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Verfahren zur Herstellung von voluminösem Garn
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von voluminösem Garn, welches aus konti- nuierlichen, synthetischen Fäden aus hochkristallinen, hochmolekularen Polymeren von ex-Olefinen ge- bildet wird.
Es ist bekannt, dass kontinuierliche Garne aus synthetischen Fasern für einen Gebrauch, für welchen
Weichheit, Leichtigkeit und hohe Schutzwirkung benötigt werden, nicht geeignet sind. Für derartige
Zwecke ist ein Garn besonders geeignet, welches aus kurzen Fäden nach einem bei der Verarbeitung von naturlichen Fasern üblichen Verfahren hergestellt wird. Zu diesem Zweck werden die meisten der her- gestellten synthetischen Fasern geschnitten und in Stapelfasern übergeführt, um hernach zu Garnen versponnen zu werden. Es ist offensichtlich, dass ein Verfahren, welches ermöglicht, aus kontinuierlichen Fasern Garne mit den gleichen Eigenschaften zu erhalten, wie sie die Garne aufweisen, die aus Stapelfasern erhalten werden, äusserst vorteilhaft ist, da dadurch das Krempeln und Schneiden und die langen und teuren Nachbehandlungen vermieden werden.
Es haben aber die bisher angewandten Verfahren, um das Volumen von kontinuierlichen Garnen zu erhöhen (z. B. das in der deutschen Patentschrift Nr. 941010 für Polyamide oder Polyurethane beschriebene Verfahren), keine völlig zufriedenstellenden Resultate bei a-Olefin-Polymeren ergeben. Einige hievon sind kompliziert, wodurch das Verfahren sehr verteuert wird, während andere, weniger komplizierte Verfahren, schlechte Garne ergeben, bei welchen entweder das Volumen nicht dauerhaft ist oder die mechanischen Eigenschaften sehr geringen Werten entsprechen, nämlich praktisch den gleichen, wie sie ungestreckte Garne aufweisen.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines Garnes aus kontinuierlichen, synthetischen Fäden von hochkristallinen, hochmolekularen Polymeren von ex-Olefinen, welches ein gleiches oder grösseres Volumen besitzt als ein Garn, welches aus Stapelfasern gebildet wird.
Ein weiterer Gegenstand ist die Herstellung eines voluminösen kontinuierlichenGarnes mit einer Zugfestigkeit, welche wesentlich grösser ist als die von aus Stapelfasern hergestellten Garnen.
Die Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung eines voluminösen Garnes vor, welches aus kontinuierlichen, synthetischen Fäden aus hochkristallinen, hochmolekularen Polymeren von et-Oleflnen besteht, wobei ein kontinuierliches Garn aus diesen Fäden einer Verstreckung bei einer Temperatur von 20 bis 800C und mit der Maximalgeschwindigkeit, die im Hinblick auf die mechanische Stärke der Fäden bei dieser Temperatur möglich ist, verstreckt wird und hierauf das verstreckte Garn einer schnellen thermischen Behandlung in spannungslosem Zustand des Garnes bei einer Temperatur zwischen 500C und dem Schmelzpunkt der Fäden unterworfen wird, um die unregelmässig verteilten, durch die Streckung eingeführten Spannungen im Inneren zu entspannen, wodurch ein Garn erhalten wird, dessen Fäden eine Kräuselung aufweisen,
welche entlang der Fadenlänge unregelmässig verteilt ist und wobei die Kräuselbögen in verschiedenen Ebenen angeordnet sind. Derartige Kräuselungen unterstützen das Volumen, die Leichtigkeit und das Isolationsvermögen des Garnes, da sie die einzelnen Fäden voneinander in Abstand halten und so die nötigen Luftzwischenräume bilden und ausserdem dem Garn eine hohe Elastizität verleihen, da sie sich unter der Wirkung. einer Zugkraft strecken können und nach Nachlassen der Zugkraft ihre ursprüngliche Form wieder einnehmen. Ausserdem ist die Kräuselung permanent, wie dies durch die folgenden Beispiele gezeigt wird.
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Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Garne, welche aus Fäden von hochkristallinen, hochmolekularen Polymeren von Polypropylen bestehen.
Die beim Verstrecken bestimmenden Faktoren sind die Zuführungsgeschwindigkeit und die Temperatur, bei welcher das Verstrecken durchgeführt wird ; genauer gesagt ist es notwendig, mit einer hohen Zuführungsgeschwindigkeit und bei einer relativ niedrigen Temperatur zu arbeiten, d. h. bei der Maximalgeschwindigkeit, welche für jede Temperatur im Hinblick auf die mechanische Stärke der Fäden zulässig ist.
Unter diesen besonderenBedingungen kann man unregelmässig verteilte Spannungen in das Innere der Fäden einbringen, die, wenn man die Fäden der schnellen thermischen Behandlung unterwirft, entspannt werden und die besondere, vorausgehend beschriebene Kräuselung der Fäden erzeugen.
Es ist charakteristisch für das erfindungsgemässe Verfahren, dass die Orientierung der Kristalle im Faden nicht zerstört wird und dass daher ein Garn erhalten wird, welches die hohe Zugfestigkeit aufweist, die orientierten kristallinen Garnen eigen ist. Dies steht im Gegensatz zu Verfahren, welche auf starker Schrumpfung beruhen, bei welchen ein Grossteil der Orientierung des Garnes zerstört wird, so dass das Garn in seinem Endzustand eine Zugfestigkeit in der gleichen Grössenordnung aufweist, wie dies bei nicht verstrecktem Garn der Fall ist.
Es wurde nun gefunden, dass die besten Arbeitsbedingungen dann vorliegen, wenn eine Zuführungsge- schwindigkeitvon30bisl50m/min (im Vergleich zueinerZuführungsgeschwindigkeit von 10 bis 20 m/min beim normalen Verstrecken) und einer Temperatur von 20 bis 8Q C (normales Verstrecken wird zwischen 80 und 145 C durchgeführt) eingehalten wird.
Das Streckverhältnis kann von 1 : 2,5 bis 1 : 5,5 variieren.
Die Eigenschaften der erfindungsgemässen voluminösen Garne werden durch die beiliegenden Zich- nungen illustriert. Hiebei zeigen die Fig. 1A und 1B die Wirkung des erfindungsgemässen Verfahrens auf ein kontinuierliches 18-fädiges Polypropylengarn in bezug auf die Kräuselung. Es zeigt Fig. 1A ein ungekräuseltes kontinuierliches Garn und Fig. 1B das gleiche Garn nach thermischer Behandlung. Die Vergrösserung ist ungefähr 15-fach. Fig. 2 zeigt den Volumseffekt, welcher durch Herstellung eines verzwirnten 6-fädigen Garnes (wie es im folgenden Beispiel 2 beschrieben wird), welches eine Zahl in der gleichen Grössenordnung wie normale Wollgame aufweist, erhalten wird. Die Vergrösserung ist in diesem Fall 8-fach.
In der folgenden Tabelle werden die Eigenschaften eines kontinuierlichenpolypropylengarnes mit denen eines kontinuierlichen voluminösengarnes, welches gemäss dervorliegendenErfindung erhaltenwur- de, und mit den Eigenschaften eines Garnes, welches durch Verspinnen von Polypropylenstapelfasern erhalten wurde, verglichen. Die Volumsbestimmung des Garnes wurde dadurch ausgeführt, dass eine vorherbestimmte konstanteMenge der verschiedenenGarntypen unter konstanter Spannung auf Haspeln aufgewickelt wurde, worauf deren Volumen geometrisch bestimmt wurde. Das Volumen wird in cm3/g angegeben.
EMI2.1
<tb>
<tb>
Garntype <SEP> Zahl <SEP> Zugfestigkeit <SEP> Zwirndrehungen <SEP> Volumen
<tb> deniers <SEP> g/den <SEP> pro <SEP> m <SEP> cm3/g
<tb> Kontinuierliches <SEP> Garn <SEP> 430 <SEP> 4,5 <SEP> 200 <SEP> 1,93
<tb> Voluminöses
<tb> kontinuierliches <SEP> Garn <SEP> 435 <SEP> 2,9 <SEP> 200 <SEP> 4, <SEP> 2
<tb> Stapelgam <SEP> 432 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 200 <SEP> 4, <SEP> 0
<tb>
Versuche, welche mit einem Instron-Dynamometer durchgeführt wurden, zeigten, dass die so erhaltenen voluminösen kontinuierlichen Garne, wenn sie den gleichen Verformungszyklen, wie diese bei der Textilbearbeitung üblich sind, unterworfen werden, keinerlei Veränderung unterliegen, weder in ihrer Form und ihrem Volumen noch in der Zahl der Schleifen pro Längeneinheit und dass ihre Kräuselung permanent ist.
Ein besonders voluminöses Garn kann durch Verspinnen eines Stapels erhalten werden, welcher durch Schneiden eines nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltenen voluminösen Garnes erhalten wurde.
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Im Prinzip besteht das erfindungsgemässe Verfahren aus zwei Stufen :
1) Verstrecken des Garnes unter besonderen Umständen ;
2) schnelles Erhitzen des verstreckten Garnes.
Gemäss einer Abänderung des Verfahrens können Garne, welcher vorher den Behandlungen nach l) und 2) unterworfen wurden, mit Garnen, welche nur nach 1) behandelt wurden, doubliert oder verzwirnt werden, und das zusammengesetzte Garn, welches dadurch erhalten wurde, kann dann der unter 2) angeführten thermischen Behandlung unterworfen werden. Es können aber auch normale kontinuierliche Garne mit kontinuierlichen Garnen, welche vorher nur dem Verstrecken (1) unterworfen worden waren, doubliert oder verzwirntwerden, worauf das erhaltene zusammengesetzte Garnbei hohen Temperaturen einer Schrumpu fung unterworfen wird.
Das erfindungsgemässe voluminöse Garn kann zur Herstellung von weichen voluminösen Geweben mit einer hohen Schutzwirkung und sehr guter Wärmeisolierung verwendet werden.
Derartige Gewebe können nach üblichen Verfahren hergestellt werden, wie z. B. durch Wirken, Weben usw., wobei aber die Tatsache in Betracht gezogen werden soll, dass das voluminöse Garn sowohl für denKett-als auch für den Schussfaden verwendet werden kann. Oder es kann für den Schuss allein verwendet werden, während die Kette aus einem normalen kontinuierlichen Garn oder aus einer Stapelfaser besteht (oder auch umgekehrt). Eine andere besondere Ausführungsform besteht darin, dass im Schuss oder in der Kette oder in beiden ein nach dem obigen Verfahren (1) hergestelltes verstrecktes Garn verwendet wird, worauf das so hergestellte Gewebe der thermischen Behandlung (2) unterworfen wird.
Die ökonomischen Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens liegen auf der Hand ; sie beruhen hauptsächlich auf der Tatsache, dass ein im wesentlichen normaler Arbeitszyklus angewendet werden kann, bei welchem weder besondere noch teure Maschinen verwendet werden müssen.
Folgende Beispiele sollen die vorliegende Erfindung erläutern, ohne dass diese hierauf beschränkt werden soll.
Beispiel l : Ein 80-fädiges Garn, erhalten aus kristallinem Polypropylen mit einer Grenzviskosität von 0,9 (die Grenzviskosität wird gemessen In Tetrahydronaphthalinlösung bei 1350C) wird über einer warmen Platte (Plattentemperatur 70 C) mit einer Geschwindigkeit von 50 m/min und einem Streckverhältnis von 1 : 4 verstreckt.
Nach dem Verstrecken wird das Garn in Form eines Strähns in einen Autoklaven gebracht, worauf Dampf von 1200C eingeblasen wird. Es findet sofortiges Schrumpfen des Garnes statt. und das Garn ist charakteristisch gekräuselt. Die Behandlung ist nach 5 min zu Ende.
In der folgenden Tabelle wird ein Vergleich zwischen den Eigenschaften eines kontinuierlichenGarnes und denen eines gemäss der vorliegenden Erfindung erhaltenen voluminösen Garnes gegeben :
EMI3.1
<tb>
<tb> Art <SEP> des <SEP> Garnes <SEP> Zahl <SEP> deniers <SEP> Volumen <SEP> cm/g <SEP>
<tb> Kontinuierliches <SEP> Garn <SEP> 60 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP>
<tb> Voluminöses <SEP> kontinuierliches <SEP> Garn <SEP> 60 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP>
<tb>
Beispiel 2 : Ein 18-fädigesGarn, erhalten durch Verspinnen eines kristallinen Polypropylen : mit einer Grenzviskosität von 1, 1 wird bei 550C über einer warmen Platte mit einem Streckverhältnis von 1 : 3,5 und einer Abführungsgeschwindigkeit von 175 m/min verstreckt. Es werden 6 Enden des entstehenden Garnes vereinigt und mit 40 Drehungen/m verzwirnt.
Das Garn wird hierauf in Form von Strähnen in einem Autoklaven 5 min lang bei 1150C behandelt.
Es wird ein sehr voluminöses Garn erhalten, wie es in Fig. 2 der beigeschlossenen Zeichnungen in ungefähr 8-facher Vergrösserung gezeigt wird. Es hat die in der folgenden Tabelle angegebenen Eigenschaften :
EMI3.2
<tb>
<tb> Zwirn, <SEP> Drehungen <SEP> Volumen <SEP> cm'/g
<tb> pro <SEP> Meter
<tb> Nur <SEP> verstrecktes <SEP> Garn <SEP> 40 <SEP> 2 <SEP>
<tb> Verstreckte <SEP> und <SEP> thermisch <SEP> behandeltes <SEP> Garn <SEP> 40 <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP>
<tb>
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Beispiel 3 :
Ein Gewebe mit einer bienenwabenartigenWebart wird mit Garnen aus kristallinem
Polypropylen mit einer Grenzviskosität von 1,3 hergestellt, wobei als Kette ein kontinuierliches Garn mit einer Zahl von 320 den. und als Schuss ein kontinuierliches Garn mit einer Zahl von 350 den. verwendet wurde, welche Garne nur verstreckt, aber nicht thermisch behandelt worden waren.
Das so erhaltene Gewebe wird 5 min lang in einem Autoklaven bei 1150C behandelt. Es wird so ein weiches besonders voluminöses Gewebe erhalten.
Die folgende Tabelle enthält die Endeigenschaften dieses Gewebes im Vergleich mit den Eigenschaf- ten eines Gewebes, welches nicht der thermischen Behandlung unterworfen wurde (die Dicke wurde gemäss
ASTM D 76/49 bestimmt).
EMI4.1
<tb>
<tb>
Art <SEP> des <SEP> Gewebes <SEP> Dicke <SEP> Gewicht <SEP> Volumen
<tb> mm <SEP> g/m <SEP> cm'/g
<tb> Vor <SEP> der <SEP> Behandlung
<tb> im <SEP> Autoklaven <SEP> 0, <SEP> 63 <SEP> 195, <SEP> 6 <SEP> 3, <SEP> 00 <SEP>
<tb> Nach <SEP> der <SEP> Behandlung
<tb> im <SEP> Autoklaven <SEP> 1, <SEP> 05 <SEP> 231, <SEP> 6 <SEP> 4, <SEP> 55 <SEP>
<tb>
PATENTANSPRÜCHE :
1.
Verfahren zur Herstellung eines voluminösen Garnes aus kontinuierlichen, synthetischen Fäden aus hochkristallinen. hochmolekularen Polymeren von ct-Olefinen, dadurch gekennzeichnet, dass ein kontinuierliches Garn aus diesen Fäden einer Verstreckung bei einer Temperatur von 20 bis 800C und mit der Maximalgeschwindigkeit, die im Hinblick auf die mechanische Stärke der Fäden bei dieser Temperatur möglich ist, verstreckt wird und hierauf das verstreckte Garn einer schnellen thermischen Behandlung in spannungslosem Zustand des Garnes bei einer Temperatur zwischen 50 C und dem Schmelzpunkt der Fäden unterworfen wird, um die unregelmässig verteilten, durch die Streckung eingeführten Spannungen im Inneren zu entspannen, wodurch ein Garn erhalten wird, dessen Fäden eine Kräuselung aufweisen,
welche entlang der Fadenlänge unregelmässig verteilt ist und wobei die Kräuselbögen in verschiedenen Ebenen angeordnet sind.