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Verfahren zur Herstellung eines voluminösen Garnes oder Bündels aus
endlosen Kunstfäden Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
eines voluminösen Garnes oder Bündels aus endlosen Kunstfäden, bei welchen die Einzelfäden
des Fadenbündels infolge einer Wirbelbehandlung mittels eines Gas- oder Flüssigstromes
in Schlingen und Schlaufen gelegt werden.
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Seit der Einführung synthetischer Fäden und Fasern sind viele Verfahren
bekanntgeworden, um den aus ihnen hergestellten Geweben einen ähnlichen Griff zu
geben, wie sie Baumwoll- und Wollgewebe besitzen. Vor kurzem wurde im Handel ein
neues voluminöses Garn eingeführt, das aus einer Vielzahl im wesentlichen endloser,
einzeln in sich verschlungener Fäden besteht. Die einzelnen Fäden weisen in regellosem
Abstand voneinander Windungen, Schleifen und Schlingen auf. Diese Garne kennzeichnen
sich durch eine vergrößerte Fülligkeit; aus ihnen hergestellte Gewebe besitzen einen
weicheren Griff und ein erhöhtes Warmhaltungsvermögen.
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Ein solches Garn besitzt die erwünschten Eigenschaften eines gesponnenen
Garnes aus Stapelfasern, ohne jedoch den Nachteil aufzuweisen, daß endlose Fäden
in Stapelfasern zerlegt und dann die Fasern wieder in Garn überführt werden müssen.
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Es wird nach einem verhältnismäßig einfachen Verfahren hergestellt,
indem man im wesentlichen ein endloses Fadenbündel in ein gasförmiges, turbulentes
Medium führt. Die Turbulenz wird im allgemeinen erzeugt, indem man durch eine Düse
Luft in eine Zone einleitet, durch welche das Fadenbündel geführt wird.
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Die Stabilität des gewirbelten Garnes hängt zum großen Teil von der
Reibung der Fäden aneinander ab. Diese Reibung kann erhöht werden, indem man das
Fadenbündel vor oder nach Passieren der Luftdüse dreht, um die Windungen fester
zu halten. Dieses Drehen ist jedoch auf Grund der erforderlichen Behandlungszeit
und -apparatur kostspielig, und die entstehenden Kosten sind etwa so hoch wie diejenigen
der Wirbelbehandlung selbst.
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Die Erfindung zielt auf ein Verfahren zur Umwandlung des in der Kunstseidefabrik
verzwirnten Fadenbündels, d. h, eines Garnes von 0 bis 120 Drehungen, in gewirbeltes
voluminöses Garn ohne weitere Verzwirnung ab. Nach der Erfindung wird ein voluminöses
gewirbeltes Garn von einer solchen Stabilität erhalten, daß ein Auseinanderziehen
der Windungen und Fadenverschlingungen bei der nachfolgenden Verarbeitung des Garns
zu Web- und Strickwaren nicht erfolgt. Auch ist es in Garnkörpern hinreichend gefestigt.
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Dieses wird gemäß der Erfindung erreicht, indem das ungedrehte oder
nur schwach gedrehte Fadenbündel vor der Wirbelbehandlung mit einer wasserempfindlichen
Schlichte behandelt, alsdann getrocknet und nach der Wirbelbehandlung unter geringer
Spannung aufgewickelt wird, worauf der Wickel der Einwirkung von Wärme und Feuchtigkeit
ausgesetzt wird.
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Es ist zwar bekannt, durch Drehen und Zurückdrehen mechanisch erzeugte
Kräuselungen von Kunstfäden oder Garnen mit knitterfestmachenden und wasserabstoßendmachenden
Mitteln bzw. durch Dämpfen möglichst dauerhaft zu fixieren und die so behandelten
Fäden bzw. Garne abschließend möglichst spannungsfrei aufzuspulen. Demgegenüber
handelt es sich jedoch bei der Erfindung um die Lösung einer ganz anderen Aufgabe.
Nach der Erfindung sollen aus endlosen Fäden bestehende, urgedrehte oder nur schwach
gedrehte Garne, die durch eine Wirbelbehandlung voluminös gemacht worden sind, für
die textile Weiterbehandlung, z. B. für das Verweben, in ihren Schlingen und Schlaufen
gefestigt werden. Zur Lösung dieser Aufgabe bedient sich die Erfindung vor der Wirbelbehandlung
auch anderer Fixierungsmittel wie die bekannten Verfahren, nämlich wasserlöslicher
bzw. wasserempfindlicher Schlichtemittel, die durch eine Behandlung mit einem wäßrigen
Bad leicht wieder entfernbar sind. Außerdem wird diese Aufgabe durch ein ganz bestimmtes
Aneinanderreihen
von gewissen Verfahrensschritten erreicht. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß
die Behandlung des voluminösen Garnes selbst mit der Schlichte nicht zu der angestrebten
Stabilität des voluminösen Garnes führt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Wirbelung
von synthetischen Fäden, die durch Schmelzspinnen hergestellt sind und eine glatte
Oberfläche besitzen, wie z. B. Polyamidfäden. Es wurde gefunden, daß für glänzendes
oder halbstumpfes Polyamidgarn, in Abhängigkeit vom Titer und Einzelfadendenier,
mehrere Drehungen je Zoll, also je 25,4 mm, erforderlich sind, um die Windungen
ausreichend gegen übermäßig starkes Auseinanderziehen bei der anschließenden normalen
Verarbeitung des gewirbelten Produktes zu Geweben zu stabilisieren. So muß z. B.
ein halbstumpfes Polyamidgarn von 80 Gesamtden und 68 Fäden vor oder nach Hindurchführung
durch die Wirbeldüse etwa 13 Drehungen/25,4 mm erhalten. Die gleiche Stabilität
wird nach dem Verfahren gemäß der Erfindung mit Nylongarn von etwa 0,5 Drehungen/25,4
mm erzielt.
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Als Schlichte oder Oberflächenüberzug, der auf das Fadenbündel vor
der Wirbelung aufgebracht wird, kann jede handelsübliche Schlichte verwendet werden,
die wasserlöslich oder zumindest wasserempfindlich ist, d. h. als wäßrige Lösung
aufgebracht werden kann oder bei Aufbringung in einem organischen Lösungsmittel
so gegen Wasser empfindlich ist, daß sie bei Einwirkung von Wärme und Feuchtigkeit,
so von Wasserdampf, weich und klebrig wird. Die Schlichte muß ferner anschließend
mittels einer üblichen wäßrigen Beuche von dem fertigen Gewebe entfernt werden können.
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Zu den geeignetsten der bekannten Schlichten gehören die Alkalisalze
der Carboxymethylcellulose, insbesondere das Natriumsalz, Lösungen verschiedener
Polyvinylalkohole, insbesondere mit einem Gehalt an Borsäure, wie in der USA.-Patentschrift
2 324 604 beschrieben, bestimmte Stärken und Stärkederivate, wie Stärkeäther, und
wasserunlösliche Copolymere von Vinyl- und Acrylsäureestern und copolymerisierbaren
Carbonsäuren, wie Crotonsäure, Acrylsäure, Maleinsäure u. dgl. Beispiele für solche
Polymere sind Copolymere aus 95 Molprozent Athylacrylat und 5 % Acrylsäure sowie
95 Molprozent Vinylacetat und 5 Molprozent Crotonsäure. Polymere dieser Art werden
in Form ihrer wasserlöslichen oder wasserempfindlichen Alkali-, Ammonium- oder Aminsalze
verwendet. Zur Durchführung der Erfindung kann man jedoch jede geeignete Schlichte
verwenden, die durch Behandlung mit warmer feuchter Luft klebrig gemacht werden
kann.
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Die optimale Konzentration der Schlichtelösung ändert sich normalerweise
mit den Garneigenschaften und mit der Art der Schlichte. Obliche Methoden zur Aufbringung
der Schlichte sind z. B. die Verwendung eines Streckzwirners, einer Aufspulvorrichtung
oder eines Kreuzspulwicklers, Standardeinrichtungen der Textilindustrie, zusammen
mit einer Emulsionswalze. Bei Verwendung z. B. des Kreuzspulwicklers haben sich
fürNylongarn wäßrigeLösungen mit 0,5 bis etwa 1,5 Gewichtsprozent Natriumcarboxymethylcellulose
als zufriedenstellend erwiesen. Die Polyvinylalkoholschlichten andererseits sollen
in Form wäßriger Lösungen mit einem Feststoffgehalt von 2 bis 8 % verwendet werden.
Die Aufbringung der Schlichte auf das Fadenbündel kann in jedem beliebigen Zeitpunkt
vor der Wirbelbehandlung erfolgen. Es ist besonders zweckmäßig, die Schlichte während
der Fadenherstellung aufzubringen. Nach Aufbringung der Schlichtelösung soll das
Bündel unter Atmosphärenbedingungen, z. B. 60% relative Feuchtigkeit und 24° C,
getrocknet oder konditioniert werden. Schlingen von gleichmäßigerer Größe in dem
gewirbelten Produkt werden erreicht, wenn ein so konditioniertes Garn der Einwirkung
des Luftstromes ausgesetzt wird. Das Fadenbündel kann mit hoher Geschwindigkeit
gewirbelt werden, wenn man der Schlichte kleine Anteile eines organischen hygroskopischen
Mittels, wie Äthylenglykol, Glycerin oder Polyvinylalkohol, zusetzt.
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Die Wirbelbehandlung kann in beliebiger Weise ausgeführt werden, vorzugsweise
arbeitet man z. B. nach dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß dem deutschen Patent
1061953. Die einzige Beschränkung der Wirbelbehandlung besteht darin, daß
das Fadenbündel einem Gasstrom, vorzugsweise Luftstrom, von solch hoher Geschwindigkeit
ausgesetzt wird, daß unter den Behandlungsbedingungen die Einzelfäden des Bündels
getrennt und so umhergepeitscht werden, daß an den Einzelfäden Verschlingungen gebildet
werden. Im besonderen eignet sich hierfür eine solche Düse, bei welcher der Luftdruck
1,4 bis 5,6 at beträgt und das Fadenbündel mit einer Geschwindigkeit von etwa 91
m/min zugeführt und mit einer Geschwindigkeit von etwa 76 bis 82 m/min aufgespult
wird.
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Nach der Wirbelbehandlung wird das Garn zu einem Wickel von beliebiger
üblicher Größe oder Art aufgespult, wobei die üblichen konischen Kreuzspulen bevorzugt
werden. Die Spannung, unter welcher das Garn aufgewickelt wird, darf nicht so groß
sein, daß die dem Garn durch die Wirbelbehandlung aufgeprägten Schlingen auseinandergezogen
werden, sie muß andererseits aber so hoch sein, daß das Garn nicht derart lose aufgewunden
wird, daß es von dem Kegel abgleitet. Ferner darf die Spannung nicht so groß sein,
daß die Dichte des aufgespulten Wickels bei Einwirkung hoher Feuchtigkeit eine gleichmäßige
Aktivierung verhindert. Für ein Polyamidgarn won 80 den und 68 Fäden wird z. B.
eine Spannung von 10 bis 20 g bevorzugt.
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Nachdem das Garn zu einem geeigneten Wickel aufgespult ist, wird es
mit warmer feuchter Luft behandelt, um die wasserempfindliche Schlichte zu reaktivieren
und die feinen Schlingen und Schlaufen festzulegen. Eine hohe relative Feuchtigkeit,
z. B. 90% bei Raumtemperatur, bewirkt in wenigen Stunden eine beträchtliche Verbesserung
der Stabilität des gewirbelten Fadenbündels. Höhere Temperaturen, selbst bei etwas
niedrigerer Feuchtigkeit, sind wirksamer und werden bevorzugt. Niedrige relative
Feuchtigkeiten, wie z. B. 60°/o, sind bei Temperaturen von ungefähr 82 bis 93° C
wirksam, während bei Temperaturen von etwa 38° C die relative Feuchtigkeit zumindest
90% betragen soll. Ausgezeichnete Ergebnisse sind erzielt worden, wenn man das zu
einem Wickel aufgespulte gewirbelte Garn 15 bis 30 Minuten in einem üblichen Heizofen
behandelt, der auf eine Temperatur der trockenen Thermometerkugel von 66° C und
der feuchten Thermometerkugel von 60° C eingestellt ist, was etwa 75% relativer
Feuchtigkeit entspricht.
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Die Stabilität des gewirbelten Produktes wird als die relative Veränderung
der bleibenden Dehnung
des gewirbelten Garns nach bestimmten Belastungen
ermittelt. Die Stabilitätsprüfung hat sich als ein zuverlässiges Mittel zur Kennzeichnung
von gewirbeltem Garn erwiesen. Diese Prüfung wird folgendermaßen durchgeführt: Man
mißt ein 1 m langes Stück des gewirbelten Garns unter einer Spannung von etwa 0,01
g/den und unterwirft es dann 30 Sekunden einer Belastung von 0,5 g/den. Dann entfernt
man das Gewicht, läßt die Spannung von 0,01 g/den weiter einwirken und mißt die
Länge erneut. Der Unterschied zwischen der ursprünglichen und der zuletzt gemessenen
Länge stellt die bleibende Dehnung dar; wenn man diese als Prozentsatz der ursprünglichen
Länge (1 m) ausdrückt, so erhält man die Stabilität. Eine am Boden des Stabilitätsprüfgerätes
vorgesehene, in Zentimeter geeichte Skala ermöglicht die direkte Ablesung der Stabilität.
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Zur Herstellung zufriedenstellender, gleichmäßiger Garne ist eine
Stabilität von etwa 2,5 0/0 oder weniger erforderlich. Bei hohen Stabilitätswerten
von z. B. 4 bis 5% wird während der Gewebeherstellung ein Teil der Windungen, Schlingen
und Schlaufen in dem schwach gedrehten gewirbelten Garn auseinandergezogen und ein
weniger wertvolles, ungleichmäßiges Gewebe erhalten.
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Das nachfolgende Beispiel dient der Erläuterung der Erfindung. Beispiel
Ein rechtsgedrehtes halbstumpfes Polyamidfadenbündel (1/2 Drehung/25,4 mm) von 80
den und 68 Einzelfäden wird auf einer Kreuzspulwickelmaschine der Bauart Universal-Modell
50 umgespult, wobei man mittels einer Emulgierwalze, die sich mit einer Geschwindigkeit
von etwa 3 U/min dreht, eine wäßrige Lösung aufbringt, die 0,8 Gewichtsprozent einer
Carboxymethylcellulose enthält. Nach dem Trocknen wird das geschlichtete Fadenbündel
gewirbelt. Das Bündel wird dabei von der konischen Kreuzspule unter einer Spannung
von etwa 10 bis 20 g abgezogen; es wird mit einer Geschwindigkeit von 45,7 m/min
in einen Luftstrahl eingeführt. Es wird eine Düse mit einer Nadel von 0,406 mm Innendurchmesser
und einem Venturirohr von 1,397 mm Innendurchmesser verwendet, die mit Druckluft
von 4,2 atü betrieben wird. Aus der Düse wird das gewirbelte Garn durch eine Förderwalze
abgeführt, die mit einer um 35% geringeren Umfangsgeschwindigkeit als die Zuführwalze
umläuft. Das gewirbelte Garn wird dann mittels einer Walze mit einer Geschwindigkeit
von 38,4 m/min (eine um 20% geringere Umfangsgeschwindigkeit als jene der Zuführrolle)
zu einem Wickel aufgespult. Die Stabilität des gewirbelten Garns liegt zwischen
3 und 13 0/0, während nicht geschlichtetes, 13fach rechtsgedrehtes, halbstumpfes
Polyamidgarn nach der Wirbelbehandlung eine gemessene Stabilität von 1 bis 2% besitzt.
Ein Teil des gewirbelten, 1/2fach rechtsgedrehten Garns wird bei 90% relativer Feuchtigkeit
und einer Temperatur von 21° C konditioniert. Die Stabilität dieses konditionierten
Garns ist merklich verbessert, und zwar auf 2 bis 5%. Eine noch bessere Stabilität
wird erhalten, wenn man das Garn nach der Trocknung in einem Ofen (trockene Thermometerkugel
66° C, feuchte Thermometerkugel 60° C: 76% relative Feuchtigkeit) konditioniert.
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Ähnliche Ergebnisse werden mit Garnproben erhalten, die während der
Garnherstellung in der oben beschriebenen Weise auf dem Streckzwirner geschlichtet
wurden.
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Aus diesen gewirbelten Garnen können ohne Schwierigkeiten Gewebe mit
einer Fadenzahl von 120 - 60 je 25,4 mm hergestellt werden; diese Gewebe haben einen
trockenen Griff bei guter Bedeckung und eine geringere Noppenbildung als ein Gewebe
von ähnlichem Aufbau aus nicht geschlichtetem, 13fach rechtsgedrehtem Polyamidgarn.
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Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung werden gewirbelte Garne von
gleicher oder besserer Qualität als bei Verwendung einer hohen Drehung an Stelle
einer Schlichte erhalten. Von besonderem Interesse und besonderer Bedeutung sind
die geringere Lichtdurchlässigkeit und eine größere Widerstandsfähigkeit gegen die
Bildung von Ziehfäden bei Geweben, die aus gemäß der Erfindung behandelten Fadenbündeln
hergestellt sind.
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Die Erfindung ist zwar in ihrer Anwendung auf Polyamidfäden beschrieben,
sie kann aber in gleicher Weise auf andere synthetische Fäden angewendet werden,
z. B. aus Viskose oder Celluloseacetat, auf Fäden auf der Grundlage von Acrylnitrilpolymeren,
Fäden aus Linearpolyestern auf Basis von Terephthalsäure-zweiwertiger-Alkohol-Polymeren
u. dgl. Sie eignet sich insbesondere zur Behandlung schmelzgesponnener Fäden von
rundem Querschnitt. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung werden eine Drehung
zwecks Stabilisierung des gewirbelten Produktes und die Zwirnerei unnötig.
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Das erfindungsgemäß erhaltene voluminöse Garn ist den aus Stapelfasern
gesponnenen Garnen für viele Anwendungszwecke überlegen, da es keine losen Enden
hat. Es kann jedoch, wenn gewünscht, so modifiziert werden, daß es in dieser Hinsicht
gesponnenen Stapelfasern ähnelt, indem man die vorstehenden Fadenschlingen aufschneidet
oder durchbrennt, um lose Enden zu schaffen. Diese Bearbeitung kann zweckmäßig an
die Wirbelung angeschlossen werden, indem man das gewirbelte Garn nach Verlassen
des Luftstrahls leicht gegen einen Schleifkörper, wie einen Schmirgelpapierzylinder,
Sandpapier od. dgl., führt. Der Griff von nichtmodifizierten Geweben, die aus dem
voluminösen Garn hergestellt sind, ist gewöhnlich steifer als von entsprechenden
Stapelfasern, was sie wieder geeigneter zur Verwendung für Vorhangstoffe, Anzüge,
Mäntel usw. macht.