DE1685631A1 - Gespinst aus elastischen Fasern und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

• Gespinst aus elastischen Fasern und Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf ein Gespinst aus elastischen Fasern mit einer hervorragenden elastischen Dehnung von über 10096 und schnellem Erholungsvermögen von einem Strecken bis auf eine unterhalb der Bruchdehnung liegende Dehnung, sowie auf ein hischgarn, bestehend aus der elastischen Faser und einer beliebigen bekannten harten Faser.
• Die als erste gewerblich hergestellte synthetische Elasto.-merfaser ist "Spandex" und wird in Form von blankem Garn, umsponnenem Garn oder ke-ingesponnenem Garn verwendet. Das bisher auf diesen Gebieten verwendete Spandex zählt sämtlich zu den Garnen aus endlosen Fäden und bisher wurde kein gesponnenes Spandex-Garn entwickelt. Weiterhin ist der Titer der meisten auf diesen Gebie-

  ten ver@#dp ten Spandex-Fäden fein und beträgt beispielsweise»

  140 den/und 40 den und diese dünnen Garne sind äußerst kostspie-

  lig und verursachen somit einen Engpaß für eine Expansion des Äbsatzes. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein billiges gesponnenes Spandex-Garn mit feinem Titer herzustellen.

  Der Verkaufspreie jer gröberen G#rne mit einem Titer von

  beispielsweise 300een oder 5000 den beträgt nämlich nicht

  einmal ein Drittel des Preises für das vorstehend erwähnte feinere Garn und der Preisunterschied betrug im August 1966 über 5 Dollar pro Pfund. Wenn es also möglich ist, aus diesem billigen, gröberen Garn unter angemessenen Spinnkosten von beispielsweise weniger als 1-Dollar pro Pfund ein feineres Garn herzustellen, ist außer Frage, daß der Absatz von Spandex bedeutend erhöht werden kann Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Herstellung eines einzelnen umsponnenen Spandex-Garns oder kerngesponnenen Garns mit weitgehend verminderten Knickeigenschaften. Ein Spandex-Garn mit hoher Drehung bildet leicht aufgrund seiner großen Elastizität Knickstellen. Deshalb wird auf dem Gebiet der umsponnenen Garne das Spandex immer in Form von doppelumsponnenem Garn geliefert und man verwendet kein einfachumsponnenes Garne Aus dem gleichen Grund verwendet man bei der.flerstellung von perugesponnenem Garn im allgemeinen eine Dampfbehandlung, um ein derartiges Knicken

  zu verhinderne obgleich dabei die ausgezeichnete Elastizität

  erfiedungsgemäB

  vermindert wird. Dagegen erhält das/gesponnene Spandem-Garn,

  das als Kern für umsponnenes oder kerngesponnenes Garn verwendet wird, beim Spinnen entgegengesetzte Drehungen als anschließend im hernspinn- oder Umspinnverfahren, so daß diese Gegendrehung die Knickeigenschaften des kerngesponnenen Garns oder des einfach-umsponnenen Garns vermindert oder bei gewissen Drehungskoeffizienten vernachlässigbar macht. Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Herstellung eines gesponnenen Mischgarns aus elastischen und harten Fasern (natürlichen oder künstlichen Fasern) in einem wahlweisen Mischverhältnis. Bisher ist der Anteil an elastischen Fasern in den gesponnenen Mischgarnen auf die Größenordnung von weniger als 309 begrenzt, wie in der US-Patentschrift 3 007 227 ausgeführt ist, Deshalb schafft das neuartige gesponnene Mischgarn, das keine Beschränkung hinsichtlich des Mischverhältnisses der elastischen Fasern auferlegt, zwangsläufig ein neuartiges Produkt und trägt bestimmt zu einem hohen Absatz der Spandea-Fasern bei.
• Das Prinzip@des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Anwendung eines Direktspinnverfarrens, d.h. das Multifil-Garn oder die Lunte aus elastischen Fasern wird durch die aufeinanderfolgenden Arbeitssteufen wie Brechen, Verstreckers und Spinnen in einem Verfahren hergestellt.
• Bei den herkömmlichen Spinnverfahren, bei denen ein Kardieren nötig ist, wie das Baumwollspinnverfahren, das Kammgarnspinnverfahren, deren Abwandlungen, wie Wollspinnverfahreh usw., oder bei dem herkömmlichen Spinnverfahren oder dem sogenannten "tow to top" Konverter-Verfahren, bei denen dicke Faserbänder verstreckt werden müssen, ist es unmögliche reine gesponnene Garne aus elastischen Fasern oder gesponnene Mischfarne aus elastischen Fasern in einem unbegrenzten Fischverhältnis herzustellen. Die Gründe dafür

  sind wie folgt: da erstens die sehr schmiegsamen, elastischer

  an-

  Fasern leicht am oberen i-"Clcle aes :etalldra4t,2 haften, ist

  die beim Kardieren erzielte Wirkung für die Weiterverarbeitung der Fasern unzureichend; zweitens: beim Verstrecken oder Vorspinnen, bei dem das aus mehreren Tausend oder mehreren Zehntausend Fasern bestehende Faserband verstreckt wird, ist es schwierig, einzelne Fasern aus dem Band zu erfassen und diese abzuziehen, weil der Reibungswiderstand zwischen den schmiegsamen Fasern groß ist und dadurch leicht die Fasern, die ein außerordentlich kleines Elastizitätsmodul, haben, verzogen werden können. Bei diesen Spinnsystemen können die elastischen Fasern deshalb nur dann kerdiert aller verstreckt werden, wenn sie mit einem größeren Anteil harter Fasern mit einen sehr hohen Elastizitätsmodul vermischt sind, so daß die elastischen Fasern gemeinsam mit den harten Fasern bewegt werden können. Mit anderen Worten, das Verspinnen der elastischen Fasern ist auf den Fall beschränkt, dass der Anteil an elastischen Fasern ziemlich gering ist* In diesem Zusa,ümenhang findet sich in der US--Patentschrift 3 007 227 folgendes; Beim Verarbeiten von Fasermischungen auf den herköm.-lichen Textilmaschinen hat es sich als vorteilhafter erwiesen, im Gemisch 10 bis 25% elastische Fasern zu verwenden, obgleich Spezialausstattungen gewählt werden können, um größere Bereiche elastischer Fasern verwenden zu können. Wird der Anteil elastischer Fasern im Gemisch ausreichend über 30% erhöht, z.8. auf 509 elastische Fasern, dann ist die Verarbeitung der Fasern zu Garnen schwerer zu überwachen und das fertige Garn sowie die Stoffqualität wird beeinträchtigt.
• Weiterhin steht im Anspruch 9 dieser US-Patentschrift: "Fasergemisch nach Anspruch 1, wobei dieses Gemisch ca. 5 bis ca. 30 Gew.% dieses Gemisches an Elastomer-Stapelfasern enthält".
• Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist das zur Herstellung der erfindungsgemäßen, aus elastischen Fasern gesponnenen Garne verwendete Direktspinnverfahren beispielsweise beschrieben, und zwar zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch eine herkömmliche Direktspinnmaschine, Fig# 2 eine graphische Darstellung, die die Wechselwirkung zwischen dem Abstand (ho) der hinteren Walze zur mittleren Walze sowie das Verzugsverhältnis des durch Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 1 hergestellten Spandex-Garns wiedergibt, Fig. 3 eine Teilansicht der erfindungsgemäß verwendeten Direktspinnmaschinenausstattung mit einem Paar endloser Riemchen, Fig. 4 einen Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Direktspinnmaschine, Fig. 5 ein Stapel-Schaubild, aus dem die @@,'echselwirkung zwischen der Faserlänge und dem Anteil an elastischen Fasern in dem unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 4 gesponnenen Garn ersicntlieh ist, und Fige 6 eine graphische Darstellung, aus der die Wechselwirkung zwischem dem effektiven Koeffizient der Faserfestigkeit in der Garnfestigkeit und der Faserzahl im Querschnittdes Garns ersichtlich ist, das durch Verwendung von elastischen Fasern (a) oder harten Fasern (b) hergestellt wurde.
• In Fig. 1 wird ein Multlfil-Garn 2, das von einer Spüle 1 abläuft, über eine hintere Walze ti in einen Brechbereich A geführt und zwischen der hinteren Walze 6 und eiher mittleren Walze 7streck-gebrochen; dabei ist die Umfan@sgeschwindigkeit der Walze 7 10 bis 2ƒ mal so hoch wie die der Walze 6. So wird eine Menge gebrochener und umgewandelter Fasern 3 in einen nachfolgenden Verstreckbereich B gefördert und darin zwischen der mittleren Walze 7 und einer vorderen Walze 9, deren Umfangsgeschwindigkeit ein @.lehrfaches derjenigen der salze 7 beträgt, auf ein Garn geeigneter Nummer verstreckt. Das arn 4 tritt aus der vorüeren Vdalze 9 aus, wird durch einen Fadenführer 10 geleitet, erhält die not",erdige Drehung durch Umlauf einer Spindel 12 und vird über den Ring und den Traveller 11 als gesponnenes Garn 5 auf einen Cops aafgespulti Falls die elastischen Fasern vermischt werden, wird eine Lunte 14 aus harten Fasern von einer anderen Spule 13 abgespult, über eine Führungswalze 15, Zwischenwalze 7 geführt und mit den darin befindlichen elastiscaen Fasern 3 vermischte Bei einem anderen Verfahren wird diese Lunte 14 aus harten Fasern nach Vorbeilauf an der Führungswalze 15 zu einem Käfig 8 (cradle) geführt und mit den darin befindlichen elastischen Fasern vermischt. Bei einigen herkömmlichen Direktspinnmaschinen ist egebenanfalls ein Zahnrad itit Kanten im Brechbereich A vorgeseLen oder eine flottierende Steuerwalze und ein einziges Riemchen als Ersatz für den Käfig 8 im Verstreck-Bereich B. Jedoch ist die Gesamtwirkung auf die Fasern in diesen abgewandelten Maschinen die gleiche wie bei der Maschine nach Fig. 1. Ist der Gesamttiter der elastischen Fasern im Verstreckbereich zu grob und ist deshalb ein ziemlich hohes Verstreckverhältnis notwendig, um diese auf den gewünschten Garntiter zu verstrecken, tritt auch hier

  die Schwierigkeit beim Verstrecken des Faserbandessauf.

  Deshalb wird vorteilhafterweise das Verstreckverhältnis

  im Brechbereich derart gewählt, daß das Verstreckverhält-

  nis im nachfolgenden Verstreckbereich unter 10 liegt und

  vorzugsweise weniger als 5 beträgt.

  Obgleich ein derartiges Gespinst aus elastischen

  Fasern unter Verwendung der herkömmlichen Direktspinn-

  maschine gemäß Fig. 1 herstellbar ist, ist die Erzielung

  einer guten Garnqualität schwierig, wenn nicht sogar un-

  möglich, wenn die elastischen Fasern nicht der nachstehenden

  Spezialvorbehandlung unterworfen werden. Vorzugsweise ist

  die verwendete Direktgpihnmaschine mit einer Spezial Riem-

  chen-Vorrichtung na öh ' gig. 4 versehen.

  Der erste Grund dafür, warum die Erzielung einer gu-

  ten Garnqualität mit der :w:ascrline nach Fig. 1 so schwierig

  ist, ist folgender:

  Im Vergleich zu den härten Fasern mit kleinerer Bruchdeh-

  nung und man eliiaftem Dehnungserilolungsvermögen haben die

  zur Herstellung des erfindungemäßen Gespicktes verwendeten

  elastischen Fasern mindestens eine Bruchdehnung von 100%

  und ein schnelles Erholungsvermögen, wenn sie bis auf eine

  Dehnung verstreckt werden, die unter ihrer Bruchdehciung liegt

  Um Gespinste mit ausgezeichneter Elastizität unter Verwen-

  dung der elastischen Fasern zu erhalten und eine VerringerunE

  der Garnreißfest ig1.. eit aufgrund eines äch7.üpfens der Fasern9

  untereinander zu verhindern, müssen die Fasern wenigstens eine .iindestlänge von 12,7 mm (0,5 Zoll), eine Durchschnittslänge von über 225,4 mm (1 Zoll) und vorzugsweise eine Durchschnittslänge von 76,2 mm (3 Zoll) haben. Beträgt die Durchschnittslänge der Fasern mehr als 100 mm (4 Zoll) und ist der Gesamtfasertiter zu grob, ist das Verstrecken im Verstreckbereich sehr schwierig durchzuführen. Da beispielsweise die Bruchdehnung der Spandeg-Fasern im allgemeinen . im Bereich von 400 bis 800 liegt, beträgt die gebrochene Länge der Faser caa 500 mm (20 Zoll:; 3 Zoll. (5-9), bei einer Faserlänge von 76 mm (3 Zoll) ohne Belastung. In diesem Zusammenhang ist der Abstand (Gauge-hänge) zwischen der hinteren Walze _6 und der Zwischenwalze 7 durch folgende Gleichung bestimmt wobei D das Verstreckverhältnis, ho der Abstand zwischen der hinteren Walze und der Zwischenwalze f die Bruchdehnung der elastischen Faser und Z die länge der gestreckten Faser ist, die bis zu ihrem Bruch durch die Zwischenwalze vor -wärtsbewegt worden ist# Für @ = 6 und Z - 500 mm (20 Zoll)

  ist die Beziehung in Fig. 2 ersichtlich. Genauer gesagt

  Z + 2" sollte 500 mm (20 Zoll) betragen, aber zwecks Ver.

  Z@

  einfachung der Rechnung verwendet man/500 mm (20 Zoll),,

  Gemäß Fig. 2 gibt sogar ein grö.W-Jeres Verstreckverhältnis von 20 nur einen engen Nalzenabstand von caa 66 mm (2,6 Zoll) bei einer Faserlänge von 76 mm (J @;c@ll) q Beträgt die durchschnittliche freie Faserlänge weniger als 50 mm (2 Zoll), ist dieser Walzenabstand viel geringer als im vorstehenden Fall. Deshalb müssen beim virektspinnverfahren nach Fig. 1 ungefähr 1000 Faserenden in solch einen kleinen Breähbereichabstand verteilt sein. Wie vorstehend beschrieben, haben die elastischen Fasern einen Großen, zwischen den einzelnen Fasern wirkenden Reibungswiderstand, so daß leicht ein Faserende mit der Bewegung des anderen Faserendes vorwärtsbewegt wird und dadurch gleichzeitig viele Faserenden von der Zwischenwalze ergriffen, verstreckt und im Brechbereich gebrochen werden. Folglich könnte mit einem derartigen Verfahren kein gleichmäßiges Garn gesponnen werden. Dies kann durch weiteres Öffnen des Walzenabstandes vermieden werden, um die Faserenden beträchtlich mehr zu verteilen; es kann jedoch auch notwendig sein, eine größere Faserlänge zu verwenden, d.h. die Werte ho - 4 und D = 20 vorzusehen, wobei dann die freie Faserlänge wie in Fig. 2 102 mm (4 Zoll) betragen maß, was wiederum, wie vorstehend erwähnt, eine andere Schwierigkeit im Verstreckbereich verursacht. Deshalb besteht eine erfindungsgemäße Lösung zum Erzielen einer besseren Garnqualität mit der Direktspinnmaschine nach Fig. 1 darin, die elastischen Fasern vor ihrem Einbringen in die Maschine einer Wärmefixierbehandlung zu unterwerfen. Das heißt, die elastischen Fasern werden im gestreckten Zustand wärmefixiert, so daß deren Bruchdehnung vermindert und ihr Elastizitätsmodul erhöht wird. Wird beispielsweise die elastische Faser vorher modifiziert und zeigt eine Bruchdehnung von 200k aolltea die Fasern mit einer freien Länge von 76 mm (3 Zoll) bei einer hänge der gestreckten Faser von 228,6 mm (9 Zoll, 3 Zoll' 3) gebrochen werden. In diesem Fall ergibt sich aus der vorstehenden Gleichung ho = 104 mm (4,1 Zoll) bei D = 20. Dadurch ist eine gute Verteilung der Faserenden erhalten, Weiterhin kann eine größere freie Faserlänge, z.B. 100 mm (4 Zoll) mit zufriedenstellendem Ergebnis verwendet werden, weil die Fasern einen hohen Blastizitätsmodul haben, so daß das Verstrecken im Streckbereich wenig Schwierigkeiten bereitet. In diesem Fall ist ho = 137 mm (5,4 Zoll), so daß die Faserenden recht günstig verteilt sind. Die auf diese Weise aus den vorbehandelten Fasern hergestellten Gespinste haben einen hohen Blastizitätsmodul und eine geringe Bruchdehnung* Diesem Gespinst kann man jedoch leicht wieder die ursprünglichen Eigenschaften der. ummodifizierten elastischen Faser erteilen, indem man das Garn einer Entspannungsbehandlung bei freier Belastung (z.B. im Strang oder in Form eines gewebten oder gestrickten Stoffes) in siedendem Wasser oder einem Dampfkasten unterwirft: Diese Erholung kann ein wenig durch das Verstreckverhältnis und die bei der Vorbehandlung verwendete Heiztemperatur beeinflußt werden, aber es ist eine beinahe vollkommene Erholung erzielbare Einige Versuchsergebnisse von Spandex-Fasern sind in der nachfolgenden Tabelle 1 dargestellte Tier zweite Grund dafür, daß mit der Direktspind-. maschine nach Pig. 1 ein qualitativ hochwertiges Gespinst nur schwer erzielbar ist, ist aus Gien nachstehenden Ausführungen ersichtlich8 Die erfindungsgemäß verwendeten elastischen Fasern haben bei zahlreichen Streckbereichen ein schnelles Erholungsvermögen, so daß die im Streck-Bruch-Bereich gebrochenen Faserenden zurückspringen und sich einrollen bzw" hakenartige Enden bilden, Ein derartiger Haken verhindert eicht nur ein gleichmäßiges Verstrecken der Fasern, sondern verhakt sich auch oft mit der benachbarten Faser und verhindert deren Bewegung als einzelne Faser; dadurch werden viele Fasern gleichzeitig 'erstreckt und gebrochen. Wie in Fig. 3 dargestellt, wird in diesem Fall zweckmäBigerweise ein Paar endloser Riemchen verwendet, die zwischen die hintere Walze und die Zwischenwalze eingesetzt werden und deren Antriebsgeschwindigkeit höher ist als die Umfangsgeschwindigkeit der hiäteren Walze, jedoch langsamer, als die Umfangsgeschwindigkeit der Zwischenwalze; dadurch wird das Rückspringen der gebrochenen Faserenden verhindert und, tritt dies doch einmal auf, der Haken am Faserende wieder in die richtige Form gebracht. Um hochqualitative Gespinste aus elastischen Fasern zu erhalten, wird gemäß der Erfindung die Direktspinnmaschine nach Fig. 4 verwendet. In dieser Figur ist der Bereich zwischen einer hinteren Walze 29 und einer Zwischenwalze 31 der Streckr Brech Bereich A und der Bereich zwischen der mittleren Walze 31 und einer vorderen Walze 38 der Verstreckbereich B. Von einer Spule 21 wird ein Multifil Garn 22 aus elastischen Fasern abgespult, durch die hintere Walze 29 hindurchgeführt und über Spanner 30 in den Zwischenraum zwischen einem oberen Riemchen 33 und einem unteren Riemchen 35 eingeführt; diese Riemchen sind von den Zwischenwalzen 31 angetrieben, deren Umfangsgeschwindigkeit ein .:ehrfaches derjenigen der hinteren Walze 29 beträgt. Die elastische;. Fasern mit einer großen Bruchdehnung werden so durch die sich schneller bewegenden Riemchen 33 und 35 gestreckt# Der Abstand zwischen den Spannern 30 (oben-und unten) und die Federung für Druckwalzen 34 sind derart eingestellt, daß die gestreckten Fasern vor dem Bruch schlüpfen können, Die geBtreckten elastischen Fasern werden weiter vorwärtsbewegt, während sie zur Zwischenwalze 31 schlüpfen, wo sie von der Walze 31 erfaßt, in dem gewünschten Verstreckverhältnis gestreckt und gebrochen werden. Nachdem sie durch die Walze 31 gelangt sind, krumpft die elastische streck-gebrochene-Faser sofort aufgrund ihrer Eigenelastizität auf eine bestimmte freie Faserlänge und die so erhaltenen Fasern 24 werden auf dem unteren Riemchen 35

  getragen, zu einer Käfigwalze 36 geführt und@n dem Ver-

  streckbereich zwischen der Käfigwalze 36 und der vorderen

  Walze 38 in ein Garn 25 gewünschter Nummer verzogen. Dieses

  Garn 25 wird anschließend durch einer Fadenführer 39 ge-

  führt, erhält durch die umlaufende Spindel ihre üreiung und

  wird über den Ring und einen Traveller 40 in Form eines

  Gespinstes 26 auf einen Cops 4') aufgespult, Wie aus dem

  Vorstehenden hervorgeht, wird die elastische Faser im

  Streck-Bruch-Bereich durch ein Paar schneller beweglicher

  Riemchen gänzlich gestreckt und zur Zwischenwalze 31 gefüh#b,

  Deshalb wird die Faserlänge, die von der ZWischenwälze vor-

  wärtsbewegt wird, bevor die Faser bis auf ihre Bruchdehnung

  gestre&t ist, ziemlich klein und entspricht beinahe derje-

  nigen der garten Fasernd Folglich ist es möglich, den Zv;i-

  schenraum zwischen der hinteren Walze und der Zviwchenw I.ze

  mit einer beträchtlichen Größe zu wählen und festzulegen.

  Weiterhin kann durch Einstellen des Federdruckes der Druck-

  walza234 und .es Zwischenraums zwischen dem. oberen und dem

  unteren Spanner 30 die Größe der Verstreckung und die Schlüpf-

  stellung der zwif.äen den ,Memchen aageordneten Fasern ver-

  ändert werden. Deshalb kann fier Bruchpunkt auf eine gewünsch-

  te Stellung konzentriert oder über daa gänze Riemchen ver-

  teilt werden und die Faserlänge ist auf jede gewünschte

  Größe einstellbar, Dies

  ist in Fig. 5 beispielsweise dargestellt. Wenn die elasti-

  sehen Fasern auf diese Weise streckgebrochen sind, kann das

  der Faserenden

  Zurückspringen/durch das obere und das untere Riemchen ge-

  steuert werden, so daß in dieser Hinsicht keine Schwierigkeiten im Vergleich zu dem Fall auftreten, wenn die Maschine nach Fig. 1 verwendet wird. So kann gemäß-der Erfindung ein Garn von besserer Qualität gesponnen werden.
• Wenn ein Mischgarn aus elastischen Fasern und harten Fasern gesponnen werden soll, wird ebenfalls die Maschine nach Fig. 4 in der leicht abgewandelten Ausführungsform verwendet, Eine weitere, nur aus harten Fasern bestehende Lunte 43 wird von einer Spule 42 abgespult, über eine Führungswalze 44 geführt und an der Käfigwalze 36 mit den elastischen Fasern 24 gemischt. Um das Mischverhältnis oder die Garnnummer ändern zu können, kann eine Walze 45 in eine Stellung zwischen der Führungswalze 44 und der Käfig walze 36 gebracht werden, so daß die Hartfaserlunt4durch den Umfangsgeschwindigkeitsunterschied zwischen der Walze 45 und der Käfigwalze 36 verstreckt wird. Da es jedoch schwierig ist, eine Vorrichtung zum Steuern der flottierenden kurzen Fasern in der Lunte in eib3 Stellung zwischen der Käfigwalze 36 und der Walze 45 einzubringen, darf das Verstreckverhältnis in diesem Bereich 5 nicht überschreiten und beträgt vorzugsweise 1 bis 34 In diesem Mischsystem ist die Mischung der Fasern im allgemeinen nicht so gut. Das Gespinst ist jedoch elastisch und hat seine charakteristischen Eigenschaften aufgrund der elastischen Fasern. Deshalb werden die elastischen Fasern möglichst in der Garnmitte konzentriert und die harten Fasern am Umfang verteilt und auf diese Weise ist ein vollkommenes Vermischen der Fasern in diesem Fall unnötig, Soll dem Mischgespinst eine hohe Elastizität erteilt verden4,so kann der Zwischenraum zwischen dem oberen und dem unteren Spanner 37 des Käfigs im Verstreckbereich 8 derart eingestellt werden, daß die elastischen fasern ergriffen werden können (jedoch schlüpfbar am Bruchrand) und die harten Fasern können dazwischenschlüpfen. So kann nach Belieben durch Einsteilen des Spanner-Zwischenraums jedes elastische Gespinst mit einer Elastizität von 0 bis über 100% hergestellt werden.
• Selbstverständlich kann dieses erfindungsgemäße Gespinst aus elastischen Fasern leicht durch Anwendung der vorstehend beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen hergestellt werden.
• Das Gespinst aus elastischen Fasern ist ein-besonderes Produkt und unterscheidet sich Ton allen bekannten Gespinsten aus harten Fasern, Die Gründe dafür sind folgende; Erstens wurde nie ein Gespinst mit einem Gewichtsanteil. von 3096 bis 10096 elastischen Fasdrn und einer elastischen Dehnung von über 100%, einem außerordentlich kleinen Elastizitätsmodul und ausgezeichnetem schnellem Erholungsvermögen aus verscciiedenen Bereichen einer Verstreckung auf eine Dehnung unterhalb der Bruchdehnung hergestellt, obgleich man bereits Garnfäden aus elastischen Fasern kennt. Wie vorstehend erwähn,: wird das erfindungsgemäß aus elastischen Fasern gesponnene Garn kaum oder überhaupt nicht durch bloße Verwendung eines herkömmlichen Spinnsystems hergestellt und um ein qualitativ hochwertiges Gespinst zu erhalten, müssen die elastischen Fasern vorher modifiziert werden; dies geschieht dadurch, daß sie einer Spezial-Wärnefixierungsbehandlung unterzogen werden oder daß ein modifiziertes Direktspinnsystem unter Verwendung einer bestimmten Vorrichtung angerandt wird. Das bedeutet, im Fall von harten Fasern wird das Gespinst selbstverständlich durch Verwendung jedes herkömmlichen Spinnsystems oder herkömmlichen Direktspinnsystems hergestellt, sofern sie als fadenförmiges Garn vorliegen. Im Fall von elastischen Fasern ist es jedoch nicht das Gleiche wie bei den harten Fasern, um daraus ein Gespinst zu erhalten, selbst wenn sie in Form von endlosem Garn vorliegen. Da zweitens die elastischen Fasern einen sehr kleinen Elastizitätsmodul haben, haften die Fasern im gedrehten Garn an den anderen an und bewirken einen beträchtlichen Reibungswiderstand zwischen den Fasern; wenn daher ein derartiges Gespinst verstreckt wird, tritt zwischen den Fasern kaum ein Schlupf auf* Im Gegenteil" bei harten Fasern muß das Gespinst, damit eine ausreichende Zugreißfestigkeit erhalten bleibt, aus mehr als 50 Faserenden bestehen. Wenn die Faseranzahl im Garnquerschnitt unter 50 Enden liegt, nimmt die Garnfestigkeit plötzlich aufgrund des Schlupfes zwischen den Fasern ab. Deshalb sind, selbst bei Berücksichtigung

  Dreh-

  der Faserlänge, des Titers und der zahl, in der Praxis

  30 Enden die Untergrenze. Selbst wenn das aus. harten Fasern gesponnene Garnunter den besten Bedingungen eine ausreichende Zugfestigkeit hat, ist es doch nicht ganz schlupffrei zum Zeitpunkt des Brechens der Faser. Deshalb ist es unmöglich, den effektiven Faserfestigkeitskoeffizienten in der Garnfestigkeit (d.h. Garnreißfestig:.eit/Festigkeit der Einzelfasern/Faserzahl im Garnquerschnitt) auf 100% zu bringen, da der Mittelwert 50 bis 60% und der Höchstwert 70 ist» Entgegen den vorstehenden Ausführungen ist bei den aus elastischen Fasern gesponnenen Garnen keine Abnahme der Garnfestigkeit aus den vorstehenden Gründen wahrzunehmen selbst bei einem Produkt mit 15 Faserenden im Garnquerschnitt, und der effektive Faserfestigkeitskoeffizient in der Garnfestigkeit beträgt nahezu 100e Die Wechselwirkung zwischen dem effektiven Koeffizienten und der Faserzahl im Garnquerschnitt ist in Figo 6 dargestellt, wobei die Kure (a) die elastischen Fasern und die Kurve (b) die harten Fasern wiedergibt. Aus diesen Kurven ist ersichtlich, daß die zum Aufrechterhalten der Garnfestigkeit notwendige Mindestfaserzahl im Querschnitt des erfindungsgemäßen Gespinstes , sich völlig vom entsprechenden Wert des herkömmlichen harten gesponnenen Garns unterscheidet und daß sich die Maximalwerte von-einander-völlig unterscheiden Wenn drittens die Fasern beim Direktspinnverfahren streckgebrochen werden, besteht zwischen den elastischen und den harten Fasern bezüglich ihrer jeweiligen Streck-Bruch-Erscheinungen ein großer Unterschied. Das heißt, im Fall von harten Fasern ist es, obgleich die größte Faserlänge durch Verwendung eines besonderen Brecherseinstellbar ist, unmöglich, das Auftreten von kurzen Fasern zu verhindern, deren Mindestlänge ungefähr einige mm beträgt. Der Grund hierfür ist folgender: Die Brechnung der Fasern geht im gesamten Brechbereich vor sich und da die Bruchdehnung (, in der vorstehenden Gleichung) der harten Fasern unter 0,4 liegt und im allgemeinen 0,2 bis 0,3 beträgt, wird der h--Wert beinahe Null. Dagegen ist bei, den elastischen Fasern die Bruchdehnung im allgemeinen 400 bis 800% und

  deshalb liegt @ im Bereich zwischen 4 und 8 und Z kann

  einen beträchtlich größeren Wert haben. So ist beim vor-

  liegenden Gespinst aus elastischen Fasern die 1Iindest-

  faserlänge im Vergleich zu den harten Fasern ziemlich

  groß und der Anteil an kurzen Fasern ist folglich außer-

  ordentlich klein.

  In den folgenden Beispielen ist das aus elastischen

  Fasern gesponnene Garn, dessen Herstellung sowie die er-

  findungegemä.B erhaltenen Vorteile beschrieben,,

  Beispiel 1

  Bei Verwendung eines Multifil-Garnes (5000 den/500)

  aus elastischen Spandeg-Fasern mit einer Bruchdehnung von

  300%, einem Elastizitätsmodul von 0,2 g/aen (Spannung bei

  einer Dehnung von 10096) und einem Erholungsvermögen von

  98% vcd einer 100%-Dezri<<ng, erhielt man ein reines Spandex-

  Gespinst mit 400 den und 40 Faserenden im Querschnitt unter

  Verwendung der Direktspinnmaschine nach Fig. 4.

  Die Bedingungen waren wie folgt:

  Streck-Bruch-Bereich (A)

  Verstreckverhältnis ..........,.......... 10

  Abstand zwischen der hinteren Rialze und der

  Zwischenwalze .......................... (229 mm) «(9 Zoll)

  Verstreckbereich s............ (B)

  Verstreckverhältnia e..................... 1,2

  Drehung .................................. 10 2 Drehungen/cm

  t26 D/Zoll.)

  Bei Anwendung der vorstehenden Bedingungen mit der Ausnahme, daß das Verstreckverhältnis im Verstreckbereich auf 3,4 erhöht wurde, wurde ein weiteres reines Spandex-Gespinst mit 150 den und 15 Faserenden sowie 12,2 Drehungen/ cm (31 D/Zoll) hergestellt Die mechanischen Eigenschaften dieser Gespinste sind in Tabelle 2 dargestellt.- Wie aus der Tabelle 2 hervorgeht". nimmt die Bruchdehnung des Gespinstes nach dem Spinnen ab und der Elastizitätsmodul nimmt im Vergleich zu dem der Multifil-Garne geringfügig zu, weil die,elastische Faser der Streck-Bruch-Behandlung unterworfen war. Jedoch wurde durch die nachfolgende Siedebehandlung, wie Färben* die innere strukturelle Spannung der Fasern beseitigt und die Bruchdehnung sowie der Elastizitätsmodul wurden wieder auf Normalbedingungen gebracht, Dennoch war der Elastizitätsmodul der so nachbehandelten Garne geringfügig niedriger als derjenige des ursprünglichen endlosen Materials` Dies kann gegebenenfalls von den Drehungen im fertiggestellten herrühren Selbst in einem gesponnenen Garn mit 15 Faserenden entsprach die Reißfestigkeit (g/d) nahezu derjenigen des endlosen Materials. So betrug der effektive Koeffizient der Faserfestigkeit in der Garbfestigkeit 100%4 Beispiel 2 Ein reines Spandex-Gespinst (400 den 10,2 Drehungen/cm (26 D/Zoll) S -Draht), das nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 hergestellt war, wurde als Seele oder Kern und eine Äcrylfaserlunte (Faserstärke 2 den, Faserlänge 50,8 mm (2 Zoll) als Mantelfaser verwendet Das Kernspinnen wurde unter Verstrecken des Kerngarns mit 2-fachem Verstreckungsverhältnis

  durchgeführt. Das so erhaltene kerngesponnene Garn wies

  49% elastische Fasern auf, die Garn Nummer war Nm 22

  (metrische Numerierung)9 was 410 den entspricht, und die

  Drehung war 4,8 Drehungen/cm (12,2 D/Zoll), Z -Draht.

  Da das reine Spandex-Gespinst S-Drehungen aufwies, das

  Kernspinnen jedoch mit Z-Drehung durchgeführt würde, traten

  keine verdrillenden Drehmomente auf, Die Knickzahl des her-

  gestellten Gespinstes war 26 und es ließ sich gut ver-

  stricken oder verweben. Zum Vergleich wurde ein ähnliches

  Kernspinnen mit urgedrehtem endlosem Garn (210 den) aus

  e-.-astischen Fasern und einer Acrylfaserlunte durcageführt;

  die Knickzahl des erhaltenen kerngesponnenen Garns war 52*

  Dieses kerngesponnene Garn mußte dampffixiert werden, damit

  seine Knickzahl für den nachfolgenden Arbeitsgang auf 20

  verringert wurde,

  Beispiel 3

  Durch Verwendung der Direktspinnmaschine nach Figo 4-

  wurde ein Multifil-Garn (5000

  aus elastischen

  Spandex-Fasern mit einer Bruchdehnung von 300%, einem Ela-

  stizitätsmodul von 0,2 g/den (Spannung bei 100% Dehnung)

  und einer Erholung von 989 aus einer 100%--Deruaag im Streck--

  Bruch-Bereich atreck gebrochen; das Verstreckverhältnis be-

  trug 7,45 und der Abstand zwischen der hinteren un:i.er

  Zwischenwalze war 220/9 (9 Zoll). Eine-weitere Tunte aus

  Acrylfasern mit 2 den und einer Länge von 50,8 mm (2 Zoll), sowie einem F serbandgewicht von 0,1 g/mv wurde der Käfig-

  walze im Verstreckbereich kontinuierlich zugeführt und

  mit der aus dem Streck-Brech_ kommenden

  Bereich/elastischen Faser

  vermischt* Anschließend wurde das gemischte Garn mit einem Verstreckverhältnis von 2,24 verstreckt und es entstand ein Garn der Nm 13/1 )metr.Numerierung); dieser wurde mit 9,05 Dreh*/cm (23 D/Zoll) durch Umdrehung einer Spindel gedreht und auf einen Cops aufgespult. Die Beißfestigkeit bzw. die Bruchdehilung dieses Garns war 683 g bzw. 107%. Nachdem das Garn zur freien Erholung in siedendes Wasser eingebracht worden war, veränderten sich diese Werte auf 558 g bzw. 277%s Das gemäß diesem Beispiel erhaltene Gespinst wies 43% Spandex-Fasern auf, der Best waren harte Fasern" Das Gespinst hatte eine ausgezeichnete Elastizität und ein gutes Erholungsvermögen aus dem verstreckten Zustand (nach dem Spinnen) im Bereich einer 50%igen Ausdehnung und bei dem erholten Gespinst (nach Erholung im siedenden Wasser) im Bereich einer 150%igen Ausdehnung Die in der Beschreibung verwendete Bezeichnung "elastische Faser" bezieht sich auf synthetische Fasern, die aufgrund ihres Aufbaus aus einem weichen und einem harten Bestandteil elastisch sind, wie z.B, Spandex-Fasern mit

  einer Urethan-Gruppe als Bindegruppe oder Fasern mit

  einer Harnstoff- oder Amidsäure-Gruppe als Bindegruppe;

  weiterhin sind Fasern eingeschlossen, die durch Aus-

  spritzen oder Schneiden von natürlichem oder synthe-

  tischem Gummi gebildet. sind. Diese elastische Faser-hat

  also folgende charakteristische mechanische Eigenschaften:

  Bruchdehnung ....o..... über 100% (im allgemeinen 400-800%)

  elastisches Erholungsvermögen aus...... unter 10% (im

  allgemeinen unter 5%) stark verstrecktem Ziustand

  Elastizitätsmodul ...,.. unter 0,5 g/den (im allgemeinen

  0,03 -» 0,1 g/den) ,

  wobei das elastische Erholungsvermögen aus den stark ver-

  s+rec#ten Zustand die restliche Spannung bedeutet, die

  in der Faser geblieben ist, nachdem diese auf ihre halbe

  Bruchdehnung verstreckt# in diesem -LZ-trand eine ",inute

  lang belassen und anschließend aus dem gestreckten Zustand

  freigelassen wurde, und der Elastizitätsmodul ist die

  Spannung, wenn die Faser, um 100% verstreckt ist.

  Unter dem Ausdruck "harte Faser" sind Fasern zu

  verstehen, die eine Bruchdehnung von weniger als 50% haben,

  einschließlich der natürlichen Fasern, wie Baumwolle, Wollei

  TpineniJute und Seidel regenerierte Zellulosefasern, wie

  Viskose, Kupfer-Ammoniak- und Acetatfasern und synthetische

  Homopolymerisatfasera, wie Polyamid, Polyacrylnitril9

  Polyester, Polyvinylchlorid und Polyvinylalkohol oder

  deren Mischpolymerisate@

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1e Gespinst aus elastischen Fasern, dadurch gekennzeichnete daß es durch Streck-Brechen von multifilem Garn oder einer Faserlunte, sowie anschließendes Verstreckene falls erwünschte und Drehen hergestellt ist.
2. 2. Mischgespinst, dadurch gekennzeichnet, daß es über 3096 elastische Fasern enthält und durch Streck-Brechen von multifilem Garn oder einer Faserlunte sowie Vermischen mit einer Lunte aus harten Fasern, anschließendes Verstrecken des erhaltenen Mischgarns, falls erwünscht, und Drehen erhalten ist, 3. Kerngesponnenes Garn, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Kern aus einem rainen Gespinst aus elastischen Fasern nach Anspruch 1 oder einen gesponnenen Mischgarn nach Anspruch 2 und einen Mantel aus harten Fasern 4. Umsponnenes Garn, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Kern aus reinem Gespinst aus elastischen Fasern nach Anspruch 1 oder einem gesponnenen Mischgarn nach Anspruch 2 und eine Ummantelung aus endlosen oder gesponnenem Garn aus harten Fasern aufweist. 5. Alle Arten vom- Stoffen, wie gewebte .und ge- strickte Stoffe und Waren, Schnüre, Netze usw.i die aus dem Gespinst nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4 allein oder mit harten Fasernt oder mit endlosem oder gesponnenem Garn aus harten Fasern hergestellt sind. 6. Litzen oder Z"="irn mit mindestens einem Garn nach einem der.Ansprüche 1, 2, 3 oder 40 7. Gespinst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß es aus 100% elastischen Fasern besteht und eine Bruchdehnung von über 100969 ein Elastizitätsmodul von unter 0,5 gfden (Spannung bei 100% Dehnung) und ein schnelles Erholungsvermögen aus dem gestreckten Zustand auf eine Dehnung unterhalb der Bruchdehnung hat. B. Elastisches. Mischgespinst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB es eine restliche Spannung von weniäer als 1096 nach einem Verstrecken und Entspannen im Bereich von 50% zum Garn nach dem Spinnen bzw. im Bereich von 150% zum Garn nach einer Erholung im siedenden Wasser aufweist. 9. Gespinst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß es eine Bruchdehnung über 10096 und einen effek- tiven Koeffizient der Faserfestigkeit in der Garnfestig- keit von über 709 hat., sofern die Faserzahl im mehr als 15 Baden beträgt,. 10. Verfahren zum Herstellen eines Gespinstes aus 100% elastischen Fasern, gekennzeichnet durch ein eingangs stattfindendes Verstrecken und daraufhin Wärmefixieren eines multifilen Garhes oder einer Lunte dieser Faser, Streckbrechen des vorbehandelten Garns, gegebenenfalls Verstrecken des gebrochenen Garns, Verspinnen ein Gespinst und gegebenenfalls Dampfoder Wärmebehandlung in siedenden Nasser in Form eines Stranges odernin einer Form gemäß den Ansprüchen 3, 4, 5 oder 6" 11. Verfahren zum Herstellen 'von elastischen und bauschigen iiischgespinsten aus elastischen und harten Fasern, gekennzeichnet durch Verstrecken und Wärmefixieren eines nultifilen Garns oder einer Lunte aus der elastischen Faser, Streck-Brechen des so vorbehandelten Garns, Vermischen mit einer Lunte aus harten Fasern, Verstrecken des so vermischten Garns, falls erwünscht, Verspinnen in ein Gespinst und anschließende Dampf- oder Wärmebehandlung in siedendem Wasser in Form eines Stranges oder in der Form nach den Ansprüchen 3, 4,9 5 oder 6 Zur freien Entspannung, so daß das Mischgarn eine ausgezeichnete Elastizität und hohe Bauschigkeit aufgrund des Krumpfens der elastischen Fasern bei der Erholung aufweist, 12. Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Gespinsten aus 100% elastischen Fasern nach Anspruch 1, oder einem Mischgespinst aus elastischen und harten Fasern nach Anspruch 2 mit einer Direktspinnmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine im Streck-Brech-Bereich zwischen der hinteren und der Zwischenwalze mit oberen und unteren Riemchen (33, 35) versehen ist, deren Antriebsgeschwindigkeit der Umfangsgeschwindigkeit der Zwischen walze entspricht. 13. Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Gespinsten nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Direktspinnmaschine mit oberen und unteren Riemcr.Len nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß obere und untere Spanner (30, 30) vorgese:äen sind, wobei die beiden Riemchen (33p 35) durch die beiden Spanner laufen, und da3 der Abstand zwischen den beiden Riemchen und der Druck des oberen Riemchens (33) auf die Fasern durcsi Einstellen des Zwischenraums zwischen den leiden Spanneri1, des Federdrucks oder Gewichts von hieLichen-Druckrollen (34) einstellbar ist, die auf der Seite des oberen Riemchens (.-l) angeordnet sind. 14. Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines i"ischgespinst nach Anspruch 2 mit einer Direkt- spinnmaschine mit oberen und unteren Riemchen nach An- spruch 129 dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Zu- führwalze (45, Fig. 4) dichter an einer Käfigwalze (36) im Verstreckbereich angeordnet ist, und daß die zweite Zuführwalze (45) und die Käfigwalze (36) die Zunte aus harten Fasern verstreckt,