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ALLGEMEINER STAND DER
TECHNIK
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1. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft ein synthetisches Material, ein Multifilgarn.
Genauer betrifft die Erfindung eine gute Verflechtung und gute Garnqualität aufweisendes
synthetisches Material, ein Multifilgarn, das schlichtemittelfrei
gewebt werden kann. Es wird auch ein Verfahren zur Herstellung des
Garns und ein Verfahren der Verwendung des Garns geboten. Das Garn
dieser Erfindung kann im Gewebe, das zur Herstellung von Airbags verwendet
wird, verwendet werden.
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2. BESCHREIBUNG DES STANDS
DER TECHNIK
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Das
Garn, das im Gewebe für
Airbags verwendet wird, ist typischerweise Polyamid, entweder Nylon-6 oder
Nylon-66, Polyester,
Polypropylen oder Polyethylen. Erwünschte Qualitäten für Airbaggewebe
beinhalten hervorragende Zugfestigkeit und Reißfestigkeit, hohe Zähigkeit
und mechanische Ermüdungseigenschaften, hohe
Wärmestabilität und passende
Luftdurchlässigkeit.
Zusätzlich
muß das
Garn, das zum Weben von Airbaggewebe verwendet wird, einen hohen
Durchschuß pro
Zoll ergeben, um eine passende Luftdurchlässigkeit sicherzustellen. Die
Verarbeitbarkeit des beim Weben verwendeten Garns ist wichtig, da
sie die endgültigen Eigenschaften
und die Kosten des sich ergebenden Gewebes beeinflußt. Ein
allgemeines Problem bei synthetischen Multifilgarnen während des
Webens mit hoher Geschwindigkeit ist die Entwicklung von Rückstreifungen,
die das Ergebnis sich zusammenballender gebrochener Filamente in
den Kettgarnen sind (und Fehler erzeugen, die in der Industrie als
Rückstreifungen,
Fusselzusammenballungen, Dickstellen usw. identifiziert werden),
und die aufgrund der negativen Auswirkung auf die Füllung zu
Durchbrüchen
führen
können.
Derartige Durchbrüche
verringern die Leistungs fähigkeit
des Webens und erhöhen
die Kosten. Um derartige Probleme zu verringern, wurden typischerweise
Verfahren zur Steigerung des Zusammenhalts von synthetischen Multifilgarnen
verfolgt.
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Ein
Verfahren ist, auf das Garn eine Schlichtung aufzubringen. Schlichten
ist das Verfahren, wobei das Garn mit einer Substanz (z.B. Polyacrylsäure, Polyvinylalkohol,
Polystyrol, Polyacetate, Wachs, Öl,
Gelatine, Stärke
usw.) überzogen
wird, um die Filamente des Garns zusammenzubinden und das Garn zu
versteifen, um während
des Webens Abriebbeständigkeit
bereitzustellen. Der Vorgang des Aufbringens der Schlichtung wird
in der Industrie gewöhnlich
als "Schlichten" bezeichnet. Die
Verringerung des Abriebs trägt
zu einer Verringerung der Anzahl von Brüchen, Rückstreifungen, Fusselzusammenballungen
usw. im Verlauf des Webens bei. Wenn man derartigen Problemen häufig begegnet,
können
sie die Produktivität
im Webevorgang deutlich verringern. Ungünstigerweise erfordert die
Verwendung der Schlichtung jedoch mehrere zusätzliche Schritte beim Herstellungsvorgang.
Zusätzlich
umfasst sie auch Extrakosten für
den Ankauf der Schlichtung und die Beseitigung der entfernten Schlichtung
nach dem Weben. Die Beseitigung der Notwendigkeit zur Verwendung der
Schlichtung würde
eine bedeutende Verbesserung darstellen.
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Ein
anderes Verfahren zur Bereitstellung eines Zusammenhalts zwischen
den Filamenten ist die Verwendung dessen, das verschiedenst als
Verflechten, Vermengen, Zusammenmengen oder Durchflechten bekannt
ist. Hierin wird aus Bequemlichkeit der Begriff "Verflechten" verwendet werden, doch könnten die
anderen Begriffe ebenso einfach an seine Stelle treten. Verflechten
ist ein Verfahren, das entlang der Länge des Garns eine Reihe von
periodischen Abschnitten bildet, in denen die einzelnen Filamente
fest miteinander verflochten sind. Diese verflochtenen Abschnitte
sind verschiedenst als Verflechtungen, Kniffe, Knötchen oder Knoten
bekannt und sind voneinander durch Filamentlängen getrennt, in denen die
einzelnen Filamente verhältnismäßig parallel
zueinander liegen. Die Verflechtungen dienen dazu, die einzelnen
Filamente während des
Verarbeitens des Garns an einem Streuen und Ausbreiten zu hindern
und dadurch ein zusammenhaltendes Garnbündel aufrechtzuerhalten. Das
Verflechten allein ist jedoch häufig
nicht ausreichend, um ein Garn bereitzustellen, das unter Verwendung
gegenwärtiger
Webmaschinen mit der gewünschten
Leistungsfähigkeit verläßlich schlichtemittelfrei
zu Airbaggeweben und ähnlichen
Geweben gewebt werden kann.
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Verflochtene
Garne sind in der Technik bekannt. Die gemeinsam übertragene
US-Patentschrift Nr. 5,434,003 lehrt ein Garn, das eine Verflechtungsstärke von
zumindest etwa 4,5, einen Abweichungskoeffizienten der Verflechtungsstärke von
weniger als etwa 1,10 und eine durchschnittliche Verflechtungslänge für jede Verflechtung
von zumindest etwa 11,0 mm aufweist. Das Garn weist eine Strickleistung
von zumindest 4.000 Streckungen/Defekt auf. Das Garn dieser Patentschrift
ist zum Stricken und nicht zum Weben bestimmt. Die Patentschrift
schweigt hinsichtlich der Garnqualität. Im Handel erhältliche
verflochtene Garne beinhalten das Nylon-6-Garn 1R86 von AlliedSignal
und das Nylon-6-Garn 447HRT von Akzo.
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Es
sind auch Lehren des Stands der Technik zur Herstellung eines schlichtemittelfreien
Garns bekannt. Die US-Patentschrift
Nr. 5,657,798 lehrt ein Garn, das eine mittlere Öffnungslänge von 2 bis 10 cm aufweist,
und bei dem der Koeffizient K1 für
die Stabilität
der Vermengungspunkte des Garns 0,6 und der Koeffizient K2 für die Stabilität der Vermengungspunkte
des Garns 0,3 übersteigt.
Die Patentschrift schweigt hinsichtlich der Garnqualität. Andere
bedeutende Lehren beinhalten die US-Patentschrift Nr. 5,518,814.
Eine online-Garnqualitätsfeststellvorrichtung
wird zum Beispiel in der US-Patentschrift
Nr. 5,718,854 gelehrt.
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Daher
gibt es beim Stand der Technik weder eine Beschreibung von Garn,
das sowohl eine gute Verflechtung als auch eine gute Garnqualität aufweist,
und das schlichtemittelfrei gewebt werden kann, noch ein Verfahren
zum Herstellen eines derartigen erwünschten Garns.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Wir
haben ein Garn entwickelt, das auf den obenangeführten Bedarf in der Technik
eingeht. Das Garn der Erfindung weist die folgenden Eigenschaften
auf: die Garnlänge
pro Defekt ist größer als
oder gleich wie etwa 3.000 Meter pro Defekt; die maximale Sprunglänge ist
geringer als oder gleich wie etwa 120 Millimeter; das Verhältnis zwischen
der Garnlänge
pro Defekt und der maximalen Sprunglänge ist größer als oder gleich wie etwa
50; der Wert der Verflechtungen pro Meter mal der durchschnittlichen
Verflechtungsstärke
ist größer als
oder gleich wie etwa 120; und das Garn kann schlichtemittelfrei
gewebt werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist vorteilhaft, da sie die Notwendigkeit
für ein
Schlichten vor dem Weben des Garns beseitigt, wodurch die Herstellungskosten
verringert werden und Kosten zur Beseitigung der entfernten Schlichtung
beseitigt werden.
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Andere
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung,
den beiliegenden Zeichnungen und den beiliegenden Ansprüchen ersichtlich
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
ein Blockdiagramm des Verfahrens zum Erzielen des schlichtemittelfreien
Garns der Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Der
Begriff "Garnqualität", wie er hierin verwendet
wird, ist als die wie unter Verwendung einer Enka Technica Fraytec
II gemessene Garnlänge
pro Anzahl von Defekten definiert. Die Garnqualität wird online
und fortlaufend, das heißt,
an der Garnherstellungsfertigungsstraße am gesamten hergestellten
Garn, gemessen, um eine beständige
Garnqualität
aufrechtzuerhalten. Ein Defekt ist ein gebrochenes Filament oder
eine Schlaufe. Eine Garnqualität
von größer als
oder gleich wie etwa 3.000 Meter des Garns pro Defekt (m/Defekt) ist
bevorzugt, noch bevorzugter ist eine Garnqualität von größer als oder gleich wie etwa
4.000 m/Defekt, und noch bevorzugter ist eine Garnqualität von größer als
oder gleich wie etwa 4.500 m/Defekt. Die am meisten bevorzugte Garnqualität ist größer als
oder gleich wie etwa 5.000 m/Defekt.
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Der
Begriff "maximale
Sprunglänge", wie er hierin verwendet
wird, bezieht sich auf die über
eine Länge von
10 Metern gemessene maximale unverflochtene Länge an Garn. Sie wird in Millimetern
(mm) gemessen.
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Der
Begriff "Garnkörper" bezeichnet das fortlaufende
Multifilgarn, nachdem das Garn einer Luftverflechtung unterzogen
wurde, aber bevor es in Webbaumgarn für den Webevorgang umgewandelt
wird.
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Der
Begriff "Verflechtung", wie er hierin verwendet
wird, bezieht sich auf einen Garnabschnitt, worin die einzelnen
Filamente miteinander verflochten sind.
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Der
Begriff "Verflechtung
pro Meter (EPM)",
wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf die über eine Garnlänge von
10 Metern gemessene durchschnittliche Zahl der Verflechtungen pro
Meter der Garnlänge.
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Der
Begriff "durchschnittliche
Verflechtungsstärke", wie er hierin verwendet
wird, bezieht sich auf die wie in einem Reutlinger-Durchflechtungszähler, Modell
RIC II, gemessene Fläche
unter der Kurve für
Verflechtungsspitzen, die über
eine Garnlänge
von 10 Metern gemessen und gemittelt wird. Dieser Begriff ist mit
dem Begriff "durchschnittliche
Verflechtungsfläche" gleichbedeutend.
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Der
Begriff "schlichtemittelfrei", wie er hierin verwendet
wird, bedeutet ein Garn, das unter Abwesenheit eines Überzugs
mit einer Substanz (z.B. Polyacrylsäure, Polyvinylalkohol, Polystyrol,
Polyacetate, Wachs, Öl,
Gelatine, Stärke
usw.) gewebt werden kann. "Schlichtemittelfrei" schließt weder
die Verwendung von gebräuchlichen
Spinn- oder Faserappreturmitteln noch von Überzügen, die im Anschluß an das
Weben aufgebracht werden, aus. Das Garn dieser Erfindung stellt
dem Weber eine annehmbare schlichtemittelfreie Webeleistung bereit.
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Das
faserbildende Polymer, das für
das Garn der Erfindung verwendet wird, kann jedes beliebige synthetische
Polymer einschließlich
von Polyamiden, Polyestern und Polyolefinen sein. Bevorzugte Polyamide sind
Nylon-6 und Nylon-66, wobei Nylon-6 besonders bevorzugt ist. Andere
Polyamide beinhalten Nylon-11, Nylon-12, Nylon-6,10, Nylon-6,12, Nylon-4,6, Copolymere
davon, und Gemische davon. Polyester beinhalten Homopolymere wie
Polyethylenterephthalat; Polytrimethylenterephthalat; Polybutylenterephthalat;
Polyisobutylenterephthalat; Poly(2,2-Dimethylpropylenterephthalat);
Poly[Bis-(Hydroxymethyl)cyclohexenterephthalat]; Polyethylennaphthalat;
Polybutylennaphthalat; Poly[Bis-(Hydroxymethyl)cyclohexennaphthalat];
andere Polyalkylen- oder Polycycloalkylennaphthalate und die gemischten
Polyester, die zusätzlich
zur Ethylenterephthalateinheit Bestandteile wie Ethylenisophthalat;
Ethylenadipat; Ethylensebacat; 1,4-Cyclohexylendimethylenterephthalat;
oder andere langkettige Alkylenterephthalateinheiten enthalten,
und Copolymere davon. Polyolefine beinhalten Polypropylen und Polyethylen.
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Das
Garn der Erfindung ist ein Garn, das schlichtemittelfrei gewebt
werden kann. Wie in 1 gezeigt umfasst der Vorgang
der Herstellung des schlichtemittelfreien Garns der Erfindung das
Spinnstrecken eines Multifilgarns, sein Aussetzen guten Verflechtungsbedingungen,
das online-Überwachen
der Garnqualität
des Garns und das Sortieren der Garnkörper nach der Garnqualität, um das
Garn der Erfindung, das sowohl eine gute Verflechtung als auch eine
beständige
gute Garnqualität
aufweist und schlichtemittelfrei gewebt werden kann, und ein sekundäres Garn,
dem es an Garnqualität
mangelt, was es vom schlichtemittelfreien Weben ausschließt, zu erzeugen.
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Schlichtemittelfreies
Garn wird teilweise durch Einbringen einer guten Verflechtung in
das Garn erzielt. Eine gute Verflechtung besteht aus dem Erfüllen oder
dem Überschreiten
einer Mindestanzahl von Verflechtungen pro Meter, dem Erfüllen oder
dem Überschreiten
einer minimalen durchschnittlichen Stärke dieser Verflechtungen,
und dem Erfüllen
oder dem Überschreiten
eines Mindestwerts für
die Qualität,
der durch Multiplizieren der Verflechtungen pro Meter mit der durchschnittlichen
Mindeststärke
dieser Verflechtungen berechnet wird.
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Die
Verflechtungsdaten, die beim Beschreiben des Garns der Erfindung
verwendet werden, werden durch ein im Handel erhältliches Verflechtungsmeßinstrument,
nämlich
einen Reutlinger-Durchflechtungszähler, Modell RIC II, erzeugt.
Der Reutlinger-Durchflechtungszähler
ermöglicht
eine ausführlichere
Analyse der Eigenschaften des verflochtenen Garns als das beispielsweise
in der US-Patentschrift
Nr. 3,566,683 beschriebene Rothschild-Nadelfallverfahren.
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Wenn
ein Garn durch die Reutlinger-Einheit befördert wird, verläuft es nahe
einer Federmeßvorrichtung.
Im Allgemeinen wird ein Garn 60 Sekunden lang mit einer Geschwindigkeit
von 10 Metern/Minute und einer Abtastrate von 30 Ablesungen/Sekunde
durch die Reutlinger-Einheit
gesandt. Wenn eine Verflechtung mit der Federmeßvorrichtung in Kontakt gelangt,
verschiebt sie die Feder, was ein Spannungsausgangssignal erzeugt.
Die Spitzen der Kurve stellen verflochtene Abschnitt dar, und die
Wellentäler
stellen unverflochtene Abschnitte dar. Die durch eine solche computergenerierte
Kurve dargestellten Daten können
verwendet werden, um viele nützlich
Messungen des verflochtenen Garns zu bestimmen, welche Messungen
nachstehend ausführlicher
beschrieben werden.
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Die
durchschnittliche Verflechtungsstärke wird durch Mitteln jeder
Fläche
unter der Kurve und über dem
Schwellenwert für
jede Verflechtung gemessen. Das Berechnen der Fläche unter der Kurve für jede Verflechtung
ist eine unkomplizierte mathematische Übung, die ein Standardverfahren
der Integration verwendet. Zuerst werden eine Grundlinie und eine
Schwellenebene für
die für
eine Garnlänge
von 10 Metern gesammelten Daten berechnet. Die Grundlinie wird durch
Sortieren aller Spannungswerte in ansteigender Reihenfolge und Mitteln
der niedrigsten 30 % dieser Werte bestimmt. Die Durchschnittszahl
ist die Grundlinie. Der Schwellenwert hängt von der Denierzahl des
geprüften
Garns ab. Für
Garn mit feiner Denierzahl, d.h., etwa 700 Denier oder weniger,
wird der Schwellenwert durch Multiplizieren der Grundlinie um einen
Faktor von 1,3 berechnet. Wenn eine Spitze der Kurve unter der Schwellenlinie
liegt, wird sie nicht als eine Verflechtung für Meßzwecke bildend betrachtet.
Bei einer Verflechtungsspitze, die zwei oder mehr Datenpunkte über der
Schwelle aufweist, wird die Fläche
zwischen benachbarten Paaren von Datenpunkten durch Multiplizieren
der durchschnittlichen Höhe
der beiden Datenpunkte mit der Entfernung, die die beiden Datenpunkte
trennt, berechnet. Die durchschnittliche Höhe der beiden Datenpunkte wird
durch Subtrahieren des Schwellenwerts von jedem Datenpunktwert und
dann Mitteln der Ergebnisse bestimmt. Die Entfernung, die zwei Datenpunkte
trennt, hängt
von der Abtastrate der Reutlinger-Vorrichtung und der Garngeschwindigkeit
durch die Vorrichtung ab. Zum Beispiel beträgt die Entfernung zwischen
benachbarten Datenpunkten bei einer Garngeschwindigkeit von 10 m/min
und einer Abtastrate von 30 Ablesungen/sek 5,55 mm. Die Summe der
Flächen
(in Quadratmillimetern, mm2) für benachbarte
Datenpunkte ist die Annäherung
der Fläche
unter der Kurve für
die Verflechtungsspitze. Für
eine Verflechtungsspitze, die nur einen Datenpunkt über der
Schwelle aufweist, wird die Entfernung in der Flächenberechnung zur Vereinfachung
als 1 mm angenommen und mit der Differenz zwischen dem Datenpunkt
und der Schwelle multipliziert. Die durchschnittliche Verflechtungsstärke wird
dann durch Summieren der Flächen
der Verflechtungsspitzen über
eine Garnlänge
von 10 Metern und Teilen der Summe durch die Anzahl der Verflechtungen
in der Garnlänge
von 10 Metern berechnet.
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Das
Garn der Erfindung wird eine minimale durchschnittliche Verflechtungsstärke von
etwa 4,5, bevorzugter von etwa 7 und am bevorzugtesten von etwa
8 aufweisen.
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Ein
anderes charakteristisches Merkmal des Garns betrifft die Verteilung
der Verflechtungen. Die Verteilung der Verflechtungen wird in der
Technik auch als der Verflechtungsgrad bezeichnet. Ein übliches
Maß dieser
Verteilung sind die Verflechtungen pro Meter (EPM), die die durchschnittliche
Anzahl von Verflechtungen pro Meter der Garnlänge messen. Das Garn der Erfindung
weist einen EPM-Wert von etwa 15 bis 50 EPM, vorzugsweise von etwa
25 bis 50 EPM, und noch bevorzugter von etwa 28 bis 50 EPM auf,
bevor es einer Spannung unterzogen wird. Wenn der EPM-Wert unter
dieser Mindestgröße liegt,
wird eine unzureichende Anzahl von Verflechtun gen vorhanden sein,
um die Verflechtungsstärke
bereitzustellen, die zum Erzielen der verbesserten Webleistung des
Garns nötig
ist.
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Das
Produkt der Verflechtungen pro Meter und der durchschnittlichen
Verflechtungsstärke
bezieht sich auf den Grad des gesamten Garnzusammenhalts. Wenn ein
Garn einen höheren
EPM-Wert aufweist, könnte die
durchschnittliche Stärke
der Verflechtung geringer sein und würde das Garn dennoch eine für die Erfindung ausreichende
Gesamtstärke
und einen ausreichenden Zusammenhalt aufweisen. Der bevorzugte Wert
für das Produkt
ist größer als
oder gleich wie etwa 120.
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Der
EPM-Wert mißt
nicht die Gleichmäßigkeit
der Verflechtungsverteilung. Das heißt, der EPM-Wert stellt nur
die Anzahl der Verflechtungen pro Meter bereit, ohne anzugeben,
wie sie innerhalb dieses Meters beabstandet sind. Demgemäß muß die Gleichmäßigkeit
der Verflechtungsverteilung durch andere objektive Parameter wie
die maximale Sprunglänge
gemessen werden.
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Die
maximale Sprunglänge
ist die maximale unverflochtene Länge des Garns über eine
Länge von
10 Metern. Je länger
die maximale Sprunglänge
ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass die Filamente streuen und einen
Defekt im Gewebe verursachen werden. Das Garn der Erfindung weist
eine maximale Sprunglänge
von weniger als etwa 120 mm, vorzugsweise weniger als 100 mm, noch
bevorzugter weniger als 80 mm und am bevorzugtesten weniger als
etwa 60 mm auf, bevor es einer Spannung unterzogen wird. Es gibt
keine maximale Sprunglänge, über der
das Garn liegen muß,
und tatsächlich
ist es wünschenswert,
eine so geringe Sprunglänge
wie möglich
zu erzielen.
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Ein
anderes wichtiges Maß der
Verflechtung ist der Abweichungskoeffizient der Stärke. Der
Abweichungskoeffizient der Stärke
gibt die Gleichmäßigkeit
der Verflech tungsstärke
an. Das heißt,
er stellt den Grad dar, bis zu dem die Verflechtungsstärke jeder
Verflechtung schwankt. Das Bestimmen eines Abweichungskoeffizienten
für einen
gegebenen Datensatz ist eine wohlbekannte statistische analytische
Berechnung. In diesem Fall ist der Abweichungskoeffizient der Stärke die
durch die Standardabweichung dieser Fläche geteilte Durchschnittsfläche zwischen
der computergenerierten Kurve und der Grundlinie, wobei die Daten
für die
Kurve über
eine Garnlänge
von 10 Metern erhalten werden.
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Das
Garn der Erfindung weist einen Abweichungskoeffizienten der Stärke von
weniger als etwa 1,00 auf. Wenn der Abweichungskoeffizient der Stärke über dieser
Grenze liegt, ist die Verflechtungsstärke der einzelnen Verflechtungen
unzureichend gleichmäßig.
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Der
Abweichungskoeffizient der maximalen Sprunglänge ist ein wichtiges Maß der Beschaffenheit
der Gleichmässigkeit
der maximalen unverflochtenen Länge
unter Garnkörpern.
Das Bestimmen eines Abweichungskoeffizienten für einen gegebenen Datensatz
ist eine wohlbekannte statistische analytische Berechnung. Der Abweichungskoeffizient
der maximalen Sprunglänge
ist der durch die Standardabweichung der durchschnittlichen maximalen
Sprunglänge
geteilte Durchschnitt der maximalen Sprunglänge für mehrere Garnkörper. Die
Daten zum Berechnen der durchschnittlichen maximalen Sprunglänge werden
von etwa 4 bis 8 Garnkörpern
erhalten. Das Garn der Erfindung weist einen Abweichungskoeffizienten
der maximalen Sprunglänge
von weniger als oder gleich wie etwa 0,29 und vorzugsweise weniger
als oder gleich wie etwa 0,27 auf.
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Eine
gute Verflechtung kann durch Befolgen der Lehren der gemeinsam übertragenen
US-Patentschrift Nr. 5,434,003, die hierin in dem Ausmaß aufgenommen
ist, das nötig
ist, um die Lehren hierin zu vervollständigen, erzielt werden. Wie
in der US-Patentschrift Nr. 5,434,003 gelehrt wird eine gute Verflechtung durch
Einstellen des Drucks, der das Garnbündel trifft, der Spannung des
Garnbündels,
während
es durch die Luftdüse
verläuft,
und der Abmessungen der Luftdüse
je nach der Anzahl der Filamente im Garnbündel, der gewünschten
Denierzahl des verflochtenen Garns und des gewünschten Grads der Verflechtungsstärke für das verflochtene
Garn erhalten. In jedem Fall werden die oben identifizierten Verarbeitungsparameter
so eingestellt, dass der Luftdruck ausreichend ist, um das einlangende
Garnbündel
zu trennen und den Wirbel und die Resonanz zu erzeugen, die nötig sind,
um die Filamente zu verflechten.
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Das
Verflechten des Garns findet in einer Luftdüse statt. Die verwendete Luftdüse kann
einen herkömmlichen
Aufbau aufweisen, indem sie eine Garnkammer oder Bohrung, durch
die die Filamente verlaufen und einem gasförmigen Strom ausgesetzt werden,
zumindest eine Öffnung
zum Eintritt der Filamente in die Garnkammer, zumindest eine Öffnung zum
Austritt des sich ergebenden verflochtenen Garns aus der Garnkammer,
und zumindest eine Luftmündung,
die die Luft oder das Gas in die Garnkammer richtet, beinhaltet. Der
bevorzugte gasförmige
Strom ist Luft; andere Möglichkeiten
beinhalten Dampf. Nützliche
Luftdüsen
sind im Handel erhältlich.
Es gibt keine Beschränkung
für die
Anzahl der Luftmündungen
pro Garnende in der Luftdüse,
doch ist eine Luftdüse
mit einer Einfach-, Zweifach- oder Dreifachmündung bevorzugt. Die Luftdüsen können auch
hintereinander angeordnet sein. Das heißt, für jedes Garnende kann mehr
als eine Luftdüse
vorhanden sein. Die Luftdüsenbohrung
oder -kammer kann jede beliebige Form wie etwa eine ovale, eine
runde, eine rechteckige, eine halbrechteckige, eine dreieckige,
eine halbmondförmige
Form oder die Form gleicher Parallelplatten aufweisen. Der Luftstrom
kann die Filamente in jedem beliebigen Winkel treffen, doch ist
ein annähernd
rechter Winkel bevorzugt.
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Wenn
eine Bohrung mit halbmondförmiger,
ovaler oder runder Form verwendet wird, sollte das Verhältnis des
Mundstückdurchmessers
zum Bohrungsdurchmesser größer als
0,375, vorzugsweise zumindest etwa 0,400, noch bevorzugter zumindest
etwa 0,475 und am bevorzugtesten zumindest etwa 0,500 betragen. Im
Fall einer Bohrung mit ovaler Form wird der Bohrungsdurchmesser
an seiner breitesten Strecke gemessen.
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Die
Luft oder das Gas, die/das durch die Mündung verläuft und die Filamente trifft,
muß einen
ausreichenden Druck aufweisen, um den gewünschten Verflechtungsgrad zu
erzielen, ohne jedweden Schaden wie etwa einen Schlitz oder Riß an den
Filamenten zu verursachen. Der Luftdruck, der verwendet wird, um
das Garn der vorliegenden Erfindung zu erzeugen, sollte von etwa
20 bis etwa 150 psi und vorzugsweise von etwa 40 bis etwa 100 psi
reichen. Wenn der Luftdruck unter diesen Bereichen liegt, werden
der Grad der Verflechtung und die Verflechtungsstärke unter
den benötigten
Größen liegen.
Wenn der Luftdruck über
diesen Bereichen liegt, werden die Filamente beschädigt und/oder
die Verflechtungen in der Stärke
ungleichmäßig. Darüber hinaus
beginnen die Kosten der Zuführung
von Luft oder Gas unter Druck dramatisch zu steigen, wenn die Druckanforderungen
erhöht
werden.
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Die
Luftverflechtung findet nach der Bildung der einzelnen polymeren
Filamente und vor dem Aufwickeln des Garns statt. Die einzelnen
polymeren Filamente können
durch in der Technik bekannte Verfahren hergestellt werden und können alle
beliebigen Zusatzmittel und/oder Appreturmittel beinhalten, die
man herkömmlich
bei polymeren Filamenten findet. Für diese Verfahren veranschaulichend
sind das Streckzwirnen, das Streckwickeln, das Spinnstrecken und
das Kettstrecken. Typischerweise werden die Filamente in der letzten
Stufe der Bildung aus einer Spinndüse extrudiert und zusammengeführt, um
ein Garn zu bilden, wird ein Appreturmittel aufge bracht, und wird
das Garn wie nötig
einem Strecken und Entspannen unterzogen, um die gewünschten
mechanischen Eigenschaften des endgültigen Garns zu erzielen. Das
gestreckte Garn wird dann vor dem Aufwickeln des Garns zur Verflechtung
durch die Luftdüse
und durch eine online-Qualitätsüberwachungsvorrichtung
geführt.
Die Filamente können
durch jedes beliebige der herkömmlichen
Verfahren einschließlich
der Verwendung von Zuführungs- und Abführungswalzen
durch die Luftdüse
transportiert werden.
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Das
bevorzugte Verfahren zur Bildung von Nylon-6-Garn ist ein Spinnstreckverfahren.
Das Nylon-6-Polymer wird bei etwa 270 °C bis 290 °C geschmolzen und durch die
Spinndüse
extrudiert, um Filamente zu bilden. Nach der Spinndüse laufen
die Filamente zusammen und wird vor dem Strecken ein Appreturmittel auf
die zusammengeführten
Filamente aufgebracht. Nach der Aufbringung des Appreturmittels
wird das Garn auf eine erste Walze, die sich bei etwa 400 bis 800
m/min und mit einer Temperatur zwischen etwa Raumtemperatur und
90 °C dreht,
aufgewickelt. Die erste Rolle führt
das Garn zur ersten von zwei Streckzonen, worauf die zweite Streckzone
und dann eine Entspannungszone folgt. Die Galettenwalzen in den
Streckzonen und der Entspannungszone drehen sich mit etwa 2.000
bis 4.000 m/min und sind auf zwischen etwa 150 °C und 220 °C erhitzt. Das Garn wird zur
Verflechtung durch die Luftdüse
und durch die Fraytec-II-online-Qualitätsüberwachungsvorrichtung
geführt,
bevor es bei Aufwickelvorrichtungsbetriebsgeschwindigkeiten von
etwa 2.000 bis 4.000 m/min aufgewickelt wird.
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Vorzugsweise
sollte die gesamte Denierzahl des verflochtenen Garns geringer als
etwa 700 sein. Die bevorzugtere gesamte Denierzahl des Garns reicht
von etwa 630 Denier bis etwa 100 Denier und beinhaltet ein am meisten
bevorzugtes Garn mit 420 Denier.
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Eine
gute Verflechtung alleine führt
jedoch nicht zu einem Garn, das schlichtemittelfrei gewebt werden kann.
Zum Beispiel konnte ein Garn, das nach der US-Patentschrift Nr.
5,657,798 hergestellt wurde, um eine gute Verflechtung zu erzeugen,
nicht schlichtemittelfrei gewebt werden.
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Eine
Schlüsselkomponente
für die
Erfindung ist das Aufrechterhalten einer beständigen Garnqualität für jeden
einzelnen Garnkörper,
der an einem Webbaum für
schlichtemittelfreies Weben enthalten ist. Dies wird durch Benutzen
einer online-Qualitätsüberwachungsvorrichtung,
vorzugsweise einer Enka Technica Fraytec II, zum Messen der Anzahl
der Defekte jedes hergestellten Garnkörpers und Absondern nur jener
Garnkörper, die
die Beschränkung
der Mindestgarnlänge
pro Defekt erfüllen
oder übertreffen,
um Garn zu erzielen, das schlichtemittelfrei gewebt werden kann,
erzielt. Die online-Qualitätsüberwachungsvorrichtung
befindet sich nach der Verflechtungsdüse und vor der Aufwickelvorrichtung.
Andere Qualitätsmeßvorrichtungen
können
eingesetzt werden, wobei die Beziehung zwischen den Fraytec-Garnqualitätswerten
empirisch bestimmt wird, um die passende Absonderung zum Erzielen
des schlichtemittelfreien Garns der Erfindung zu gestatten. Die Schlüsselmerkmale
sind, dass die Qualitätsüberwachungsvorrichtung
online angeordnet ist, und dass Garnkörper, die die Qualitätsbeschränkung nicht
erfüllen,
von den schlichtemittelfreien Garnkörpern ausgenommen werden. Garnkörper, die
die Beschränkung
der Mindestgarnlänge
pro Defekt nicht erfüllen,
können
leicht mit Schlichtung gewebt werden.
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Das
Verhältnis
zwischen der Garnlänge
pro Defekt und der maximalen Sprunglänge ist ein Maß der Garngleichmäßigkeit
hinsichtlich sowohl der Verflechtungseigenschaften als auch der
Garnqualität.
Das Verhältnis
zwischen der Garnlänge
pro Defekt und der maximalen Sprunglänge für einen Garnkörper ist
größer als
oder gleich wie 50, vorzugsweise größer als oder gleich wie 70,
und noch bevorzugter größer als
oder gleich wie 80.
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Ein
anderes Maß der
Garngleichmäßigkeit
hinsichtlich sowohl der Verflechtungseigenschaften als auch der
Garnqualität
ist das Verhältnis
der Länge
pro Defekt zum Abweichungskoeffizienten der maximalen Sprunglänge. Da
der Abweichungskoeffizient der maximalen Sprunglänge unter Verwendung eines
Durchschnitts von 4 bis 8 Garnkörpern
berechnet wird, sollte jeder Garnkörper, der im Durchschnitt verwendet
wird, die Beschränkungen
dieses Verhältnisses
erfüllen.
Der bevorzugte Wert für
dieses Verhältnis
ist gleich wie oder größer als
etwa 15.000 und vorzugsweise gleich wie oder größer als 20.000.
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Das
Garn der Erfindung kann unter normalen Webebedingungen unter Verwendung
von Webmaschinentypen wie etwa einer Lanzenwebmaschine, einer Luftdüsenwebmaschine
oder einer Wasserdüsenwebmaschine
schlichtemittelfrei gewebt werden. Es kann auch in Strick- oder
Flechtanwendungen verwendet werden.
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BEISPIELE
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VERGLEICHSBEISPIEL
A
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Ein
Nylon-6-Garn mit einer Denierzahl von 630 und 136 Filamenten wurde
hergestellt und die Verflechtung des Garns nach der US-Patentschrift
Nr. 5,657,798 unter Verwendung einer Rothschild-Nadelfall-EPM-Prüfvorrichtung
gemessen. Die Werte K1, K2 und K3 wurden wie in der Patentschrift
beschrieben berechnet. Wie in Tabelle I bekanntgemacht erfüllte das
Garn "Vergleichsbeispiel
A" die Verflechtungsbeschränkungen
der Erfindung in der US-Patentschrift Nr. 5,657,798. Das Vergleichsbeispiel
A konnte nicht schlichtemittelfrei gewebt werden.
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BEISPIELE 1 BIS 8 DER
ERFINDUNG UND
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VERGLEICHSBEISPIEL B
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Die
Nylon-6-Garne mit einer Denierzahl von 630 und 136 Filamenten dieses
Beispiels waren einzelne Garnkörper
von der gleichen Stelle des gleichen Spinnstreckfelds und wurden
unter Verwendung einer PS-1600-Parallelplattendüse und eines Luftdrucks innerhalb
des bevorzugten Bereichs und einer Garngeschwindigkeit von 2.000
bis 4.000 m/min genau den gleichen Verflechtungsbedingungen unterzogen.
Die Garnqualität
wurde unter Verwendung einer Enka Technica Fraytec II-Vorrichtung
online überwacht.
Diese Daten sind für
eine Herstellung von annähernd
500 Garnkörpern
unter den gleichen Verflechtungsbedingungen an zwei getrennten Spinnstreckfeldern,
die unter identischen Verarbeitungsbedingungen betrieben wurden,
repräsentativ.
Etwa 12 % dieser Garnkörper
erfüllten
die Garnqualitätsbeschränkung nicht
und wurden von den Garnkörpern,
die die Garnqualitätsbeschränkung erfüllten oder übertrafen,
abgesondert.
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Die
verwendeten Verflechtungsbedingungen führten zu einer beständig guten
Verflechtung in den sich ergebenden Garnkörpern, doch wie diese Daten
zeigen, schwankte die Garnqualität.
Diese Daten zeigen daher an, dass eine gute Verflechtung keine hohe
Garnqualität
garantiert, und dass die Garnqualität von der Verflechtung unabhängig ist.
Diese Daten veranschaulichen auch, warum nach dieser Erfindung eine
online-Qualitätsmessung
zum Bestimmen und Aufrechterhalten der für das schlichtemittelfreie
Garn notwendigen Mindestgarnqualität durch Absondern wesentlich
ist. Die acht Beispiele der Erfindung, die die Garnqualitätsbeschränkung erfüllten oder übertrafen,
wurden schlichtemittelfrei gewebt.
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BEISPIELE 9 BIS 12 DER
ERFINDUNG
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Die
Beispiele 9 bis 12 der Erfindung waren Nylon-6-Garne mit einer Denierzahl
von 630 und 136 Filamenten und wurden unter Verwendung einer PS-1600-Parallelplattendüse, die
einen Luftdruck innerhalb des bevorzugten Bereichs aufwies, verflochten.
Die Verflechtungsdaten wurden wie beschrieben unter Verwendung eines
Reutlinger-Durchflechtungszählers,
Modell RIC II, gemessen. Die Garnqualität wurde unter Verwendung einer
Enka Technica Fraytec II online gemessen.
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Die
für diese
vier Garnkörper
der Erfindung berechnete durchschnittliche maximale Sprunglänge betrug
54,17, die Standardabweichung betrug 14,61, und der Abweichungskoeffizient
der maximalen Sprunglänge
betrug 0,27. Die Beispiele 9 bis 12 der Erfindung wiesen jeweils
eine Garnqualität
von 5.000 m/Defekt oder höher
auf. Diese vier Beispiele der Erfindung wurden schlichtemittelfrei
gewebt.
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Zusätzlich wurde
auch ein Nylon-6-Garn mit einer Denierzahl von 420 mit ähnlichen
Eigenschaften wie die Beispiele 9 bis 10 der Erfindung hergestellt
und schlichtemittelfrei gewebt.
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BEISPIEL 13 DER ERFINDUNG
UND
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VERGLEICHSBEISPIELE C,
D UND E
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Vier
Garne wurden erzeugt, um vier mögliche
Kombinationen der Verflechtung und der Garnqualität zu prüfen. Die
vier Garne wurden dann alle hinsichtlich eines schlichtemittelfreien
Webens zu einem Aufbau von 40,5 × 40,5 geprüft. Die Ergebnisse dieses Webversuchs
sind in Tabelle IV gezeigt.
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Diese
Daten veranschaulichen, dass zum Erzielen eines schlichtemittelfreien
Webens sowohl eine gute Qualität
als auch eine gute Verflechtung notwendig ost. Eine gute Qualität ist wesentlich,
um Vorkommnisse der Probleme, die ein schlichtemittelfreies Weben
mit vernünftiger
Leistungsfähigkeit
und Durchschüssen
pro Zoll verhindern, zu verringern oder zu beseitigen.