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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Verbundgarnen
und ihre Verwendung bei der Herstellung von gewebten und gewirkten
Stretchgeweben ebenso wie Kleidungsstücken. Genauer gesagt, die Erfindung
ist ein Verfahren, bei dem elastomere Fasern und ein relativ unelastisches
begleitendes Garn mit einem Schlichtematerial überzogen und miteinander verbunden
werden, das die elastomeren Fasern während der Web- oder Wirkverfahren
stabilisiert und schützt.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Elastomere
Fasern werden im Allgemeinen verwendet, um in Geweben und Gewirken
und Kleidungsstücken
einen Stretch und eine elastische Erholung zu bewirken. „Elastomere
Fasern" sind entweder
ein Endlosfilament (wahlfrei ein koaliertes Multifilament) oder
eine Vielzahl von Filamenten, frei von Verdünnungsmitteln, das eine Reißdehnung über 100%
unabhängig
von jeglicher Kräuselung
aufweist. Eine elastomere Faser, wenn sie (1) auf das 2-fache ihrer
Länge gestreckt,
(2) über
eine Minute gehalten und (3) entlastet wird, zieht sich auf weniger
als das 1,5-fache ihrer Ausgangslänge innerhalb einer Minute
ab der Entlastung zurück.
Wie sie im Text dieser Patentbeschreibung verwendet werden, sollten „elastomere
Fasern" so interpretiert
werden, dass sie mindestens eine elastomere Faser oder Filament
bedeuten. Derartige elastomere Fasern umfassen ein Gummifilament,
Bikomponentenfilament und Elastoester, Lastol und Spandex, sind
aber nicht darauf begrenzt.
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„Spandex" ist ein hergestelltes
Filament, bei dem die filamentbildende Substanz ein langkettiges
synthetisches Polymer ist, das mindestens 85 Gew.-% des segmentierten
Polyurethans aufweist.
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„Elastoester" ist ein hergestelltes
Filament, bei dem die faserbildende Substanz ein langkettiges synthetisches
Polymer ist, das mindestens 50 Gew.-% des aliphatischen Polyethers
und mindestens 35 Gew.-% Polyester aufweist.
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„Bikomponentenfilament" ist ein Endlosfilament,
das mindestens zwei Polymere aufweist, die entlang der Länge des
Filamentes aneinanderhaften, wobei jedes Polymer in einer unterschiedlichen
allgemeinen Klasse ist, beispielsweise ein elastomerer Polyetheramidkern
und ein Polyamidmantel mit Lappen oder Flügeln.
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„Lastol" ist eine Faser aus
vernetztem synthetischem Polymer mit einer niedrigen aber bedeutenden Kristallinität, die mindestens
95 Gew.-% Ethylen und mindestens eine andere Olefineinheit aufweist.
Diese Faser ist im Wesentlichen elastisch und wärmebeständig.
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Für gewebte
und gewirkte Stretchstoffe werden mäßige Anteile an elastomeren
Fasern in Kombination mit relativ unelastischen Fasern verwendet,
wie beispielsweise Polyester, Baumwolle, Nylon, Reyon oder Wolle.
Für die
Zwecke dieser Patentbeschreibung werden derartige relativ unelastische
Fasern als „harte" Fasern bezeichnet.
Der Anteil der elastomeren Fasern im Stoff könnte von etwa 1 Gew.-% bis
etwa 15 Gew.-% variieren, um die gewünschten Stretch- und Erholungseigenschaften
des Stoffes zu liefern.
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In
Stoffen werden elastomere Fasern als „bloße" Fasern oder als „überzogene" Fasern in Abhängigkeit vom Stoffherstellungsverfahren
und der Produktanwendung verwendet. Eine „überzogene" elastomere Faser ist eine, die mit
Hartgarn umgeben, damit verzwirnt oder verwirbelt wird. Das überzogene
Garn, das elastomere Fasern und Hartgarne aufweist, wird im Text
dieser Patentbeschreibung ebenfalls als „Verbundgarn" bezeichnet. Der
Hartgarnüberzug
dient dazu, die elastomeren Fasern während der Web- und Wirkverfahren
vor Abrieb zu schützen.
Ein derartiger Abrieb kann zu Brüchen
der elastomeren Faser mit nachfolgenden Verfahrensunterbrechungen
und zu unerwünschten
Stoffungleichmäßigkeiten
führen.
Außerdem
hilft das Überziehen dabei,
das elastische Verhalten der elastomeren Faser zu stabilisieren,
so dass die Dehnung des Verbundgarnes gleichmäßiger während der Webverfahren gesteuert
werden kann, als es mit den bloßen
elastomeren Fasern möglich
wäre.
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Verfahren
gemäß dem technischen
Hintergrund, die für
das Überziehen
von elastomeren Fasern angewandt werden, sind typischerweise langsam,
kostspielig und/oder in der Anwendung beschränkt. Diese Verfahren umfassen:
(a) das einfache Umwickeln der elastomeren Fasern mit einem Hartgarn;
(b) das doppelte Umwickeln der elastomeren Fasern mit einem Hartgarn;
(c) das kontinuierliche Überziehen
(d.h. Kernspinnen) einer elastischen Faser mit Stapelfasern, gefolgt
vom Verzwirnen während
des Aufwickelns; (d) das Verwirbeln und Verflechten der elastomeren
und Hartgarne mit einer Luftdüse;
und (e) das Verzwirnen von elastomeren Fasern und Hartgarnen miteinander. 1A bis 1F sind
schematische Darstellungen von konventionell überzogenen Verbundgarnen, bei
denen ein oder mehr Hartgarne eine oder mehr elastomere Fasern überziehen. 1A zeigt
ein Hartgarn 1, das um elastomere Fasern 3 gewickelt
ist (d.h., einfach umwickelt), und 1B zeigt
zwei Hartgarne 5, 6, die um elastomere Fasern 7 gewickelt
sind (d.h., doppelt umwickelt). 1C zeigt
ein Kerngarn, bei dem die elastomeren Fasern 11 mit Stapelfasern 9 überzogen
sind. 1D zeigt ein verzwirntes Hartgarnpaar 13, 14,
das um elastomere Fasern 15 gewickelt ist, wie es mittels
des Elasto Twist(R)-Systems der Hamel AG
zustande gebracht wird. 1E zeigt
zwei Hartgarne 17, 19, die mit elastomeren Fasern 21 in
einer Doppeldrahtzwirnstruktur verzwirnt sind. 1F zeigt
ein multifiles Hartgarn 22, das mit elastomeren Fasern 23 verwirbelt
ist, wie es in einem Luftdüsenüberzugsverfahren
erfolgt.
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Arbeitsgeschwindigkeiten
für diese
Umwickelungs- und Zwirnverfahren liegen typischerweise bei etwa 25
Meter/Minute. Das Luftdüsenüberzugsverfahren
kann mit Geschwindigkeiten bis zu 500 Meter/Minute und mehr betrieben
werden. Das Luftdüsenüberzugsverfahren
ist jedoch auf die Verwendung von Endlosfilamenthartgarnen beschränkt, wobei
die Filamente vorher texturiert wurden (beispielsweise falschdrahttexturiert).
Für die
in breitem Umfang verwendeten Stapelfasern, wie beispielsweise Baumwolle,
Wolle und Leinen, oder für
nichttexturierte Endlosfilamente werden die traditionellen langsameren Überzugsverfahren
gegenwärtig
angewandt.
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Wirkverfahren
können
entweder bloße
oder überzogene
elastomere Fasern verwenden, um Stretchgewirke für Kleidungsstücke herzustellen.
Die Auswahl hängt
von der Art des Kleidungsstückes
und seiner gewünschten Ästhetik
und Gebrauchsleistung bei der Benutzung ab. Für Webverfahren, um Stretchgewebe
herzustellen, soll die industrielle Praxis jedoch das kostspieligere
Verbundgarn (beispielsweise überzogene
elastomere Fasern) nur in der Kette oder nur im Schuss oder in sowohl
der Kette als auch dem Schuss einsetzen.
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Außerdem ist
es bei Webvorgängen üblich, die
Kettgarne mit einer Beschichtung aus Schlichtemittel herzustellen,
ob die Kette aus Hartgarnen oder Verbundgarnen hergestellt wird.
Das „Schlichtemittel" ist eine Klebstoffbeschichtung
aus Materialien, wie beispielsweise Stärke oder Polyvinylalkohol (PVA).
Wenn es auf die Kettgarne aufgebracht wird, hilft das Schlichtemittel
dabei, eine glatte Garnoberfläche
zu liefern und die Festigkeit der Kettgarne zu erhöhen. Beim
Weben werden die Kettgarne einer Reibung und hohen Kräften während der
Wirkung der Fachbildemechanismen ausgesetzt.
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Das
Schlichtemittel wird bei Kettgarnen verwendet, um die Garnbrüche während der
Verarbeitung zu verringern. Praktisch wird das gesamte Schlichtemittel
von den Garnen während
der Nassappreturvorgänge beim
Stoff entfernt.
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Verbundgarne
gemäß dem technischen
Hintergrund, die ein Baumwollgespinst und eine elastomere Faser(n)
aufweisen, werden typischerweise packgefärbt, bevor sie beim Weben verwendet
werden, aber bei einem derartigen Färben gibt es Nachteile. Speziell
wird sich das elastomere Kerngarn bei den Heißwassertemperaturen zurückziehen,
die beim Packfärben
zur Anwendung kommen. Außerdem
wird sich das Verbundgarn auf dem Garnkörper zusammendrücken und
sehr straff werden, wodurch der Strom der Farbstoffe in das Innere
des Garnkörpers
behindert wird. Das kann oft zu einem Garn mit unterschiedlichen
Farbtönen
und Stretchniveaus in Abhängigkeit
von der diametralen Position des Garnes innerhalb des gefärbten Garnkörpers führen. Kleine
Garnkörper
werden manchmal für
das Farben von Kernverbundgarnen verwendet, um dieses Problem zu
verringern. Das Färben
von kleinen Garnkörpern
ist jedoch wegen der zusätzlichen
Verpackungs- und Handhabeforderungen relativ kostspielig.
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Obgleich
allgemeine Industriepraktiken vorangehend besonders hervorgehoben
wurden, liefert ein weiterer technischer Hintergrund alternative
Vorschläge
zur Verbesserung der Webverfahren oder Produkte. Beispielsweise
offenbart das
U.S.Patent Nr.
3169558 ein Gewebe mit bloßem Spandex in einer Richtung
(beispielsweise der Kette) und Hartgarnen in der anderen Richtung
(beispielsweise dem Schuss). Das bloße Spandex muss jedoch in einem
separaten kostspieligen Arbeitsgang vor seiner Verwendung im Schuss
oder in der Kette gestreckt und im Wesentlichen gezwirnt werden.
Beispielsweise muss eine bloße
Spandexfaser von 100 Denier, 4-fach verstreckt, 18,25 Drehungen
pro in. als Minimum aufweisen.
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Das
Patent Nr.
GB 1513273 aus
Großbritannien
offenbart ein Kettenstretchgewebe und ein Verfahren, bei dem Paare
von Kettgarnen, wobei ein jedes Paar eine oder mehr bloße elastomere
Fasern und ein sekundäres
Hartgarn aufweist, parallel und mit unterschiedlichen Zugspannungen
durch die gleichen Litzenauge und Rohröffnung geführt werden. Das Bewirken eines
Schuss-Stretch bei Verwenden von elastomeren Fasern wird ebenfalls
als möglich
beschrieben, aber bei Verwendung von konventionell überzogenen
Verbundgarnen im Schuss. Ein Schlichtemittel wird nicht aufgebracht.
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Das
Japanische Patent Nr. 4733754 offenbart
ein Verfahren zur Herstellung von Stretchgeweben in einer Weise,
die die Dehnung des empfindlichen Spandex während des Webens handhabt.
Ein elastomeres Faserbündel
wird mit einem Faserbündel
auf PVA-Basis leicht gewickelt (umwickelt), und danach werden die zwei
Faserbündel
miteinander verzwirnt, um das Garn B zu bilden. Das Garn B kann
wahlfrei geschlichtet werden, um die Streckbarkeit während des
Webens weiter festzuhalten. Das PVA-Faserbündel wird später während der
Nassbehandlung des Stoffes aufgelöst, um ein Stretchprodukt zu
liefern. Außerdem
wird ein elastisches Garn C hergestellt, indem das Garn B mit verschiedenen
endlosen (synthetischen) Faserbündeln
umwickelt und danach wahlfrei geschlichtet wird. Beide Garne B und
C können
in der Kette oder im Schuss verwendet werden, um elastische Stoffe
zu liefern. Dieses Verfahren zur Herstellung von Stretchgeweben
erfordert jedoch die Verwendung von Verbundgarnen durch Umwickeln
ebenso wie eine wahlfreie Verwendung von Schlichtemittel.
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Die
Veröffentliche Japanische Anmeldung
Nr. 200213045 offenbart ein Verfahren, das zur Anwendung kommt,
um ein Kettenstretchgewebe bei Verwendung von sowohl Verbund- als
auch Hartgarnen in der Kette herzustellen. Das Verbundgarn weist
Polyurethangarn auf, das mit einem synthetischen Multifilhartgarn
umwickelt und danach mit Schlichtematerial beschichtet wird. Die
Konstruktion des Verbundmaterials ist die der in
1A und
1B dargestellten
Verbundgarne vor der Beschichtung mit Schlichtematerial. Das Verbundgarn wird
in der Kette in verschiedenen Anteilen zu einem separaten synthetischen
Multifilhartgarn verwendet, um die gewünschten Stretcheigenschaften
in der Kettrichtung zu bewirken. Dieses Verbundgarn und das Verfahren
wurden entwickelt, um Kettenstretchstoffe herzustellen, und um Schwierigkeiten
beim Weben von Schussstretchstoffen zu vermeiden. Das Verfahren
ist jedoch kostspielig, da es traditionelle langsame Umwickelungsverfahren
anwendet, um das Polyurethangarn mit einem Überzug aus Multifilhartgarn
zu überziehen.
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Das
U.S.Patent Nr. 6306233 offenbart
ein Verfahren zur Herstellung eines Zweifadengarnes mit einem gewissen
Grad an Elastizität
für eine
Verwendung in der Webereiindustrie und eine Vorrichtung für das Durchführen des
Verfahrens. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Bereitstellen
von mindestens einem elastischen Garn und mindestens einem Stützgarn als
ein paarweise angeordnetes Paar; Aufbringen einer wasserlöslichen
duroplatischen Klebstoffsubstanz auf das elastische Garn und das
Stützgarn,
die als ein Paar paarweise angeordnet sind; Befestigen des klebstoffbeschichteten
elastischen Garnes und des Stützgarnes als
ein paarweise angeordnetes Paar aneinander, um ein Zweifadengarn
zu bilden; und gleichzeitiges Strecken, Erhitzen und Verfestigen
des Zweifadengarnes, das das elastische Garn und das Stützgarn aufweist,
die als ein Paar paarweise angeordnet sind. In diesem Fall muss
das Stützgarn
ebenfalls gestreckt werden können.
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Daher
besteht im Fachgebiet eine Forderung, „überzogene" elastomere Fasern bereitzustellen,
die: (1) für
eine Verwendung bei Web- und Wirkarbeitsgängen ausreichend geschützt und
stabil sein können;
(2) in einer Vielzahl von Geweben und Gewirken eingesetzt werden
können;
und (3) bei der Herstellung mit höheren Geschwindigkeiten und
niedrigeren Kosten als jene eingesetzt werden können, die mittels der Überzugsverfahren
gemäß dem technischen
Hintergrund hergestellt werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
wurde unerwartet entdeckt, dass das Schlichtemittel allein einen „Überzug" liefern kann, der
ausreichend ist, um die Integrität
des Verbundgarnes aus elastomeren Fasern und Hartgarn aufrechtzuerhalten und
die Komponente der elastomeren Fasern im Verbundgarn vor einer Beschädigung während der
Wirk- oder Webverfahren zu schützen.
Außerdem
sind infolge der einzigartigen Struktur des mit Schlichtemittel überzogenen
Verbundgarnes die elastomeren Fasern und das begleitende Hartgarn
im Wesentlichen voneinander im Stoff gelöst, nachdem das Schlichtemittel
bei den Nassappreturvorgängen
entfernt wird. Dieses charakteristische Merkmal führt zu Geweben
und Gewirken mit einem Anklang findenden taktilen Eigenschaften,
die im Fachgebiet als "Griff" bekannt sind. Außerdem können „mit Schlichtemittel überzogene" Verbundgarne mit
hohen Geschwindigkeiten hergestellt werden, die mit jenen der Luftlegeüberzugsverfahren
vergleichbar sind.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines
Verbundgarnes, das die folgenden Schritte aufweist: Strecken eines
Faserbündels
aus mindestens einer elastomeren Faser in einem Bereich vom 1,1-
bis mindestens 5-fachen einer entspannten Länge des Faserbündels; Ausrichten
von zumindestens einem Hartgarn, das aus der Gruppe ausgewählt wird,
die aus synthetischen Fasern, natürlichen Fasern und einer Mischung
von synthetischen und natürlichen
Fasern besteht, benachbart und im Wesentlichen parallel zum gestreckten
Faserbündel,
um ein ausgerichtetes Garn zu bilden; Aufbringen eines Schlichtematerials
auf das ausgerichtete Garn; und Trocknen oder Aushärten des
Schlichtematerials, um ein Verbundgarn zu bilden.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist ein Verbundgarn, das aufweist: mindestens eine elastomere
Faser, die ein Faserbündel
mit einem Gesamtverzug in einem Bereich vom 1,2- bis mindestens 6,2-fachen
einer ursprünglichen
ersponnenen Länge
des Faserbündels
bildet; mindestens ein Hartgarn, das aus der Gruppe ausgewählt wird,
die aus synthetischen Fasern, natürlichen Fasern und einer Mischung
aus synthetischen und natürlichen
Fasern besteht, wobei das Hartgarn benachbart und im Wesentlichen
parallel zum Faserbündel
ausgerichtet ist, um ein ausgerichtetes Garn herzustellen; und ein
getrocknetes oder ausgehärtetes
Schlichtematerial, das einen Klebstoff bildet, der das Faserbündel und
das Hartgarn des ausgerichteten Garnes zusammenklebt.
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Ein
noch weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist ein elastisches Gewebe nach dem Nachappretieren,
das aufweist: Faserbündel
aus bloßen,
im Wesentlichen ungedrehten elastomeren Fasern im Schuss, die im
Wesentlichen parallel und benachbart zu den Hartgarnen im Schuss
sind.
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Wiederum
ein noch weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist ein elastisches Gewebe nach dem Nachappretieren,
das aufweist: Faserbündel
aus bloßen,
im Wesentlichen ungedrehten elastomeren Fasern in der Kette, die
im Wesentlichen parallel und benachbart zu den Hartgarnen in der
Kette sind, wobei das Verhältnis
der elastomeren Fasern zu den Hartgarnen in der Kette im Bereich
von 1:2 bis 1:4 liegt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1A ein
Beispiel gemäß dem technischen
Hintergrund für
mehrere elastomere Fasern, die ein Faserbündel mit einem umwickelten
einfach überzogenen
Garn über
dem Faserbündel
bilden;
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1B ein
Beispiel gemäß dem technischen
Hintergrund für
mehrere elastomere Fasern, die ein Faserbündel mit einem umwickelten
doppelt überzogenen
Garn über
dem Faserbündel
bilden;
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1C ein
Beispiel gemäß dem technischen
Hintergrund für
mehrere elastomere Fasern, die ein Faserbündel mit einem Kernüberzugsgarn über dem
Faserbündel
bilden;
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1D ein
Beispiel gemäß dem technischen
Hintergrund für
mehrere elastomere Fasern, die ein Faserbündel mit einem Hamel-Zwirnpaarüberzugsgarn
bilden;
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1E ein
Beispiel gemäß dem technischen
Hintergrund für
mehrere elastomere Fasern, die ein Faserbündel bilden, über das
ein Paar Garne gezwirnt wurde; und
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1F ein
Beispiel gemäß dem technischen
Hintergrund für
mehrere elastomere Fasern, die ein Faserbündel mit einem Luftdüsenüberzugsgarn über dem
Faserbündel
bilden;
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2A eine
schematische grafische Darstellung eines Systems zur Herstellung
von mit Schlichtemittel überzogenem
Verbundgarn der Erfindung;
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2B ein
nichteinschränkendes
Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Verbundgarnes
der Erfindung;
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3A ein
nichtbegrenzendes Zeichnungsbeispiel für ein mit Schlichtemittel überzogenes
Verbundgarn der Erfindung; und
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3B den
Querschnitt eines nichtbegrenzenden Beispieles für ein mit Schlichtemittel überzogenes Verbundgarn
der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Mit
Schlichtemittel überzogene
Verbundgarne sind Alternativen zu elastischen Verbundgarnen, die konventionell
mit Hartgarnen überzogen
werden, wie beispielsweise beim einfachen Umwickeln, doppelten Umwickeln,
Kernspinnen, Verzwirnen oder Luftdüsenverflechten, wie es vorangehend
diskutiert wird. Mit Schlichtemittel überzogene Garne weisen bedeutende
wirtschaftliche und Produktvorteile auf, verglichen mit den konventionell überzogenen
Garnen. Beispielsweise kann das Verfahren zum Überziehen mit Schlichtemittel
mit Geschwindigkeiten bis zu 500 Meter/Minute oder mehr betrieben
werden. Die typische Geschwindigkeit des Überziehens mit Schlichtemittel
ist größer als
das Zehnfache (10-fache) der Geschwindigkeit der anderen Überzugsverfahren
mit Ausnahme der Luftdüsenüberzugsverfahren.
Die Luftdüsenverfahren
sind in der Praxis jedoch auf die Verwendung von synthetischen Endlosfilamentüberzugsgarnen
beschränkt,
die auf eine bestimmte Weise texturiert oder gekräuselt wurden,
um die durch den Strahl herbeigeführte Verflechtung und Verwirbelung
zu begünstigen.
Es gibt keine Beschränkung
betreffs der Art des begleitenden Hartgarnes, das mit den elastomeren
Fasern beim Verfahren der Erfindung zum Überziehen mit Schlichtemittel
eingesetzt werden kann.
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Ein
System, das das Verfahren der Erfindung praktisch durchführt, aber
nicht selbst ein Teil der Erfindung ist, wird in der nichteinschränkenden
schematischen grafischen Darstellung in 2A gezeigt.
Die Verfahrensausrüstung,
wie sie gezeigt wird, wird bei der Herstellung von elastomeren Fasern
benutzt, wie sie in den nachfolgenden vorgelegten Beispielen diskutiert
werden. Die verwendete spezielle Ausrüstung soll nicht als einschränkend im
Hinblick auf die Fähigkeiten
des Verfahrens der Erfindung interpretiert werden.
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Ein
Paar motorgetriebene Walzen 29 wird verwendet, um die Umfangsgeschwindigkeit
des Ablaufgarnkörpers 33 für die elastomeren
Fasern zu steuern, und um die Lieferung einer oder im Allgemeinen
mehrerer elastomerer Fasern 53 vorzugsweise mit einer konstanten
Geschwindigkeit zu dosieren. Spandex ist ein nichteinschränkendes
Beispiel für
eine bevorzugte elastomere Faser 53. Wenn Spandex als die
elastomere Faser verwendet wird, weist das Spandex vorzugsweise
eine lineare Dichte im Bereich von 20 Denier bis 140 Denier auf
und am meisten bevorzugt von 20 Denier bis 70 Denier.
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Die
Umfangsgeschwindigkeit des Schlichterades 43 wird auf eine
höhere
Geschwindigkeit als der Ablaufgarnkörper 33 für die elastomeren
Fasern eingestellt, so dass die elastomeren Fasern auf diese Weise
in einem Bereich einen Maschinenverzug erfahren (d.h. gestreckt
werden), der nicht auf insgesamt etwa das 1,1- bis mindestens 5-fache
begrenzt ist. Wenn Spandex bei dieser Erfindung verwendet wird,
wird ein Maschinenverzugsbereich von 1,1-fach bis 4-fach bevorzugt,
und die tatsächliche
Einstellung wird von der Art und dem Denier des gelieferten Spandex
abhängig
sein. Dieser Maschinenverzugswert umfasst nicht jegliches restliches
Verziehen oder Strecken der elastomeren Fasern, das im Garnkörper (beispielsweise
einer Spule) des elastomeren Garnes im ersponnenen Zustand auftritt.
Dieser restliche Verzug wird als Garnkörperrelaxation (PR) bezeichnet,
so dass der Gesamtwert des Verzuges von der anschließenden Verarbeitung
Dt = (V1/V2)·(1 +
PR) beträgt,
worin Dt der Gesamtverzug und V1/V2 das Verzugsverhältnis der peripheren Umfangsgeschwindigkeiten
des Schlichterades 43 und des Ablaufgarnkörpers 33 für die elastomeren
Fasern sind. Das Verhältnis V1/V2 wird ebenfalls
als der Maschinenverzug bezeichnet. Typischerweise variiert die
PR-Zahl von 0,05 bis 0,25.
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Zusätzlich zeigt 2A ein
Hartgarn 27, das vom Ablaufgarnkörper 25 für Hartgarn
mit einer Geschwindigkeit abgezogen wird, die etwa die Gleiche wie
die Umfangsgeschwindigkeit des Schlichterades 43 ist, aber
ausreichend abweichend, um eine gewisse Zugspannung im Hartgarn
zu liefern. Dieses Hartgarn 27 kann aus Stapelfasern oder
Endlosfilamentfasern bestehen, und es gibt keine bekannte Einschränkung hinsichtlich
der Art des Hartgarnmaterials, das beim Verfahren zum Überziehen
mit Schlichtemittel verwendet werden kann.
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Für Stapelgarne
kann das Material Baumwolle, Wolle, Polyester, Nylon, Polypropylen
oder Mischungen davon sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Außerdem kann
das Garn nach verschiedenen Garnspinnverfahren hergestellt werden,
wie beispielsweise dem Ringspinnen, Offenendspinnen, Luftdüsenspinnen,
usw. Für
Endlosfilamentgarne können
die Fasern synthetische Materialien sein, wie beispielsweise Polyester,
Nylon, Reyon, Polypropylen, usw., sind aber nicht darauf beschränkt, und
die Filamente können
entweder texturiert oder flach (nichttexturiert) sein. Obgleich
es nicht hierin als einschränkend
gedacht ist, bewegt sich die lineare Dichte des Hartgarnes vorzugsweise
im Bereich von 45 Denier bis 900 Denier, und der Bereich von 45 bis
600 Denier wird am meisten bevorzugt.
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Bei
dem in 2A gezeigten System werden die
elastomeren Fasern 53 und das Hartgarn 27 beide durch
eine erste Führung 31 gelenkt
und danach zu einer Serpentinen(verschluss)spannvorrichtung 35,
die dazu dient, die elastomeren Fasern 53 und Hartgarne 27 in
einer benachbarten und im Wesentlichen parallelen Weise auszurichten.
Die elastomeren Fasern 53 und das Hartgarn 27 bilden
ein ausgerichtetes Garn 45. Das ausgerichtete Garn 45 wird
durch eine Nachspannvorrichtungsführung 41 am Austritt
der Serpentinen(verschluss)spannvorrichtung 35 und danach
in das Schlichtelösungsbad 49 mittels
einer Richtungswechselwalze 37 geführt. Das ausgerichtete Garn 45 wird
in der Schlichtelösung 49 durch
die Wirkung des Tauchhebels 39 getaucht, damit die Lösung die
elastomeren Fasern 53 und das Hartgarn 27, die
das ausgerichtete Garn 45 bilden, benetzen kann.
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Die
Schlichtelösung
weist vorzugsweise ein Schlichtematerial und Wasser auf, und das
Schlichtematerial weist vorzugsweise ein Schlichtemittel und ein
Wachs auf. Es ist keine spezielle Einschränkung betreffs der Art des
Schlichtemittels vorhanden, und jede bekannte Art kann verwendet
werden. Normale Schlichtemittel für Textilien, die jenen Fachleuten
gut bekannt sind, können
für die
Schlichtemittelüberzugsanwendung
ausgewählt
werden. Derartige Materialien umfassen Stärke, Acrylpolymer, Polyvinylalkohol
(PVA) und CMC(R) (ein Markenname für etherisierte
Hemicellulose), sind aber nicht darauf beschränkt. Das Wachs kann ein Olefinpolymer
oder andere akzeptable Wachse sein, die jenen Fachleuten bekannt
sind.
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Die
Konzentration des Schlichtemittels und des Wachses in der Schlichtelösung 49 werden
als das prozentuale Festteilchengewicht des Schlichtemittels und
der Wachsmaterialien gemessen, verglichen mit dem Gesamtgewicht
der Badflüssigkeit.
Die Konzentration des Schlichtematerials in der wässrigen
Schlichtelösung 49 kann
sich im Bereich von 5% bis 25% in Abhängigkeit vom speziellen Schlichtematerial
und der Art und dem Denier des Hartgarnes 27 bewegen. Das
Wachs, das ein wahlweiser Bestandteil des Schlichtematerials ist,
kann sich im Bereich von 0% bis 1% bewegen, wobei 0,2% bis 0,6%
bevorzugt werden, und wobei 0,5% am meisten bevorzugt werden. Wenn
PVA-Schlichtemittel mit Baumwollhartgarn im bevorzugten Denierbereich
verwendet werden, wird bevorzugt, dass sich die PVA-Festteilchenkonzentration
im Bereich von etwa 10% bis etwa 20% bewegt.
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Die
Schlichtelösungstemperatur
sollte sich im Bereich von etwa 50 bis etwa 90 Grad Celsius bewegen, vorzugsweise
von etwa 55 bis etwa 80 Grad Celsius, und mehr bevorzugt von etwa
55 bis etwa 70 Grad Celsius.
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Wie
in 2A gezeigt wird, tritt das Verbundgarn 55,
das die elastomeren Fasern 53 und Hartgarn 27 aufweist,
beschichtet mit nassem Schlichtematerial, aus der Schlichtelösung 49 aus
und gelangt durch eine Klemmstelle zwischen der Schlichtewalze 43 und
einer Druckwalze (d.h. Quetschwalze) 51. Die Arten und
Deniers der elastomeren Fasern 53 und des Hartgarnes 27,
die Konzentration des Schlichtematerials in der Schlichtelösung 49 und
der durch die Druckwalze 51 ausgeübte Druck bestimmen zusammen
die endgültige Menge
des Schlichtematerials, das das mit nassem Schlichtemittel überzogene
Verbundgarn 55 überzieht.
Für eine
bestimmte Geschwindigkeit des Verbundgarnes und des Schlichterades 43 werden
die Konzentration des Schlichtematerials in der Schlichtelösung 49 und
der Druck der Druckwalze 51 eingestellt, um das gewünschte Schlichtematerialgewicht
auf dem getrockneten mit Schlichtemittel überzogenen Verbundgarn 61 zu
liefern. Die Umfangsgeschwindigkeit des Schlichtewalzenrades 43 und
daher die Geschwindigkeit des Schlichteverfahrens können sich
im Bereich von 10 bis 700 Meter/Minute bewegen. Für Baumwollhartgarne 27 bewegt
sich die bevorzugte Geschwindigkeit im Bereich von etwa 150 bis
etwa 400 Meter/Minute.
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Nach
dem Passieren der Klemmstelle zwischen der Schlichtewalze 43 und
der Druckwalze 51 muss das mit nassem Schlichtemittel überzogene
Verbundgarn 55 gründlich
getrocknet werden, um das getrocknete mit Schlichtemittel überzogene
Verbundgarn 61 zu liefern, bevor das mit Schlichtemittel überzogene
Verbundgarn auf einem Garnkörper 67 für mit Schlichtemittel überzogenes
Verbundgarn aufgewickelt wird. Es ist im Allgemeinen sehr deutlich,
wenn das getrocknete mit Schlichtemittel überzogene Verbundgarn 61 nicht
vollständig
trocken ist, das dort Ablagerungen von Schlichtematerial auf den
Aufwickelführungsmechanismen 65 vorhanden
sein werden und/oder es schwierig oder unmöglich sein wird, den gewickelten
Garnkörper 67 abzuwickeln.
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Ein übliches
Verfahren zum Trocknen wird in 2A schematisch
gezeigt, obgleich die Erfindung nicht auf dieses Verfahren beschränkt ist.
Das mit nassem Schlichtemittel überzogene
Garn 55 wird mehrmals um eine perforierte zylindrische
Trommel 57 gewickelt, die gestattet, dass heiße Luft über und
um die Umwicklungen des mit nassem Schlichtemittel überzogenen
Garnes 55 strömt.
Es wird bevorzugt, dass sich der Bereich der Heißtemperatur von etwa 60 bis
etwa 90 Grad Celsius bewegt und ein Bereich von etwa 60 bis 80 Grad
Celsius wird mehr bevorzugt. Für
ein derartiges Heißlufttrocknungsverfahren
beträgt
die Verweilzeit des mit nassem Schlichtemittel überzogenen Verbundgarnes 55 auf
der Trockentrommel etwa fünf
(5) Minuten. Das wird durch die Kombination der Trommelgröße, der
Trommelumfangsgeschwindigkeit, der Anzahl der Garnumwicklungen auf
der perforierten zylindrischen Trommel 57 bewirkt. Das
getrocknete mit Schlichtemittel überzogene
Verbundgarn 61 verlasst dann die perforierte zylindrische
Trommel 57 und bewegt sich über Richtungswechselwalzen 59, 63 zu
einer Aufwickelwalze 65, die verwendet wird, um das mit
Schlichtemittel überzogene
Verbundgarn 61 auf den Garnkörper 67 für das mit
Schlichtemittel überzogene
Verbundgarn aufzuwickeln.
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Das
getrocknete Schlichtematerial, das den Überzug des mit Schlichtemittel überzogenen
Verbundgarnes 61 bildet, sollte vorzugsweise im Bereich
von 3 bis 20 Gew.-% des Garngewichtes vor dem Schlichten liegen.
Wir ermittelten, dass ein aufgebraches Niveau des Schlichtemittels
von weniger als etwa 3% nicht in ausreichendem Maß die Oberfläche des
Verbundgarnes überzog,
was zu einer schlechten Adhäsion
zwischen den Fasern, einer Fadenfreilegung und/oder Brüchen in
der elastomeren Faser während
der anschließenden Verarbeitung
führte.
Wir glauben weiterhin, dass die Prozentwerte des Schlichtemittels,
die 20% übersteigen, den
Verbrauch an Schlichtemittel ohne Vorteil erhöhen und zu einer verringerten
Fähigkeit
der Nassappreturverfahren beim Stoff führen kann, das Schlichtemittel
zu entfernen. Dennoch können
Fachleute ermitteln, dass Mengen außerhalb dieses Bereiches eine
akzeptable Leistung bringen werden. Die mehr bevorzugte Menge an
Schlichtemittel bewegt sich im Bereich von 5 bis 12 Gew.-%. Für ein spezielles
Verbundgarn kann die Angemessenheit des Schlichteüberzuges
mittels des manuellen „Adhäsionstestes" geprüft werden,
der im nachfolgenden Abschnitt über „Analytische
Verfahren" beschrieben
wird.
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Bei
einer weiteren Ausführung
des Verfahrens der Erfindung ist das Schlichtematerial nichtwässrig und
weist ein Heißschmelzpolymerschlichtemittel
und ein Wachs auf. Ein derartiges Schlichtematerial ist nichtwässrig, wenn
es auf das Verbundgarn aufgebracht wird, kann aber bei Nassappreturvorgängen beim
Stoff entfernt werden. Die alternative Art des Schlichtematerials
ist vorzugsweise eine Mischung eines wärmeschmelzbaren Polymers, wie
beispielsweise eines Acrylatesters oder Methacrylatesters, und eines
Wachses, wie beispielsweise eines Olefinpolymers. Weil das Schlichtematerial
nichtwässrig
ist, erfordert es nicht Wasser, um bei einer Trocknungsstufe entfernt
zu werden, verglichen mit der in 2A veranschaulichten
Ausführung,
bei der ein Trocknen über
der perforierten Trommel 57 gezeigt wurde. Daher sind ein
Entfernen von Wasser durch Trocknen und die damit verbundenen Kosten
nicht erforderlich, was ein Vorteil ist. Das Heißschmelzschlichtemittel und
das Wachs werden typischerweise auf die ausgerichteten Garne 45 mittels
einer Auftragsdüse
(beispielsweise Sprühen
mittels Düse)
oder durch Tauchen der ausgerichteten Garne in eine Schlichtelösung 49 des
Schlichtematerials aufgebracht. Die Menge des auf das ausgerichtete
Garn 45 aufgebrachten nichtwässrigen Schlichtematerials
bewegt sich im Bereich von etwa 3 bis etwa 6 Gew.-% des Gewichtes
des ausgerichteten Garnes 45 vor dem Schlichten. Das Heißschmelzschlichtematerial
wird bei Temperaturen im Bereich von 20 bis 70 Grad Celsius getrocknet
oder ausgehärtet,
und vorzugsweise im Bereich von 35 bis 45 Grad Celsius. Das Schlichtemittel
wird vom mit Schlichtemittel überzogenen
Verbundgarn 61 während
der anschließenden
Nassappreturvorgänge
beim Stoff entfernt.
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2B zeigt
ein Flussdiagramm einer Ausführung
des Verfahrens der Erfindung. Beim Schritt 102 in 2B werden
die mehreren elastomeren Fasern in einem Bereich vom 1,1- bis mindestens
5,0-fachen einer entspannten
Länge der
elastomeren Fasern gestreckt. Als Nächstes wird ein Hartgarn benachbart
und im Wesentlichen parallel zu den elastomeren Fasern angeordnet,
um ein ausgerichtetes Garn herzustellen, wie beim Schritt 104 gezeigt
wird. Der Schritt 106 in 2B ist
das Aufbringen eines Schlichtematerials auf das ausgerichtete Garn.
Verfahrensbeispiele für
das Durchführen
des Schrittes 106 umfassen das Eintauchen des ausgerichteten
Garnes in einem Schlichtebad, das Führen des ausgerichteten Garnes
durch eine Flüssigkeitsschlichteauftragsdüse, das
Besprühen
des ausgerichteten Garnes mit dem Schlichtemittel oder das Führen des
ausgerichteten Garnes über
die mit dem Schlichtemittel überzogene Oberfläche einer
sich drehenden Walze, sind aber nicht darauf beschränkt. Das
Schlichtematerial, das auf das ausgerichtete Garn aufgebracht wird, wird
beim Schritt 108 getrocknet oder ausgehärtet, um ein mit Schlichtemittel überzogenes
Verbundgarn herzustellen. Verfahrensbeispiele für die Durchführung des
Schrittes 108 umfassen die Strahlungsheizung und Druckluftkonvektion,
sind aber nicht darauf beschränkt.
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3A und 3B sind
Darstellungen der Struktur der mit Schlichtemittel überzogenen
Verbundgarne der Erfindung, die die elastomeren Fasern, das (die)
Hartgarn(e) und den Schlichtemittelüberzug zeigen. 3A ist
eine Seitenansicht des mit Schlichtemittel überzogenen Verbundgarnes 61,
die die Position der elastomeren Fasern 53 als benachbart
und im Wesentlichen parallel zum Hartgarn (zu den Hartgarnen) 27 zeigt,
mit einem Überzug
des Schlichtematerials 69. Die elastomeren Fasern 53 sind
im Wesentlichen ungedreht. 3B ist
eine Schnittdarstellung längs
der Linie 3B-3B in 3A, die die einzelnen Filamente
des Hartgarnes 27, die elastomere Faser 53 und
das Schlichtematerial 69 zeigt, die das Verbundgarn 61 bilden. Die
in 3A und 3B der
Erfindung gezeigte einzigartige Struktur des mit Schlichtemittel überzogenen Verbundgarnes 61 ist
leicht ersichtlich, wenn sie mit den Strukturen der überzogenen
Verbundgarne am 1A bis 1F gemäß dem technischen
Hintergrund verglichen wird.
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Das
Schlichtematerial 69 wird aus dem Verbundgarn bei den Nassappreturvorgängen beim
Stoff entfernt, wie beispielsweise dem Entschlichten, Waschen und
Färben.
Im Stoff liegen dann die elastomeren Fasern 53 parallel
zu ihren begleitenden Hartgarnen 27 und können sich
ungehindert im Stoff ausdehnen und erholen, unbehindert durch das
Schlichtemittel. Wenn er gewebt ist, weist der resultierende Stoff
einen deutlichen Gewebe"griff" auf der einen Vorteil
bei Anwendungen in Kleidungsstücken
liefert, der bei den Verbundgarnen aus 1A bis 1F nicht
vorgefunden wird.
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Ein
Vorteil des Verfahrens dieser Erfindung ist, dass Stapelfaserhartgarne,
wie beispielsweise Baumwolle, gefärbt werden können, bevor
sie mit elastomeren Fasern kombiniert werden, indem Schlichtemittel
aufgebracht wird. Traditionell werden Verbundgarne aus Stapel- und
elastomeren Fasern gleichzeitig zu einem Verbundgarn versponnen,
da die elastomeren Fasern in den Kern der ersponnenen Fasern eingeführt werden (d.h.,
Kernspinnen, wie in 1C gezeigt wird). Im Ergebnis
dessen muss das Färben
des Baumwollgarnes nach dem Kombinieren der Baumwoll- und elastomeren
Fasern eher als wahlfrei davor erfolgen, wie es beim Verfahren der
vorliegenden Erfindung möglich
ist. Die Fähigkeit,
Baumwolle separat vor dem Überziehen
zu färben,
eliminiert die Probleme des ungleichmäßigen Packfärbens, wie es vorangehend beschrieben
wird.
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Bei
den vorangehend beschriebenen Ausführungen der Erfindung sind
die elastomeren Fasern 53 und das Hartgarn 27 benachbart
und im Wesentlichen parallel zueinander, bevor und nachdem das Schlichtematerial
aufgebracht wird. Wenn das Hartgarn ein ersponnenes Garn aus Stapelfasern
ist, wie beispielsweise Baumwolle oder Baumwollmischungen, ragen
die Hartgarnstapelfilamentenden aus der Oberfläche des Garnes heraus. Diese
Enden verleihen dem ersponnenen Garn ein „haariges" Aussehen oder Eigenschaft. Um das Bewirken
einer Adhäsion
zwischen dem ersponnenen Hartgarn und den elastomeren Fasern zu
unterstützen,
kann ein wahlfreier Luftdüsenverflechtungsmechanismus 36 (siehe 2A)
nach der Nachspannvorrichtungsführung 41 hinzugefügt werden,
und ein wahlfreier Luftstrahlverflechtungsschritt 105 (siehe 2B) kann
vor dem Schritt 106 des Aufbringens von Schlichtematerial
hinzugefügt
werden. In der Luftdüse
verflechten sich die aus der Oberfläche vorstehenden Hartgarnenden
mit den elastomeren Fasern, während
dennoch die Position der elastomeren Fasern im Allgemeinen parallel
und extern zum Hartgarn aufrechterhalten wird. Diese Verflechtung
erfolgt zwischen den Oberflächenstapelfilamentenden
und den endlosen elastomeren Fasern und unterscheidet sich deutlich
von den Verwirbelungs- und Verflechtungseffekten der Endlosgarne
mit elastomeren Fasern bei den bisherigen Luftdüsenüberzugsverfahren. Die gewünschte Verflechtung
kann bei Baumwolle beispielsweise durch Verwenden einer Verflechtungsdüse Model
SlideJet-HFP der Heberlein AG Fiber Technology, Inc. bewirkt werden,
die mit einem Luftdruck von 3 bis 6 Bar betätigt wird, wobei ein Luftdruck von
4 Bar bevorzugt wird.
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Das
getrocknete und mit Schlichtemittel überzogene Verbundgarn 61 auf
den Garnkörper 67 ist
für eine
Verwendung für
anschließende
Web- oder Wirkverfahren bereit. Das mit Schlichtemittel überzogene
Verbundgarn 61 kann verwendet werden, um Gewebe und Gewirke
herzustellen, aber Gewebe werden bevorzugt. Das mit Schlichtemittel überzogene
Verbundgarn 61 kann im Schuss und in der Kette für Gewebe
verwendet werden, aber für
mit Schlichtemittel überzogene
Verbundgarne bei Verwendung von ersponnenen Stapelfaserhartgarnen
bevorzugt man deren Verwendung im Schuss. Für Gewebe gibt es keine Beschränkungen
hinsichtlich des angewandten Webmusters. Das mit Schlichtemittel überzogene
Verbundgarn 61 sollte vorzugsweise nicht bei Wasserdüsenwebmaschinen
verwendet werden, weil das Schlichtemittelüberzugsmaterial im Allgemeinen
wasserlöslich
ist. Das Verhältnis
des mit Schlichtemittel überzogenen
Verbundgarnes 61 zum Hartgarn 27 im Gewebe, Schuss
und/oder Kette, kann sich im Bereich von 1:1 bis 1:4 bewegen. Beispiele
für die
Verwendung von mit Schlichtemittel überzogenen Verbundgarnen 61 der
vorliegenden Erfindung umfassen Flachgestricke, Rundgestricke und
kettengewirkte Stoffe, sind aber nicht darauf beschränkt.
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BEISPIELE
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Anwendungen von mit Schlichtemittel überzogenen
Verbundgarnen bei der Herstellung von Stretchgeweben und -gestricken
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Die
folgenden Beispiele zeigen das Verfahren zum Überziehen mit Schlichtemittel
der vorliegenden Erfindung und seine Anwendbarkeit bei der Herstellung
einer Vielzahl von Verbundgarnen und wiederum für jene Verbundgarne, die verwendet
werden, um Stretchgewebe und -gewirke herzustellen. Mit Schlichtemittel überzogene
Verbundgarne 61 wurden auf einer Position einer 6-Einzelfaden-Positions-Schlichtmaschine
hergestellt. Ein nichteinschränkendes
Beispiel einer Schlichtmaschine ist die Typ KS-3 Kaji Single End
Sizing Machine „Uni
Sizer" Modell Nr.
1101 von der Kaji Saisakusno Co. Ltd. of Japan. Eine transportable
Zuführeinrichtung
mit zwangsläufigem
Antrieb für
elastomere Fasern 53 wurde neben einer der Einzelfadenpositionen
positioniert. Das Hartgarn 27 wurde in der Garnzuführposition
der Schlichtmaschine angeordnet. Sowohl das Hartgarn 27 als
auch die elastomeren Fasern 53 wurden zur ersten Führung 31 gelenkt,
und sie wurden von dort gemeinsam mittels der Schlicht-, Trocknungs-
und Aufwickelarbeitsgänge
verarbeitet. Lycra(R) Spandex wurde bei
allen Beispielen verwendet. Lycra(R) ist
ein registrierter Markenname der E.I.duPont de Nemours and Company
für ihr
Fabrikat der Spandexfaser.
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Die
Verarbeitungsgeschwindigkeit des kombinierten Garnes wurde zuerst
auf die des Harzgarnes (beispielsweise 270 Meter/Minute) eingestellt,
und die Zuführeinrichtung
mit zwangsläufigem
Antrieb für
Spandex wurde anschließend
auf eine Geschwindigkeit eingestellt, um den gewünschten Maschinenverzug des
Spandex für
einen Maschinenverzug von 3,5-fach zu liefern (beispielsweise 77
Meter/Minute) Für
alle Beispiele war das Schlichtemittel Polyvinylalkohol („PVA"), und das Wachs
war Olefinpolymer. Die Aufbringung des Schlichtematerials auf die
kombinierten Garne wurde durch die prozentuale Festkörperkonzentration
des Schlichtematerials im Schlichtebad 50 und durch den
Druck gesteuert, der durch die Druckwalze 51 ausgeübt wird.
Die Wachskonzentration betrug 0,5% in allen Fällen.
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Es
wurden keine zusätzlichen
Gewichte zur Druckwalze 51 hinzugefügt, so dass der Druck der Druckwalze
durch das Gewicht der Druckwalze 51 und ihren mechanischen
Mechanismus bestimmt wurde. Die Konzentration der prozentualen Festteilchen
im Schlichtebad 50 wurde durch eine Messung bei Verwendung
eines transportablen Bristix(R) Refraktometers
bestätigt,
das von der TechniQuip Corporation hergestellt wird. Das mit nassem
Schlichtemittel überzogene
Verbundgarn 56 wurde kontinuierlich auf der Maschine in
einem sich drehenden Rahmen in einer Heißlufthülle getrocknet. Der sich drehende
Rahmen funktioniert als ein Speicher, so dass die Verweilzeit des
Garnes etwa 5 Minuten bei 300 Meter/Minute beträgt. Bei dieser Maschine kann
die Geschwindigkeit der Verarbeitung bei Verbundgarnen mit niedrigerem
Denier höher
sein, da die Trocknungsgeschwindigkeit dann höher ist. Bei allen Beispielen
war das Schlichtemittel vollständig
trocken, bevor das mit Schlichtemittel überzogene Verbundgarn 61 aufgewickelt
wurde.
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Die
mit Schlichtemittel überzogenen
Verbundgarne 61 wurden bei den Beispielen verwendet, um
sowohl Gewebe als auch Gewirke herzustellen. Gewebe wurden auf Luftdüsenwebmaschinen
hergestellt. Alle Gewebe, mit Ausnahme des im Beispiel 1, wurden
auf einer Dornier-Luftdüsenwebmaschine,
Typ TYD LTV6/S-2000 hergestellt. Das Gewebe aus Beispiel 1 wurde
auf einer Rutio L-5000 Luftdüsenwebmaschine hergestellt.
Das Gestrick aus Beispiel 7 wurde auf einer Lonati 462 Rundstrickmaschine
mit einem einzelnen Zylinder und in einem Flachgestrickstil hergestellt.
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Wenn
es nicht anderweitig bemerkt wird, wurde jeder rohe Stoff bei den
Beispielen appretiert, indem er zuerst unter einer geringen Zugspannung
durch heißes
Wasser dreimal bei jeweils 160°F,
180°F und
202°F (71°C, 82°C und 94°C) geführt wurde.
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Stoffe,
die nur synthetische Hartgarne enthalten, wurden entschlichtet und
bei 160°F
(71°C) über 30 Minuten
vorgewaschen. Das Vorwaschen und Entschlichten erfolgten in einer
wässrigen
Lösung
mit 6,0 Gew.-% Synthazyme(R) (ein stärkehydrolysierendes
Enzym von der Dooley Chemicals LLC), 1,0 Gew.-% Lubit(R) 64
(nichtionisches Schmälzmittel
von der Sybron, Inc.) und 0,5 Gew.-% Merpol(R) LFH
Benetzungsmittel (registrierter Markenname der E.I. DuPont de Nemours
and Company). Der Stoff wurde anschließend bei 110°F (43°C) über 5 Minuten
in einer Lösung
gewaschen, die 0,5 Gew.-% Trinatriumphosphat, 1,0 Gew.-% Lubit(R) 64 und 1,0 Gew.-% Merpol(R) LFH
enthielt. Die Gewichtsprozente basieren auf dem Gewicht des trockenen
Stoffes. Die gewaschenen Stoffe wurden danach mit einem grünen, Gerb-
oder grauen Dispersionsfarbstoff bei 230°F (110°C) über 30 Minuten bei einem pH-Wert
von 5,2 düsengefärbt und
anschließend
auf einem Spannrahmen bei 380°F
(193°C) über 40 Sekunden
fixiert.
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Jeder
gewebte rohe Stoff der Baumwolle enthielt, wurde mit 3,0 Gew.-%
Lubit(R) 64 bei 120°F (49°C) über 10 Minuten vorgewaschen.
Danach wurde er mit 6,0 Gew.-% Synthazyme(R) und
2,0 Gew.-% Merpol(R) LFH über 30 Minuten
bei 160°F
(71°C) entschlichtet
und danach mit 3,0 Gew.-% Lubit(R) 64, 0.5
Gew.-% Merpol(R) LFH und 0,5 Gew.-% Trinatriumphosphat
bei 180°F
(82°C) über 30 Minuten
gewaschen. Der Stoff wurde danach mit 3,0 Gew.-% Lubit(R) 64,
15,0 Gew.-% von 35%igem Wasserstoffperoxid und 3,0 Gew.-% Natriumsilikat
mit einem pH-Wert von 9,5 über
60 Minuten bei 180°F
(82°C) gebleicht.
Dem Bleichen des Stoffes folgte ein Farben in der Färbekufe
mit einem Gerb-, schwarzen oder grünen Direktfarbstoff bei 200°F (93°C) über 30 Minuten
und ein Fixieren bei 380°F
(193°C)
auf einem Spannrahmen über
35 Sekunden bei ausreichend Zugspannung, um den Stoff in der Kettrichtung
ohne eine ungenügende
Zuführung
gerade zu halten.
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Anwendung analytischer Verfahren, um mit
Schlichtemittel überzogene
Verbundgarne zu charakterisieren
-
Verschiedene
Verfahren wurden zur Anwendung gebracht, um das mit Schlichtemittel überzogene Verbundgarn,
die Leistungsfähigkeit
der Webarbeitsgäng
und die Qualität
der Gewebe- und Gewirkebeispiele zu charakterisieren. Diese Verfahren
werden nachfolgend beschrieben.
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Bindestabilität des Verbundgarnes
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Eine
Funktion des bei dieser Erfindung verwendeten Schlichtematerials
ist das „Verbinden" oder „Haften" der elastomeren
Fasern und der Hartgarne aneinander, so dass das Verbundgarn als
eine Einheit während
der Vorgänge
des Webens oder Wirkens verdichtet bleiben wird. Vorzugsweise überzieht
das Schlichtematerial die Außenfläche des
Verbundgarnes. Wenn die Bindung zwischen den elastomeren und den
Hartgarnen an einer bestimmten Stelle in bedeutendem Maß versagt,
dann werden die elastomeren Fasern nicht länger „überzogen" oder „aneinanderhaften", und die Möglichkeiten
für Garnbrüche während des
Webens oder Wirkens nehmen beträchtlich
zu (d.h., die Verfahrenswirkungsgrade werden verringert).
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Die
mit Schlichtemittel überzogenen
Verbundgarne werden hinsichtlich der Bindestabilität in einem einfachen
Test geprüft.
Eine Länge
des mit Schlichtemittel überzogenen
Verbundgarnes 61 wird vom Garnkörper abgewickelt. Das mit Schlichtemittel überzogene
Verbundgarn 61 wird von Hand an Stellen etwa 13 Zentimenter
auseinander ergriffen. Das mit Schlichtemittel überzogene Verbundgarn 61 wird
bis zu seiner maximalen Länge
ohne Bruch gestreckt und darf sich danach zu seiner Ausgangslänge erholen;
das wird sequentiell 5-mal in einer Gesamtzeitdauer von etwa 5 Sekunden
wiederholt. Die Probe des mit Schlichtemittel überzogenen Verbundgarnes 61 wird
danach visuell (zwischen den Stellen des Ergreifen) überprüft, um zu
sehen, ob irgendeine Trennung zwischen den elastomeren Fasern und
dem Hartgarn zu verzeichnen ist. Wenn keine Trennung entlang der
Probelänge
zu verzeichnen ist, besteht das mit Schlichtemittel überzogene
Verbundgarn 61 den Test – die elastomeren Fasern und
das Hartgarn bleiben aneinanderhaften. Wenn eine Trennung zu verzeichnen
ist, hat das mit Schlichtemittel überzogene Verbundgarn 61 den
Test nicht bestanden. Für
die nachfolgenden Beispiele wurden alle Verbundgarnproben wie vorangehend
getestet. Jede Probe muss bestehen, damit die Bindestabilität mit einem
BESTANDEN beim Beispiel eingestuft wird.
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Webleistung
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Der
Webwirkungsgrd wurde durch die Stillstandszeiten der Webmaschine
pro 100000 Schuss bewertet, durch das Schussgarn verursacht. Das
akzeptable Niveau beträgt
weniger als 5 Stillstände/100000 Schuss.
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Gewebedehnung (Stretch)
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Gewebe
werden hinsichtlich der prozentualen Dehnung unter einer vorgeschriebenen
Belastung (d.h. Kraft) in der (den) Gewebestretchrichtung(en) bewertet,
die die Richtung der Verbundgarne ist (d.h., Schuss, Kette oder
Schuss und Kette). Drei Proben mit Abmessungen von 60 cm × 6,5 cm
werden aus dem Stoff herausgeschnitten. Die lange Abmessung (60
cm) entspricht der Stretchrichtung. Die Proben werden teilweise zerfasert,
um die Probenbreiten auf 5 cm zu verringern. Die Proben werden danach über mindestens
16 Stunden bei 20°C ± 2°C und einer
relativen Luftfeuchtigkeit von 65% ± 2% konditioniert.
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Ein
erster Festpunkt wird über
die Breite einer jeden Probe bei 6,5 cm von einem Probenende festgelegt.
Ein zweiter Festpunkt wird über
die Probenbreite bei 50,0 cm vom ersten Festpunkt festgelegt. Der überschüssige Stoff
vom zweiten Festpunkt zum anderen Ende der Probe wird verwendet,
um eine Schleife zu bilden und zu heften, in die ein Metallstift
eingesetzt werden kann. Eine Kerbe wird danach in die Schleife geschnitten,
so dass Gewichte am Metallstift befestigt werden können.
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Das
Nichtschleifenende der Probe wird festgeklemmt, und die Stoffprobe
wird vertikal aufgehangen. Ein Gewicht von 30 Newton (N) (6,75 lbs.)
wird am Metallstift durch die hängende
Stoffschleife befestigt, so dass die Stoffprobe durch das Gewicht
gestreckt wird. Die Probe wird „bewegt", indem gestattet wird, dass sie über drei
Sekunden gestreckt wird und danach manuell die Kraft entlastet wird,
indem das Gewicht angehoben wird. Das wird dreimal getan. Das Gewicht
darf danach frei hängen,
wodurch die Stoffprobe gestreckt wird. Der Abstand in Millimetern
zwischen den zwei Festpunkten wird gemessen, während der Stoff belastet wird,
und dieser Abstand wird mit ML gekennzeichnet. Der ursprüngliche
Abstand zwischen den Festpunkten (d.h., der nichtgestreckte Abstand)
wird mit GL gekennzeichnet. Die prozentuale Stoffdehnung für jede einzelne
Probe wird wie folgt berechnet: % Dehnung (E%)
= ((ML – GL)/GL) × 100
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Die
drei Dehnungsergebnisse werden zum Endergebnis gemittelt.
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Gewebezuwachs (nicht erholter Stretch)
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Nach
dem Strecken würde
sich ein Stoff mit keinem Zuwachs genau zu seiner Ausgangslänge vor
dem Strecken erholen. Typischerweise werden sich Stretchstoffe jedoch
nicht vollständig
erholen, und sie werden nach dem ausgedehnten Strecken etwas länger sein.
Diese geringfügige
Zunahme der Länge
wird als „Zuwachs" bezeichnet.
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Der
vorangehend angeführte
Stoffdehnungstest muss vor dem Zuwachstest abgeschlossen werden. Nur
die Stretchrichtung des Stoffes wird getestet. Für den Zweiwege-Stretchstoff
werden beide Richtungen getestet. Drei Proben, jeweils 55,0 cm × 6,0 cm,
werden am dem Stoff herausgeschnitten. Diese sind unterschiedliche
Proben von jenen, die beim Dehnungstest verwendet werden. Die 55,0
cm Richtung sollte der Stretchrichtung entsprechen. Die Proben werden
teilweise zerfasert, um die Probenbreiten auf 5,0 cm zu verringern.
Die Proben werden bei einer Temperatur und Luftfeuchtigkeit wie
beim vorangehend angeführten
Dehnungstest konditioniert. Zwei Festpunkte, genau 50 cm auseinander,
werden über
die Breite der Proben gezogen.
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Die
bekannte prozentuale Dehnung (E%) vom Dehnungstest wird verwendet,
um eine Länge
der Proben bei 80% dieser bekannten Dehnung zu berechnen. Diese
wird als E (Länge)
bei 80% = (E%/100) × 0,80 × Lberechnet,
wobei L die Ausgangslänge
zwischen den Festpunkten ist (d.h. 50,0 cm). Beide Enden einer Probe werden
festgeklemmt, und die Probe wird gestreckt, bis die Länge zwischen
den Festpunkten gleich L + E (Länge)
ist, wie es vorangehend berechnet wird. Dieser Stretch wird über 30 Minuten
beibehalten, wonach die Streckkraft freigegeben wird und die Probe
ungehindert hängen
und entspannen darf Nach 60 Minuten wird der prozentuale Zuwachs
als % Zuwachs = (L2 × 100)/Lberechnet, wobei
L2 der Zuwachs der Länge
zwischen den Probefestpunkten nach der Relaxation ist und L die
Ausgangslänge
zwischen den Festpunkten. Dieser prozentuale Zuwachs wird für jede Probe
gemessen, und die Ergebnisse werden gemittelt, um die Zuwachszahl
zu ermitteln.
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Gewebeschrumpfung
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Die
Stoffschrumpfung wurde nach dem Waschen gemessen. Der Stoff wird
zuerst bei einer Temperatur und Luftfeuchtigkeit wie bei den Dehnungs-
und Zuwachstests konditioniert. Zwei Proben (60 cm × 60 cm) werden
danach aus dem Stoff geschnitten. Die Proben sollten mindestens
15 cm weg von der Webkante entnommen werden. Ein Kästchen mit
vier Seiten von 40 cm × 40
cm wird auf den Stoffproben markiert.
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Die
Proben werden in einer Waschmaschine mit den Proben und einem Beschwerungsstoff
gewaschen. Die gesamte Waschmaschinenfüllung sollte 2 kg luftgetrocknetes
Material betragen, und nicht mehr als die Hälfte der Wäsche sollte aus Versuchsproben
bestehen. Die Wäsche
wird bei einer Wassertemperatur von 40°C leicht gewaschen und geschleudert.
Eine Waschmittelmenge von 1 g/l bis 3 g/l wird in Abhängigkeit
von der Wasserhärte
verwendet. Die Proben werden auf eine flache Fläche gelegt, bis sie trocken
sind, und sie werden danach über
16 Stunden bei 20°C ± 2°C und einer
relativen Luftfeuchtigkeit von 65% ± 2% konditioniert.
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Die
Schrumpfung der Stoffprobe wird dann in der Kett- und Schussrichtung
gemessen, indem die Abstände
zwischen den Markierungen gemessen werden. Die Schrumpfung nach
dem Waschen C% wird als C% = ((L1 – L2)/L1) × 100berechnet,
wobei L1 der ursprüngliche
Abstand zwischen den Markierungen (40 cm) und L2 der Abstand nach dem
Trocknen sind. Die Ergebnisse werden für die Proben gemittelt und
für sowohl
die Schuss- als auch Kettrichtung aufgeführt. Negative Schrumpfungszahlen
spiegeln eine Ausdehnung wider, die in bestimmten Fällen wegen
des Hartgarnverhaltens möglich
ist.
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Anwendungsbeispiele
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Für jedes
der folgenden acht Beispiele wurden Verbundgarne, die Lycra(R) Spandex und ein Hartgarn enthalten, zuerst
hergestellt, indem das Verfahren zum Überziehen mit Schlichtemittel
der vorliegenden Erfindung angewandt wird. Die Tabelle 1 listet
die Materialien und Verfahrensbedingungen auf die zur Anwendung gebracht
wurden, um die Verbundgarne für
jedes Beispiel herzustellen. Beispielsweise in der Spalte unter
der Überschrift "Lycra(R)" bedeutet 40d 40
Denier vor dem Verziehen; T162 oder T563B betreffen kommerziell
verfügbare
Arten von Lycra(R) Spandex; und 3,5X bedeutet
den Verzug des Lycra(R) Spandex, der durch
die Schlichtemaschine auferlegt wird (Maschinenverzug). Beispielsweise
in der Spalte unter der Überschrift „Hartgarn" ist 20Ne die lineare
Dichte des ersponnenen Garnes, gemessen nach dem English Cotton
Count System, wohingegen 50d, 34 fil ein Endlosmultifilgarn von
50 Denier und 34 Filamenten ist. Die restlichen Posten in der Tabelle
1 werden eindeutig bezeichnet.
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Stretchstoffe
wurden anschließend
hergestellt, wobei das Verbundgarn eines jeden Beispieles in der Tabelle
1 verwendet wurde. Die mit Schlichtemittel überzogenen Verbundgarne wurden
als Schussgarne in Geweben und als Zuführgarne für Kuliergewirke eingesetzt.
Für die
Gewebe waren die Kettgarne entweder ersponnene Baumwollgarne oder
synthetische falschdrahttexturierte Endlosmultifilpolyestergarne.
-
-
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Die
Tabelle 2 fasst die Garne, die in den Stoffen verwendet werden,
das Bindungsbild oder Wirkmuster, die Web- oder Wirkleistung und
die Qualitätseigenschaften
der Stoffe zusammen. Einige zusätzliche
Bemerkungen für
jedes der Beispiele werden nachfolgend vorgelegt.
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Beispiel 1: Stretch-Baumwollkhakistoffe
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Das
Kettgarn war ein nach dem Ringspinnverfahren ersponnenes Garn der
Feinheit von 16Ne mit 3,8 Drehungen/Meter (t/m). Die Webmaschinengeschwindigkeit
betrug 478 Schuss pro Minute bei einem Schussniveau von 50 Schuss
pro in. (25,4 mm). Nach dem Entschlichten und Waschen wurde der
Stoff mit einem blauen Farbstoff gefärbt. Nach dem Fixieren war
der Stoff 46,5 in. breit.
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Beispiel 2: Stretch-Baumwolldenimgewebe
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Das
Kettgarn war nach dem Offenendspinnverfahren ersponnenes Garn von
10Ne und wurde mit Indigo vor dem Weben gefärbt. Das Schussgarn war 10Ne
Baumwolle/70D leicht fixiertes (T563B) mit Schlichtemittel überzogenes
Lycry(R)-Garn. Die Webmaschinengeschwindigkeit
betrug 400 Schuss/Minute bei 38 Schuss pro in. (25,4 mm). Der Stoff
war Denim stonewashed und zeigte einen 60% nutzbaren Stretch und
4% Zuwachs nach dem Waschen. Der Stoff zeigte 54% nutzbaren Stretch
nach dem Hindurchgehen durch Bleichlösungen von 10% Chlorit bei
30°C und
einem pH-Wert von 11 über
30 Minuten.
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Beispiel 3: Stretch-Polyestergewebe
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Die
Webmaschinengeschwindigkeit betrug 500 Schuss pro Minute bei 55
Schuss pro in. (25,4 mm). Nach dem Entschlichten und Waschen wurde
der Stoff mit einem Khaki-Farbstoff bei 110°C gefärbt. Die ausgerüstete Stofffadenfeinheit
betrug 105 Kettfäden
pro in. (EPI) in der Kette und 73 Schussfäden pro in. (PPI) im Schuss.
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Beispiel 4: Stretch-Hemdenstoff
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Das
Kettgarn war eine nach dem Ringspinnverfahren versponnene 40 cc
Baumwolle, und das Schussgarn war 75D Nylon/40D experimentelles
schmelzgesponnenes Lycra(R). Die Webmaschinengeschwindigkeit betrug
400 Schuss/Minute bei 65 Schuss pro in. (25,4 mm). Die ausgerüstete Stofffadenfeinheit
betrug 135 EPI und 75 PPI jeweils in der Kett- und Schussrichtung.
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Beispiel 5: Stretch-Baumwollpopelinegewebe
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Die
Webmaschine zeigte 12 Harnische bei einer Kettdichte von 96 Kettfäden pro
in. Der Lycra(R) Spandex-Gehalt im Stoff
betrug 3,48% des Stoffgewichtes. Die ausgerüstete Stofffadenfeinheit betrug
135 EPI und 68 PPI jeweils in der Kett- und Schussrichtung.
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Beispiel 6: Garngefärbtes Streifengewebe
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Das
20Ne Baumwollgarn, das im Verbundschussgarn verwendet wurde, wurde
in einem blauen Farbstoff im Packsystemformat vor dem Kombinieren
mit der 40 Denier Lycra(R)-Faser und dem Überziehen
mit Schlichtemittel gefärbt.
Die Webmaschinengeschwindigkeit betrug 500 Schuss/Minute bei 55
Schuss pro in. (25,4 mm). Weil die Anordnung des farbigen Garnes
und des weißen
Garnes in der Schussrichtung 4:4 betrug, wurden Farbstreifen in
der Schussrichtung des Stoffes gebildet.
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Beispiel 7: Stretch-Rundgestrick
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Die
Nadelfeinheit betrug 168 pro in. (25,4 mm), und der Zylinderdurchmesser
betrug 95,3 mm (3,75 in.). Der Stoff wurde bei 82°C über 30 Minuten
gewaschen, wobei 1,0 g/l Merpol·LHP und 0,5 g/l Alkali verwendet
wurden, und danach auf 76,5°C
abgekühlt
und gespült.
Das Verhältnis
des Stoffgewichtes zum Wassergewicht betrug 1:30. Der nasse Stoff
wurde danach auf einen pH-Wert von 7,0 mit Essigsäure über 10 Minuten bei
37,8°C neutralisiert.
Der Stoff wurde abschließend
bei 132°C
(270°F)
in einer Hoffman-Presse über
drei Zyklen von 15 Sekunden Dampf gedämpft, gefolgt von 15 Sekunden
Vakuum. Die Wirkprobe war klein und im Ergebnis dessen wurde die
Wirkleistung nicht quantifiziert.
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Beispiel 8: Stretch-Mischgewebe
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Die
Webmaschinengeschwindigkeit betrug 500 Schuss pro Minute bei 45
Schuss pro in. (25,4 mm). Die Breite des Stoffes betrug 2 Meter
(80 in.) in der Webmaschine. Die ausgerüstete Stofffadenfeinheit betrug 111
EPI und 62 PPI jeweils in der Kett- und Schussrichtung.
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Obgleich
die Erfindung in Form der bevorzugten Ausführungen beschrieben wurde,
wird deutlich sein, dass die gleiche in vielerlei Weise variiert
werden kann. Derartige Veränderungen
sollen nicht als eine Abweichung vom Bereich der Erfindung betrachtet
werden, und alle derartigen Abwandlungen, wie sie einem Fachmann
deutlich werden, sollen innerhalb des Bereiches der folgenden Patentansprüche eingeschlossen
werden.
