis der Faserelemente, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines Faserbündels mit mindestens 300 Teilstücken mit höherer Anfärbbarkeit pro 10 cm Länge des Faserbündels der vorbestimmte Temperaturbereich so gewählt wird, daß die Spannungs-Dehnungskurve des Faserbündels einen Bereich praktisch konstanter Spannung bei zunehmender Dehnung aufweist (vgl. Fig. 7 und 8), und daß der Abstand zwischen dem Punkt, wo das in Bewegung befindliche Faserbündel mit der Abziehrolle in Kontakt gelangt und dem Punkt, wo das Faserbündel von dem den Reibungswiderstand verleihenden Vorrichtungsteil abhebt, 50 mm oder weniger beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man auf das Faserbündel stromaufwärts des den Reibungswiderstand verleihenden Vorrichtungsteils eine Zugspannung ausübt, die weniger als 70% der Ziehinitiierungsspannung beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen dem Ziehverhältnis und dem inhärenten natürlichen Ziehverhältnis des Faserelements die folgende Beziehung wählt: wobei r das angewandte Ziehverhältnis und R das inhärente natürliche Ziehverhältnis bedeuten.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Faserelemente mit einem inhärenten natürlichen Ziehverhältnis von 1,3 bis 2,2 wählt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Faserelemente Polyesterfäden verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man nach der Ziehbehandlung das Faserbündel der Einwirkung eines Fluidumstrahlstroms zur Miteinanderverflechtung der Faserelemente unterwirft.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man nach der Ziehbehandlung das Faserbündel einer Hitzebehandlung unterwirft.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man nach der Verflechtungsbehandlung das Faserbündel einer Hitzebehandlung unterwirft.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8 mit einer Zieheinrichtung mit einem einen Reibungswiderstand verleihenden, ein walzenähnliches Aussehen aufweisenden Vorrichtungsteil und einer Ziehwalze, wobei die Zentralachse des den Reibungswiderstand verleihenden Vorrichtungsteils praktisch parallel liegt zur Zentralachse der Ziehwalze, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Ziehwalze und des den Reibungswiderstand verleihenden Vorrichtungsteils sowie deren Abstand die folgende Bedingung erfüllen (Fig. 14): d₃² + d₃ (d₁ + d₂) ≦ 50²wobei bedeuten:d₁ den Durchmesser (mm) des den Reibungswiderstand verleihenden Vorrichtungsteils,
d₂ den Durchmesser (mm) der Ziehwalze und
d₃ den Abstand (mm) zwischen der Ziehwalze und dem den Reibungswiderstand verleihenden Vorrichtungsteil.