EP0472873B1

EP0472873B1 - Garn, insbesondere Nähgarn, sowie Verfahren zur Herstellung eines derartigen Garnes

Info

Publication number: EP0472873B1
Application number: EP91111734A
Authority: EP
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. Truckenmüller; Karl Dipl-Ing. Greifeneder
Original assignee: Amann and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Amann and Soehne GmbH and Co KG
Priority date: 1990-08-17
Filing date: 1991-07-15
Publication date: 1996-05-01
Anticipated expiration: 2011-07-15
Also published as: DE4121638C2; ATE137538T1; MX9100723A; BR9103535A; DK0472873T3; HK184596A; US5429868A; DE4121638A1; DE59107751D1; EP0472873A1; ES2087182T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Garn, insbesondere ein Nähgarn, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Garnes mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 17, bekannt beispielsweise aus DE-A-3 844 615.
Es ist eine Vielzahl von Garnen mit unterschiedlichen Konstruktionen sowie entsprechender Herstellungsverfahren bekannt. So können derartige Garne grundsätzlich aus Multifilamentfasern, aus Stapelfasern oder einer Mischung aus Multifilamentfasern mit Stapelfasern ersponnen werden, wobei zusätzlich ein solches Garn noch verzwirnt werden kann, um so den Fadenschluß und damit die Beständigkeit des Garnes gegenüber mechanischen Beanspruchungen zu verbessern.
Auf dem Anwendungsgebiet der Nähgarne werden häufig Zwirne eingesetzt, die aus mindestens zwei, in der Regel multifilen Garnkomponenten bestehen, wobei diese beiden, miteinander verzwirnten Garnkomponenten sowohl in bezug auf die Elementarfadenzahl, den Titer als auch in bezug auf die Festigkeit gleich ausgebildet sind.
Weiterhin sind Garne, insbesondere auch Nähgarne, bekannt, die aus mindestens zwei multifilen Garnkomponenten gebildet sind, wobei zur Herstellung eines derartigen Garnes die beiden Garnkomponenten durch einen Fluidstrom derart miteinander verwirbelt werden, daß die erste Garnkomponente überwiegend im Kern des gesponnenen Garnes angeordnet ist und von daher auch als Kernkomponente bezeichnet wird und sich die zweite Garnkomponente überwiegend im äußeren Bereich des ersponnenen Garnes befindet und von daher als Mantelkomponente oder Überlage benannt wird. Bei derartigen Kern-Mantel-Garnen besitzt die Mantelkomponente eine wesentlich größere Länge, was dazu führt, daß die Mantelkomponente (Überlage) unter Ausbildung von Schlingen, sich selbst überkreuzenden Schlaufen und/oder Bögen einem derartigen Kern-Mantel-Garn ein gewisses Volumen verleiht. Diese Kern-Mantel-Garne besitzen in der Regel hervorragende Eigenschaften in bezug auf die mechanische Beständigkeit, so daß sie zunehmend auch für Nähgarne, die bei der Verarbeitung extremen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind, eingesetzt werden.
Um bei den zuvor beschriebenen Garnen die erforderliche Festigkeit zur Verfügung zu stellen, schlägt die DE 38 34 139 A1 vor, die Kerngarnkomponente und die Mantelgarnkomponente aus demselben, hochfesten Material auszubilden. Hierbei beträgt die spezifische Festigkeit der multifilen Kerngarnkomponente und der multifilen Mantelgarnkomponente gemäß der DE 38 34 139 A1 mindestens 40 cN/tex, vorzugsweise aber mehr.
Ein Garn mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der DE 38 44 615 A1 bekannt. Hierbei weist das bekannte Garn die zuvor beschriebene Kern-Mantel-Struktur auf und besitzt eine erste Garnkomponente, die im Kern des Garnes angeordnet ist und die eine Festigkeit zwischen 60 cN/tex und 75 cN/tex aufweist. Die spezifische Festigkeit der zweiten Garnkomponente, die die Mantelgarnkomponente darstellt, ist in der DE 38 44 615 A1 mit 20 cN/tex bis 75 cN/tex angegeben, wobei diese Veröffentlichung herausstellt, daß eine hohe spezifische Festigkeit der ersten Garnkomponente (Kernmaterial) entscheidend ist, um die guten Gebrauchseigenschaften des bekannten Garnes zu erreichen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kern-Mantel-Garn der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, das eine besonders gute mechanische Beständigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Garn mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Garn, das insbesondere auch als Nähgarn verwendet wird, umfaßt mindestens zwei multifile Garnkomponenten, wobei die erste Garnkomponente überwiegend den Kern des Garnes und die zweite Garnkomponente überwiegend den Mantel des Garnes bilden. Hierbei sind die beiden Garne miteinander verwirbelt, was dazu führt, daß das Kernmaterial in Axialrichtung des gesponnenen Garnes gesehen geradlinig oder nahezu geradlinig verläuft, während das multifile Mantelgarn (Überlage) unter Ausbildung von Schlingen, sich selbst überkreuzenden Schlaufen und/oder Bögen mit dem Kerngarn verwirbelt ist und das Kerngarn vollständig oder nahezu vollständig umhüllt, so daß ein derartiges Garn ein bestimmtes Volumen und somit eine bestimmte Bauschigkeit besitzt. Die Einzelfilamente der zweiten Garnkomponente besitzen bei dem erfindungsgemäßen Garn eine spezifische Festigkeit, die zwischen 5% und 70 %, insbesondere zwischen 10% und 50%, der spezifischen Festigkeit der Einzelfilamente der ersten Garnkomponente beträgt.
Desweiteren nimmt bei dem erfindungsgemäßen Garn die zweite Garnkomponente über den Querschnitt des gesponnenen Garnes gesehen eine Fläche F₂ ein, die zweimal bis dreißigmal, insbesondere fünfmal bis fünfzehnmal, so groß ist wie die Fläche F₁, die die erste Garnkomponente (an der selben Querschnittsfläche) einnimmt. Um diese beiden Flächenwerte F₁ und F₂ zu ermitteln, wird von dem gesponnenen Garn über eine vorgegebene Länge, insbesondere über eine Länge von 1 Meter bis 4 Meter, eine Vielzahl, insbesondere 50 bis 150 Querschnitte, erstellt. In jedem Querschnitt wird dann die Fläche F₁, die die erste Garnkomponente einnimmt, derart bestimmt, daß man einen Kreis mit dem kleinstmöglichen Radius so einzeichnet, daß alle Filamente der ersten Garnkomponente innerhalb dieses Kreises liegen. Hieraus wird dann unter Berücksichtigung des zuvor genannten kleinstmöglichen Radius die Fläche F₁ an diesem konkreten Querschnitt errechnet. Die Mittelwertbildung der verschiedenen Querschnittsflächen ergibt dann den entsprechenden Wert für die Fläche F₁. Genau nach dem selben Verfahren ermittelt man den Mittelwert der Querschnittsfläche F2, die die Einzelfilamente der zweiten Garnkomponente einnimmt, wobei bei der Anlage der zweiten Kreisfläche F₂ so verfahren wird, daß bei jedem Schnitt der Mittelpunkt der zweiten Kreisfläche in den Mittelpunkt der ersten Kreisfläche gelegt wird. Entsprechende Versuche an Nähgarn, bei denen der Mittelwert der Fläche F₁ zum Mittelwert der Fläche F₂ ein Verhältnis von 1:2 bis 1:30, und insbesondere ein Verhältnis 1:5 bis 1:15 besitzen, haben gezeigt, daß derartige Garne bei allen Nähoperationen ein wesentlich verbessertes Laufverhalten besitzen, das sich in einer deutlich reduzierten Fadenbruchhäufigkeit und dementsprechend wenig Nähmaschinenstillständen auszeichnet.
Das erfindungsgemäße Garn weist eine Reihe von weiteren Vorteilen auf. So konnte festgestellt werden, daß sich ein derartiges Garn besonders gut, d.h. ohne Fadenriß, verarbeiten läßt. Dies wird darauf zurückgeführt, daß bei dem erfindungsgemäßen Garn Fadenaufschiebungen, die als Vorstufe für einen Fadenriß anzusehen sind, nicht auftreten. Vielmehr wurde erkannt, daß bei dem erfindungsgemäßen Garn einselne Filamente, die sich während der Verarbeitung an bestimmten Maschinenteilen, beispielsweise an Umlenkrollen, Fadenbremsen der Nadel einer Nähmaschine u. dgl., verhaken, nicht wie bei einem herkömmlichen Garn zu den unerwünschten Fadenaufschiebungen und damit zu einem Reißen des gesamten Garnes führen, aufgrund ihrer vorstehend angegebenen geringen spezifischen Festigkeit sofort rissen, so daß das erfindungsgemäße Garn trotz seiner relativ hohen Bauschigkeit, die die Gefahr von sich verhakenden Einzelfilamenten erheblich vergrößert, dennoch eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen besitzt. Mit anderen Worten wird somit bei dem erfindungsgemäßen Garn die Überlage aus einem Material erstellt, dessen Einzelfilamente bewußt eine geringe Festigkeit aufweisen, wodurch diese Einzelfilamente bei einem geringfügigen Verhaken schon reißen, um so die Ausbildung von Fadenaufschiebungen und damit auch der hierauf folgende Bruch des Gesamtfadens zu verhindern.
Die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Garnes im Vergleich zu einem herkömmlich ausgebildeten verwirbelten Kern-Mantel-Garns zeigt sich insbesondere dann, wenn aus dem erfindungsgemäßen Garn ein Nähgarn erstellt wir. Hierbei konnte anhand von Hochgeschwindigkeits-Videoaufnahmen beim Nähen festgestellt werden, daß bei dem erfindungsgemäßen Nähgarn die sich während des Vernähens an Nähmaschinenteilen, insbesondere an dem Greifer und/oder der Nadel, verhakenden Einzelfilamente der Überlage aufgrund der vorgegebenen geringen spezifischen Festigkeit sofort rissen, ohne daß es dabei zu einem nennenswerten Abbremsen der Vorwärtsbewegung des Nähgarnes kam. Weiterhin wurde bei dem erfindungsgemäßen Garn beobachtet, daß die für das Nähen erforderliche Schlingenbildung des Nadelfadens einwandfrei ablief, selbst wenn abstehende Einzelfilamente verhakten. Demgegenüber wurde das konventionelle Nähgarn bei einem Verhaken der abstehenden Filamente deutlich abgebremst, da die verhakten Einzelfilamente nicht rissen, so daß entsprechende Aufschiebungen ausgebildet wurden und hiernach das Garn insgesamt riß bzw. das Garn nicht nähte, da die zuvor angesprochenen Schlingen des Nadelfadens nicht oder nur ungenügend ausgebildet wurden. Hierdurch wird erklärlich, daß das erfindungsgemäße Garn als Nähgarn im Vergleich zu einem konventionellen Nähgarn ein deutlich verbessertes Nähverhalten besitzt, d.h. mit dem erfindungsgemäßen Nähgarn ist es im Vergleich zu dem konventionellen Nähgarn unter industriellen Nähbedingungen (5000 bis 7000 Stiche pro Minute) möglich, ohne Garnriß eine bis zu etwa 50% höhere Knopflochanzahl oder 40 bis 60% längere Nähte zu erstellen.
Um bei dem erfindungsgemäßen Nähgarn die zuvor angegebenen geringeren spezifischen Festigkeiten der Einzelfilamente zu erzeugen, bestehen grundsätzlich zwei Möglichkeiten.
Die erste Möglichkeit sieht vor, daß für die Überlage eine multifile Garnkomponente eingesetzt wird, die über ihre axiale Länge gesehen von sich aus schon die zuvor angegebene spezifische Festigkeit besitzt.
Bei der zweiten Möglichkeit weist das erfindungsgemäße Garn in der Überlage Einzelfilamente auf, die in Axialrichtung gesehen Abschnitte besitzen, in denen die spezifische Festigkeit der Einzelfilamente zwischen 5% und 70%, insbesondere zwischen 20% und 50%, bezogen auf die spezifische Festigkeit der Einzelfilamente der ersten Garnkomponente liegt. Mit anderen Worten weisen vorzugsweise alle Einzelfilamente der Überlage in Axialrichtung gesehen eine Vielzahl von Sollbruchstellen auf, so daß bei einem Verhaken der Einzelfilamente während der Verarbeitung die Einzelfilamente in diesen Abschnitten (Sollbruchstellen) reißen können, wodurch die Ausbildung von Aufschiebungen und ein Gesamtgarnbruch verhindert wird.
Zu der zuvor wiedergegebenen ersten Möglichkeit zählt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Garnes, bei dem die erste und zweite Garnkomponente aus demselben Material bestehen. Weiterhin weist das Material der zweiten Garnkomponente einen Polymerisationsgrad auf, der geringer ist als der Polymerisationsgrad des Materials, aus dem die erste Garnkomponente besteht. Vorzugsweise wird bei dieser Ausführungsform als zweite Garnkomponente (Mantelkomponente) ein solches multifiles Synthesematerial, beispielsweise aus Polyester, Polyamid 6, Polyamid 66, Polyäthylen oder Polypropylen, eingesetzt, dessen mittleres Molekulargewicht zwischen 5% und 40%, insbesondere zwischen 15% und 25%, unter dem mittleren Molekulargewicht des Synthesefasermaterials der ersten Garnkomponente liegt, wobei die mittleren Molekulargewichte durch die bekannten Normen in üblicher Weise viskosimetrisch bestimmt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Garnes weist eine zweite Garnkomponente auf, bei der alle Einzelfilamente oder zumindestens die im Garnquerschnitt gesehen äußeren Einzelfilamente, die unter Ausbildung der zuvor genannten Schlingen, sich selbst überkreuzenden Schlaufen oder Bögen dem Garn ein gewisses Volumen verleihen, eine absolute Einzelfilamentfestigkeit kleiner als 3,5 cN besitzen. Insbesondere bei Nähgarnen konnte festgestellt werden, daß die Näheigenschaften des erfindungsgemäßen Nähgarnes dann besonders gut sind, wenn das Nähgarn eine zweite Garnkomponente umfaßt, deren absolute Einzelfilamentfestigkeit zwischen 0,5 cN und 3 cN, insbesondere zwischen 0,8 cN und 2 cN, liegt. Hierbei ist es unerheblich, ob diese absoluten Einzelfilamentfestigkeiten dadurch ereicht werden, daß die Multifilamente entsprechende Abschnitte, d.h, somit Sollbruchstellen, aufweisen, oder daß die Multifilamente über ihre gesamte Länge gesehen die zuvor genannten gleichbleibenden Einzelfilamentfestigkeiten besitzen.
Bezüglich der Einzelfilamenttiter der Filamente der zweiten Garnkomponente ist bei dem erfindungsgemäßen Garn festzuhalten, daß vorzugsweise hierfür solche Multifilamentgarne eingesetzt werden, deren Einzelfilamenttiter zwischen 0,4 dtex und 1,4 dtex, insbesondere zwischen 0,5 dtex und 0,7 dtex, variieren. Multifile zweite Garnkomponenten mit einem derartig feinen Einzelfilamenttiter stellen sicher, daß bei einer geringen mechanischen Beanspruchung infolge eines Verhakens der Filamente diese reißen, so daß bei dem erfindungsgemäßen Garn die Ausbildung von Fadenaufschiebungen und als Folge davon auch das Auftreten von Garnbrüchen verhindert ist.
Selbstverständlich kann jedoch bei dem erfindungsgemäßen Garn auch der Einzelfilamenttiter der zweiten Garnkomponente höher liegen als die zuvor angegebenen Titer, insbesondere in einem Bereich zwischen 1,4 dtex und 2,5 dtex. Hierbei muß nur sichergestellt sein, daß die Einzelfilamente bei einem bei der Verarbeitung auftretenden Verhaken entsprechend reißen.
Bezüglich der Festigkeit der ersten Garnkomponente, die bei dem erfindungsgemäßen Garn über dessen Querschnitt gesehen überwiegend im Garninneren angeordnet ist und die vollständig oder nahezu vollständig von der zweiten Garnkomponente (Überlage) abgedeckt wird, ist allgemein festzuhalten, daß sich die Festigkeit der ersten Garnkomponente nach dem jeweiligen Verwendungszweck des fertigen Garnes richtet. Üblicherweise werden hierfür Multifilamente mit einer spezifischen Festigkeit zwischen 40 cN/tex und 270 cN/tex eingesetzt. Insbesondere konnte festgestellt werden, daß beispielsweise Nähgarne für normale Nähoperationen dann den Anforderungen hinsichtlich der Belastbarkeit beim Nähen vollständig genügen, wenn die spezifische Festigkeit der Multifilamente der ersten Garnkomponente zwischen 60 cN/tex und 120 cN/tex liegt. Für spezielle Nähaufgaben, so z.B. für das Nähen eines Sicherheitsgurtes oder eines Airbags, werden bevorzugt solche Nähgarne eingesetzt, deren erste multifile Garnkomponente eine spezifische Festigkeit zwischen 120 cN/ tex und 270 cN/tex aufweist.
Bezüglich des Materials der ersten Garnkomponente des erfindungsgemäßen Garns ist festzuhalten, daß hierfür jedes Multifilamentgarn geeignet ist, das insbesondere die zuvor wiedergegebenen Festigkeiten aufweist. Hier sind speziell die hochfesten Polyestertypen mit einer spezifischen Festigkeit bis zu 90 cN/tex, Polyamid 6 mit einer spezifischen Festigkeit ebenfalls bis zu 90 cN/tex, Polyäthylen und Polypropylen mit spezifischen Festigkeiten bis zu 80 cN/tex, hochfeste Polyäthylenfasern, insbesondere die Gel gesponnenen hochfesten Polyäthylenfasern, mit einer spezifischen Festigkeit von 270 cN/tex, aromatische Polyamidfasern (Aramide) mit einer spezifischen Festigkeit von 230 cN/tex, und/oder Karbonfasern zu nennen. Durch die Abdeckung dieser Kernmaterialien, die teilweise nur sehr schwierig und aufwendig zu färben sind, mit den zuvor genannten Fasern der zweiten Garnkomponente wird es möglich, ein Garn zur Verfügung zu stellen, das neben den zuvor bereits mehrfach erwähnten ausgezeichneten mechanischen Beständigkeiten noch mit vertretbarem Aufwand vom äußeren Farbeindruck her einheitlich gefärbt ist, da die gut und einfach anfärbbare Überlage, beispielsweise aus Polyester-, Polyamid 6- oder Polyamid 6.6- multifilamenten, das schlecht färbbare Kernmaterial nahezu vollständig oder vollständig abdeckt, so daß im fertigen Garn, insbesondere Nähgarn, diese Farbunterschiede zwischen dem ungefärbten bzw. schlecht durchgefärbten Kernmaterial und der gut und gleichmäßig gefärbten Überlage makroskopisch nicht in Erscheinung treten.
Der Einzelfilamenttiter der ersten Garnkomponente variiert bei dem erfindungsgemäßen Garn zwischen etwa 0,4 dtex und 5 dtex, vorzugsweise zwischen 0,8 dtex und 4 dtex.
Die Elementarfadenzahl der ersten Garnkomponente liegt zwischen 16 und 300, insbesondere zwischen 24 und 96, während die zweite Garnkomponente mindestens ein Multifilamentgarn aufweist, dessen Elementarfadenzahl zwischen 20 und 400, insbesondere zwischen 36 und 120, variiert.
Bezüglich des Gesamttiters des erfindungsgemäßen Garnes ist festzuhalten, daß dieser zwischen 50 dtex und 500 dtex, vorzugsweise zwischen 80 dtex und 300 dtex, variiert.
Eine besonders geeignete Ausführungsform des erfindungsgemäßen Garnes, das vorzugsweise als Nähgarn eingesetzt wird, sieht vor, daß das Massenverhältnis der ersten Garnkomponente zur zweiten Garnkomponente zwischen etwa 90:10 bis etwa 50:50, vorzugsweise zwischen etwa 80:20 bis etwa 60:40, beträgt.
Vorstehend wurde von den sich bei der Verarbeitung des Garnes verhakenden Einzelfilamenten gesprochen. Hierunter fallen alle von der Garnlängsachse abstehenden Filamentteile, insbesondere auch die beim Verwirbeln gebildeten Schlaufen und/oder sich selbst überkreuzenden Schlingen.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, durch das das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Garn besonders einfach und wirtschaftlich herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Garnes, insbesondere eines Nähgarnes, sieht vor, daß man mindestens eine erste multifile Garnkomponente mit mindestens einer zweiten multifilen Garnkomponente durch einen Fluidstrom, insbesondere durch einen Gasstrom, miteinander verwirbelt. Hierbei wählt man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als zweite Garnkomponente ein solches Garnmaterial aus, dessen Einzelfilamente eine spezifische Festigkeit besitzen, die zwischen 5 % und 70%, vorzugsweise zwischen 10 % und 50%, der spezifischen Festigkeit der Einzelfilamente der ersten Garnkomponente liegt. Desweiteren führt man die Verwirbelung derart aus, daß die zweite Garnkomponente im Querschnitt des gesponnenen Garnes gesehen eine Fläche F₂ einnimmt, die zweimal bis dreißigmal, insbesondere fünfmal bis fünfzehnmal, so groß ist wie die Fläche F₁, die die erste Garnkomponente einnimmt.
Wie bereits vorstehend beim erfindungsgemäßen Garn beschrieben, kann man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entweder für die zweite Garnkomponente ein solches Material auswählen, das über die gesamte Länge der Filamente gesehen die zuvor beschriebene Festigkeit besitzt, oder man wählt hierfür ein Material aus, das über die Länge der Filamente gesehen gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilte Abschnitte besitzt, in denen die Filamente die zuvor wiedergegebene spezifische Festigkeit aufweisen. Derartige Abschnitte, die auch vorstehend als Sollbruchstellen bezeichnet sind, lassen sich auf verschiedene Wege herstellen.
So sieht eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß man zur Erzeugung der Abschnitte das multifile Material der zweiten Garnkomponente vor dem Verwirbeln mit der ersten Garnkomponente über die Länge der zweiten Garnkomponente gesehen ungleichmäßig verstreckt. Vorzugsweise werden hier die Einzelfilamente der zweiten Garnkomponente in den Abschnitten geringer verstreckt. Dies kann man bei einer üblichen Verstreckungseinrichtung beispielsweise dadurch erreichen, daß man die Abzugsgalette, um die das zu verstreckende Multifilamentgarn geführt ist, asymmetrisch lagert. Dies führt dann dazu, daß bei jeder Umdrehung der Abzugsgalette das hierum geführte Multifilamentgarn der zweiten Garnkomponente unter Ausbildung eines geringer verstreckten Abschnittes (Sollbruchstelle) in diesem Abschnitt geringer verstreckt wird, so daß das Material in dem Abschnitt die zuvor genannten spezifischen Festigkeiten besitzt. Vorzugsweise wird hierbei die Galette derart asymmetrisch gelagert, daß hierdurch ein Verstreckungsverhältnis erzeugt wird, das zwischen 30% und 90%, vorzugsweise zwischen 60% und 80%, unter dem üblichen Verstreckungsverhältnis liegt.
Eine zweite Verfahrensvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß man zur Erzeugung der Abschnitte (Sollbruchstellen) in dem Multifilamentgarn der zweiten Garnkomponente eine in Garnlänge gesehen relativ kurze Strecke, die vorzugsweise zwischen 0,01mm und 0,5 mm liegt, thermisch behandelt. Hierdurch wird in diesem Abschnitt das entsprechende Garnmaterial gezielt thermisch geschädigt, was zur Folge hat, daß in diesem Abschnitt die Festigkeit entsprechend reduziert ist.
Vorzugsweise führt man bei der zuvor beschriebenen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens die thermische Behandlung an dem Multifilamentgarn der zweiten Garnkomponente vor dem Verwirbeln der zweiten Garnkomponente mit der ersten Garnkomponente durch, wobei es jedoch selbstverständlich auch möglich ist, eine derartige thermische Behandlung an dem bereits verwirbelten Garn vorzunehmen, da hierbei die zweite Garnkomponente überwiegend in der Außenlage des Garnes angeordnet ist Hierbei kann die thermische Behandlung der entsprechenden Abschnitte entweder durch direkten Kontakt der zu behandelnden Garnkomponente bzw. des gesponnenen Garnes mit einem entsprechenden Heizelement oder auf indirekte Weise erfolgen, wobei im letzteren Fall eine berührungslose Behandlung mit gepulsten Laserstrahlen besonders geeignet ist.
Eine andere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß man zur Erzeugung der Abschnitte das Multifilamentgarn der zweiten Garnkomponente in den Abschnitten chemisch, vorzugsweise durch eine Hydrolyse, abbaut. Dies hat dann zur Folge, daß das mittlere Molekulargewicht der so behandelten Garne in den Abschnitten im Vergleich zu benachbarten Garnbereichen erheblich, beispielsweise um etwa 30% bis etwa 60%, verringert wird, so daß das Garnmaterial in den Abschnitten zwangsläufig einen entsprechenden Festigkeitsverlust erfährt.
Vorzugsweise wird bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vor dem Verwirbeln auf das Multifilamentgarn der zweiten Garnkomponente eine Säure, insbesondere eine anorganische Säure, wie beispielsweise Salzsäure, Salpetersäure oder Schwefelsäure, oder eine Lauge, vorzugsweise Natronlauge, in einer Konzentration zwischen 1% und 10%, bezogen auf das Garngewicht, abschnittsweise aufgetragen. Ein derartiger Auftrag der Säure oder Lauge kann beispielsweise durch ein Sprühverfahren oder mittels einer Walze, die in Umfangsrichtung gesehen mit mindestens einem, sich in Radialrichtung erstreckenden erhöhten Abschnitt versehen ist, erfolgen. Nach dem Auftragen der Säure bzw. Lauge erfolgt eine Verweilzeit von einigen Sekunden oder vorzugsweise eine thermische Behandlung bei einer Temperatur zwischen 150° und 240° C, vorzugsweise bei 170° bis 190° C, wobei dann temperaturabhängig die Verweilzeiten zwischen 0,1 Sekunden und 30 Sekunden variieren.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Garnes sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Garn sowie das erfindungsgemäße Verfahren werden nachfolgend anhand der Zeichnung und anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figuren 1a - 1c: schematische Querschnittsansichten einer ersten Ausführungsform; und
Figur 2: eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Garnes.

Die Figuren 1a bis 1c zeigen schematisch typische Querschnitte eines Garnes an unterschiedlichen Stellen dieses Garnes. Hierbei wird in den Figuren 1a bis 1c insgesamt das Garn mit 1 bezeichnet, wobei es sich bei dem abgebildeten Garn um ein solches handelt, das als Nähgarn verwendet wird. Das Garn 1 besteht aus einer ersten Garnkomponente 2, die im Kern des Garnes 1 angeordnet ist. Die erste Garnkomponente 2 umfaßt 36 Einzelfilamente 5, wobei die Figuren 1a bis 1c nur einen Teil der Filamente 5 zeigen. Die Einzelfilamente 5 sind unter Ausbildung der ersten Garnkomponente 2 relativ dicht nebeneinanderliegend angeordnet und wurden zur deutlichen Unterscheidung durchgehend schwarz gezeichnet. Der Gesamttiter der ersten Garnkomponente beträgt 200 dtex, die spezifische Festigkeit 62 cN/tex.
Die erste Garnkomponente 2 wird von einer zweiten Garnkomponente 3 umhüllt, wobei diese zweite Garnkomponente (Überlage) ebenfalls eine Vielzahl von Einzelfilamenten 4 aufweist, von denen ebenfalls nur ein Teil eingezeichnet ist. Im Unterschied zur ersten Garnkomponente 2 besitzt die zweite Garnkomponente 3 bei den in den Figuren 1a bis 1c gezeigten Ausführungsform 48 Filamente 4. Etwa 60% - 90% der Filamente 4 der zweiten Garnkomponente 3 sind mit den Filamenten 5 der ersten Garnkomponente 2 verwirbelt, d.h. in den Schnittansichten sind diese Filamente 4 im Bereich des Kernes des Garnes und somit innerhalb der Fläche F₁ angeordnet, was in den Figuren 1a - 1c dadurch zum Ausdruck gebracht wird, daß sich im Bereich der ersten Garnkomponente 2 Filamente 4b der zweiten Garnkomponente 3 befinden. Der verbleibende Anteil, d.h. somit etwa 10% bis 40% der Filamente 4 der zweiten Garnkomponente 3 befinden sich außerhalb der Fläche F₁, was in den Figuren 1a - 1c durch die Bezugszeichen 4 und 4a dargestellt sind. Die spezifische Festigkeit eines jeden Einzelfilamentes 4 der zweiten Garnkomponente 3 beträgt etwa 35% der spezifischen Festigkeit eines jeden Filamentes 5 der ersten Garnkomponente 2.
Zur Ermittlung der Fläche F₁, die die Filamente 5 der ersten Garnkomponente 2 einnehmen und die in den Figuren 1a bis 1c durch die durchgezogene Linie begrenzt wird, und zur Ermittlung der Fläche F₂, die die Filamente 4 und 4a der zweiten Garnkomponente 3 (Überlage) einnehmen und die durch die gestrichelte Linie begrenzt wird, wurden über eine Garnlänge von vier Metern 100 Querschnitte angefertigt. Hierbei wurde über jeden Querschnitt jeweils zwei Kreisflächen gelegt, wobei die erste Kreisfläche F₁, die durch die durchgezogene Linie in den Figuren 1a bis 1c gekennzeichnet ist, so ausgewählt wurde, daß mit kleinstmöglichen Radius alle Filamente 5 der ersten Garnkomponente 2 innerhalb dieser Kreisfläche F₁ liegen. Analog hierzu wurde die zweite Kreisfläche F₂ in den Querschnitt so gelegt, daß der Mittelpunkt der zweiten Kreisfläche F₂ auf den Mittelpunkt der ersten Kreisfläche F₁ fällt und daß alle Filamente 4 und 4a der zweiten Garnkomponente 3 (Überlage) innerhalb der Kreisfläche F₂ mit dem kleinstmöglichen Radius angeordnet sind, wie dies in den Figuren 1a bis 1c durch die gestrichelte Linie ausgedrückt wird.
Von den so ermittelten 100 Flächen F₁ und 100 Flächen F₂ wurde jeweils der Mittelwert errechnet. Diese Mittelwerte wurden ins Verhältnis zueinander gesetzt, woraus sich bei der gezeigten Ausführungsform ein Verhältnis von F₁:F₂ von 1:6,4 ergab.
Die in den Figuren 1a bis 1c gezeigten Querschnitte stellen typische Beispiele für die Bandbreite der möglichen Querschnitte, die über die Länge in einem Garn vorhanden sein können, dar. So zeigen die schematischen Abbildungen der Figuren 1a und 1c Querschnittsformen, bei denen die erste Garnkomponente 2 relativ kompakt angeordnet ist, was sich in relativ kleinen Flächen F₁ ausdrückt. Demgegenüber unterscheidet sich die schematische Querschnittsansicht gemäß der Figur 1b dadurch, daß hier die erste Garnkomponente 2 eine relativ offene Struktur und damit eine relativ große Fläche F₁ besitzt. Die Filamente 4 der zweiten Garnkomponente 3 sind bei dem schematischen Querschnitt gemäß Figur 1a relativ gleichmäßig über die Fläche F₂ verteilt. Bei der Querschnittsform gemäß Figur 1b befindet sich demgegenüber eine relativ ungleichmäßige Verteilung der Einzelfilamente 4, was dadurch zum Ausdruck kommt, daß auch Einzelfilamente 4a relativ weit von der ersten Garnkomponente positioniert sind. Die in der Figur 1c dargestellte Schnittansicht belegt dies noch deutlicher. Hier sind drei Filamente 4a vorhanden, die am äußersten Rand der durchbrochenen Begrenzungslinie der Fläche F₂ lokalisiert sind, so daß die Fläche F₂ entsprechend groß ist.
Die Figur 2 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines Garnes 1 in der Seitenansicht. Hierbei besteht dieses Garn 1 aus einer ersten Garnkomponente 2, die 36 Einzelfilamente 5 aufweist und die im Kern des Garnes 1 angeordnet sind. Wie der Figur 2 zu entnehmen ist, laufen die Einzelfilamente 5 in nahezu gestreckter Form in Richtung der Längsachse des Garnes 1. Mit diesen Einzelfilamenten 5 der ersten Garnkomponente 2 sind die Einzelfilamente 4 der zweiten Garnkomponente verwirbelt, wobei die Einzelfilamente 4 der zweiten Garnkomponente 3 Schlaufen, Schlingen, sich selbst überkreuzende Schlaufen und Bögen bilden. Hierdurch kommt die in der Figur 1 schematisch gezeigte Querschnittsfläche F₂ zustande.
Wie der Vergrößerung der Figur 2a zu entnehmen ist, weist jedes Einzelfilament 4 der zweiten Garnkomponente 3 Abschnitte 8 auf, von denen eine Vielzahl in Längsrichtung der Einzelfilamente 4 vorgesehen ist und die jeweils voneinander beabstandet sind.
In diesen Abschnitten 8 ist der Titer des Einzelfilamentes 4 im Vergleich zu benachbarten Bereichen 9 um etwa 20 bis etwa 60%, bei der gezeigten Ausführungsform um etwa 40%, verringert, was zur Folge hat, daß die Einzelfilamente in den Abschnitten 8 reißen, wenn sich das Material der Überlage bei der Verarbeitung verhakt. Somit dienen diese Abschnitte 8 als Sollbruchstellen. Das nachfolgende Ausführungsbeispiel zeigt einen Weg auf, wie man derartige Abschnitte 8 herstellt.

Ausführungsbeispiel

Es wurde ein Nähgarn hergestellt, wobei dieses Nähgarn ein vorverstrecktes Polyester-Multifilamentgarn mit einer Elementarfadenzahl von 32 und einem Titer von 200 dtex aufwies. Die spezifische Festigkeit dieses Kernmaterials betrug 60 cN/tex. Dieses Polyestermultifilament-Kerngarn wurde mit einer zweiten Garnkomponente (Effektgarn) in einer herkömmlichen Düse derart verwirbelt, daß das hierbei gebildete Nähgarn sich selbst kreuzende Schlingen und Schlaufen aufweist. Das Effektgarn (Polyestermultifilamentgarn) besaß eine Elementarfadenzahl von 42 und einen Titer von 96 dtex. Vor der Verwirbelung wurden die Filamente des Effektgarnes derart aufgespreizt, daß die Einzelfilamente parallel nebeneinander angeordnet waren. Auf die so aufgespreizten Filamente wurde bereichsweise über eine Strecke von 0,05 mm eine 5%-ige Natronlauge über eine entsprechende Düse aufgespritzt, wobei die Flottenaufnahme 100% (bezogen auf das Garngewicht) betrug. Anschließend wurde das so behandelte Effektgarn kontinuierlich durch ein beheiztes Rohr geführt, wobei die Verweilzeit in dem beheizten Rohr 5 Sekunden betrug. Die Temperatur des geheizten Rohres war auf 200° C eingestellt. Hierdurch wurden in dem Effektgarn die vorstehend beschriebenen Abschnitte 8 erzeugt. Festigkeitsmessungen an Proben des Effektgarnes nach dem Verlassen des Heizrohres ergaben, daß die spezifische Festigkeit der Einzelfilamente der Effektgarnkomponente 40% niedriger lag als die spezifische Festigkeit der Einzelfilamente des Kerngarnes.
Im Vergleich hierzu wurde ein zweites Nähgarn hergestellt, daß die zuvor beschriebenen identischen Effekt- und Kerngarnkomponenten aufwies, wobei jedoch abweichend hierzu das Effektgarn nicht mit der Natrylauge behandelt wurde und somit auch keine Abschnitte 8 aufwies.
Industriell durchgeführte Nähversuche zeigten, daß das Vergleichsgarn bei einem rückwärts- und multidirektionalen Nähen bei Stichzahlen zwischen 4.000 und 6.000 Stichen pro Minute eine etwa 40% höhere Fadenbruchhäufigkeit besaß als das Nähgarn, das die vorstehend beschriebenen Abschnitte 8 aufwies. Dies wird darauf zurückgeführt, daß die abstehenden Kapillare der Effektgarnkomponente, die beim Nähen unerwünscht verhaken, aufgrund der Abschnitte 8 sofort reißen, so daß hierbei keine Fadenaufschiebungen auftraten.

Claims

Garn (1), insbesondere Nähgarn, das mindestens zwei multifile Garnkomponenten (2, 3) umfaßt, wobei die erste Garnkomponente (2) überwiegend den Kern des Garnes und die zweite Garnkomponente (3) überwiegend den Mantel des Garnes bilden und die beiden Garnkomponenten (2, 3) miteinander verwirbelt sind und wobei die Einzelfilamente (4, 41, 4b) der zweiten Garnkomponente (3) eine spezifische Festigkeit besitzen, die zwischen 5 % und 70 %, insbesondere zwischen 10 % und 50 %, der spezifischen Festigkeit der Einzelfilamente (5) der ersten Garnkomponente (2) beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Garnkomponente (3) im Querschnitt des gesponnenen Garnes (1) gesehen eine Fläche (F₂) einnimmt, die zweimal bis dreißigmal, insbesondere fünfmal bis fünfzehnmal, so groß ist wie die Fläche (F₁), die die erste Garnkomponente (2) einnimmt.
Garn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (2) und zweite (3) Garnkomponente aus demselben Material bestehen und daß die zweite Garnkomponente (3) ein mittleres Molekulargewicht aufweist, das zwischen 5 % und 50 %, insbesondere zwischen 15 % und 25 %, unter dem mittleren Molekulargewicht der ersten Garnkomponente (2) liegt.
Garn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelfilamente (4, 4a, 4b) der zweiten Garnkomponente (3) in Axialrichtung gesehen Abschnitte (8) aufweisen, in denen die spezifische Festigkeit zwischen 5 % und 70 %, insbesondere zwischen 10 % und 50 %, bezogen auf die spezifische Festigkeit der Einzelfilamente (5) der ersten Garnkomponente (2) liegt.
Garn nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Garkomponente (3) Multifilamente (4, 4a, 4b) mit einer absoluten Einzelfilamentfestigkeit kleiner als 3,5 cN umfaßt.
Garn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Garnkomponente (3) Multifilamente (4, 4a, 4b) mit einer absoluten Einzelfilamemtfestigkeit zwischen 0,5 cN und 3 cN, vorzugsweise zwischen 0,8 cN und 2 cN, aufweist.
Garn nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Garnkomponente (3) Filamente (4, 4a, 4b) mit einem Einzelfilamenttiter zwischen 0,4 dtex und 1,4 dtex, vorzugsweise mit einem Eimzelfilamenttiter zwischen 0,5 dtex und 0,7 dtex, umfäßt.
Garn nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Garnkomponente (2) eine spezifische Festigkeit zwischen 40 cN/tex und 270 cN/tex, insbesondere zwischen 60 cN/tex und 120 cN/tex, umfaßt.
Garn nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Garnkomponente (2) Filamente (5) mit einem Einzelfilamenttiter zwischen 0,4 dtex und 5 dtex, vorzugsweise zwischen 0,8 dtex und 4 dtex, aufweist.
Garn nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Garnkomponente (2) mindestens ein Multifilamentgarn mit einer Elementarfadenzahl zwischen 16 und 300, insbesondere zwischen 24 und 96, aufweist.
Garn nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnnet, daß die zweite Garnkomponente (3) mindestens ein Multifilamentgarn mit einer Elementarfadenzahl zwischen 20 und 400, insbesondere zwischen 36 und 120, umfaßt.
Garn nach einem der Anprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Garnkomponente (2) hochfeste Multifilamentfasern, insbesondere Polyesterfasern, Polyamidfasern, Carbonfasern, Aramidfasern, Polyethylenfasern und/oder Polypropylenfasern, umfaßt.
Garn nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfeste Polyethylenfaser eine gelgesponnene Polyethylenfaser ist.
Garn nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Garnkomponente (3) eine Polyesterfaser, eine Polyamid 6-Faser oder eine Polyamid 6.6-Faser ist.
Garn nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Garnkomponente (2) und die zweite Garnkomponente (3) aus Polyestermultifilamenten bestehen.
Garn nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß das Massenverhälthis der ersten Garnkomponente (2) zur zweiten Garnkomponente (3) zwischen etwa 90:10 bis etwa 50:50, vorzugsweise zwischen etwa 80:20 bis etwa 60:40, variiert.
Garm nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß das gesponnene Garn (1) einen Gesamttiter zwischen 50 dtex und 500 dtex, vorzugsweise 80 dtex bis 300 dtex, aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Garnes (1), insbesondere eines Nähgarnes, nach einem der Ansprüche 1-16, wobei man die erste Garnkomponente (2) mit der zweiten Garnkomponente (3) durch einem Fluidstrom, insbesondere einen Gasstrom, miteinander verwirbelt und wobei man als zweite Garnkomponente (3) ein solches Garnmaterial auswählt, dessen spezifische Einzelfilamentfestigkeit zwischen 5 % und 70 %, insbesondere zwischen 10 % und 50 %, der spezifischen Einzelfilamentfestigkeit der ersten Garnkomponente beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verwirbelung derart ausführt, daß die zweite Garnkomponente (3) im Querschnitt des gesponnenen Garnes (1) gesehen eine Fläche (F₂) einnimmt, die zweimal bis dreißigmal, insbesondere fünfmal bis fünf zehnmal, so groß ist wie die Fläche (F₁), die die erste Garnkomponente einnimmt.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß man als zweite Garnkomponente (3) ein Multifilamentgarn verwendet, dessen Filamente (4, 4a, 4b) in Axialrichtung gesehen Abschnitte (8) aufweisen, in denen die spezifische Einzelfilamentfestigkeit zwischen 5 % und 70 %, insbesondere zwischen 10 % und 50 %, der spezifischen Einzelfilamentfestigkeit der ersten Garzkomponente (2) liegt.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die zweite Garnkomponente (3) vor dem Verwirbeln über die Garnlänge gesehen ungleichmäßig verstreckt.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß man die Einzelfilamente (4, 4a, 4b) der zweiten Garnkomponente (3) in den Abschnitten (8) geringer verstreckt.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß man die zweite Garkomponente (3) in den Abschnitten (8) bei einem Verstreckungsverhälthis verstreckt, das zwischen 30 % und 90 % unter dem üblichen Verstreckungsverhälthis liegt.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß man die Einzelfilamente (4, 4a, 4b) der zweiten Garnkomponente (3) abschnittsweise thermisch behandelt.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß man die thermische Behandlung vor dem Verwirbeln durchführt.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die Einzelfilamente (4, 4a, 4b) der zweiten Garnkomponente (3) abschnittsweise chemisch abbaut.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß man abschnittsweise eine Hydrolyse durchführt.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß man abschnittsweise eine Säure oder Lauge auf die einzelnen Filamente (4, 4a, 4b) der zweiten Garnkomponente (3) im einer Konzentration zwischen 1 % und 10 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der zweiten Garnkomponente (3), aufträgt.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Auftragen der Säure bzw. Lauge thermisch behandelt.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß man die thermische Behandlung bei einer Temperatur zwischen 140 °C und 250 °C, vorzugsweise zwischen 170°C und 200 °C, durchführt.
Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß man die thermische Behandlung zwischen 0,2 Sekunden und 20 Sekunden, insbesondere zwischen 2 Sekunden und 5 Sekunden, durchführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß man den chemischen Abbau an dem verwirbelten Garn (1) durchführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß man die thermische oder chemische Behandlung vor dem Verwirbeln der beiden Garnkomponenten (2, 3) durchführt und daß man die zweite Garnkomponente (3) vor der thermischen oder chemischen Behandlung aufspreizt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß man als zweite Garnkomponente (3) ein Multifilamentgarn mit einem Einzelfilamenttiter zwischen 0,4 dtex und 1,4 dtex, vorzugsweise zwischen 0,5 dtex und 0,7 dtex, einsetzt.