DE60015399T2

DE60015399T2 - Schlichtemittelfreies garn

Info

Publication number: DE60015399T2
Application number: DE2000615399
Authority: DE
Inventors: Walter Robert MEDEIROS; Kenneth John YASNOWSKY; James Michael REYNOLDS; Jiunn-Yow Chen; Hassain Elsaid SALEM; Yiu-Tai Thomas TAM; James Eugene CORRIGAN
Original assignee: Performance Fibers Inc
Current assignee: Performance Fibers Inc
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: US6413452B1; JP2003521589A; KR20010112352A; PT1264022E; WO2000055406A1; US6796337B2; ES2228489T3; DE60015399D1; US20020189703A1; EP1264022B1; US6099963A; EP1264022A1; ATE280853T1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. GEBIET DER ERFINDUNG
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.
2. BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
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.
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.
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.
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.
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.
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.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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.
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.
Andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, den beiliegenden Zeichnungen und den beiliegenden Ansprüchen ersichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein Blockdiagramm des Verfahrens zum Erzielen des schlichtemittelfreien Garns der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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.
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.
Der Begriff "Garnkörper" bezeichnet das fortlaufende Multifilgarn, nachdem das Garn einer Luftverflechtung unterzogen wurde, aber bevor es in Webbaumgarn für den Webevorgang umgewandelt wird.
Der Begriff "Verflechtung", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf einen Garnabschnitt, worin die einzelnen Filamente miteinander verflochten sind.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Das Garn der Erfindung wird eine minimale durchschnittliche Verflechtungsstärke von etwa 4,5, bevorzugter von etwa 7 und am bevorzugtesten von etwa 8 aufweisen.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
BEISPIELE
VERGLEICHSBEISPIEL A
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.
Tabelle I
BEISPIELE 1 BIS 8 DER ERFINDUNG UND
VERGLEICHSBEISPIEL B
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.
Tabelle II
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.
BEISPIELE 9 BIS 12 DER ERFINDUNG
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.
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.
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.
BEISPIEL 13 DER ERFINDUNG UND
VERGLEICHSBEISPIELE C, D UND E
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.
Tabelle IV
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.

Claims

Garn, umfassend die folgenden Eigenschaften: (a) die Garnlänge pro Defekt ist größer als oder gleich wie etwa 3.000 Meter pro Defekt; (b) die maximale Sprunglänge ist geringer als oder gleich wie etwa 120 Millimeter; (c) das Verhältnis zwischen der Garnlänge pro Defekt und der maximalen Sprunglänge ist größer als oder gleich wie etwa 50; (d) der Wert der Verflechtungen pro Meter mal der durchschnittlichen Verflechtungsstärke ist größer als oder gleich wie etwa 120; und (e) das Garn kann schlichtemittelfrei gewebt werden.
Garn nach Anspruch 1, wobei die Garnlänge pro Defekt bei der Eigenschaft (a) größer als oder gleich wie 5.000 Meter/Defekt ist.
Garn nach Anspruch 1, wobei die maximale Sprunglänge bei der Eigenschaft (b) geringer als oder gleich wie etwa 100 Millimeter ist.
Garn nach Anspruch 1, wobei die maximale Sprunglänge bei der Eigenschaft (b) geringer als oder gleich wie etwa 80 Millimeter ist.
Garn nach Anspruch 1, wobei die maximale Sprunglänge bei der Eigenschaft (b) geringer als oder gleich wie etwa 70 mm ist.
Garn nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis zwischen der Garnlänge pro Defekt und der maximalen Sprunglänge bei der Eigenschaft (c) größer als oder gleich wie etwa 70 ist.
Garn nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis zwischen der Garnlänge pro Defekt und der maximalen Sprunglänge bei der Eigenschaft (c) größer als oder gleich wie etwa 80 ist.
Garn nach Anspruch 1, ferner umfassend, daß das Verhältnis zwischen der Garnlänge pro Defekt und dem Abweichungskoeffizienten der maximalen Sprunglänge größer als oder gleich wie etwa 15.000 ist.
Garn nach Anspruch 1, ferner umfassend, daß das Verhältnis zwischen der Garnlänge pro Defekt und dem Abweichungskoeffizienten der maximalen Sprunglänge größer als oder gleich wie etwa 20.000 ist.
Garn nach Anspruch 1, ferner umfassend, daß das Garn eine Verflechtungsstärke von zumindest etwa 4,5 und einen Abweichungskoeffizienten der Stärke von weniger als etwa 1,10 aufweist.