DE1785683A1 - Zusammenhaengende bahn aus im wesentlichen parallelen endlosfaeden - Google Patents
Zusammenhaengende bahn aus im wesentlichen parallelen endlosfaedenInfo
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Description
ΡΑΤΕΝΪΑΝν/ΑΜΓ 1
DR.-iNG. VON KREISLEK DTi.-ING. SCHÖNW/\LD I
DR.-ING. TH. MEYER DR.FUES DlPL-CHEM. ALEK VON KREISLER
DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCH DIPL.-ING. SELTING
KÖLN 1, DEICHMANNHAUS
Köln, den 21. Mai Ke/Bn.
Celanese Corporation,
1211 Avenue of the Americas, New York,N.Y. 10036/üSA
Zusammenhängende Bahn aus im wesentlichen parallelen Endlosfäden
Die Erfindung betrifft eine zusammenhängende Bahn aus im
wesentlichen parallelen Endlosfäden, deren Kräuselungen aus dem Gleichlauf gebracht worden sind und die Kräuselungen benachbarter
Fäden überschneiden.
Zusammenhängende Bahnen, die aus Fäden oder Fasern ohne Weben oder Wirken hergestellt sind, werden als Faservliesware
bezeichnet und finden Anwendung als Filter bei der Herstellung von Kleidungsstücken und Kunstleder sowie als
Wattematerial.
Die bisher üblichen Faservliese hatten den grossen Nachteil,
dass sie dazu neigten,Fasern abzugeben und schon bei nur kurzer Gebrauchsdauer leicht zusammengedrückt werden konnten
und an Fülligkeit und Federungsvermögen verloren.
Die zusammenhängende Bahn gemäss der Erfindung besteht demgegenüber
aus im wesentlichen parallelen Endlosfäden, die iu
allgemeinen alle in der gleichen Richtung liegen und durch Verflechtungen infolge der Kräuselungen in den Fäden sowie
durch Abweichungen kleiner Längen der. Fäden von dieser Richtung zusammengehalten werden. Diese zusammenhängende
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B^hn aus im wesentlichen parallelen Endlosfäden, deren
Kräuselungen aus dem Gleichlauf gebracht worden sind und die Kräuselungen benachbarter Fäden überschneiden, hat
einen durchschnittlichen Luftraum pro Faden, der wenigstens zehnmal so gross wie der durchschnittliche Fadendurchmesser
der Bahn ist, und ein Gewicht von weniger als 35 g/m2.
Die Herstellung der Bahn kann in der Weise erfolgen, dass ein Strang aus gekräuselten Endlosfäden geöffnet wird,
indem der Strang zwischen einem Paar von Walzen hindurchgeführt wird, von denen wenigstens eine eine profilierte
Oberfläche aufweist, so dass die Fäden zwischen den Walzen nur in Bereichen erfasst werden, die mit anderen
Bereichen abwechseln, in denen die Fäden nicht erfasst werden. Der geöffnete Strang wird dann in an sich bekannter
Weise ausgebreitet durch Einwirkung von Kräften, die so wirken, dass wenigstens eine Resultierende der
Kraft die einzelnen Fäden voneinander weg bewegt. Auf diese Weise werden die ursprünglichen Kräuselungen der
Endlosfäden aus dem Gleichlauf gebracht und überschneiden die Kräuselungen benachbarter Fäden. _
Das Ausbreiten kann beispielsweise in einer Vorrichtung erfolgen, die aus mindestens einer und vorzugsweise aus
mehreren gewölbten Schienen besteht, die sich quer zur Bewegungsrichtung des geöffneten Stranges erstrecken und
so angeordnet sind, dass der Strang mit einer verhältnismässig geringen Spannung über diese gezogen werden
kann.
Das Ausbreiten kann auch mittels eines Luftausbreiters ausgeführt werden, in dem Ströme von Luft oder anderen
Gasen auf die ganze Breite des Stranges gerichtet werden und durch den Ein- und Auslass für den Strang entweichen.
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Auf diese Weise ist es möglich, Bahnen von äusserster Feinheit herzustellen, beispielsweise Bahnen, die weniger
als 240 Fäden, beispielsweise 40 Fäden pro cm Breite,
enthalten und in denen der durchschnittliche Luftraum pro Faden wesentlich grosser ist als der durchschnittliche
Fadendurchmesser der Bahn.
Der durchschnittliche Luftraum pro Faden ist der durchschnittliche
Raum zwischen den Fäden der Bahn, der auf einer Linie in der Ebene der Bahn gemessen wird, die zur
allgemeinen Richtung der Fäden der Bahn senkrecht steht. Dieser Raum wird unter der Annahme berechnet, dass alle
Fäden in einer einzigen Ebene liegen, so dass keine Fäden andere Fäden kreuzen. Die Berechnung erfolgt in der vorliegenden
Beschreibung nach der Gleichung:
D durchschnittlicher Luftraum pro Faden =
In dieser bedeutet:
Dp den durchschnittlichen Fadendurchmesser
w die Breite der im wesentlichen gleichmässigen Bahn η die Anzahl der Fäden auf dieser Breite.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beträgt
der durchschnittliche Luftraum pro Faden mindestens das Zehnfache des· durchschnittlichen Fadendurchmessers
der Bahn.
Bei den zusammenhängenden Bahnen gemäss der Erfindung
verlaufen alle Endlosfäden in der gleichen allgemeinen Richtung in der Längsrichtung der Bahn. Betrachtet man
jedoch kein langes Stück irgendeines besonderen Fadens als Ganzes, sondern dessen einzelne Kräuselungen, so
findet man, dass die Teile des Fadens nicht in dieser allgemeinen Längsrichtung verlaufen, sondern im Zickzack
hin und her quer zu dieser allgemeinen Richtung. Die
509815/(H-U
BAD ΟΛ.~
Kräuselungen weisen eine solche Amplitude auf, dass für irgendeinen besonderen Faden ein Teil der Kräuselung
auf der einen Seite, der als der Kamm der Kräuselung bezeichnet werden kann, einen oder mehrere benachbarte
Fäden überdeckt, während ein Teil der Kräuselung auf der anderen Seite, der als das Tal der Kräuselung bezeichnet
werden kann, einen oder mehrere benachbarte Fäden auf dieser anderen Seite überdeckt. Dieses Überdecken
trägt mit dazu bei, den Bahnen ihr Kohäsionsvermögen zu verleihen. Die Fäden der Bahn können beispielsweise
eine Kräuselung aufweisen, deren Amplitude von einer mittleren Linie, die in der gleichen Richtung wie der
Faden verläuft, ungefähr im Bereich von 0,2 bis 8,0 mm liegt, wobei diese Amplitude von dieser mittleren Linie
bis zum Scheitel eines Kammes oder bis zum Boden eines Tals der Kräuselung gemessen wird. Da pro cm der Breite
der Bahn beispielsweise 100 oder mehr Fäden vorhanden sein können und die Kräuselungen nicht übereinstimmen,
findet ein beträchtliches überdecken der Fäden in der Bahn statt. \
Prüft man nun einen etwas grösseren,noch immer aber kurzen Teil irgendeines Fadens, der mehrere Kräuselungen
enthält, so stellt man fest, dass diese Teile nicht vollkommen parallel zur Längsrichtung der Bahn verlaufen,
sondern mit dieser kleine Winkel einschliessen, die ihre Richtung und Grosse längs des Fadens verändern. Im allgemeinen
sind diese Winkel kleiner als 20°, obwohl für sehr kurze Teile von beispielsweise 1 cm der Winkel zuweilen
grosser sein kann.
Das überdecken der Kräuselungen und die beschriebenen,
winklig angeordneten kurzen Teile tragen zum Kohäsionsvermögen der Bahn bei, so' dass diese trotz ihrer Feinheit
leicht als ein einheitliches Gebilde gehandhabt werden kann. Der Grad, bis zu welchem die einzelnen Fäden in-
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folge des Vorhandenseins der Kräuselungen und der winklig
angeordneten kurzen Teile einander überdecken, ist jedoch nicht sehr gross. Das Verhältnis der gerade verlaufenden
Stücke der einzelnen Fäden zu den Stücken der gleichen Fäden in der Bahn ist kleiner als etwa
1,5 : 1 und grosser als 1,1 : 1, beispielsweise 1,2 :
bis 1,4 : 1. Dieses Verhältnis kann gemessen werden, indem ein abgemessenes Stück der Bahn abgeschnitten wird,
worauf die einzelnen Fäden des abgeschnittenen Stücks entfernt und ihre Längen gemessen werden, während sie
einer Spannung unterworfen sind, die gerade ausreicht, um die Kräuselung zu beseitigen. Die Ergebnisse werden
dann ausgedrückt als das Verhältnis zwischen den gemessenen Längen der einzelnen Fäden und dem eingesetzten
Stück der Bahn.
Hinsichtlich der Angabe der Denierzahl pro Faden und der
Gesamtdenierzahl ist zu bemerken, dass die nachstehend für die Stränge angenommene Zahl der Denierzahl der
Fäden vor der Kräuselung entspricht. Hinsichtlich der aus den Bahnen hergestellten Garne basiert die angegebene.
Denierzahl jedoch auf den tatsächlichen, nicht gerade verlaufenden Längen.
Vorteilhaft werden die Bahnen in einem solchen Masse ausgebreitet,
dass beim Versuch einer weiteren Ausbreitung die Bahn bei konstant gehaltener Länge gegen ein solches
Ausbreiten starken Widerstand leistet und in ihre vorherige Breite zurückkehrt. Wird beispielsweise eine
Kurve aufgezeichnet, die sich auf den Luftdruck im Ausbrei ter eis Ordinate zum Grad der seitlichen Ausbreitung
der bewegten Bahn bezieht, so stellt man fest, dass im wesentlichen kein zusätzlicher Druck erforderlich ist,
um das Ausbreiten bis zu einer" bestimmten Breite zu
bewirken, während dann der erforderliche Luftdruck stell ansteigt. Das Bahngewicht, bei dem diese plötzliche
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Änderung erfolgt, wird nachstehend als potentielles Bahngewicht bezeichnet. Dieses potentielle Bahngewicht verändert
sich in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Stranges und insbesondere in Abhängigkeit vom Grad der
Verflechtung und Kreuzung der Fäden. Im allgemeinen Weisen optimale Bahnen potentielle Bahngewichte von
2
weniger als 35 g/m und häufig von weniger als 17 g/m
auf. Überraschenderweise wurde gexunden, dass Bahnen mit solchem Gewicht leicht gehandhabt werden können und ohne
Auflösen oder Teilen während der üblichen Handhabung oder Faltung ihre Einheit bewahren.
Im allgemeinen.ist es höchst wünschenswert, Bahnen zu
verwenden, deren tatsächliches Gewicht weniger als das 4/3fache, vorzugsweise weniger als das 6/5-fache des
potentiellen Bahngewichts beträgt. Die Schichtstoffe, die durch Ubereinanderlegen aufeinanderfolgender
Schichten dieser leichten Bahnen hergestellt werden, hängen viel mehr zusammen als die Schichtstoffe, die
durch ähnliches Legen von Kardenvliesen aus Stapelfasern hergestellt werden.
Die Bahnen gemäss der Erfindung können mit anderen blattförmigen Materialien verbunden werden, beispielsweise
mit gewebtem Steifleinen oder einem gewirkten Gewebe, wie Trikotgewebe, einem Kardenvlies aus Stapelfasern
oder mit irgendeinem anderen Trägermaterial, wie Schwammgummi, Leder, Papier oder Kunststofffolien.
'
Die zusammenhängenden Bahnen sind besonders geeignet zur Verbindung mit leichtem Papier, indem beispielsweise
eine einzige Schicht einer solchen Bahn durch einen entsprechenden Klebstoff, wie Polyvinylacetat,
mit einer einzigen Schicht des Papiers verbunden wird. Die hierdurch bewirkte Verstärkung ißt äusserst wirk-"" Γ 5098Ϊ5/04Α4
S8tn, während die Kosten des Papiers nur wenig erhöht
werden, wobei die die Bahn tragende Seite der Verbindung einen angenehm weichen Griff aufweist. Eine Bahn aus
Celluloseacetatfäden mit einer Denierzahl von 5* die
3,5 g/m wiegt und pro cm der Breite J52 Fäden aufweist,
kann beispielsweise auf eine Schicht aus Seidenpapier aufgeklebt werden.
Die zusammenhängenden Bahnen können zu Schichtstoffen mit irgendeiner gewünschten Dicke geformt werden, indem
eine Schicht der Bahn auf einer anderen durch loses Falten, lineares Legen oder Legen in der Querrichtung
abgelagert wird oder indem die Bshn auf einem runden Kern oder auf einem endlosen Band um sich selbst gewickelt
wird. Die Bahn kann.beispielsweise im Anschluss an das Entspannen auf ein bewegtes endloses Band gebracht
werden, so dass sie rund um das Band läuft und auf diesem während einer entsprechenden Anzahl von Umdrehungen
der Bewegung des Bandes einen aus mehreren Schichten bestehenden Schichtstoff bildet. Ohne die Bewegung
der Bahn oder des Bandes zu unterbrechen, können die abgelagerten Schichten durchgeschnitten und vom Band
abgezogen werden, worauf ein neuer Arbeitsgang der Ablagerung und Abnahme beginnt. Die Schichtstoffe können
quer zu den Ebenen der einzelnen Bahnen vernäht oder auf andere Weise behandelt werden, um die Fäden, in den
Schichtstoffen gewUnschtenfalls fester miteinander zu
verbinden. Die Schichtstoffe können aber auch ohne Vernähen
beispielsweise zum Füllen von Kissen, Schals, Polstern, Polsterungen, Isolierkissen oder Damenbinden
verwendet werden.
Die zusammenhängenden Bahnen sind besonders auch zur Herstellung von fülligen Garnen geeignet, da es verhältnis-
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massig leicht ist, die Bahn in eine Reihe von schmalen
Bändern zu unterteilen, von denen jedes die gewünschte
Anzahl von Fäden enthält. Wenn die Fäden aus Celluloseacetat oder einem anderen thermoplastischen Material
bestehen, kann das Unterteilen durch eine Reihe von im Abstand zueinander angeordneten heissen Drähten erfolgen,
die senkrecht oder unter einem anderen Winkel zur Ebene der Bahn verlaufen.
Wenn Bahnen aus Fäden mit grosser Reissfestigkeit von
mehr als 2 g/den vorliegen, beispielsweise Fäden aus Terephthalsäureestern, werden zum Zerschneiden vorteilhaft
andere Vorrichtungen als heisse Drähte verwendet, beispielsweise eine Reihe von Ambosswalzen, die aus
umlaufenden Schneidscheiben bestehen, die abwechselnd auf parallelen Achsen angeordnet sind und wobei die
Seiten der Scheiben in enger Berührung miteinander stehen,
Die zusammenhängenden Bahnen können leicht in poröse Gewebe von Steifleinencharakter umgewandelt werden, ohne
dass vorher Garne gebildet werden müssten, indem die Bahnen mit einem Muster versehen werden, bei dem sich
im Abstand voneinander liegende öffnungen d.h. Bereiche, die keine Fäden enthalten oder in denen die Fadendichte
viel geringer als die durchschnittliche Fadendichte der Bahn ist, und dichte Bereiche, in denen die Fadendichte im allgemeinen beträchtlich grosser ist als die
durchschnittliche Fadendichte der Bahn, abwechseln. Dieses Muster in der Bahn kann dann in geeigneter Weise
fixiert oder festgelegt werden, um es dauerhaft zu machen. Ein Verfahren zum Erzeugen des Musters besteht
beispielsweise darin, dass die Bahn unter Spannung über eine erhitzte Trommel geführt wird, die zahlreiche,
Im Abstand voneinander liegende Vorsprünge geeigneter
Form aufweist. Die Spannung der Bahn drückt die Fäden
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in die Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen, so dass öffnungen in der Bahn gebildet werden, während die Hitze
der Trommel die Fäden gleichzeitig in ihrer neuen Anordnung fixiert.
Die öffnungen in der Bahn können selbstverständlich auch noch auf andere Weise hergestellt werden, indem
die Bahn beispielsweise durch eine Zone geführt wird, in der eine Musterreihe von im Abstand liegenden
Strahlen eines entsprechenden Mediums, wie Luft oder Wasser auf diese gerichtet ist.
Die Anzahl und Grosse der öffnungen in den Bahnen kann
in gewünschter Weise verändert werden. Es können beispielsweise ungefähr 2 bis 20 öffnungen pro cm gebildet
werden, wobei der Durchmesser der öffnungen 0,25 bis 0,8 cm beträgt. · i
Es ist vorteilhaft, die öffnungen zu versetzen, so dass
die Fäden, die gewöhnlich in der Längsrichtung der Bahn verlaufen, sich gleichmässig um diese öffnungen verteilen
können. Die durch die Bildung der Öffnungen bewirkte Abweichung von der Fadenrichtung kann im wesentlichen
für alle Fäden gleich sein.
In der beschriebenen Welse hergestellte poröse Gewebe aus
den Bahnen gemäss der Erfindung können beispielsweise für Verbände, Handtücher, Filter, Windeln, Damenbinden
und Staubtücher verwendet werden. ;
Besonders vorteilhaft sind erfindungsgemäss zusammen- :
hängende Bahnen aus Polyäthylenterephthalat oder aus Celluloseacetat mit dem üblichen Acetylgehalt von beispielsweise:
52I bis 55 %* berechnet als Essigsäure. Ee
509815/0444
können aber auch Bahnen aus anderen Polyestern, linearen Superpolyamiden,Acrylnitrllpolymeren und -copolymeren,
olefinischen Polymeren und Copolymeren, wie isotaktischem Polypropylen, aus anderen organischen Cellulosederivaten,
wie Estern und/oder Äthern der Cellulose, beispielsweise Cellulosepropionat oder Celluloseacetatpropionat,
hoch veresterter Cellulose mit weniger als 0,29 freien Hydroxylgruppen pro Anhydroglukoseeinheit,
wie Cellulosetriacetat, sowie aus Reyon, d.h. regenerierter Cellulose. Der Gesamttiter des Ausgangsstranges ist
innerhalb weiter Grenzen veränderlich und kann bis zu 1 000 000 den betragen, während der Einzeltiter der
Fäden im Bereich von etwa 1 bis 25, beispielsweise von 1 bis 201iegt. Die Fäden können etwa 100 bis 3000 Kräuselungen
pro Meter aufweisen, doch werden für die meisten Endprodukte 100 bis 2000, vorzugsweise 100 bis 800
Kräuselungen pro Meter als ausreichend angesehen.
Ein Strang aus Poly^sterendlosfäden mit einem Gesamttiter
von 220 000 den und einem Einzeltiter von 5 den wird in an sich bekannter Weise durch Einwirkung eines
ersten Valzenpaares, das sich mit einer Geschwindigkeit Von ungefähr 19*5 m/Min, dreht, und eines zweiten
Valzenpaares, das sich mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 27 m/Min, dreht, zu einem Band von ungefähr
30 cm Breite geöffnet und dann mit einer Spannung von
ungefähr 230 g über einer Ausbreitvorrichtung mit fünf
gewölbten Schienen zu einer Bahn von etwa 100 cm Breite,
• 2
die ungefähr 28 g/m wiegt, ausgebreitet. Diese Bahn wird einer Legevorrichtung zugeführt und dort zu einem in der Querrichtung gelegten, mehrschichtigen Gebilde geformt, das zu einem Schichtstoff für Kissen aufge-
die ungefähr 28 g/m wiegt, ausgebreitet. Diese Bahn wird einer Legevorrichtung zugeführt und dort zu einem in der Querrichtung gelegten, mehrschichtigen Gebilde geformt, das zu einem Schichtstoff für Kissen aufge-
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wickelt wird, der ein Gewicht von j566 g hat und
gekennzeichnet ist durch Zusammendrüekbarkeit und Regenerierungseigenschaften, die mit denen üblicher
Kissenschichtstoffen aus Stapelfasern in günstiger Weise vergleichbar sind.
Beispiel 1 wird wiederholt mit der Ausnahme, dass die ausgebreitete Bahn linear gelegt wird. Kissenschichtstoffe,
die aus ungefähr 2 bis 3 m langen Schichten dieses Materials geformt werden und je 566 g wiegen,
sind den Kissenschichtstoffen aus Stapelfasern hinsichtlich Zusammendrüekbarkeit, Regenerierung und
Dauerhaftigkeit bedeutend überlegen. .
Ein Strang aus Polyesterfäden mit einem Gesamttiter von 225 000 den und einem Einzeltiter von 5 den wird
wie in Beispiel 1 verarbeitet, um eine Bahn mit einer Breite von etwa 70 cm und einem Gewicht von ungefähr
35 g/m zu bilden. 16 derartige Bahnen werden dannwie folgt übereinander geschichtet: 4 Bahnen mit in einer
Richtung ausgerichteten Fäden, auf diesen 8 Bahnen, deren Fäden in der Querrichtung zu den Fäden der
unteren Bahnen verlaufen und auf diesen wiederum 4 Bahnen, deren FäÄsn zu jenen der unteren Bahnen parallel
sind. Die gebildete Einheit wird dann in einer Vielzahl von Durchgängen in der Richtung der Fäden der
oberen und unteren Bahnen mit 400 Hüben pro Minute
vernäht, d.h. mit 1 bis 2 Stichen pro cm und mit einem
Vorschub von 0,94 cm zwischen den aufeinanderfolgenden
Hüben. Die Nähvorrichtung ist für das Eindringen der Nadeln in den Schichtstoff mit einer Tiefe eingestellt,
die auf de'n gegenüberliegenden Seiten 1,6 bis 1,9 cm
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beträgt. Der erhaltene Schichtstoff aus Endlosfäden ist in günstiger Weise mit einem genähten Schichtstoff aus
Stapelfasern von entsprechenden Abmessungen hinsichtlich FUlligkeit, Dicke, Widerstand gegen Abtreibung und Luftdurchlässigkeit
vergleichbar. Es wurde ferner festgestellt, dass der vernähte Schichtstoff mit Endlosfäden
eine um 34 bis 40 % grössere Zugfestigkeit als der
Schichtstoff aus Stapelfasern aufweist und eine um 15 bis 20 % grössere Kraft zur Entfernung eines Faserbüschels
erfordert. Es ist ausserdem völlig frei von Faserwanderung und besitzt eine ausgezeichnete Waschbarkeit.
Ein Strang aus matten Acetatendlosfäden mit einem Gesamttiter von 40 000 den und einem Einzeltiter von
1,6 den wird gemäss Beispiel 1 geöffnet, wobei sich das erste Walzenpaar mit einer Geschwindigkeit von 45 m/Min.
und das zweite Walzenpaar mit einer Geschwindigkeit von 66 m/Min, dreht. Der geöffnete Strang wird dann auf eine
Breite von 30 cm ausgebreitet. Die auf diese Weise gebildete
Bahn hat ein Grundgewicht von l8 g/m . Ein Teil dieser Bahn wird mit einer Geschwindigkeit von 45 m/Min.
durch eine mit Triacetinnebel gefüllte Kammer hindurchgeführt. Die derart gebundene Bahn hat ein Grundgewicht
von 18 g/m .
Ein Teil der Bahn des Beispiels 4 wird in der dort angegebenen Weise gebunden, aber bei einer Temperatur von
107°C kalandert, wobei sie keinem anderen Druck als dem BerUhrungsdruck der Kalanderwalzen unterworfen wird. Die
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gebundene Bahn hat ein Grundgewicht von 18 g/m und kann beispielsweise als Unterlagsmaterial, Modellmaterial, für
industrielle Traggewebe, als Umhüllung für Damenbinden, als Saatbettmaterial, Filtrationsgewebe und Verstärkungsmaterial für Kunststoffolien verwendet werden.
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Claims (3)
1) Zusammenhängende Bahn aus im wesentlichen parallelen
Endlosfäden, deren Kräuselungen aus dem Gleichlauf gebracht worden sind und die Kräuselungen benachbarter
Fäden überschneiden, wobei die Bahn einen durchschnittlichen Luftraum pro Faden, der wenigstens
zehnmal so groß wie der durchschnittliche Fadendurchmesser der Bahn ist, und ein Gewicht von weniger als
if g/m2 hat;
2) Bahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl der
Gesamttiter im Bereich bis etwa 1 000 000 den und
der Einzeltiter der Fäden im Bereich von 1 bis etwa 25 liegt und die Fäden etwa 100 bis 3000 Kräuselungen
pro Meter aufweisen.
3) Bahn nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sie ein Gewicht von etwa 5 bis JrQ g/m hat.
509815/0444
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