DE3815696C1 - - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nähgarn nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Nähgarnes.The present invention relates to a sewing thread according to the Preamble of claim 1 and a method for the production of such a sewing thread.
Ein Nähgarn mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Nähgarnes sind aus der DE-OS 22 50 584 bekannt. Hierbei weist das bekannte Nähgarn eine Vielzahl von Einzelfilamenten auf, die über Verbindungsbereiche miteinander verbunden sind. Hierbei bestehen diese Ver bindungsbereiche bei dem bekannten Nähgarn aus einer erstarrten Schmelze des polymeren Fasermaterials, wobei jedoch die Verbindungsbereiche sich überwiegend in axialer Richtung des Garnes erstrecken und gleichmäßig über den gesamten Garnquerschnitt verteilt sind. Zur Herstellung eines derartigen Garnes wird bei dem in der DE-OS 22 50 584 beschriebenen Verfahren das Nähgarn mit einem erhitzten Fluidstrom derart behandelt, daß ein jeweiliger Teilbereich der Einzelfilamente unter Ausbildung der sich in Axialrichtung des Garnes erstreckenden Verbin dungsbereiche aufschmilzt.A sewing thread with the characteristics of the generic term of Claim 1 and a method for manufacturing such a sewing thread are from DE-OS 22 50 584 known. Here, the known sewing thread has a variety of single filaments on the connecting areas are interconnected. Here these exist binding areas in the known sewing thread from a solidified melt of the polymeric fiber material, wherein however, the connection areas are predominantly axial Stretch the direction of the yarn and evenly across the entire yarn cross-section are distributed. For the production such a yarn is used in the DE-OS 22nd 50 584 described the sewing thread with a heated fluid flow treated such that a respective Part of the single filaments under formation of the Verbin extending in the axial direction of the yarn melting areas.
Die GB-PS 12 70 174 beschreibt ein weiteres Nähgarn, das ebenfalls eine Vielzahl von zwischen den Einzel filamenten bzw. Einzelfasern des Garnes vorgesehenen Verbindungsbereichen aufweist, die ebenfalls über den gesamten Garnquerschnitt verteilt sind. Hierbei werden diese Verbindungsbereiche durch Einlagerung von schmelzbaren Partikeln in das Nähgarn erzeugt. Um dies zu erreichen, werden entweder die Einzelfilamente bzw. Einzelfasern vor der Herstellung des Nähgarnes mit den schmelzbaren Partikeln beaufschlagt oder das Nähgarn wird vor der Applikation der Partikel elektrostatisch aufgeladen, so daß sich die Einzelfasern bzw. Einzelfilamente auf spreizen, und somit die Anordnung der schmelzbaren Partikel innerhalb des Garnes vorgenommen werden kann. Anschließend wird das so mit Partikeln beaufschlagte fertige Garn auf die Schmelztemperatur der Partikel erwärmt, so daß ein derartiges Nähgarn überwiegend vom Garninnern her verklebt ist.GB-PS 12 70 174 describes another sewing thread, which is also a variety of between the individual provided filaments or individual fibers of the yarn Has connection areas, which also over the entire yarn cross-section are distributed. Here are these connection areas by storing meltable Particles generated in the sewing thread. To achieve this, either the single filaments or single fibers before making the sewing thread with the meltable Particles are applied or the sewing thread is in front of the Application of the particles electrostatically charged, so that the individual fibers or individual filaments on spread, and thus the arrangement of the fusible particles can be made within the yarn. Subsequently becomes the finished yarn so loaded with particles heated to the melting temperature of the particles so that such a sewing thread mainly from the inside of the thread is glued.
Aus der DD-PS 2 21 766 ist ein Garn bekannt, bei dem die beiden Komponenten eines Effektzwirnes miteinander verschmolzen sind. Hierbei werden die beiden Fadenkompo nenten unmittelbar vor ihrer Verzwirnung partiell aufgeschmolzen z. B. durch Einwirkung eines Lasers, wodurch Verbindungsbereiche gebildet werden, die überwiegend im Innern des Zwirnes angeordnet sind. Die DE 24 36 997 C2 beschreibt ein als Nähgarn verwendetes Coregarn, das zur Verbesserung des Garnschlusses nicht mit entsprechenden Verbindungsbereichen versehen ist, sondern statt dessen gezwirnt ist.A yarn is known from DD-PS 2 21 766, at where the two components of an effect twisted together are fused. Here the two thread compo partially immediately before they become twisted melted z. B. by the action of a laser, whereby connection areas are formed are mainly arranged inside the thread are. DE 24 36 997 C2 describes a sewing thread Core yarn used to improve the yarn closure not provided with appropriate connection areas but is twisted instead.
Bei dem aus der DE 26 28 774 B1 bekannten Nähgarn werden die beiden, das Garn bildende Komponenten dadurch zusam mengehalten, daß über die Garnlänge gesehen, zonenweise Bereiche vorgesehen sind, in denen die Einzelfilamente der Garnkomponenten miteinander verwirbelt sind. Zwischen benachbarten verwirbelten Bereichen befinden sich gezwirnte Bereiche, in denen die Einzelfilamente der Garnkomponenten miteinander verzwirnt sind, wobei die verwirbelten Bereiche relativ zu den verzwirnten Bereichen ein Längenverhältnis von 1 : 10 aufweisen.In the sewing thread known from DE 26 28 774 B1 the two components forming the yarn together maintained that seen along the length of the yarn, zone by zone Areas are provided in which the individual filaments the yarn components are intermingled. There are twisted areas between adjacent swirled areas Areas where the individual filaments of the yarn components are twisted together, the swirled areas an aspect ratio relative to the twisted areas of 1:10.
Aus der DE 28 14 591 A1 ist ein Nähgarn bekannt, bei dem ein Innenfaden von hoher Festigkeit vollständig von einem Mantelmaterial mit einer hohen Temperaturbeständigkeit umhüllt wird. Die Oberfläche ist dabei uneben bzw. profiliert, was das Mitreißen von Luftteilen und damit die Nadelkühlung beim Nähvorgang begünstigt.A sewing thread is known from DE 28 14 591 A1, at which has an inner thread of high strength completely a jacket material with a high temperature resistance is enveloped. The surface is uneven or profiled what entrainment of air parts and so that the needle cooling favors during the sewing process.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nähgarn der eingangs angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, das unter besonderer Berücksichtigung der Verarbeitungseigen schaften beim Nähen eine hohe thermische Beständigkeit gegenüber den beim Nähen auftretenden Temperaturen auf weist.The present invention is based on the object To provide sewing thread of the type specified at the outset with special attention to the processing properties have high thermal resistance when sewing compared to the temperatures that occur during sewing points.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Nähgarn mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 ge löst.This object is achieved with a sewing thread the characterizing features of claim 1 ge solves.
Das erfindungsgemäß ausgebildete Nähgarn besitzt eine Viel zahl von Einzelfilamenten und/oder Einzelfasern, d. h. es kann somit sowohl als Fasergarn oder als Multifilamentgarn als auch als Coregarn, bei dem die Seele aus einem Multi filamentgarn und der Mantel aus einem Fasergarn oder umge kehrt besteht, ausgebildet sein. Hierbei sind die Einzel filamente bzw. Einzelfasern des Nähgarnes über Verbindungs bereiche miteinander verbunden, die überwiegend oder aus schließlich an der Oberfläche des Nähgarnes angeordnet sind. Hierbei verkleben diese Verbindungsbereiche aus schließlich oder nahezu ausschließlich nur die bei dem Nähgarn außen angeordneten Einzelfilamente bzw. Einzel fasern miteinander, wobei über die Garnlänge gesehen nicht ausgeschlossen werden kann, daß ausnahmsweise auch wenige einzelne, mehr innen liegende Einzelfilamente bzw. Einzel fasern miteinander verklebt sind. Die Verbindungsbereiche umfassen eine erstarrte Schmelze des polymeren Materials des jeweiligen Garnes. Zwischen den Verbindungsbereichen weist das erfindungsgemäße Nähgarn Abschnitte auf, in denen das Garn im Vergleich zu den Verbindungsbereichen eine voluminösere Struktur aufweist. Die Verbindungsbereiche des erfindungsgemäßen Nähgarnes sind überwiegend kugelartig bzw. kugelähnlich ausgebildet. Hierbei besitzen diese Verbindungsbereiche einen Durchmesser, der etwa dem 0,5- bis etwa dem 2fachen Wert des Durchmessers eines Einzelfilamentes bzw. einer Einzelfaser entspricht. Derartige, im Außenbereich des Garnes befindliche Verbin dungsbereiche verhindern wirksam ein Aufspreizen des Nähgarnes während des Nähvorganges bzw. ein Abspreizen von außen liegenden Einzelfilamenten bzw. Einzelfasern des Nähgarnes, so daß Aufschieber, Elementarfadenbrüche bzw. Fibrilierungen der Elementarfäden und Garnbrüche vermieden werden. Gleichzeitig verringern derartige kugelartigen oder kugelähnlichen Verbindungsbereiche wegen ihrer relativ kleinen Oberfläche den Reibungswiderstand der äußeren Garnschicht zu der Nähnadel bzw. den Fadenumlenkorganen, was sich in einem entsprechend verbesserten Lauf- und Näh verhalten und einer geringeren Erhitzung der Nähnadel bzw. der Fadenumlenkorgane bemerkbar macht. The sewing thread designed according to the invention has a lot number of single filaments and / or single fibers, d. H. it can therefore be used both as a fiber yarn or as a multifilament yarn as well as core yarn, in which the soul from a multi filament yarn and the sheath from a fiber yarn or vice versa returns to be trained. Here are the singles filaments or individual fibers of the sewing thread via connection areas linked together that are predominantly or from finally placed on the surface of the sewing thread are. Here, these connection areas stick together in the end or almost exclusively only with that Sewing thread single filaments or single arranged on the outside fibers with each other, not seen over the yarn length it can be excluded that, exceptionally, only a few single, more internal single filaments or single fibers are glued together. The connection areas comprise a solidified melt of the polymeric material of the respective yarn. Between the connection areas the sewing thread according to the invention has sections in which the yarn compared to the connection areas has a more voluminous structure. The connection areas of the sewing thread according to the invention mostly spherical or spherical. Here these connection areas have a diameter of about 0.5 to about 2 times the diameter of a single filament or a single fiber. Such connector located in the outer region of the yarn areas effectively prevent spreading of the Sewing threads during the sewing process or a spreading of outer individual filaments or individual fibers of the Sewing thread, so that pushers, filament breaks or Fibrillation of the filaments and yarn breaks avoided will. At the same time reduce such spherical or ball-like connection areas because of their relative small surface the frictional resistance of the outer Layer of yarn to the sewing needle or the thread deflection elements, which results in a correspondingly improved running and sewing behavior and less heating of the sewing needle or which makes the thread deflection noticeable.
Das erfindungsgemäße Nähgarn weist eine Reihe von Vorteilen auf. Überraschenderweise stellte sich heraus, daß die Lauf eigenschaften eines derartigen Nähgarnes im Vergleich zu einem entsprechenden Nähgarn, das keine Verbindungsbereiche aufweist, wesentlich verbessert waren, obwohl erwartet wurde, daß durch die Anordnung der Verbindungsbereiche ausschließlich oder überwiegend außen am Nähgarn die Gefahr zur Bildung von unerwünschten Aufschiebungen beim Nähen erhöht werden würde. Dies wird darauf zurückge führt, daß trotz der zuvor beschriebenen Erhöhung der Rauhigkeit bei dem erfindungsgemäßen Nähgarn der Garn verbund, d. h. der Zusammenhalt der Einzelfasern bzw. Einzelkapillaren, verbessert wird, so daß es im Vergleich zu einem entsprechenden Nähgarn, das diese Verbindungs bereiche nicht aufweist, beim Nähen mit dem erfindungs gemäßen Nähgarn zu wesentlich weniger Nähgarnbrüchen kommt. Ferner wird die Verbesserung der Näheigenschaften bei dem mit Verbindungsbereichen versehenen Nähgarn darauf zurück geführt, daß zwischen den Verbindungsbereichen voluminöse Abschnitte vorgesehen sind, in denen Luft eingelagert ist, die eine zusätzliche Kühlung der Nähnadel und Fadenleitorgane bewirkt. Auch kann es bei dem erfindungsgemäßen Nähgarn nicht zu einem Aufschmelzen der Verbindungsbereiche kommen, da der Schmelzpunkt des Materials in dem Verbindungsbereich im wesentlichen dem Material des Nähgarns entspricht. Ferner nimmt das erfindungsgemäß ausgebildete Nähgarn im Vergleich zu einem entsprechenden konventionellen Nähgarn wegen der zuvor beschriebenen höheren Rauhigkeit eine größere Menge Avivagen auf, was sich insbesondere bei einer Blockavivierung deutlich bemerkbar macht.The sewing thread according to the invention has a number of advantages on. Surprisingly, it turned out that the barrel properties of such a sewing thread compared to an appropriate sewing thread that has no connection areas has been significantly improved, although expected was that by arranging the connection areas exclusively or predominantly on the outside of the sewing thread the risk of undesirable postponements would be increased when sewing. This is due to this leads to that despite the previously described increase in Roughness of the thread in the sewing thread according to the invention composite, d. H. the cohesion of the individual fibers or Single capillaries, is improved so that it is compared to an appropriate sewing thread that connects this areas not showing when sewing with the fiction according to the sewing thread, there are far fewer sewing thread breaks. Furthermore, the improvement of the sewing properties in the sewing thread provided with connection areas on it led that voluminous between the connection areas Sections are provided in which air is stored, an additional cooling of the sewing needle and thread guide causes. It can also in the invention Sewing thread does not melt the connection areas come because the melting point of the material in the Connection area essentially the material of the sewing thread corresponds. Furthermore, the designed according to the invention Sewing thread compared to a corresponding one conventional sewing thread because of the previously described higher roughness a larger amount of finishing agents on what become particularly clear in the case of block navigation noticeable.
Um eine möglichst große Anzahl von verschiedenen außen liegenden Einzelfilamenten bzw. Einzelfasern des Nähgarnes durch die Verbindungsbereiche miteinander zu verkleben, sind bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nähgarnes die Verbindungsbereiche über die Länge und den Umfang des Garnes stochastisch verteilt. Eine derartige Verteilung führt zu einem besonders haltbaren Garnverbund, ohne daß es dabei zu einem Festigkeitsverlust kommt. Vielmehr wird durch die zuvor beschriebene Verbindung der äußeren Einzelfilamente bzw. Einzelfasern eine mit einer dreidimensionalen Vernetzung derselben vergleichbare Verstärkung erreicht, die sich in einer Erhöhung der Garnfestigkeit und einer örtlichen Fixierung der äußeren Elementarfasern bzw. Filamente relativ zu den innen liegenden Filamenten bzw. Fasern ausdrückt.To the greatest possible number of different outside individual filaments or individual fibers of the sewing thread to glue together through the connection areas, are in a first embodiment of the invention Sewing thread connecting areas over the length and the circumference of the yarn is distributed stochastically. Such one Distribution leads to a particularly durable yarn composite, without loss of strength. Much more is the connection described above outer single filaments or single fibers one with a three-dimensional networking of the same comparable reinforcement achieved, resulting in an increase in yarn tenacity and a local fixation of the outer elementary fibers or filaments relative to the inside Expresses filaments or fibers.
Abhängig von dem jeweiligen Verwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Nähgarns weist dieses eine unterschiedliche Anzahl von Verbindungsbereichen auf. Allgemein ist festzuhalten, daß bei Nähgarnen, die bei der Verarbeitung hohen mechanischen Beanspruchungen unterliegen, der axiale Abstand und der Abstand in Unfangsrichtung gesehen zwischen den Verbindungsbereichen sehr klein ist und somit eine große Anzahl von Verbindungsbereichen vorgesehen sind. So liegt bei einem derartigen Nähgarn der axiale Abstand zwischen zwei Verbindungsbereichen zwischen 0,1 mm und 4 mm und der Abstand in Umfangsrichtung zwischen 0,1 mm und 0,4 mm. Bei einem Nähgarn, das beim Nähen nur einer mittleren Beanspruchung unterworfen wird, kann der Abstand zwischen zwei Verbindungsbereichen in Axialrichtung auf Werte zwischen 4 mm und 10 mm und in Umfangsrichtung auf Werte zwischen 0,4 mm und 0,6 mm vergrößert werden, während normal beanspruchte Nähgarne in Axialrichtung einen Abstand zwischen benachbarten Verbindungsbereichen zwischen 10 mm und 20 mm und in Umfangsrichtung einen Abstand zwischen 0,6 mm und 0,8 mm aufweisen.Depending on the respective area of use of the invention This sewing thread has a different Number of connection areas. In general it should be noted that with sewing threads that are high in processing subject to mechanical stresses, the axial distance and the distance seen in the circumferential direction between the connection areas is very small and therefore one large number of connection areas are provided. So is the axial distance in such a sewing thread between two connection areas between 0.1 mm and 4 mm and the circumferential distance between 0.1 mm and 0.4 mm. With a sewing thread, that when sewing only subjected to medium stress the distance between two connection areas in the axial direction to values between 4 mm and 10 mm and in Circumferential direction increased to values between 0.4 mm and 0.6 mm be used while sewing threads under normal stress Axial direction a distance between adjacent connection areas between 10 mm and 20 mm and in Circumferential direction a distance between 0.6 mm and 0.8 mm.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Nähgarns besteht dieses aus mindestens zwei miteinander verwirbelten Multifilamentgarnen. Hierbei bildet das erste Multifilamentgarn, das vorzugsweise eine höhere Festigkeit als das zweite Multifilamentgarn aufweist, die Seele des Nähgarns, während das zweite Multifilamentgarn schlaufen-, schlingen- und/oder bogenförmig bzw. knotenartig mit dem ersten Filamentgarn verwirrt ist und dieses mantelartig umhüllt bzw. abdeckt. Somit ist das zweite Multifilamentgarn vorzugsweise im äußeren Bereich des Nähgarnes angeordnet und weist demnach auch überwiegend oder ausschließlich die Verbindungsbereiche aus. Selbstverständlich kann bei einem derartigen Nähgarn nicht ausgeschlossen werden, daß in bestimmten Bereichen des Nähgarnes auch Einzelfilamente des die Seele bildenden ersten Multifilamentgarns in bezug auf das Nähgarn außenliegend angeordnet sind, so daß es in diesen relativ kurzen Bereichen zu einer Verschmelzung der äußeren Einzelfilamente untereinander und/oder einem Verschmelzen von außen liegenden Einzelfilamenten des ersten Multifilamentgarnes mit entsprechenden außen liegenden Einzelfilamenten des zweiten Multifilamentgarnes kommt. Ein derartiges Nähgarn weist den Vorteil auf, daß durch die vorstehend beschriebenen Verbindungsbereiche ein gegenüber mechanischer Beanspruchung sehr stabiles Nähgarn zur Verfügung gestellt wird. Außerdem besitzt dieses Nähgarn aus dem gleichen Grund im Vergleich zu einem konventionell ausgebildeten verwirbelten Nähgarn eine höhere Festigkeit sowie geringere Koch- und Thermoschrumpfwerte und bewirkt ferner noch eine ausgezeichnete Kühlung der Nadel und Fadenumlenkorgane beim Nähen. Dies wird auf die Einlagerung von Luft in den relativ voluminösen Abschnitten zwischen den Verbindungsbereichen zurückgeführt, die durch die taillenähnliche Einschnürung in den Verbindungsbereichen eingefangen und beim Umlenken bzw. Nähen herausgepreßt wird.In a preferred embodiment of the invention trained sewing thread, this consists of at least two interwoven multifilament yarns. Here forms the first multifilament yarn, preferably one has higher strength than the second multifilament yarn, the soul of the sewing thread, while the second multifilament thread Loops, loops and / or arches or tangled with the first filament yarn and envelops or covers it like a coat. So that's it second multifilament yarn preferably in the outer area of the sewing thread arranged and therefore also predominantly or only the connection areas. Of course can not be excluded with such a sewing thread be that in certain areas of the sewing thread also individual filaments of the first forming the soul Multifilament yarns in relation to the sewing thread on the outside are arranged so that it is in these relatively short areas to a fusion of the outer individual filaments with each other and / or a fusion from the outside single filaments of the first multifilament yarn with corresponding outer filaments of the second multifilament yarn is coming. Such a sewing thread has the advantage that by those described above Connection areas against mechanical stress very stable sewing thread provided becomes. In addition, this sewing thread has the same Reason compared to a conventionally trained one swirling sewing thread has a higher strength and less Cooking and thermal shrinkage values and also causes excellent cooling of the needle and thread deflection elements when sewing. This is due to the storage of Air in the relatively voluminous sections between the Connection areas returned through the waist-like Constriction trapped in the connection areas and is pressed out when deflecting or sewing.
Ebenso ist es denkbar, daß bei dem zuvor beschriebenen Nähgarn das erste Multifilamentgarn von einem damit verwirbelten Multifilamentgarn bzw. von mehreren, vorzugsweise zwei, damit verwirbelten Multifilamentgarnen derart abgedeckt ist, daß die Seele vollständig von dem äußeren Multifilamentgarn bzw. den äußeren Multifilamentgarnen abgedeckt ist. Dies wiederum führt dazu, daß nur im äußeren Bereich des äußeren Multifilamentgarnes bzw. der äußeren Multifilamentgarne die Verbindungsbereiche vorgesehen sind, so daß bei einer Zugbeanspruchung wegen der Vernetzung über die Verbindungsbereiche ein Teil der Zugbelastung durch das äußere Multifilamentgarn bzw. die äußeren Multifilamentgarne aufgefangen wird.It is also conceivable that in the previously described Sewing thread the first multifilament thread from a swirled with it Multifilament yarn or of several, preferably two multifilament yarns intermingled with it is covered that the soul is completely from the outside Multifilament yarn or the outer multifilament yarns is covered. This in turn means that only in the outer Area of the outer multifilament yarn or the outer Multifilament yarns the connection areas are provided so that when there is a tensile stress due to the networking the connection areas part of the tensile load by the outer multifilament yarn or the outer multifilament yarns is caught.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nähgarns weist zusätzlich noch eine Drehung auf, wobei diese zwischen einer Drehung/m und 800 Drehungen/m, insbesondere zwischen 100 Drehungen/m und 400 Drehungen/m beträgt. Hierdurch wird zusätzlich noch der Garnverband des Nähgarns verfestigt, so daß derartige Nähgarne einen guten Fadenschluß besitzen und somit sehr stabil gegenüber Aufschiebungen und Kapillarabspleißungen sind.A particularly preferred embodiment of the invention Sewing thread also has a twist, this between a rotation / m and 800 turns / m, especially between 100 turns / m and 400 turns / m. This will add nor the twine of the sewing thread solidified, so that such Sewing threads have a good thread closure and thus very stable against suspensions and capillary splicing are.
Selbstverständlich ist es möglich, in einem konventionell gezwirnten Nähgarn aus Multifilamentgarnen die außen liegenden Einzelkapillaren über entsprechende Verbindungsbereiche miteinander zu verkleben. Ebenso können die Verbindungsbereiche auch bei einem Nähgarn vorgesehen sein, das eine Kern-Mantel- Struktur aufweist, wobei üblicherweise dabei der Kern aus einem Multifilamentgarn und der Mantel aus einem Fasergarn und/oder einem oder mehreren Fasergarnen oder aus einem Fasergarn bzw. mehreren Fasergarnen und einem oder mehreren Multifilamentgarnen besteht.Of course it is possible in a conventional way twisted sewing thread made of multifilament threads the outer capillaries to be glued together via appropriate connection areas. Likewise, the connection areas can also a sewing thread can be provided that a core-jacket Has structure, whereby usually the core a multifilament yarn and the sheath from a fiber yarn and / or one or more fiber yarns or from one Fiber yarn or several fiber yarns and one or more Multifilament yarns exist.
Bezüglich des Fasersubstrats ist festzuhalten, daß im äußeren Bereich des erfindungsgemäßen Nähgarns mindestens ein thermoplastisches Fasergarn und/oder Multifilamentgarn angeordnet ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Polyester-, Polyamid-, Aramid- und/oder Polyolefin-Fasergarn bzw. Multifilamentgarn handeln.Regarding the fiber substrate, it should be noted that in outer area of the sewing thread according to the invention at least a thermoplastic fiber yarn and / or multifilament yarn is arranged. This can be, for example Polyester, polyamide, aramid and / or polyolefin fiber yarn or multifilament yarn.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung des mit Verbindungsbereichen versehenen Nähgarns zur Verfügung zu stellen.The present invention is also based on the object a method of manufacturing the with connection areas provided sewing thread.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 10 sowie durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst.This task is accomplished through a process with the characteristic Features of claim 10 and by a Method with the characterizing features of the patent claim 16 solved.
Das in Patentanspruch 10 beanspruchte erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Grundgedanken, ein für Nähzwecke geeignetes Garn derart mit gepulsten Laserstrahlen zu behandeln, daß ein Teil der äußeren Einzelfilamente und/oder der äußeren Einzelfasern desselben unter Ausbildung von im wesentlichen kugelartigen, aus erstarrtem Filament- bzw. Fasermaterial bestehenden Verbindungsbereichen miteinander verschmolzen wird. Hierbei bewirken die auf das Garn auftreffenden gepulsten Laserstrahlen, daß ein Teil des Garnmaterials und/oder der daran anhaftenden Faserbegleitstoffe verdampft, so daß oberhalb des Garns zwischen dem Garn und dem Laser eine Wolke des verdampften Garnmaterials und/oder der Faserbegleitstoffe entsteht, wobei diese Wolke noch zusätzlich und/oder ausschließlich gecracktes Faser- bzw. Faserbegleitstoffmaterial enthält. Dieses gecrackte Material besteht im wesentlichen aus ionisierten Teilchen sowie Elektronen. Die Elektronen werden durch das Laserlicht beschleunigt (inverse Bremsstrahlung) und bewirken als energiereiche Teilchen bei ihrem Auftreffen auf die äußeren Einzelfilamente bzw. Einzelfasern des Garnes, daß an den Aufschlagstellen das polymere Fasermaterial aufgeschmolzen wird und nach dem anschließenden Erstarren die äußeren Einzelfilamente bzw. Einzelfasern des Nähgarnes über die Verbindungsbereiche miteinander verschmolzen werden.The claimed in claim 10 according to the invention The process is based on the basic idea, one for sewing purposes to treat suitable yarn with pulsed laser beams, that part of the outer individual filaments and / or the outer individual fibers of the same to form im essentially spherical, made of solidified filament or Fiber material existing connection areas with each other is merged. Here, the impact on the yarn pulsed laser beams that part of the yarn material and / or the accompanying fibers evaporates so that above the yarn between the yarn and a cloud of the vaporized yarn material and / or the laser of the fiber accompanying substances arises, whereby this cloud still additionally and / or exclusively cracked fiber or Contains fiber accompanying material. This cracked Material consists essentially of ionized particles as well as electrons. The electrons are created by the laser light accelerates (inverse braking radiation) and cause as high-energy particles when they hit the outer individual filaments or individual fibers of the yarn that the polymer fiber material melted at the impact points and after the subsequent solidification the outer individual filaments or individual fibers of the sewing thread fused together over the connection areas will.
Ergänzend zu dem eingangs aufgeführten Stand der Technik wird noch auf die DE 35 40 411 C2 verwiesen. In dieser Veröffentlichung ist ein Verfahren zur Ausrüstung von Garnen beschrieben, bei dem das Garn mit einem Laser bestrahlt wird. Hierbei werden die Laserstrahlen derart auf das Garn gerichtet, daß die Oberfläche des Garnes punktuell, linienförmig oder flächig an/aufgeschmolzen und/ oder abgetragen wird, so daß eine mikrostrukturierte, mit linienförmigen oder flächigen Kratern versehene Garnoberfläche entsteht, bei dem die Einzelfilamente des Garnes nicht miteinander verschmolzen sind.In addition to the prior art listed at the beginning is still referred to DE 35 40 411 C2. In this Publication is a process for equipping Yarn described in which the yarn is irradiated with a laser becomes. Here, the laser beams are so the yarn directed that the surface of the yarn punctiform, linear or flat melted on / and / or is removed, so that a microstructured, with yarn surface with linear or flat craters arises in which the individual filaments of the yarn are not fused together.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf. So erlaubt es eine schnelle und wirtschaftliche Herstellung eines mit Verbindungsbereichen versehenen Garnes, ohne daß dabei ein Festigkeitsverlust des eingesetzten Ausgangsgarnes auftritt. Darüber hinaus ist der erforderliche apparative Aufwand minimal, da zur Durchführung des Verfahrens lediglich eine geeignete Transportvorrichtung für das relativ zum Laserstrahl bewegte Garn sowie ein entsprechender Laser notwendig sind. Auch ist der Wirkungsgrad einer derartigen Behandlung sehr hoch, da das zu behandelnde Garn sowie die dieses umgebende Atmosphäre nicht aufgeheizt wird, sondern die für die Verdampfung des Fasersubstrates bzw. der Faserbegleitstoffe notwendige Energie über den Garnquerschnitt gesehen überwiegend oder ausschließlich den äußeren Lagen des Garnes zugeführt wird, so daß keine nennenswerte Erwärmung der innen liegenden Einzelfasern bzw. Einzelfilamente des Garnes auftritt. Dies wiederum hat zur Folge, daß die physikalische Struktur des Garnes, die für die textilchemischen und physikalischen Eigenschaften des Garnes, wie beispielsweise das Anfärbeverhalten, verantwortlich ist, weitestgehend nicht verändert wird, so daß die erwünschten, vorstehend beim Nähgarn aufgeführten vorteilhaften Eigenschaftsänderungen eines derart behandelten Garnes allein oder überwiegend von der Anzahl und Anordnung der Verbindungsbereiche abhängen. Hierdurch wird eine besonders hohe Reproduzierbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens sichergestellt.The method according to the invention has a number of Advantages on. So it allows quick and economical Production of a connection area Yarn without losing the strength of the used Starting yarn occurs. In addition, the required equipment effort minimal, because of the implementation the method only a suitable transport device for the yarn moved relative to the laser beam and a corresponding laser are necessary. The is too Efficiency of such a treatment is very high, since that the yarn to be treated and the atmosphere surrounding it is not heated, but that for the evaporation of the Fiber substrates or the fiber accompanying substances necessary Energy predominantly seen across the yarn cross section or is only fed to the outer layers of the yarn, so that no significant heating of the inside Individual fibers or individual filaments of the yarn occur. This in turn has the consequence that the physical structure of the Yarns for the textile chemical and physical Properties of the yarn, such as the dyeing behavior, responsible for, largely not changed, so that the desired Advantageous property changes listed above for the sewing thread of a yarn treated in this way alone or predominantly on the number and arrangement of the connection areas depend. This makes one special high reproducibility of the method according to the invention ensured.
Bezüglich der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Laserstrahlen ist festzuhalten, daß grundsätzlich solche Laserstrahlen geeignet sind, die die vorstehend beschriebene Wolke an Fasersubstanz bzw. Faserbegleitstoffsubstanz erzeugen und die von den darin enthaltenen Teilchen (ionisierte Teilchen sowie Elektronen) absorbiert werden. Vorzugsweise werden Laserstrahlen einer Wellenlänge ≦λτ900 nm verwendet, wobei besonders gute Ergebnisse mit Laserstrahlen erzielt werden konnten, die eine Wellenlänge von 1060 nm oder 10 600 nm aufweisen. Laserstrahlen mit einer Wellenlänge ≦ωτ 900 nm erzeugen Gas- oder Festkörperlaser, wie beispielsweise CO₂-, CO-, Neodym-Yag- oder Neodym-Glas-Laser, wobei bevorzugt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren CO₂- oder Neodym-Yag-Laser verwendet werden.Regarding those used in the method according to the invention Laser beams should be noted that fundamentally such laser beams are suitable which the above described cloud of fiber substance or fiber accompanying substance generate and those of those contained therein Particles (ionized particles and electrons) are absorbed will. Laser beams of one wavelength are preferred ≦ λτ900 nm used, with particularly good results with Laser beams could be obtained that have a wavelength of 1060 nm or 10 600 nm. Laser beams with a wavelength ≦ ωτ 900 nm generate gas or solid-state lasers, such as CO₂, CO, neodymium yag or Neodymium glass laser, preferably in the invention Process CO₂ or neodymium Yag laser can be used.
Als Pulszeiten für die gepulsten Laserstrahlen werden vorzugsweise sehr kurze Pulszeiten ausgewählt, da bei längeren Pulszeiten die Gefahr besteht, daß einerseits unerwünscht große Verbindungsbereiche entstehen und andererseits eine unerwünschte Schädigung des Nähgarnes nicht ausgeschlossen werden kann. Insbesondere hat sich gezeigt, daß Pulszeiten kleiner als 10 ms zu ausgezeichneten Ergebnissen führten.The preferred pulse times for the pulsed laser beams are very short pulse times selected, since longer ones Pulse times there is a risk that, on the one hand, undesirable large connection areas arise and on the other hand one unwanted damage to the sewing thread is not excluded can be. In particular, it has been shown that pulse times less than 10 ms led to excellent results.
Die Pulsfrequenz der Laserstrahlen kann abhängig von dem gewünschten Effekt in einem großen Bereich variieren, so beispielsweise zwischen etwa 1 Hz und etwa 30 KHz. Durch Veränderung der Pulsfrequenz in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des transportierten Garnes, das relativ zu den Laserstrahlen bewegt wird, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Häufigkeit der Verbindungsbereiche pro Längeneinheit gesteuert. Bei relativ hohen Garngeschwindigkeiten, d. h. Geschwindigkeiten im Bereich zwischen 100 m/min bis 300 m/min, ist es erforderlich, die Pulsfrequenz entsprechend zu erhöhen, um die erforderliche Anzahl von Verbindungsbereichen zu erzeugen. Gute Ergebnisse erzielt man bei derartigen Geschwindigkeiten mit Pulsfrequenzen, die zwischen 5 KHz und 10 KHz liegen. Vorzugsweise werden bei niedrigeren Garngeschwindigkeiten Pulsfrequenzen angewendet, die 1 KHz und 5 KHz betragen. Will man hingegen eine besonders große Anzahl von Verbindungsbereichen, beispielsweise zwischen 200 und 300 Verbindungsbereichen pro m Nähgarn, so sind insbesondere bei Nähgarngeschwindigkeiten zwischen 80 m/min und 120 m/min Pulsfrequenzen im Bereich von 1 KHz bis 3 KHz erforderlich.The pulse frequency of the laser beams can depend on that desired effect vary in a wide range, so for example between about 1 Hz and about 30 KHz. By Change of the pulse frequency depending on the speed of the yarn being transported, which is relative to the laser beams is moved in the inventive Procedure the frequency of the connection areas controlled per unit length. At relatively high yarn speeds, d. H. Speeds in the range between 100 m / min to 300 m / min, it is required that Pulse rate increase accordingly to the required Generate number of connection areas. Good results can be achieved at such speeds with Pulse frequencies between 5 KHz and 10 KHz lie. Preferably at lower yarn speeds Pulse frequencies applied that 1 KHz and 5 KHz. However, if you want a particularly large one Number of connection areas, for example between 200 and 300 connection areas per m sewing thread, so are especially at sewing thread speeds between 80 m / min and 120 m / min pulse frequencies in the range of 1 KHz to 3 KHz required.
Ebenso ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Energiedichte pro Puls entscheidend für die Ausbildung der Verbindungsbereiche. Abhängig von dem eingesetzten Fasersubstrat, dem Titer der Einzelfilamente bzw. Einzelfasern sowie der Größe der Verbindungsbereiche kann die Energiedichte eines Laserstrahlpulses zwischen 5 J/cm² und 50 KJ/cm² variiert werden, wobei bei den für Polyesternähgarnen üblichen Titer zwischen 100 dtex und 350 dtex Energiedichten zwischen 5 J/cm² und etwa 300 J/cm², vorzugsweise zwischen 60 J/cm² und 200 J/cm², zu ausgezeichneten Ergebnissen führen.The energy density is likewise in the method according to the invention per pulse decisive for the formation of the connection areas. Depending on the fiber substrate used, the titer of the individual filaments or individual fibers as well as the size of the connection areas can change the energy density a laser beam pulse between 5 J / cm² and 50 KJ / cm² can be varied, with the for Polyester thread standard titer between 100 dtex and 350 dtex energy densities between 5 J / cm² and about 300 J / cm², preferably between 60 J / cm² and 200 J / cm², lead to excellent results.
Die Leistung der eingesetzten Laserstrahlen beträgt zwischen 100 W und 1000 W, vorzugsweise zwischen 300 W und 600 W. Dementsprechend liegt die Leistungsdichte der gepulsten Laserstrahlen in einem Bereich zwischen 0,5 MW/cm² und 5 MW/cm².The power of the laser beams used is between 100 W and 1000 W, preferably between 300 W and 600 W. Accordingly, the Power density of the pulsed laser beams in one Range between 0.5 MW / cm² and 5 MW / cm².
Bei einer besonders geeigneten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bringt man auf das Nähgarn vor der Laserstrahlbehandlung eine geeignete Avivage auf, die einerseits sehr leicht verdampft und andererseits soviel Energie aus den Laserstrahlen absorbiert, daß die für die Herstellung erforderlichen ionisierten Teilchen und Elektronen in hoher Konzentration entstehen. Hierfür kommen insbesondere organische Verbindungen, wie beispielsweise Phosphorsäureester, Carbonsäuren bzw. Derivate, oder anorganische Verbindungen, wie beispielsweise Graphit, in Frage. Die Konzentration einer derartigen Avivage liegt zwischen 0,01% und 1%, vorzugsweise zwischen 0,1% und 0,5%, jeweils bezogen auf das Garngewicht. Eine derartige Avivage weist zudem noch den Vorteil auf, daß sie gleichzeitig die elektrostatische Aufladung des Nähgarnes verhindert, so daß ein Aufspreizen von Einzelfasern bzw. Einzelfilamenten des Nähgarns während des Bestrahlens nicht auftritt.In a particularly suitable embodiment of the invention The procedure is applied to the sewing thread a suitable finish to the laser beam treatment evaporated very easily on the one hand and so much on the other Energy absorbed by the laser beams that is used for the Manufacturing required ionized particles and Electrons are created in high concentration. Come for this especially organic compounds, such as Phosphoric acid esters, carboxylic acids or derivatives, or inorganic Compounds, such as graphite, in Question. The concentration of such a finish lies between 0.01% and 1%, preferably between 0.1% and 0.5%, each based on the weight of the yarn. Such one Avivage also has the advantage that it at the same time electrostatic charging of the sewing thread prevents spreading of individual fibers or Individual filaments of the sewing thread during irradiation are not occurs.
Ebenso besteht die Möglichkeit, bereits bei der Herstellung des Nähgarnes eine Kohlenstoffaser bzw. mehrere Kohlenstoffasern derart mit zu verspinnen, daß diese Kohlenstoffaser bzw. Kohlenstoffasern in bezug auf das Nähgarn außen liegend angeordnet sind. Bei der Bestrahlung wird diese Kohlenstoffaser bzw. werden diese Kohlenstoffasern verdampft und liefern die für die Erzeugung der Verbindungsbereiche notwendigen ionisierten Teilchen bzw. Elektronen, so daß im fertigen Garn die die Weiterverarbeitung störende Kohlenstoffaser bzw. die die Weiterverarbeitung störenden Kohlenstoffasern nicht mehr vorhanden sind. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn das erfindungsgemäße Verfahren vor der Färbung der Nähgarne durchgeführt wird, da evtl. in dem Nähgarn noch vorhandene Kohlenstoffaserbruchteile beim Färben ausgespült werden.Likewise, there is the possibility already during the manufacture of the sewing thread one carbon fiber or several carbon fibers to spin so that this carbon fiber or carbon fibers in relation to the sewing thread are arranged on the outside. During the irradiation these carbon fibers or become these carbon fibers evaporates and supply the for the creation of the connection areas necessary ionized particles or electrons, so that in the finished yarn the further processing disruptive carbon fiber or the further processing disruptive carbon fibers are no longer present. This especially applies if the method according to the invention is carried out before dyeing the sewing thread because any carbon fiber fragments still present in the sewing thread be rinsed out during dyeing.
Das erfindungsgemäß ausgebildete Nähgarn kann auch nach einem weiteren Verfahren hergestellt werden. Hierbei wird das Nähgarn im Dauer-Zustand mit Laserstrahlen bestrahlt, wobei man oberhalb der bestrahlten Fläche des Nähgarnes, d. h. zwischen Nähgarn und dem die Laserstrahlen erzeugenden Laser, eine Lochmaske anordnet. Hierbei weist die Lochmaske eine Vielzahl von Löchern auf und schirmt das zu bestrahlende Nähgarn derart ab, daß nur bestimmte, die Verbindungsbereiche bildenden Abschnitte des Nähgarnes bestrahlt werden. The sewing thread designed according to the invention can also after another process. Here will the sewing thread is continuously irradiated with laser beams, where above the irradiated area of the sewing thread, d. H. between sewing thread and the one that generates the laser beams Laser arranging a shadow mask. Here the shadow mask points a variety of holes and shields that irradiating sewing thread in such a way that only certain ones Sections of the sewing thread forming connection areas be irradiated.
Abhängig von dem jeweilig zu bestrahlenden Material weisen die Laserstrahlen Energiedichten zwischen 0,5 J/cm² und 7 J/cm² auf. So führten Laserbestrahlungen an Polyesternähgarnen mit den zuvor genannten Titern bei einer Energiedichte zwischen 3 J/cm² und 5 J/cm² zu hervorragenden Ergebnissen, wobei es bei den ausgewählten Nähgarnen bei diesen Energiedichten zu keinem unerwünschten Festigkeitsabfall kommt.Depending on the material to be irradiated the laser beams have energy densities between 0.5 J / cm² and 7 J / cm². So led laser radiation Polyester sewing threads with the aforementioned titers at one Energy density between 3 J / cm² and 5 J / cm² too excellent results, taking it with the selected Sewing threads at these energy densities to no undesirable Strength drop comes.
Bezüglich der Wellenlänge und der Leistung der Laserstrahlen bei der Dauer-Behandlung gelten die gleichen Werte, die bereits vorstehend für die gepulsten Laserstrahlen offenbart sind.Regarding the wavelength and the power of the laser beams the same applies to long-term treatment Values already above for the pulsed laser beams are disclosed.
Bei der Dauer-Behandlung wird eine Lochmaske verwendet, bei der die Löcher der Maske einen Lochabstand zwischen 0,1 mm und 20 mm, vorzugsweise einen Abstand zwischen 4 mm und 10 mm, aufweisen. Abhängig von der gewünschten Größe der Verbindungsbereiche variiert der Durchmesser der Löcher der Lochmaske zwischen 50 µm und 500 µm, insbesondere zwischen 70 µm und 150 µm. Hierdurch wird sichergestellt, daß nur relativ wenige, am Nähgarnäußeren angeordnete Einzelfilamente bzw. Einzelfasern, beispielsweise zwischen etwa einem Einzelelement bzw. einer Einzelfaser und etwa vier Einzelfilamenten bzw. Einzelfasern, durch die Laserstrahlen aufgeschmolzen werden. Ferner erlaubt eine derartige Lochmaske durch Variation des Durchmessers der Löcher eine Anpassung der Verbindungsbereiche an den Titer der Einzelfilamente bzw. Einzelfasern.A perforated mask is used for the long-term treatment the holes of the mask a hole spacing between 0.1 mm and 20 mm, preferably a distance between 4 mm and 10 mm. Depending on the one you want The size of the connection areas varies Hole mask diameter between 50 µm and 500 microns, especially between 70 microns and 150 µm. This ensures that only relative few individual filaments arranged on the outside of the sewing thread or Individual fibers, for example between about a single element or a single fiber and about four individual filaments or individual fibers, melted by the laser beams will. Such a shadow mask also allows an adjustment by varying the diameter of the holes the connection areas to the titer of the individual filaments or individual fibers.
Um bei einem derartigen Verfahren eine kontinuierliche Laserbestrahlung durchzuführen, bestehen mehrere Möglichkeiten. So muß die Bestrahlung des Nähgarnes in einem Zustand erfolgen, in dem dieses relativ zu den Laserstrahlen nicht bewegt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß man die Laserstrahlen während des Transportes des Garnes abdeckt, da ansonsten sich in Axialrichtung erstreckende Verbindungsbereiche entstehen würden. Um ein derartiges Abdecken der Laserstrahlen zu erreichen, kann man beispielsweise die Lochmaske relativ zum Garn derart bewegen, daß die durch die Löcher tretenden Laserstrahlen nicht mehr auf das Garn auftreffen. Diese abgelenkten Laserstrahlen können dann über geeignete Reflexionseinrichtungen, beispielsweise dielektrische Spiegel, so umgelenkt werden, daß sie auf die der Lochmaske entgegengesetzte oder seitlich davon angeordnete Garnseite auftreffen, so daß hierdurch die Verbindungsbereiche über den Garnumfang gesehen gleichmäßig verteilt werden. Besonders einfach gelingt ein derartiges Ablenken bei Verwendung einer kreisförmigen Lochblende, die relativ zur Transportrichtung des Nähgarnes derart drehbar gelagert ist, daß bereits bei einer Drehung um einen relativ kleinen Drehwinkel die durch die Löcher der Lochmaske tretenden Laserstrahlen nicht mehr auf die dem Laser zugewandte Garnseite auftreffen. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, während des Transportes des Nähgarns die Löcher der Lochmaske abzudecken oder geeignete Reflexions- oder Absorptionseinrichtungen in den Strahlengang zwischen dem Laser und der Lochmaske oder zwischen der Lochmaske und dem Garn anzuordnen. Auch kann man diese Dauer-Behandlung mit einem gepulsten Laser durchführen, wobei die Pulsrate abhängig von der Anzahl der Löcher, dem Lochdurchmesser sowie der Geschwindigkeit des relativ zu den Laserstrahlen transportierten Garnes ist. Üblicherweise werden dann Pulsraten zwischen 3000 Pulse/min und 9000 Pulse/min bei Geschwindigkeiten zwischen 100 m/min und 300 m/min verwendet. In order to be continuous in such a process There are several options for performing laser radiation. So the irradiation of the sewing thread must be in one condition take place in this relative to the laser beams is not moved. This can be done, for example be achieved that the laser beams during the Transportes the yarn covers, otherwise otherwise in Connection regions extending in the axial direction are formed would. In order to cover the laser beams in this way can be achieved, for example, the shadow mask relative move to the yarn so that those passing through the holes Laser beams no longer strike the yarn. These deflected laser beams can then be reflected using suitable reflection devices, for example dielectric Mirror, so that they are redirected to that of the shadow mask opposite or laterally arranged side of the yarn impinge, so that thereby the connection areas over seen the yarn circumference evenly distributed. Especially Such a distraction simply succeeds in use a circular pinhole that is relative to the direction of transport the sewing thread is rotatably mounted so that even with a rotation through a relatively small angle of rotation the laser beams passing through the holes in the shadow mask no longer on the yarn side facing the laser hit. Of course there is also the possibility the holes of the Cover shadow mask or suitable reflection or Absorption devices in the beam path between the Laser and the shadow mask or between the shadow mask and the Arrange yarn. You can also use this permanent treatment perform a pulsed laser, the pulse rate depending on the number of holes, the hole diameter and the speed of the transported relative to the laser beams Yarn is. Then pulse rates are usually used between 3000 pulses / min and 9000 pulses / min at speeds between 100 m / min and 300 m / min.
Bei einer besonders geeigneten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren wird nicht ein einzelnes Nähgarn, sondern eine Schar von Nähgarnen, beispielsweise bis zu 100 Nähgarnen, gleichzeitig mit den Laserstrahlen bestrahlt. Hierbei erlaubt ein derartiges Verfahren eine besonders wirtschaftliche Arbeitsweise und ermöglicht zudem noch eine erwünschte, völlig unregelmäßige Verteilung der Verbindungsbereiche über die Garnlänge und den Garnumfang.In a particularly suitable embodiment of the invention Process is not a single sewing thread, but a group of sewing threads, for example up to 100 Sewing threads, simultaneously irradiated with the laser beams. Here, such a method allows a special one economical way of working and also enables one desired, completely irregular distribution of the connection areas about the yarn length and the yarn circumference.
Üblicherweise wird das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Nähgarn im Anschluß an die Laserstrahlbehandlung gefärbt. Eine derartige Laserstrahlbehandlung vor der Färbung erweist sich in solchen Fällen insbesondere dann als vorteilhaft, wenn, wie vorstehend beschrieben, das Garn aviviert oder eine Kohlenstoffaser mit versponnen wird. Bei Verwendung gewisser Farbstoffe und insbesondere bei recht großen Verbindungsbereichen kann es vorkommen, daß diese durch ein unterschiedliches Anfärbeverhalten markiert werden. Ist ein derartiger Effekt unerwünscht, so kann man das erfindungsgemäße Verfahren auch am bereits gefärbten Nähgarn durchführen. Eine solche, nach der Färbung vorgenommene Laserbestrahlung ist in solchen Fällen dann besonders wirtschaftlich durchzuführen, wenn man die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auswählt, bei der das Nähgarn vor der Bestrahlung aviviert wird, da die Avivage beispielsweise im Anschluß nach dem Färben leicht und besonders gleichmäßig auf das Nähgarn aufgebracht werden kann.This is usually done by the method according to the invention treated sewing thread after the laser beam treatment colored. Such a laser beam treatment before In such cases, coloring is particularly evident as advantageous if, as described above, the yarn or a carbon fiber is spun. At Use of certain dyes and especially with right large connection areas it can happen that this marked by a different staining behavior will. If such an effect is undesirable, one can the inventive method also on the already colored Perform sewing thread. One such, made after the coloring Laser irradiation is special in such cases perform economically when considering the embodiment selects the method of the invention, at which is sewn before the irradiation because the Avivage, for example, easily after dyeing and applied evenly to the sewing thread can be.
Ebenso ist es möglich, zusätzlich zur Herstellung der Verbindungsbereiche vor oder nach der Laserbestrahlung das Nähgarn zu zwirnen, wobei insbesondere zwischen etwa einer Drehung pro m und etwa 400 Drehungen pro m aufgebracht werden.It is also possible, in addition to the production of the connection areas before or after laser irradiation To thread sewing thread, in particular between about one Rotation per m and about 400 rotations per m applied will.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Nähgarns sowie der erfindungsgemäßen Verfahren sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention Sewing thread and the method according to the invention are in the Subclaims specified.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Ausführungsformen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is described below using exemplary embodiments and embodiments in connection with the Drawing explained in more detail. It shows
Fig. 1 eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer ersten Ausführungsform des Nähgarnes; FIG. 1 is a scanning electron micrograph of a first embodiment of the sewing yarn;
Fig. 2 das in Fig. 1 gezeigte Nähgarn an einer anderen Stelle; Fig. 2 shows the sewing thread shown in Fig. 1 at another location;
Fig. 3 eine schematische Prinzipskizze während einer Laserbestrahlung mit gepulsten Strahlen; und Figure 3 is a principle schematic during laser irradiation with pulsed beams. and
Fig. 4 eine schematische Prinzipskizze einer Laserbestrahlung im Dauer-Verfahren unter Verwendung einer Lochmaske. Fig. 4 is a schematic diagram of a laser irradiation in the continuous process using a shadow mask.
Die Fig. 1 und 2 der Zeichnung zeigen eine mikroskopische Aufnahme im Maßstab 1 : 100 eines insgesamt mit 1 bezeichneten Nähgarns. Hierbei besteht das Nähgarn 1 aus einem Polyestermultifilamentgarn mit einem Gesamttiter von 250 dtex, dessen Einzelfilamente drei von der Ausbildung des Nähgarnes 1 miteinander verwirbelten. Das Nähgarn 1 besitzt insbesondere 64 Einzelfilamente. Figs. 1 and 2 of the drawings show a micrograph in the scale of 1: 100 in a total of sewing thread designated by 1. Here, there is the sewing yarn 1 made of a polyester multifilament yarn having a total linear density of 250 dtex, the individual filaments swirled three of the formation of the sewing yarn 1 with one another. The sewing thread 1 has in particular 64 individual filaments.
Wie den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, weist das Nähgarn eine Vielzahl von Verbindungsbereichen 2 auf, die unregelmäßig über die Länge und den Umfang des Nähgarnes 1 verteilt sind. Besonders gut ist in der Fig. 1 bei den dort bezeichneten Verbindungsbereichen 2 a, 2 b und 2 c sowie in der Fig. 2 bei dem Verbindungsbereich 2 d zu erkennen, daß diese Verbindungsbereiche 2 a bis 2 d jeweils einzelne, in bezug auf das Garn 1 außen angeordnete Einzelfilamente miteinander verkleben. Insgesamt ist aus den beiden Figuren weiter ersichtlich, daß der überwiegende Teil der Verbindungsbereiche 2 an der Oberfläche des Nähgarns 1 angeordnet ist. Schließlich ist in Fig. 1 ein mit 4 umrandeter Bereich erkennbar, in dessen Zentrum 5 zwei Verbindungsbereiche 2 e und 2 f angeordnet sind, die sich relativ zur Oberfläche des Garnes 1 weiter innen liegend befinden, d. h. bezogen auf die äußere Lage der Einzelfilamente 3 etwa in der hieran sich in Richtung des Garninneren unmittelbar anschließenden nächsten Lage der Einzelfilamente. Der Abstand der Verbindungsbereiche 2 a bis 2 e variiert bei dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel und liegt in Axialrichtung zwischen etwa 0,1 mm und 0,5 mm und in Umfangsrichtung zwischen etwa 0,1 mm und etwa 0,3 mm. Zwischen den Verbindungsbereichen 2 e bis 2 f befinden sich Garnabschnitte 6 (Fig. 2), in denen das Nähgarn 1 im Vergleich zu den Verbindungsbereichen 2 a-2 f eine wesentlich voluminösere Struktur besitzt.As can be seen from FIGS. 1 and 2, the sewing thread has a multiplicity of connecting regions 2 which are distributed irregularly over the length and the circumference of the sewing thread 1 . It can be seen particularly well in FIG. 1 in the connection areas 2 a , 2 b and 2 c designated there and in FIG. 2 in the connection area 2 d that these connection areas 2 a to 2 d are each individual with respect to the Glue yarn 1 outside single filaments together. Overall, it can further be seen from the two figures that the majority of the connection areas 2 are arranged on the surface of the sewing thread 1 . Finally, FIG. 1 shows an area bordered by 4 , in the center 5 of which two connecting areas 2 e and 2 f are arranged, which are located further inward relative to the surface of the yarn 1 , ie approximately in relation to the outer position of the individual filaments 3 in the next immediately adjacent layer of the individual filaments in the direction of the yarn interior. The distance between the connection regions 2 a to 2 e varies in the exemplary embodiment shown in FIGS . 1 and 2 and lies in the axial direction between approximately 0.1 mm and 0.5 mm and in the circumferential direction between approximately 0.1 mm and approximately 0.3 mm. Between the connection areas 2 e to 2 f there are yarn sections 6 ( FIG. 2), in which the sewing thread 1 has a substantially more voluminous structure than the connection areas 2 a - 2 f .
Ebenso ist aus den beiden Fig. 1 und 2 erkennbar, daß die Verbindungsbereiche im wesentlichen kugelartig ausgebildet sind, was am deutlichsten beispielsweise bei dem Verbindungsbereich 2 a, 2 f oder 2 d erkennbar ist. Üblicherweise weisen die Verbindungsbereiche 2 a bis 2 f einen Durchmesser auf, der etwa dem 0,5fachen bis etwa 2fachen des Durchmessers der Einzelfilamente 3 entspricht. Hiervon gibt es jedoch vereinzelte Ausnahmen, d. h. es ist insbesondere in Fig. 1 ein Verbindungsbereich 2 c erkennbar, dessen Größe etwa dem vierfachen Wert des Durchmessers der Einzelfilamente 3 entspricht. Demgegenüber ist in Fig. 2 ein Verbindungsbereich 7 erkennbar, der im Vergleich zu einem Einzelfilament kaum größer ausgebildet ist.Likewise, it can be seen from the two FIGS. 1 and 2 that the connecting areas are essentially spherical, which is most clearly evident, for example, in the connecting area 2 a , 2 f or 2 d . The connecting regions 2 a to 2 f usually have a diameter which corresponds to approximately 0.5 times to approximately 2 times the diameter of the individual filaments 3 . There are, however, isolated exceptions, ie a connection area 2 c can be seen in particular in FIG. 1, the size of which corresponds approximately to four times the value of the diameter of the individual filaments 3 . In contrast, a connection region 7 can be seen in FIG. 2, which is barely larger than a single filament.
Das Material des Verbindungsbereiches besteht bei den Fig. 1 und 2 aus Polyester, was durch Anfärbeversuche mit geeigneten Farbstoffen und durch Löseversuche mit den aus der üblichen Faseranalyse bekannten Lösungsmitteln nachgewiesen werden konnte. Inwieweit eine chemische Veränderung des Materials im Verbindungsbereich 2 a bis 2 f sowie 7, beispielsweise Oxidation, Vernetzung oder Kettenlängenabbau, stattgefunden hat, konnte wegen fehlender Isolationsverfahren nicht nachgewiesen werden.The material of the connecting portion consists in FIGS. 1 and 2 made of polyester, which could be detected by Anfärbeversuche with suitable dyes and dissolution experiments with known from conventional fiber analysis solvents. The extent to which a chemical change in the material in the connection area 2 a to 2 f and 7 , for example oxidation, crosslinking or chain length reduction, has taken place, could not be demonstrated due to the lack of insulation processes.
In Fig. 3 ist schematisch eine Verfahrensvariante zur Herstellung des zuvor beschriebenen und in den Fig. 1 und 2 gezeigten Nähgarnes dargestellt. Hierbei wird das Nähgarn 1 kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit V g in Pfeilrichtung transportiert. Garnführungseinrichtungen 2 sowie eine Umlenkrolle 3, die mit einer Hysteresebremse ausgestattet ist, sorgen für einen einwandfreien Garntransport unter einer definierten Garnspannung während der Laserbestrahlung. Oberhalb des Nähgarnes 1 ist ein nicht gezeigter Laser angeordnet, der gepulste Laserstrahlen von einem Gesamtdurchmesser von 16 mm erzeugt. Diese Laserstrahlen werden über eine im Strahlengang angeordnete Sammellinse 4 fokussiert, wobei das Garn 1 nicht im Brennpunkt, sondern mit einem Abstand a davon angeordnet ist.In Fig. 3 is a process variant for the preparation is shown of the previously described and shown in Figs. 1 and 2 shown schematically sewing yarn. Here, the sewing thread 1 is continuously transported at a speed V g in the direction of the arrow. Yarn guiding devices 2 as well as a deflection roller 3 , which is equipped with a hysteresis brake, ensure perfect yarn transport under a defined yarn tension during the laser irradiation. A laser, not shown, is arranged above the sewing thread 1 and generates pulsed laser beams with a total diameter of 16 mm. These laser beams are focused via a converging lens 4 arranged in the beam path, the yarn 1 not being arranged in the focal point but at a distance a therefrom.
Durch die vom Laser bei der Bestrahlung des Garnes 1 diesem zugeführte Energie bildet sich oberhalb des Garnes 1 eine Wolke 5 aus verdampftem Faser- bzw. Faserbegleitstoffma terial, die zusätzlich noch ionisierte Teilchen und Elektronen (Plasma) aufweist. Diese Wolke 5 absorbiert die Energie des Laserlichtes und enthält energiereiche Elektronen, die auf das Garn 1 auftreffen und dort unter Ausbildung der Ver bindungsbereiche 2 a-2 f (Fig. 1 und 2) die äußere Ver klebung der Einzelfilamente bewirken. Abhängig von dem Abstand a sowie der Lage des Brennpunktes 6 der Sammel linse 4, der Garngeschwindigkeit V g und den Bedingungen der Bestrahlung (z. B. Wellenlänge, Leistung, Energiedichte, Pulsfrequenz, Pulsdauer) können die Anzahl der Verbin dungsbereiche, die Größe und deren Verteilung gesteuert werden.By the laser in the irradiation of the yarn 1 this energy supplied a cloud of evaporated fiber or 5 Faserbegleitstoffma formed above the yarn 1 TERIAL having additionally ionized particles and electrons (plasma). This cloud 5 absorbs the energy of the laser light and contains high-energy electrons that strike the yarn 1 and there, with the formation of the connecting areas 2 a - 2 f ( FIGS. 1 and 2), cause the outer bonding of the individual filaments. Depending on the distance a and the location of the focal point 6 of the converging lens 4 , the yarn speed V g and the conditions of the irradiation (e.g. wavelength, power, energy density, pulse frequency, pulse duration), the number of connection areas, the size and their distribution can be controlled.
Die Fig. 4 bildet schematisch ein Verfahren zur Her stellung des in den Fig. 1 und 2 beschriebenen Näh garnes ab. Hierbei wird das Nähgarn 1 mit Laserstrahlen 2 behandelt, die von einem nicht gezeigten Laser erzeugt werden. Oberhalb des Garnes 1 ist eine Lochmaske 3 vorge sehen, die mit einer Vielzahl von Löchern 4 versehen ist. Die Löcher 4 weisen die zuvor beschriebenen Durchmesser auf und bewirken, daß lediglich Teilstrahlen 5 einer bestimmten Dimension auf das Garn 1 gelangen, die dann, wie bereits mehrfach vorstehend beschrieben, die in den Fig. 1 und 2 gezeigten und mit 2 bezeichneten Verbindungsbereiche erzeugen. Nach erfolgter Bestrahlung wird das Nähgarn 1 in Pfeilrichtung 6 um den Abstand A transportiert und erneut bestrahlt. Um während des Transportes eine unerwünschte Be strahlung des Garnes 1 und damit die Ausbildung von strichförmigen Verbindungsbereichen zu verhindern, kann man die Laserstrahlen 2, beispielsweise durch geeignete Re flexionseinrichtungen oder Absorptionseinrichtungen, ab blenden, so daß die Teilstrahlen 5 nicht auf das Garn 1 auftreffen. Ebenso ist es möglich, einen Laser zu ver wenden, dessen Dauer-Laserlicht nur periodisch erzeugt wird, wobei die Periode auf die Garngeschwindigkeit ab zustimmen ist. Fig. 4 schematically shows a process for the manufacture of the sewing yarn described in Figs. 1 and 2. Here, the sewing thread 1 is treated with laser beams 2 , which are generated by a laser, not shown. Above the yarn 1 , a shadow mask 3 is easily seen, which is provided with a plurality of holes 4 . The holes 4 have the diameters described above and cause only partial beams 5 of a certain dimension to reach the yarn 1 , which then, as already described several times above, produce the connection areas shown in FIGS. 1 and 2 and designated by 2 . After the irradiation, the sewing thread 1 is transported in the direction of the arrow 6 by the distance A and irradiated again. In order to prevent undesirable radiation of the yarn 1 during transport and thus the formation of line-shaped connection areas, the laser beams 2 can be dazzled, for example by suitable re flexion devices or absorption devices, so that the partial beams 5 do not strike the yarn 1 . It is also possible to use a laser, the continuous laser light of which is generated only periodically, with the period being dependent on the yarn speed.
Bezüglich des Materials der Lochschablone 3 ist festzu halten, daß grundsätzlich jedes Material geeignet ist, das Laserstrahlen der angegebenen Wellenlänge nicht absorbiert und somit sich nicht erwärmt. Besonders gute Ergebnisse konnten mit einer Lochmaske erreicht werden, die aus sauerstofffreiem Kupfer besteht, wobei der Sauerstoffgehalt in diesem Material unter 20 ppm lag. Ebenso kann ein das Laserlicht reflektierendes Material verwendet werden, wobei die reflektierten Laserstrahlen über geeignete Umlenkein richtungen derart reflektiert werden, daß sie über den Umfang des Garnes 1 gesehen eine allseitige Behandlung des selben ermöglichen. Hierzu können beispielsweise Be strahlungszellen 10 verwendet werden, durch die das Garn eingeführt wird und deren Wände die Laserstrahlen auf das Garn reflektieren, wie dies schematisch in Fig. 3 ange deutet ist.Regarding the material of the perforated template 3 , it should be noted that basically any material is suitable which does not absorb the laser beams of the specified wavelength and thus does not heat up. Particularly good results could be achieved with a shadow mask consisting of oxygen-free copper, the oxygen content in this material being below 20 ppm. Likewise, a material reflecting the laser light can be used, the reflected laser beams being reflected via suitable deflecting devices in such a way that they allow an all-round treatment of the same seen over the circumference of the yarn 1 . For this purpose, radiation cells 10 can be used, for example, through which the yarn is introduced and the walls of which reflect the laser beams onto the yarn, as is indicated schematically in FIG. 3.
Ein Polyester-Multifilamentgarn mit einem Gesamttiter von 650 dtex und einer Elementarfadenzahl von 132 Einzelfilamen ten, das durch Verwirbelung eines ersten Multifilamentgar nes mit einem Titer von 500 dtex und einer Elementarfaden zahl von 96 Einzelfilamenten (Seele) mit einem zweiten Multifilamentgarn eines Titers von 100 dtex und einer Elementarfadenzahl von 36 Einzelfilamenten (Mantel) her gestellt wurde, wurde mit gepulsten Laserstrahlen behan delt. Das Nähgarn wurde in einem Abstand von 1,5 mm vom Fokus der Laseroptik mit einer Garngeschwindigkeit von 160 m/min geführt. Als Laser wurde ein CO₂-Laser bei einer Wellenlänge von 10 600 nm verwendet. Die Pulsfrequenz betrug 1750 Hz, die Pulsdauer 70 µsec. Als Energiedichte wurde 175 J/cm² ausgewählt.A polyester multifilament yarn with a total denier of 650 dtex and a filament count of 132 individual films by swirling a first multifilament yarn nes with a titer of 500 dtex and a filament number of 96 individual filaments (soul) with a second Multifilament yarn with a titer of 100 dtex and one Number of filaments from 36 individual filaments (sheath) was pulsed with pulsed laser beams delt. The sewing thread was at a distance of 1.5 mm from the Focus of laser optics with a yarn speed of 160 m / min. As a laser was a CO₂ laser at one Wavelength of 10 600 nm used. The pulse rate was 1750 Hz, the pulse duration 70 µsec. As energy density 175 J / cm² was selected.
Nach der Laserstrahlbehandlung wurde das Nähgarn konven tionell gefärbt und aviviert.After the laser beam treatment, the sewing thread was bent dyed and advanced.
Vergleichende Nähversuche im industriellen Maßstab zeigten, daß die Fadenbruchhäufigkeit bei dem bestrahlten Nähgarn im Vergleich zu einem gleichen, nicht bestrahlten Nähgarn um 35% geringer war. Die vergleichenden Festigkeitsversuche bei den zuvor genannten Nähgarnen ergaben, daß das be strahlte Nähgarn eine um 15% höhere Festigkeit aufwies.Comparative sewing trials on an industrial scale showed that the thread break frequency with the irradiated sewing thread in Compared to a same, non-irradiated sewing thread Was 35% lower. The comparative strength tests with the aforementioned sewing threads showed that the be shone sewing thread a 15% higher strength exhibited.
Bei der mikroskopischen Auswertung des bestrahlten Garnes wurde festgestellt, daß die Verbindungsbereiche unregel mäßig über die Garnlänge und den Garnumfang verteilt ange ordnet waren. Ihre Anzahl betrug 1800 Verbindungsstel len/m, wobei dieser Wert einen statistischen Mittelwert dar stellt, der durch Auszählen von 50 jeweils 1 cm langen Garnabschnitten an verschiedenen Bereichen des behandelten Nähgarnes gewonnen wurde.When microscopically evaluating the irradiated yarn it was found that the connection areas are irregular moderately distributed over the yarn length and the yarn circumference were arranged. The number was 1,800 len / m, this value being a statistical mean represents, by counting 50 each 1 cm long Yarn sections on different areas of the treated Sewing thread was won.
Das unter Beispiel 1 beschriebene Nähgarn wurde zusätzlich noch vor dem Färben mit einer Drehung von 150 Drehungen/m versehen. The sewing thread described in Example 1 was additional before dyeing with a turn of 150 turns / m Mistake.
Der Vergleich mit dem nur bestrahlten Nähgarn ergab, daß lediglich die Fadenbruchhäufigkeit bei industriellen Näh versuchen um etwa 10%, bezogen auf die Fadenbruchhäufig keit beim nur bestrahlten Garn, reduziert wurde. Ansonsten wies das zusätzlich gedrehte Garn die gleichen mechanischen Eigenschaften wie das zuvor beschriebene bestrahlte Nähgarn auf.The comparison with the only irradiated sewing thread showed that only the thread break frequency in industrial sewing try by about 10% based on the thread break frequency speed with only irradiated yarn. Otherwise the additionally twisted yarn showed the same mechanical Properties like the irradiated sewing thread described above on.
Das im Ausführungsbeispiel 1 beschriebene Nähgarn wurde vor der Laserstrahlbehandlung mit einer Avivage auf Basis eines Phosphorsäureesterderivates behandelt, wobei der Avivageauf trag 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Garngewicht, betrug. An schließend wurde die Laserstrahlbehandlung gemäß dem Aus führungsbeispiel 1 durchgeführt. Während der Laserbe strahlung war, wie beim Ausführungsbeispiel 1, visuell eine feine Flammenbildung und Dampfentwicklung durch das Ab dampfen des Garnmaterials sowie der Avivage zu erkennen, wobei die Flammenbildung bei dem avivierten Garn im Ver gleich zum nicht avivierten Garn höher war.The sewing thread described in embodiment 1 was before laser beam treatment with a finishing agent based on a Treated phosphoric acid ester derivative, the finish on load was 0.2% by weight, based on the weight of the yarn. On finally the laser beam treatment according to the Aus example 1 carried out. During the laserbe radiation was, as in embodiment 1, visually one fine flame formation and steam development from the Ab detect vaporization of the yarn material and the finish, the flame formation in the finished yarn in Ver was immediately higher than the yarn that had not been
Bei den anschließenden industriellen Nähversuchen wurde festgestellt, daß das avivierte und bestrahlte Garn im Vergleich zu dem nur bestrahlten Garn gemäß Ausführungs beispiel 1 eine noch geringere Fadenbruchhäufigkeit zeigte, d. h. beim avivierten Garn traten im Vergleich zum nicht avivierten Garn noch zwischen 20 und 25% weniger Faden brüche auf.In the subsequent industrial sewing tests found that the finished and irradiated yarn in Comparison to the only irradiated yarn according to the execution example 1 showed an even lower thread break frequency, d. H. in the finished yarn did not occur compared to finished yarn between 20 and 25% less thread break up.
Die visuelle mikroskopische Auswertung und Auszählung der Verbindungsstellen führte zu einem statistischen Mittel wert von 2600 Verbindungsbereichen pro Meter. Die Festig keit des avivierten und bestrahlten Nähgarnes lag im Vergleich zu dem nur bestrahlten Nähgarn etwa 15% höher.The visual microscopic evaluation and counting of the Liaison offices led to a statistical mean worth 2600 connection areas per meter. The Festig of the finished and irradiated sewing thread was in the About 15% higher than the only irradiated sewing thread.
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