DE1923070A1

DE1923070A1 - Hochelastische zusammengesetzte Faser und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE1923070A1
Application number: DE19691923070
Authority: DE
Inventors: Tohru Kitazawa
Original assignee: Kanegafuchi Spinning Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Spinning Co Ltd
Priority date: 1968-05-06
Filing date: 1969-05-06
Publication date: 1969-11-13
Also published as: GB1262766A; DE1923070B2; DE1923070C3; NL6906873A; US3608295A

Description

Dipl.-Ing. Reinhold Kramer

!•ATE NTANWAUT

8OOO München 12

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Kanegafuchi Boseki Kabushiki Kaisha, Tokyo, Japan

Hochelastische zusammengesetzte Faser und Verfahren zur Herstellung derselben

Beanspruchte Priorität:

6. Mai 1968 Japan Nr. 29935/68

Die Erfindung betrifft eine hochelastische faserförmige Zusammensetzung wie ein elastisches Mischgarn, ein Netz, einen gewirkten, einen gewebten oder einen filzartigen Stoff, wobei die faserförmige Zusammensetzung aus mehr als zwei Arten von Garnkomponenten besteht, von denen wenigstens eine elastische lasern enthält. Außerdem betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren einer derartigen hochelastischen faserförmigen Zusammensetzung.

Unter dem Ausdruck "faserförmige Zusammensetzung" soll irgendeine Zusammensetzung aus einem faserförmigen Material verstanden werden, wie z. B. ein" gesponnener Fäden, ein Garn, ein

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gezogener Faden, ein Seil, ein Netz, ein gewirkter, gewebter oder filzartiger Stoff oder ein Faservlies.

Unter dem Ausdruck "hochelastische bzw. elastifizierte faser- · förmige Zusammensetzung" sollen faserförmige Zusammensetzungen der erwähnten Art verstanden werden, welche einen mäßigen Widerstand gegenüber Dehnen besitzen, der gekennzeichnet ist durch einen großen primären Elastizitätsmodul, eine große prozentuale Bruchdehnung und einen hohen Grad an Dehnungsrückbildung bzw. elastischer Dehnung, der seinen Ausdruck in einer besonderen Kraft-Dehnungs-Hysteresiskurve findet.

Die gewünschte Dehnungseigenschaft kann zwar auch bei bekannten Garnen mit Kraus el struktur, die dreidimensionale Kraus el besitzen, beobachtet werden, wenn diese durch kombinierte Anwendung geeigneter räumlicher Verformung wie Verdrillen oder Krümmen in Verbindung mit geeigneter thermischer Behandlung eines synthetischen oder halbsynthetischen Fasergarns hergestellt werden, oder wenn ein bekanntes gekräuseltes Mischgarn dadurch hergestellt wird, daß "ein Garn aus zwei Polymeren mit verschiedenen Eigenschaften gesponnen wird und durch geeignete nachfolgende Behandlung auf dem Garn Kräusel gebildet werden. Bei derartigen bekannten Garnen ist die Rückbildung der Verlängerung bzw. Dehnung Jedoch schlecht. Ein Mischgarn aus derartigen Garnen behält deshalb nach wiederholten Streckvorgängen kaum seine gekräuselte Struktur, und die Rückbildung der Dehnung wird nach wiederholten Streckvorgängen schlechter·

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Trotz relativ großer prozentualer Dehnung und Rückbildung der Dehnung besitzt eine synthetisch segmentierte Elastomer-Paser, die aus Naturkaut schule oder Polyuräthan hergestellt ist, eine geringe Steifheit und eine geringe Rückfederungskraft, so daß es ziemlich schwierig ist, ein sehr feines Garn zu erhalten. Ein aus derartigen synthetisch segmentierten Elastomer-Fasern zusammengesetztes elastisches Garn besitzt eine schlechte Griffqualität und zeigt bereits bei Anwendung sehr kleiner Kräfte eine große Dehnung. Wegen dieser schlechten funktionellen Eigenschaften treten beim Wirken oder Weben des Garnes gewöhnlich Schwierigkeiten im Verfahrensablauf auf, so daß es schwierig ist, Textilerzeugnisse guter und gleichmäßiger Qualität herzustellen. Diese Nachteile bei dem Garn der erwähnten Art können gemildert werden, wenn in dem Mischgarn der Anteil der elastischen Komponente vergrößert wird und demzufolge die Rückfederungskraft zunimmt. Dies hat jedoch unvermeidlich eine Verschlechterung der erwünschten funktionellen Eigenschaften der anderen Faserkomponente zur Folge.

Ein konventionelles elastisches zusammengesetztes Garn wird in der Weise hergestellt, daß die im gestreckten Zustand gehaltene elastische Garnkomponente mit einer anderen Garnkomponente kombiniert wird. Bei einer derartigen Verbindung ist es im allgemeinen erforderlich, eine besondere Garnspeise- und Zugvorrichtung zu installieren, so daß die Garnspannung während des Streckens genau kontrolliert werden kann.

BAD ORIGINAL

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Die Erfinder dieser Erfindung haben die besonderen physikalischen Eigenschaften von Polypivalolacton-Fasern erkannt und hatten die Idee, diese Fasern als Komponente eines elastischen Mischgarns zu verwenden. Nach wiederholten Untersuchungen gelang es ihnen, in kommerziellem Maß eine hochelastische faserförmige Zusammensetzung herzustellen, die eine ausgezeichnete Dehnungsrückbildung aufweist und nicht mit den beschriebenen Nachteilen konventioneller elastischer zusammengesetzter Garne behaftet ist.

Ziel dieser Erfindung ist eine hochelastische faserförmige Zusammensetzung, wie z. B. ein Seil, ein Netz, ein gewirkter, ein gewebter oder ein filzförmiger Stoff aus hochelastischem Mischgarn, die eine große prozentuale Dehnung (Bruchdehnung) und prozentuale Rückbildung der Dehnung sowie die gewünschte die Abmessung betreffende Stabilität bei wiederholtem Strecken besitzt und deren elastische Eigenschaften und Stabilität selbst bei strengen thermischen Beanspruchungen erhalten bleiben.

Bei einem Verfahren zum Herstellen einör hochelastischen faserförmigen Zusammensetzung, die Polypivalolacton als hochelastifiziertes Garn enthält, wird dieses Ziel erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß durch Vereinigen im ungestreckten Zustand von maximal 25 Gewichtsprozenten eines Garns, das im wesentlichen aus Polypivalolacton-Fasern besteht, deren Dehnungsrückbildungsfähigkeit durch eine Wärmebehandlung vergrößert werden

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kann, und wenigstens 75 Gewichtsprozenten einer anderen Garn- komponente, die im wesentlichen aus unelastischen Fasern besteht, deren Dehnungsrückbildungsfähigkeit durch eine Wärmebehandlung nicht vergrößert werden kann, ein einziges zusammengesetztes Garn gebildet wird und daß dieses einer Wärmebehandlung bei einer !Temperatur oberhalb 10O⁰G ausgesetzt wird, wobei jedoch nicht die Temperatur überschritten wird, die 20⁰O unterhalb der niedrigsten Temperatur der Schmelz- und Zersetzungspunkte der Faserkomponenten liegt, so daß die Dehnungsrückbildungsfähigkeit der Polypivalolacton-Fasern stark vergrößert wird.

Die durch dieses Verfahren hergestellte faserförmige Zusammensetzung besitzt ausgezeichnete Dehnungseigenschaften wie eine große Bruchdehnung, eine große Rückbildung der Dehnung und eine große Rückfederkraft mit einem großen primären Elastizitätsmodul. Es läßt sich mit diesem Verfahren eine hochelastische faserförmige Zusammensetzung herstellen, die trotz eines relativ großen Anteils an unelastischen Faserkomponenten ausgezeichnete elastische Erholungseigenschaften in Verbindung mit den gewünschten Merkmalen der unelastischen Faserkomponente aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt in außerordentlich einfacher Weise eine industrielle Fertigung der beschriebenen hochelastischen faserförmigen Zusammensetzung.

Unter dem Ausdruck "Polypivalolacton" soll ein linearer Polymerester verstanden werden, dessen chemischer Aufbau im

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allgemeinen durch, die folgende Formel bestimmt ist:

₃
4 OH₂ - C - COO^_n (1)

Polypivalolacton läßt sich leicht durch Polymerisation der Hydroxypivalinsäure oder seiner Ester herstellen, wie es im USA-Patent 2 658 055 beschrieben ist, oder aber durch Polymerisation von Pivalolaetonen, wie es im britischen Patent Nr, 766 347 beschrieben ist.

Wenn im folgenden von einem Garn die Eede ist, das im wesentlichen aus Polypivalolactonen besteht, so heißt dies, daß dieses Garn nicht nur Fasern enthält, dessen faserförmige Polymerkomponente nur aus Polypivalolactonen bestellt· Es besteht auch aus fasern, die aus den im folgenden beschriebenen Mischpolymeren zusammengesetzt sind. Das Mischpolymer kann in der Faser mit einem Gehalt bis zu 30 mol % enthalten sein, sofern es die hochorientierte kristalline Struktur der Easer nicht stört. Die Faser kann aus einer Mischung der oben beschriebenen Polypivalolactone oder mischpolymerisierter PoIypivalolactoiie mit einer relativ kleinen Menge anderer Polymere hergestellt sein. Diese Fasern können in Form eines Einfachfadens, in Form von Mehrfachfäden oder in Form von Stapelfasern ein Garn bilden.

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Polypivalolacton besitzt "besonders ausgeprägte chemische Eigenschaften, die sich von denen gewöhnlich benutzter Polyamide oder Polyester, wie z. B. Polyäthylenterephtalat, wesentlich unterscheiden. Aufgrund der Neigung zu rascher Kristallisation ist besondere Sorgfalt bei der Auswahl der Verfahrensbedingungen geboten, wenn durch Schmelzspinnen von Polypivalolactonen Fasern gebildet werden.

In der deutschen Patentanmeldung P 16 60 437·8 is* bereits ein Beispiel für ein Verfahren zur Faserbildung von Polypivalolactonen beschrieben. Danach werden Polypxvalolactonpolymere mit einer grundmolaren Viskosität On) von wenigstens 0,7 zunächst durch Spinndüsen mit einem Lochdurchmesser oberhalb 0,5 ium bei einer Temperatur im Bereich zwischen 240⁰O und 270°0 schmelzgesponnen. Die ausgepreßten Polymere werden - während sie noch im geschmolzenen oder plastischen Zustand sind - einem großen Verzug unterworfen. Der Verzug ist bestimmt durch das Verhältnis

1367 ty)"⁵'⁶¹² (2)

Die so erhaltenen unverstreckten Fäden werden dann bei einer Temperatur T verstreckt, wobei die Temperatur bestimmt ist durch

T> -282 + 1744R - 1605E² (3)

BAD ORIGWAU

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10 < T <*- 220 (4)

r= sr ^v '

r= sr

Es bedeutet hierbei

R β Orientierungsgrad des unverstreckten Fadens T * Verstrecktemperatur in ⁰C.

In der deutschen Patentanmeldung P 17 60 989.1 ist ein weiteres Beispiel für ein Verfahren zur Bildung einer Faser aus PoIypivalolacton beschrieben. Danach wird ein Polypivalolactonpolymer, welches eine grundmolare Viskosität (^) von wenigstens 1,1 besitzt, zunächst mittels Spinndüsen mit einem verhältnismäßig großen Lochdurchmesser in einem Temperaturbereich zwischen 240°C und 310⁰C schmelzgesponnen. Die ausgepreßten Polymere werden sodann im geschmolzenen oder plastischen Zustand einem großen Verzug unterworfen. Dieser ist durch das Verzugverhältnis

_ 2460 tyT^'" (5)

A> 76 (^)"¹'⁵⁹⁹ · (6)

festgelegt.

Mit einem Verfahren unter diesen Bedingungen können ohne zusätzliches Verstrecken Fäden erhalten werden, die für die erfindungsgemäßen Zwecke genügend tauglich sind.

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Das so erhaltene Polypivalolacton-Garn zeigt, selbst wenn es nur verzogen ist, eine bemerkenswerte Rückbildung der Dehnung, falls es einer begrenzten prozentualen Dehnung unterworfen wird. Z. B. beträgt seine prozentuale Dehnung etwa 90 gegenüber 5 % Dehnung. Es behält jedoch nur eine Restdehnung von einigen 10 %en. Wird der ausgepreßte laden keinem Verstreckvorgang unterworfen, so führt dies selbst bei einem kleinen Ausmaß an Dehnung zu einer plastischen Verformung, und es besteht die Tendenz, daß die Rückbildbarkeit der Dehnung bei großen Dehnungen verlorengeht.

Eine Verbesserung derartig schlechter Dehnungsrückbildungseigenschaften kann erhalten werden, wenn die gewonnenen Fasern in Verbindung mit anderen geeignet ausgewählten Prozeßbedingungen einer thermischen Behandlung unterworfen werden, wobei die Prozeßtemperatur höher als 100⁰C, vorzugsweise höher als 120⁰G sein soll. Ein in dieser Weise thermisch behandeltes Polypivalolacton-Garn besitzt wenigstens eine 95 folge Dehnungsrückbildung bei einer 5 %igen Dehnung, wenigstens eine 92 %ige Dehnungsrückbildung bei einer 10 %igen Dehnung und wenigstens eine 85 %ige Dehnungsrückbildung bei einer 20 %igen Dehnung. Der primäre Elastizitätsmodul liegt im Bereich zwischen 15 und 80 g/den. Die Rückbildungsfähigkeit der Dehnung ist extrem vergrößert. Dies bedeutet, daß der Faden durch die thermische Behandlung in einen hochelastifizierten laden umgewandelt worden ist.

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Obwohl die erhaltenen funktionellen Eigenschaften der so gewonnenen hochelastischen Polypivalolacton-Fasern bis zu einem bestimmten Ausmaß von den Herstellungsbedingungen abhängen, besitzen sie im allgemeinen eine merkbar vergrößerte Steifheit im Vergleich zu konventionellen elastischen Fasern wie einem Gummigarn oder einem synthetisch segmentxerten Polyuräthan-Garn. Nach der thermischen Elastifizierung besitzt die Polypivalolacton-Faser beispielsweise einen Elastizitätsmodul, der wenigstens zehnmal größer als der von Polyuräthanelastomer-Fasern ist und wenigstens zwanzigmal größer als der von einem Gummigarn. Aufgrund dieser Tatsache kann geschlossen werden, daß_s um ein Polypivalolacton enthaltendes elastisches Mischgarn mit einer Dehnungsrückbildungsfähigkeit zu versehen, die angenähert die gleiche ist wie bei einem ein Polyuräthanelastomer enthaltenden elastischen Mischgarn, der notwendige aber ausreichende Gehalt an Polypivaloiacton-Fasern innerhalb des Mischgarns weniger als ein Zehntel des Gehalts des Polyuräthanelastomers innerhalb des Mischgarns betragen muß.

Die größte Feinheit von auf dem Markt erhältlichem Polyurathan-. elastomer-Garn beträgt etwa 40 den. Polyuräthanel as tomer-Garn, das feiner als 70 den ist, besitzt oft eine Veränderung im Zug · oder bricht, während der Herstellung des zusammengesetzten Garns infolge seiner geringen GriffQualität oder schlechten Dehnungsrückbildungsfähigkeit. Aus diesem Grund wird im allgemeinen bei der Fertigung von elastischen zusammengesetzten Garnen ein Polyuräthanelastomer-Garn benutzt, das mehr als

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70 den hat. Demzufolge wird der Anteil der Polyuräthan-Komponenten innerhalb des erhaltenen zusammengesetzten Garns unvermeidbar so groß, daß er zwischen 10 und 40 Gewichtsprozenten liegt. Dies ist auch ein großer Nachteil bei Gummigarnen. Bei diesen liegt die minimal erreichbare Denierzahl bei 300.

Im Gegensatz hierzu kann ein Polypivalolacton-Garn mit einer !'einheit von etwa 1,5 den hergestellt werden. Wegen des bemerkenswert großen primären Moduls und der ausgezeichneten Dehnungsrüclcbildungsfähigkeit kann der Anteil der Polypivalolacton-Komponente innerhalb des erhaltenen zusammengesetzten Garns sehr gering sein. Ein Anteil von höchstens 25 Gewichtsprozenten, vorzugsweise von weniger als 10 Gewichtsprozenten ist groß genug, um die Ziele dieser Erfindung zu erreichen. Abhängig von den Anforderungen an das Endprodukt, das aus den elastischen zusammengesetzten Garnen hergestellt ist, kann der Anteil kleiner als 5 Gewichtsprozente, vorzugsweise kleiner als 1 Gewichtsprozent sein. Wichtig ist, daß die gewünschten funktionellen Eigenschaften der unelastischen Fasern, die mit der elastischen Polypivalolacton-Komponente kombiniert werden, nicht beeinträchtigt werden, während das erhaltene zusammengesetzte Garn mit einer ausreichenden Dehnungsrückbildungsfähigkeit versehen wird. In diesem Zusammenhang sollte bei der Auswahl der Polypivalolacton-Eomponenten Sorgfalt geübt werden, so daß diese einen möglichst großen primären Elastizitätsmodul besitzen, und es sollte ein minimaler aber ausreichender Anteil an elastischer Komponente gewählt werden, um das erhaltene

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elastische zusammengesetzte Garn mit den gewünschten elastischen Eigenschaften zu versehen.

Bekanntlich werden die Garne in dem auf die Garnbildung folgenden Prozeß mit einem gewissen Ausmaß an Zug belastet. Im Falle des Bäumens oder Strickens beträgt die Zugspannung zwischen 5 und 20 g, im Falle des Schützenschlags auf Webstühlen zwischen 20 und 30 g und im Falle des Wirkens zwischen 5 imä-10 g. Wenn ein Polypivalolacton-Garn mit einem merklich hohen Modul bei einer prozentualen Dehnung unterhalb 20 % geeignet ausgewählt wird, wird der erforderliche Gehalt an diesem Garn im allgemeinen 10 % nicht überschreiten. Wenn dagegen ein Polypivalolacton-Garn mit kleinem primären Elastizitätsmodul ungeeignet ausgewählt wird, ist ein größerer Gehalt an diesem Garn erforderlich. In jedem Fall soll der Gehalt des elastischen Polypivalolacton-Garns kleiner als 25 % sein, damit die gewünschten funktionellen Eigenschaften der anderen Faseranteile nicht beeinträchtigt werden und das erhaltene elastische Mischgarn nicht mit einem übermäßigen Widerstand gegenüber einer Ausdehnung versehen wird.

Liegt die Polypivalolacton-Komponente in Form von Fäden vor, so soll die Feinheit des Garns unterhalb 70 den, vorzugsweise unterhalb 30 den liegen. In besonderen Fällen kann sie sogar einen kleineren Wert als 20 den haben. Hur bei Anwendung der Erfindung kann ein hochelastisches zusammengesetztes Garn der gewünschten elastischen Eigenschaften mit dem oben beschriebenen

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relativ kleinen Anteil an dem genannten extrem feinen Garn erhalten werden. Überschreitet die Feinheit des Garns 70 den, so wird der Anteil an elastischer Komponente unvermeidbar größer, und es wird auch die Dicke des erhaltenen elastischen Mischgarns größer. Mit Ausnahme von industriellen Anwendungsfällen wie bei Pischernetzen sind derartige Garne großer Dicke im allgemeinen nicht vorteilhaft, insbesondere nicht für die Bekleidung.

Die Polypivalolacton-Komponente dieser Erfindung kann auch in Form von gesponnenen Fasern vorliegen, die durch irgendeine der konventionellen Spinnmethoden leicht herstellbar sind. Die Komponente kann in Form von gemischten Fasern benutzt werden. Die Mischung mit anderen geeigneten Fasern richtet sich nach den Erfordernissen des Endgebrauchs des erhaltenen zusammengesetzten Garns.

Die erwähnte zweite Faserkomponente kann aus der Gruppe natürlicher Fasern wie Seide, Baumwolle oder Wolle ausgewählt sein. Es können auch regenerierte Fasern wie VLskose-oder Kupferfasern sein. Außerdem können es halbsynthetische Fasern wie Acetatfasern oder synthetische Fasern wie Fasern aus Polyamiden, Polyestern, Poly-a-olefinen, Polyesteräthern, Polyamino säure, Polyvinylalkoholen, Polyacrylnitrilen oder Polyäthern sein. Die Fasern der zweiten Komponente können in Form von Einzelfäden, Mehrfachfäden, gesponnenen Garnen, Krauselgarnen, Menrfachkomponent enverbund garnen oder gemischten verzwirnten Garnen verwendet werden.

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Die anderen Faserkomponenten werden durch, die thermische Behandlung, der das zusammengesetzte Garn zum Zwecke der Elastifizierung der Polypivalolacton-Komponente unterzogen wird, nicht merklich beeinflußt. D. h., daß auf die oben erwähnten anderen Faserkomponenten kein merklicher Elastifizierungseffekt ausgeübt wird. So vergrößert sich bei diesen Komponenten unter der thermischen Elastifizierungsbedingung der Polypivalolacton-Komponente ihre Dehnungsrückbildbarkeit nicht wesentlich.

Durch die Anwesenheit der anderen Faserkomponente kann das erhaltene zusammengesetzte Garn mit charakteristischen Merkmalen zusätzlich zu denen, die nur durch die Polypivalolacton-Komponente gegeben sind, versehen werden. Es ist erwünscht, daß der Gesamtgehalt derartiger anderer Faseranteile (im folgenden zusätzliche Faseranteile genannt) größer als 75 Gewichtsprozente, vorzugsweise größer als 90 Gewichtsprozente des erhaltenen elastischen zusammengesetzten Garns ist. In einigen Fällen kann der Anteil abhängig von den Erfordernissen des End gebrauchs wenigstens 95 %» vorzugsweise 99 % betragen·

Das Verfahren zur Herstellung der hochelastischen faserförmigen Zusammensetzung beginnt mit dem Vereinigen der oben beschriebenen Polypivalolacton-Garnkomponente in einem im wesentlichen ungestreckten Zustand mit der zusätzlichen Garnkomponente oder den zusätzlichen Garnkomponenten. Das so vereinigte zusammengesetzte Garn wird sodann einer thermischen Elastifizierungsbehandlung unterzogen, die bei einer Temperatur oberhalb 100⁰G

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durchgeführt wird, v/o "bei diese Temperatur aber nicht einen Wert 20⁰C unterhalb der niedrigsten Temperatur der Schmelzpunkte und der Zersetzungspunkte der Faserkomponenten überschreitet. Der Verfahrensschritt der thermischen Elastifizierung kann sowohl vor als auch nach Bildung der faserförmigen Zusammensetzung wie eines Gewebes aus den elastischen zusammengesetzten Garnen durchgeführt werden.

Der beschriebene Verfahrensschritt des Vereinigen?, von Garnkomponenten bedeutet, daß mehr als zwei Garnkomponenten miteinander kombiniert werden, so daß sie ein einziges Garn bilden. Es bestehen hierzu die folgenden Möglichkeiten.

1. Ein Verfahren zum Bilden eines sogenannten umhüllten Garns, in dem wenigstens eine der Garnkomponenten oder Garne um die andere Garnkomponente oder um die anderen Garne wie eine Spule gewickelt wird.

2. Ein Verfahren zum Bilden eines sogenannten Kerngarns bzw. kerngesponnenen Garns, bei dem wenigstens eine der Garnkomponenten bzw. der Garne als Kern einer anderen Garnkomponente im Spinnprozeß der letzteren dient.

3. Ein Verfahren zum Duplieren von vjenigstens einer Garnkomponente oder von Garnen mit einer anderen Garnkomponente bzw. anderen Garnen.

4. Ein Verfahren zum Duplieren und Verzwirnen wenigstens einer Garnkomponente oder von Garnen mit einer anderen Garnkomponente oder mit anderen Garnen. .^

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Im Aufbau des erhaltenen elastischen zusammengesetzten Garns kann das Polypivalolactdn-Garn entweder die Kernkomponente oder die Hüllkomponente bilden. Betrachtet man jedoch die Tatsache,, daß das Polypivalolacton-Garn zum elastischen Verhalten des elastischen zusammengesetzten Garns beiträgt und die zusätzliche Garnkomponente mit nicht elastischen Eigenschaften daran teil hat, die Fasereigenschaften des erhaltenen elastischen Mischgarns zu bestimmen, wird das Polypivalolacton-Garn vorzugsweise als Kernkomponente verwendet.

Bei der Herstellung eines konventionellen elastischen zusammengesetzten Garns, bei der als elastische Komponenten ein Gummigarn oder ein synthetisch segmentiertes Polyuräthan-Garn dienen, erfolgt das Vereinigen mit anderen Garnkomponenten oder Garnen im gestreckten Zustand.

Im Gegensatz hierzu wird das Polypivalolacton-Garn dieser Erfindung während des Vereinigungsvorgangs nicht gestreckt. Das Garn kann die Vereinigungsstufe durchlaufen, ohne daß eine Variation in der Spannung oder häufige Garnbrüche infolge beträchtlicher Deformation auftreten. Die elastische Komponente

gemäß dieser Erfindung kann also mit der zusätzlichen Komponente verbunden werden

ii, ohne sie in einen gestreckten Zustand zu versetzen.

Einer der wesentlichsten Vorteile der Erfindung ist der Wegfall einer besonderen Spannungskontrolle. Diese ist selbst dann nicht erforderlich, wenn sehr feine Polypivalolacton-Garne verwendet werden. Dieser Vorteil wird begleitet durch den

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erwünschten Wegfall besonderer Garnspeise- und Zugkontrollvorrichtungen, die im Falle konventioneller Elastomer-Garne unerläßlich sind. Trotz des Aufwands bei konventionellen Elastomer-Garnen besitzen diese nicht den hohen Grad an Dehnungsrückbildungsfähigkeit, wie er bei Vorhandensein eines Polypivalolacton-Garns gegeben ist, und das Aussehen und die funktionellen Eigenschaften sind nicht besser als die eines Polypivalolacton-Garns.

Im folgenden wird der thermische Elastifizierungsprozeß im einzelnen erläutert.

Werden Polypivalolacton-Fasern bei einer Temperatur wenigstens über 1OO°C einer thermischen Behandlung unterzogen, so wird bei den Fasern in Verbindung mit einer mäßigen Kontraktion eine ausgezeichnete Dehnungsrückbildbarkeit entwickelt, d. h. die elastischen Eigenschaften werden wesentlich verbessert. Die Erscheinung hängt von der Höhe der Prozeßtemperatur,der Länge der Prozeßzeit und der Art des thermischen Mediums ab. Der Grad der thermischen Kontraktion der Polypivalolacton-Faser variiert in Abhängigkeit von den Prozeßbedingungen bei der Herstellung. Je größer beispielsweise der Verzug beim Spinnen ist oder das Verstreckverhältnis beim Verstrecken,oder je größer die Prozeßtemperatur beim Verstrecken ist, desto größer ist die prozentuale thermische Kontraktion der erhaltenen Polypivalolacton-Faser. Beim gleichen benutzten thermischen Medium ist die prozentuale thermische Kontraktion der Fasern umso größer, je

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holier die Hei ζ temperatur ist. Im allgemeinen liegt die prozentuale Kontraktion bei unverstreckten Polypivalolacton-Fasern im Bereich zwischen einigen Prozenten bis zu den letzten zehn Prozenten und für verstreckte Polypivalolaeton-Fasern im Bereich zwisehen einigen Prozenten und zwischen einigen zehn Prozenten. Der thermische Effekt variiert auch in Abhängigkeit vom Typ des verw endet en Heizmediums, selbst wenn die Hei ζ temperatur identisch ist. Der thermische Effekt ist im Falle eines trockenen Heizmediums am kleinsten, mäßig groß im Falle von Dampf und am größten im Falle von heißem Wasser als Medium. Ein Endprodukt der gewünschten Eigenschaften kann durch die Kombination einer optimalen Auswahl des Materials der Polypivalolacton-Fasern und eine entsprechend geeignete Auswahl der Prozeßbedingungen bei der thermischen Elastifizierungsbehandlung erhalten werden« Wird als Kernkomponente eine Polypi valolacton-Faser mit einer größeren thermischen Kontraktion ausgewählt, und als Hüllkomponente ein anderes Garn mit einer kleinen thermischen Kontraktion verwendet, so erzeugt bei geeigneter thermischer Behandlung die thermische Kontraktion der Kernkomponente eine Erweiterung der Hüllkomponente· Das erhaltene hochelastifizierte Garn ist an der Außenseite dicht mit zahlreichen Kräuseln und Schleifen der Hüllgarnkomponente bedeckt.

Das zusammengesetzte Garn kann der beschriebenen thermischen Elastifizierungsbehandlung in Form eines Knäuels, in einem frei kontraktierbaren Zustand, in einem dimensional bestimmten Zustand oder in einem Zustand kontrollierter Kontraktion

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unterworfen werden. Es kann dieser thermischen Behandlung auch in Form einer Spule oder in Form eines fortlaufenden Garnstranges unterzogen werden. Die thermische Behandlung der zusammengesetzten Garne kann auch angewendet werden, wenn diese zu faserförmigen Zusammensetzungen wie gewebten, gewirkten oder filzartigen Stoffen verarbeitet sind.

Zur Durchführung der thermischen Behandlung können die faserförmigen Zusammensetzungen eine bestimmte Zeit lang in eine Heißluftkammer, eine Dampfkammer oder ein Heißwasserbad gelegt werden. Die Behandlung kann auch in der Weise durchgeführt werden, daß die faserförmigen Zusammensetzungen durch diese Kammern oder das Bad laufend befördert werden. Außerdem können diese Behandlungsarten geeignet kombiniert werden. Aus Gründen der Vereinfachung des Herstellungsprozesses kann die thermische Behandlung auch in Verbindung mit dem Finishen oder Färben der erhaltenen faserförmigen Zusammensetzungen durchgeführt werden.

Die bei der thermischen Elastifizierung verwendete Temperatur sollte in Abhängigkeit von dem Heizmedium, dem Zustand des zu behandelnden zusammengesetzten Garns, dem Heizsystem und der Art der zusätzlichen unelastischen Faserkomponenten, die mit den Polypivalolacton-Fasern vereinigt werden, optimal ausgewählt werden. Im allgemeinen sollte die untere Grenze der Temperatur des zusammengesetzten Garns während des thermischen Prozesses bei 100⁰C, vorzugsweise bei 120⁰O, besser jedoch bei ⁰C liegen. Die obere Temperaturgrenze hängt im wesentlichen

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von den Faserarten ab, die das zusammengesetzte Garn bilden* obere Grenze sollte wenigstens 20°C unterhalb der niedrigsten Temperatur der Schmelzpunkte und der Zersetzungspunkte der Faserkomponenten liegen. Ist das zusammengesetzte Garn z. B. aus Polycaproamid-Fasern, mit einem Schmelzpunkt von 215°C, und Polypivalolacton-Fasern mit einem Schmelzpunkt von 24O°C zusammengesetzt, so sollte die gewählte obere Grenztemperatur bei 195⁰C liegen, also 20°C unterhalb des Schmelzpunktes der ersten Komponente. Ist das zusammengesetzte Garn aus den genannten Polypivalolacton-Fasern und Polyäthylenterephtalat-Fasern mit einem Schmelzpunkt von 265°0 aufgebaut, so sollte die obere Temperaturgrenze bei 220⁰C liegen, also 20°C unterhalb des Schmelzpunktes von Polypivalolacton. Bestehen die unelastischen Faserkomponenten aus natürlichen Fasern wie Baumwolle, Jute, Wolle oder Seide oder auch regenerierten Fasern, so liegen deren Zersetzungspunkte sehr hoch. Demzufolge liegt in diesen Fällen die obere Grenztemperatur unterhalb 20°C des Schmelzpunktes der Polypivalolacton-Faserkomponente.

Bei einer Behandlungstemperatur des zusammengesetzten Garns unterhalb 10O⁰C ist eine relativ lange thermische Behandlungszeit erforderlich, um eine ausreichende Elastifizierung zu erhalten. Dies ist im Hinblick auf eine wirtschaftliche Verwertung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Fabrikations statt en nachteilig. Überschreitet dagegen die Temperatur dee zusammengesetzten Garns die oben definierte obere Grenztemperatur, so erreicht das Garn den Schmelzpunkt oder Zersetzungspunkt der

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Faserkomponenten, aus denen das zusammengesetzte Garn hergestellt ist. Die Folge ist ein Zusammenkleben der Fasern und eine Verringerung der funktionellen Eigenschaften der Faser-, komponenten.

Die Messung der Temperatur des zusammengesetzten Garns kann leicht mittels eines Kontakt-, eines Strahlungs- oder Differentialthermometers durchgeführt werden. Die Temperatur des thermischen Mediums, insbesondere im Falle eines gasförmigen Mediums, ist in ausreichender Höhe zu halten, um das zusammengesetzte Garn auf die genannte Temperatur zu bringen. Die thermische Behandlungsdauer liegt im Bereich zwischen Sekunden und mehreren Zehntelstunden und hängt von der Höhe der Heiztemperatur, dem Typ des Wärmemediums und dem Grad der erforderlichen Elastifizierung ab.

Im allgemeinen kann bei einer kürzeren Behandlungszeit der gleiche Grad an thermischem Behandlungseffekt erwartet werden, wenn die Behandlungstemperatur höher ist. Während die Dehnungsrückbildungsfähigkeit und die Elastizität der PoIypivalolacton-Fasern bei einer thermischen Langzeitbehandlung der Fasern begünstigt wird, tendiert das Kraft-Dehnungs-Verhalt en bei einer derart langen thermischen Behandlung dazu, kleiner zu werden« Sa muß also ia Übereinstimmung mit der Art und Weise der endgültigen Verwendung ein® optimale Länge der thermischen Behaadlungs&eit gewählt weraen_o

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Durch die beschriebene thermische Behaxidlung bei hoher temperatur kann nicht nur die Elastifizierung der Polypivalolacton-Faserkomponente, sondern gleichzeitig auch eine Heißfixierung der zusätzlichen Faserkomponenten wie Polyester oder Polyamide ' erreicht werden, zu deren Heißfixierung im allgemeinen Temperaturen im Bereich zwischen 15O⁰O und 20O⁰C benötigt werden. Dies ist einer der größten Vorteile der Erfindung. Ein derartiger kombinierter Effekt könnte im Falle konventioneller Gummigarne oder synthetisch segmentierter Polyuräthan-Garne wegen der Gefahr der Entfärbung oder der thermischen Zerstörung dieser Garnmaterialien kaum erwartet werden.

Die beschriebene thermische Elastifizierung der Polypivalolacton-Fasern kann sowohl in Form eines zusammengesetzten Garns nach dem Vereinigen der Polypivalolacton-Komponente und der zusätzlichen Komponente durchgeführt werden als auch nach dem Verarbeiten der zusammengesetzten Garne zu faserförmigen Zusammensetzungen in Form dieser Zusammensetzungen wie gewebter, gewirkter oder filzartiger Stoffe, Im zuletzt genannten Fall können die faserförmigen Zusammensetzungen aus den zusammengesetzten Garnen deshalb besonders gleichmäßig gebildet werden, weil die noch nicht elastifi ziert es zusammengesetzten Garne einen relativ großen Widerstand gegenüber Strecken aufwe±s@n» Die gleichförmigen Prozeßbediriginigea gewährleisten eine strukturelle Gleichförmigkeit der erliatteseii fciserför-aigea Zusammensetzung. Ein weiterer großer ¥o3?teil der Er-fiadraig bestellt darin, daß die so gebildete imelastissiie faserförmige

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Zusammensetzung lediglich durch optimale Anwendung einer Wärmebehandlung in eine elastische faserförmige Zusammensetzung der gewünschten funktionellen Eigenschaften übergeführt werden kann. Ein derartiger Vorteil findet sich kaum bei der Herstellung bekannter elastischer zusammengesetzter Garne.

Die aufgrund der beschriebenen thermischen Behandlung elastifizierten Polypivalolacton-Fasern können mit einer extrem gesteigerten DelmunGsrückbildungsfähigkeit versehen werden. Beispielsweise weist eine ausreichend wärmebehandelte Polypivalolacton-Faser wenigstens 15 g/den, manchmal bis 80 g/den primären Elastizitätsmodul, bei 5 %iger Dehnung eine Dehnungsrückbildung von wenigstens 95 %j "bei 10 %iger Dehnung eine Dehnungsrückbildung von wenigstens 92 %, bei 15 %iger Dehnung wenigstens 88 % und bei 20 %iger Dehnung wenigstens 85 % Dehnungsrückbildung auf. Ferner besitzen die Fasern eine große elastische Rückfederkraft. Dies geht ohne weiteres aus dem Kraft-Dehnungs-Verhalten der Fasern hervor. Wenn man sich auf der Entlastungskurve der Kraft-Dehnungs-Hysteresiskurve der Fasern dem Punkt der Kraft 0 nähert, nimmt der Differentialkoeffizient der Kurve im Dehnungsbereich unterhalb 20 % zu. Dies beweist, daß die Faser eine extrem große Dehnungsrückbildungskraft besitzt. Die zurückgewonnene Formänderungsarbeit der Fasern ist hervorragend. Die Abnahme der Rückbildungsfähigkeit ist selbst nach wiederholten Belastungsfällen sehr gering.

Der größte Vorteil der Polypivalolacton-Fasern liegt in ihrer

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ORIGINAL INSPECTED

ausgezeichnet en Stabilität gegenüber thermischer Beanspruchung. Die Faser widersteht in 'gestrecktem Zustand bei einer Erwärmung im trockenen Zustand einer Temperatur bis 210⁰C und bei einer Erwärmung im feuchten Zustand einer Temperatur bis 180 0. Ein derartig hoher Grad an thermischer Stabilität kann kaum von den konventionellen Elastomer-Pasern erwartet werden.

Das hochelastische zusammengesetzte Garn dieser Erfindung, welches Polypivalolacton-Fasern der beschriebenen charakteristischen Merkmale enthält, besitzt eine mäßige Elastizität, ausgezeichnete Dehnungsrückbildungseigenschaften, eine strukturelle Stabilität gegenüber wiederholter Beanspruchung und eine hervorragende thermische Stabilität. Wegen der ausgezeichneten Steifheit der Polypivalolacton-Fasern und der Möglichkeit, sehr feine Fasern herzustellen, kann das Verhältnis zwischen der elastischen und der unelastischen Komponente innerhalb des zusammengesetzten Garns entsprechend den Erfordernissen und dem Verwendungszweck des erhaltenen zusammengesetzten Garns eingestellt werden. So ist es durch diese Erfindung möglich geworden, den Anteil an elastischer Komponente in, dem zusammengesetzten Garn auf einen Wert unterhalb 10 Gewichtsprozenten, in manchen Fällen unterhalb 1 Gewichtsprozent abzusenken, ohne daß hierdurch die elastischen Eigenschaften des erhaltenen zusammengesetzten Garns vermindert wurden. Im Falle eines konventionellen zusammengesetzten Garns, das ein Elastomer enthält, wäre es kaum möglich, den Anteil so weit herabzusetzen. So kann eine völlig neue hochelastische faserförmige Zusammensetzung

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t.

erhalten werden, die sich gegenüber einem konventionellen elastischen zusammengesetzten Garn durch wesentlich verbesserte charakteristische Eigenschaften auszeichnet.

Obwohl das hochelastische zusammengesetzte Garn gemäß dieser Erfindung einen großen Widerstand gegenüber Strecken aufweist, d. h. es ist schwierig, das erfindungsgemäße zusammengesetzte Garn durch eine kleine Kraft merklich zu dehnen, hat dieses zusammengesetzte Garn trotzdem äußerst hervorragende Dehnungsrückbildungseigenschaften wie eine große prozentuale elastische Dehnung, eine extrem große Dehnungsrückbildungsfähigkeit, eine große Dehnungskraft und eine merklich schnelle Rückbildung einer aufgebrachten Dehnung. Die beschriebenen Vorteile und charakteristischen Merkmale der elastischen Garnkomponente dieser Erfindung werden durch das in der Zeichnung dargestellte Last-Dehnungs-Hysteresisverhalten in Verbindung mit der folgenden Beschreibung deutlich gemacht. Es zeigen

1 bis 3 eine grafische Darstellung des Kraft-Dehnungs-Hysteresis-Verhaltens einiger Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen hochelastischen zusammengesetzten Garns,

4 eine grafische Darstellung des Kraft-Dehnungs-Hysteresisverhaltens eines konventionellen synthetisch segmentierten Polyuräthanelastomer-Mischgarns _t

5 grafische Darstellungen der Eraft-Dehnungs-Eigenschaften

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des hochelastischen zusammengesetzten Garns gemäß dieser Erfindung und eines Polypivalolacton-Einzelfadens des zusammengesetzten Garns,

Pig. 6 einen grafischen Vergleich der Kraft-Dehnungs-Charakteristiken eines erfindungsgemäßen hochelastifizierten zusammengesetzten Garns und zweier konventionell hergestellter elastischer Mischgarne,

Hg. 7 bis 13 grafische Darstellungen von hochelastifizierten zusammengesetzten Garnen einiger im folgenden beschriebener Beispiele,

Pig. 14- eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Abhängigkeit der Dehnungsrückbildungsfähigkeit von der thermischen Behandlung der in der erfindungsgemäßen hochelastischen faserförmigen Zusammensetzung enthaltenen Polypivalolacton-Pasern und der verschiedenen Arten von auf dem Markt erhältlichen Pasern.

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Fig. 1 zeigt die Eraft-Delmungs-Hysteresiskurve eines gesponnenen Kerngarns mit einer Bruchdehnung von 36 %, dessen Kern aus einem multifilen Polypivalolacton-Faden von 15 den/6 Einzelfäden und dessen Hülle aus einem gesponnenen Baumwollgarn von 60^s besteht.

Pig. 2 zeigt die Kraft-Dehnuiigs-Hysteresiskurve eines doppelt umhüllten Garns mit einer Bruchdehnung von 65 %· Der Kern "besteht aus Polypivalolacton von 30 den/12 Einzelfäden und ist umhüllt mit einem multifilen Nylon-6-Gara von 50 den/16 Einzelfäden. Das umhüllte Garn ist ferner mit einem gesponnenen Baumwollgarn von 60^s umhüllt.

Die in Pig. 3 dargestellte Kraft-Dehnungs-Hysteresiskurve betrifft ein hochelastisches zusammengesetztes Garn mit einer Bruchdehnung von 42 %, das durch Duplieren und Verdrillen eines multifilen Polypivalolacton-Garns von 30 den/12 Einzelfäden mit zwei gesponnenen Baumwollgarnen von 40 ^Β/Λ erhalten worden ist. Die Kraft-Dehnungs-Hysteresiskurven sind bei einer prozentualen Dehnung erhalten, die 90 % entspricht. Die Meßbedingungen sind die folgendeni

Länge der Probe . 60 mm Dehnungs- und Bückbildungsgrad 20 mm/min

Meßinstrument TENSIEON (Fabrikmarke

eines von der Firma ioyoeokki 0o._t Ltd. herge-INSPECTED stellten Dehnungsmessers)

9098 /₊ 6/1126 ~²⁸~

Laufgeschwindigkeit des

Registrierpapiers * 60 mm/min

Maximaler Skalenbereich

des Instruments 100 g

In den Fig. 1 bis 3 weist sowohl die Belastungskurve A als auch die Entlastungskurve B im Bereich kleiner Dehnung, nämlich unterhalb 20 %, einen nach oben konvexen Teil F auf, in dem der Wert des Differentialkoeffizienten abnimmt, wenn der Betrag der Kraft zunimmt. Das Vorhandensein eines derartigen nach oben konvexen Teiles F ist das wesentlichste charakteristische Merkmal des hochelastischen Polypivalolacton-Mischgarns dieser Erfindung, welches eine große prozentuale Dehnung, einen großen primären Elastizitätsmodul, eine große Rückbildungsfähigkeit der Dehnung und eine große Rückfederkraft besitzt. Ein derartiges charakteristisches Merkmal kann bei keinem der konventionellen elastischen Mischgarne festgestellt werden.

In Fig. 4· ist eine Kraft-Dehnungs-Hysteresiskurve für ein elastisches zusammengesetztes Garn mit einer Bruchdehnung von 16,3 % dargestellt. Das Garn ist durch doppeltes Umhüllen eines Polyuräthanelastomerkerns von 210 den mit einem Nylon-6-Endlosgarn von 50 den hergestellt. Aus der Zeichnung ist zu entnehmen, daß sowohl die Belastungskurve A als auch die Entlastungskurve B nach oben konkave Teile und keine konvexen Teile wie die Kurven der Fig. 1 bis 3 aufweisen. Eine derartige figürliche Ausbildung der Kurve weist auf die Tatsache

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hin, daß die Probe des Mischgarns trotz der großen prozentualen Dehnung einen kleinen primären Elastizitätsmodul besitzt, daß das zusammengesetzte Garn bei Anwendung einer kleinen Kraft ein großes Ausmaß an Längsverformung aufweist und daß es trotz seiner großen Rückbildungsfähigkeit eine kleine Rückfederkraft besitzt, so daß dieses Garn kaum vom gedehnten Zustand in den Originalzustand zurückkehrt, weil es den Kontraktionswiderstand der unelastischen Faser oder andere externe Kräfte überwinden muß.

Aus dem Vergleich der Kraft-Dehnungs-Hysteresiskurven werden die folgenden charakteristischen Merkmale des hochelastischen zusammengesetzten Garns der Erfindung offenbar.

1. Im Bereich relativ kleiner Dehnung unterhalb 20 % besitzt die Kraft-Dehnungs-Hysteresiskurve des hochelastischen zusammengesetzten Garns nach der Erfindung einen großen primären Elastizitätsmodul und Teile, bei denen der Wert des Differentialkoeffizienten abnimmt, wenn der Betrag der Dehnung zunimmt· Mit anderen Worten heißt dies, daß die Kurve im Bereich relativ kleiner Dehnung nach oben konvexe Teile aufweist. Da diese nach oben konvexen Teile in einem relativ kleinen Dehnungsbereich auftreten, besitzt das erfindungsgemäße hochelastische zusammengesetzte Garn einen großen Widerstand gegenüber einer Dehnung und kann bei Anwendung einer Kraft, wie sie gewöhnlich auf das Garn beim

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üblichen Weben oder Wirken auftritt, kaum gedehnt werden. Andererseits zeigt das zusammengesetzte Garn eine starke Dehnung bei Anwendung größerer Kräfte. Wird das erfindungsgemäße hochelastische zusammengesetzte Garn beispielsweise als Kette beim Weben eines "Kett-Stretch"-Gewebes benutzt, so ist es sehr leicht, die Garnspannung während des Webens und der folgenden Arbeitsvorgänge zu kontrollieren. Die Folge ist ein Endprodukt mit gleichförmiger Streckkraft.

2. Die Entlastungskurve besitzt ebenfalls im Bereich relativ kleiner Dehnung unterhalb 20 % einen Teil, bei dem der Wert des Differentialkoeffizienten zunimmt, wenn der Betrag der Kraft abnimmt. Das Auftreten eines derartigen nach oben konvexen Teils weist, auf die Tatsache hin, daß die zurückgewonnene Formänderungsarbeit sehr groß ist, daß eine große Rückfederkraft und ein großes Maß an Rückbildung erwartet werden können, selbst wenn eine große Verformung des Garns stattgefunden hat, daß die Ermüdung des Garns gegenüber wiederholter Dehnung sehr klein ist und daß das Garn eine außerordentliche strukturelle Stabilität und gute Konetanz seiner elastischen Eigenschaften aufweist.

Aufgrund der Analyse einer großen Anzahl von Kraft-Dehnungs-Hysteresiskurven von hochelastischen zusammengesetzten Garnen gemäß dieser Erfindung gelang es den Erfindern, die Parameter, die sich auf diese charakteristischen Merkmale beziehen, zu bestimmen.

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In Fig. 5 sind die Kraft-Dehnungs-Kurven A und B für ein zusammengesetztes Polypivalolacton-Garn, das einen Kern aus einem monofilen Polypivalolacton-Garn von 20 den und ein umhüllendes Baumwollgarn von 40^s enthält, sowie für das monofile Polypivalolacton-Garn dargestellt. Die Kurve C entspricht der Kraftdifferenz zwischen der Kurve L und der Kurve B für die betreffenden Dehnungen. Die Kurve C bezieht sich also auf den Beitrag des Hüllgarns am Kraft-Dehnungs-Verhalten des hochelastischen zusammengesetzten Garns.

In einem technischen Bericht von Dr. Kiyohisa Fujino, einem japanischen Forscher auf dem Gebiet der Textiltechnik, findet man die folgende, experimentell gefundene Beziehung zwischen der Kraft P und der prozentualen Dehnung g im Dehnungsbereich unterhalb 30 %, insbesondere unterhalb 10 %x

P - X· S + Y {i - exp(-Zf)}. (9)

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist in dem betreffenden Dehnungsbereich der Beitrag der Hüllgarnkomponente unmerklich. In der Gleichung bedeutet X einen Parameter für das Material, der sich auf die Elastizität bezieht. X ist im allgemeinen proportional zum Vert des Moduls der unmittelbaren Elastizität in der Nachbarschaft des Ursprungs. Y ist ein Parameter, der von der Meßbedingung abhängt. Im allgemeinen ist der unelastische Widerstand des Materials gegenüber einer Kraft umso größer, je

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größer der Wert von Y ist. Z ist ebenfalls ein Parameter, der von der Meßbedingung der Kraft-Dehnungs-Kurve abhängt. Im allgemeinen ist der Zuwachs an prozentualer Dehnung bei einer Zunahme der Kraft umso größer, je größer der Wert von Z ist.

Es wurde durch die Erfinder dieser Erfindung bestätigt, daß das hochelastische zusammengesetzte Garn gemäß dieser Erfindung nur dann ausgezeichnet verwertbar ist, wenn die Werte für die Parameter X, Y und Z im Dehnungsbereich unterhalb des konkaven Teils der Last-Dehnungs-Kurve,so wie in Tabelle 1 angegeben, gewählt werden. Dieser Dehnungsbereich liegt im allgemeinen unterhalb 10 %.

Liegen die Werte für die Parameter außerhalb der im folgenden definierten Bereiche, so wird die strukturelle Stabilität schlecht, und das erhaltene Polypivalolacton-Mischgarn ist in der praktischen Anwendung weniger wert.

Tabelle 1

Parameter	Belastungs-Zyklus *	Entlastungs-Zyklus
X	größer als 2,5 g	größer als 5,0 g
Y	größer als 0,20 g	größer als 0,15 g
Z	kleiner als 120	kleiner als 150

Wenn die Feinheit des den Kern bildenden Polypivalolacton-Garns extrem ist, oder wenn der Gehalt der Polypivalolacton-

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Komponente außergewöhnlich.gering ist, oder wenn die Verfahrensbedingungen beim Vereinigen der Komponenten oder bei der thermischen Elastifizierung ungeeignet ausgewählt sind, hat die Kraft-Dehnungs-Hysteresiskurve ein ähnliches Aussehen wie in Fig. 4-. Das erhaltene Polypivalolacton-Mischgarn entspricht nicht dem Gegenstand dieser Erfindung. Zusammenfassend kann gesagt werden, daß das Zusammenwirken zwischen dem Dehnungswiderstand oder der Dehnungsrückbildung, die der Polypivalolacton-Komponente eigen sind, und der Tendenz der zusätzlichen Komponenten, die Garnzusammensetzung zu bestimmen oder Zwischenfasern zu bilden, eine wesentliche Holle bei der Bestimmung der funktioneilen Eigenschaften des erhaltenen Mischgarns spielt. Treten die erstgenannten Eigenschaften gegenüber den zweitgenannten zurück, so kann das erhaltene zusammengesetzte Garn nicht die hochelastische faserförmige Zusammensetzung dieser Erfindung sein. Es fehlt an gutem Aussehen, an vorzüglicher Gleichmäßigkeit und an den ausgezeichneten funktionellen Eigenschaften. Die oben beschriebene Tendenz, die Garnzusammensetzung zu bestimmen, hängt von den physikalischen Eigenschaften des ]?asermaterials,der Zusammensetzung des erhaltenen Mischgarns und den Prozeßbedingungen bei der Herstellung des Mischgarns ab.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf die Installation besonderer Zugspannungskontrollvorrichtungen oder die Einführung einer besonderen Zugspannungskontrolle verzichtet werden. Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung elastischer

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Mischgarne sind beide unerläßlich. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können hochelastische faserförmige Zusammensetzungen hergestellt werden, welche außergewöhnliche funktionelle Eigenschaften besitzen, ohne daß mehr als die Fertigungseinrichtun-· gen des allgemein gebräuchlichen Typs erforderlich wären.

Für die faserförmigen Zusammensetzungen dieser Erfindung wie hochelastische zusammengesetzte Garne, Seile, Bänder, Streifen, Netze, gewebte, gewirkte oder filzartige Stoffe und Faservliese gibt es eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Sie werden vorteilhaft angewandt z. B. für gut sitzende Oberkleidung, Unterkleidung, Sportkleidung, für Socken und Badeanzüge} ferner für Haushaltsartikel wie Teppiche, Decken, Bettzeug, Raumzubehör und Zimmermöbel j ferner für industrielle Materialien wie Reifencord, Sicherheitsgurte, Fallschirme, Verankerungen und Transportseile, und schließlich für medizinische Zwecke wie Bandagen, elastische Verbände und Bruchbänder.

Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Erläuterung von einigen Ausführungsböispielen ersichtlich.

In Tabelle 2 sind die Herstellungsbedingungen und die charakteristischen Eigenschaften der in den folgenden Beispielen verwendeten Polypivalolacton-Fasern dargestellt. Die Herstellungsbedingungen und die Zusammensetzung der zusammengesetzten Garne entsprechend der folgenden Beispiele 1 bis 14 sind in Tabelle 3 dargestellt.

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Tabelle 2

Herstellungsbedingungen und charakteristisclie Eigen schäften der in den Beispielen 1 bis 15 benutzten Polypivalolacton-Fasern

Garn sym bol	Streck- Dedin- gung Tempe ratur/ Ver- hältni ε	Pro ζ en- tuale thermi sche £on- brak- bion bei 180⁰C Trok- cener- litzung	Ge- samt- denier zähl/ Faden	Festig keit in g/den	Prozen tuale dehnung	Primä rer EIa- stizi- täts- modul in g/den	Prozentuale Rückbildung der Dehnung von	10 % Deh- lung	15 % Deh- lung	20 % Deh- iung	Γ	-
A	ceine Ver- strek- kung	5,1	52/6	1,8	255	27	5 % Deh nung	-	-	53
B	dto.	4,8	10/1	2,0	250	55	89	-	-	80
C	Raum/ 2,3	11,9	15/6	5,3	196	55	91	77	62	79
D	190⁰C/ 1,8	20,4	7/1	4,4	104	41	90	92	85
E	200⁰C/ 2,6	15,7	5/2	4,7	97	48	94	90	85
98

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-36 Tabelle 3

Herstellungsbedingungen und Zusammensetzung des zusammengesetzten Garns der Beispiele 1 bis 14-

Beispiel Nr.	Zusammensetzung des zusammengesetzten Garns	Zusätzliche Komponente	Art der Zu sammensetzung
1	Polypivalo- lacton- Komponente	Baumwolle	einfach, umhülltes Garn
2	B	Baumwolle	__ ge- Kerngarn_Sponn.
3	D	Seide	doppelt ver zwirnt es Garn
4	E	Seide	Kerngarn gesp.
5	C	Polyäthyl en ter ephtalat und gesponnene Seide	doppelt um hülltes Garn
6	C	Kammgarn	doppelt ver zwirnt es Garn
7	E	Viscose rayon	Kerngarn gesp.
8	D	Nylon 6	doppelt ver zwirnt es Garn
9	E	Nylon 6 (gekräuselt)	einfach um hülltes Garn
10	D	Polyester	doppelt ver zwirnt es Garn
11	E	Polyester (gekräuselt)	einfach um hülltes Garn
12	D	Po ly-yi-methyl- methacrylat	einfach um hülltes Garn
13	A	Baumwolle	doppelt tun—-- hülltes Garn
14	E	PYA-Faser	einfach um hülltes Garn
15	D	Polye ster-Baum- woll-Mischfaser	doppelt ver zwirnt es Garn
C

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Tabelle 3 (Fortsetzung)

Beispiel Nr.	Thermische Behandlungs- bedingungen	Feinheits- Nr. oder Denierzahl der zusätz lichen Garn komponente	Verhältnis mäßiger An teil der Polypivalo- lacton- Komponente	Bemerkungen
1	130⁰O Dampf 5 min.	80^s/1 und 80^s/2	12,8	B als Kern
2	120⁰G Dampf 15 min.	18^S/1	2,3	B als Kern
3	142⁰C Dampf 40 see.	21 mittel/	2,3
4	175°0 trocken 27 min.	66^S/1	15,4	C als Kern
5	14CTG heißes /asser 33 see.	Ester 210 den. Seide 66V1	4,8	C als Kern
6	120⁰C Dampf 2 min.	48^s/2	0,8
7	130⁰C Dampf 2 min.	40^s/2	5,0	D als Kern
8	180 C trockene Hitze 45 sec	30 den/ 25 Einzelfäden	9,1
9	190 C ;rockene Hitze 50sec.	420 den/68 Einzelfäden	1,6	D als Kern
10	137 0 heißes /asser 1,3 min.	40 den/ 10 Einzelfäden	7,0
11	145⁰C Dampf 48 see.	210 den/ 34 Einzelfäden	3,2	D als Kern
12	190 C irockene Hitze 1 min.	120 den/ 80 Einzelfäden	21,1	A als Kern
13	125°C Dampf 15 min.	30^s/1	21,6	Έ und Baum wolle gemisch als Kern
14	175 C Srockene Hitze 5 min.	810 den/ 27C Einzelfäden		D als Kern
15	*	33^S/1/2	11,7

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-•38 -

120⁰C (Heißes Wasser) 105⁰C (Heißes Wasser) 165⁰C (Trockene Hitze)

χ 2 min. χ 30 min. χ 1 min.

In Tabelle 4 sind die Parameter für die Kraft-Dehnungs-Hysterese von hochelastischen zusammengesetzten Garnen, die aus mehreren Beispielen erhalten wurden, dargestellt.

Tabelle 4

	Belastungs-Zyklus	Y in g	Z	Entlastungs-Zyklus	Y in g	Z	Prozentueller Dehnungsbe reich, für den die Para
Bei spiel p.	X in g	8,30	52,6	X in g	2,20	71,4	meter der Formel 9 an wendbar sind
Γ	50,0	6,30	21,3	46,0	-	-	12,0
2	12,0	22,30	38,5	-	-	-	15,0
3	21,3	2,40	43,5	-	0,61	71,4	13,0
6	20,5	5,90	35,1	19,3	1,70	35,7	15,0
7	28,1	2,30	41,5	30,7	0,58	72,2	15,0
8	21,5	6,30	27,7	19,5	2,48	42,7	14,0
9	24,4	30,50	34,4	22,5	11,8	50,0	18,0
12	39,5	10,8	42,3	92,3	4,8	81,6	15,0
15	102,7	75,0	19,5

Alle Exaft-Dehnungs-Hysteresiskurven der in Tabelle 4 angegebenen Garne besitzen - wie aus den Pig. 7 his 13 ersichtlich ist - im Dehnungsbereich unterhalb 20 % sowohl im Belastungs-

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als auch im Entlastungs-Zyklus nacht oben konvexe Teile F.

Die primären Elastizitätsmodule und die Rückbildung der prozentualen Dehnung sind an Polypivalolacton-Fasern gemessen, die aus den in den betreffenden Beispielen erhaltenen hochelastischen zusammengesetzten Garnen entnommen sind. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 dargestellt.

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Tabelle 5

Primäre Elastizitätsmodule und Dehnungsrückbildungen der in den zusammengesetzten Garnen enthaltenen Polypivalolacton-Fasern

Beispiel Nr.	Primärer Elastizi tätsmodul in g/den	Prozentuale Dehnungsrückbildung bei	10 % Dehnung	15 % Dehnung	20 % Dehnung
1	35	5 % Dehnung	95	93	91
2	40	97	94	92	90
3	45	95	95	94	93
4	37	98	95	93	90
5	50	96	95	93	92
6	47	97	93	93	92
7	41	98	94	93	91
8	48	95	98	97	93
9	46	98	95	93	92
10	62	98	94	91	91
11	42	98	95	94	91
12	26	97	96	95	95
13	44	99	97	95	94
14	43	98	94 ^	93	92
15	39	97	98	97,5	97
98

Beispiel 1

Der in diesem Beispiel angewandte Umhüllungsprozeß wurde mit einer Aufnahmegeschwindigkeit von 7 m/min durchgeführt. Das

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erhaltene umhüllte Garn war mit 960 Windungen/m versehen. Dieser Vert wurde aus der Rotationsgeschwindigkeit der Hohlspindel zum Umhüllen des Garns berechnet. Die thermische Be-. handlung wurde unter Verwendung einer Hochdruckdampfeinrichtung 5 Minuten lang bei 130⁰C durchgeführt. Nach dem Erhitzen wurde die Temperatur der Dampfeinrichtung innerhalb 10 Minuten auf 100 C abgesenkt. Das so erhaltene elastische zusammengesetzte Garn besaß eine gute Dehnbarkeit und eine ausgezeichnete Rückbildbarkeit der Dehnung. Es wurde zu Unterwäsche oder leichten Geweben gewirkt oder gewebt, und zwar sowohl in Form eines einfachen als auch in Form eines doppelten Garns. Die erhaltene Kraft-Dehnungs-Hysteresiskurve des zusammengesetzten Garns ist in Fig. 7 grafisch dargestellt. Sowohl der Belastungs- als auch der Entlastungs-Zyklus besitzt im Bereich kleiner Dehnung einen nach oben konvexen Teil F.

Beispiel 2

Das in Tabelle 3 aufgeführte zusammengesetzte Garn wurde auf einer Baumwollspinnmaschine hergestellt. Dem Garn wurde ein Drall von 18 Windungen/Zoll erteilt. Nach dem .Spinnen wurde das zusammengesetzte Garn in einer Hochdruckdampfvorrichtung 5 Minuten lang bei einer Temperatur von 123°C wärmebehandelt. Obgleich die Kernkomponente bei einer äußeren Betrachtung des erhaltenen zusammengesetzten Garns nicht sichtbar ist, hatte das Garn eine mäßige Dehnbarkeit und Eückbildungsfähigkeit der

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Dehnung. Aus dem hochelastischen zusammengesetzten Garn hergestellte Sportkleidung paßte sich den verschiedenen Bewegungen des diese Kleidung tragenden menschlichen Körpers gut an. Ergänzend zu dieser Flexibilität zeichnete sich das Garn durch eine, augenblickliche Verformungsrückbildung aus, ferner durch einen großen Widerstand gegenüber Zerknittern, durch eine angenehme !''euchtigkeitsabsorptionsfähigkeit und den gleichen Grad an Widerstandsfähigkeit gegenüber thermischer Beanspruchung, den ein gewöhnliches Baumwollgewebe besitzt.

Zu Vergleichszwecken wurden zwei Vergleichsproben hergestellt. Eine, nämlich das Vergleichsbeispiel Ur. 1, war ein kerngesponnenes Garn, das anstelle des Polypivalolacton-Garns D ein synthetisch segmentiertes Polyuräthan-Garn von 140 den als Kernkomponente enthielt. Die zweite Probe, nämlich das Vergleichsbeispiel Nr. 2, war ein kerngesponnenes Garn, das anstelle des Polypivalolacton-Garns D ein zuvor thermisch elastifiziertes Polypivalolacton-Garn von 140 den als Kernkomponente enthielt. Bei der Herstellung der zwei Vergleichsbeispiele wurden die zusammengesetzten Garne der Vorderwalze mit einem Zug von 2,4 zugeführt.

In Fig. 6 bezieht sich die Kurve a auf das hochelastische zusammengesetzte Garn gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung, die Kurve b auf das Vergleichsbeispiel Nr. 1 und die Kurve c auf das Vergleichsbeispiel Nr. 2. Wie ersichtlich, besitzt die Kurve a im Bereich kleiner Dehnung einen nach oben

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konvexen Teil, während die Kurve b keinen derartigen konvexen Teil besitzt. Dies bedeutet, daß das Garn gemäß dieser Erfindung eine ausgezeichnete Steifheit besitzt, die sich durch einen großen Betrag der Kraft im Anfangsbereich der Dehnung ausdrückt. Dies ist insofern überraschend, als die Feinheit des verwendeten Polypivalolacton-Garns nur 7 cLen betrug und 1/20 des segmentierten Polyuräthanelastomer-Garns, das im Vergleichsbeispiel 1 benutzt wurde, und als ferner der Gehalt an Polypivalolacton-Garn im erhaltenen zusammengesetzten Garn nur 2,3 % betrug.

Im Fall des zusammengesetzten Garns des Vergleichsbeispiels Nr. 2 betrug der Anteil des Polypivalolacton-Garns 31,8 Gewichtsprozente. Wie aus dem Verlauf der Kurve c ersichtlich ist, besitzt das zusammengesetzte Garn einen außerordentlich großen Widerstand gegenüber Dehnung. Wegen dieses großen Dehnungswiderstandes zeigen Gewebe, die aus diesem zusammengesetzten Garn hergestellt sind«, eine geringfügige Dehnung bei Kräften, wie sie gewöhnlich auf Kleidungsstücke ausgeübt werden, die aus dem Stoff hergestellt sind. Die erwünschte Griffqualität der Hüllfasern neigt dazu, schlechter zu sein. Das zusammengesetzte Garn des Vergleichsbeispiels 2 entspricht somit nicht dem erfindungsgemäßen Gegenstand.

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Beispiel 3

Das in Tabelle J aufgeführte zusammengesetzte Garn wurde auf
einer üblichen Ringzwirnmaschine hergestellt. Es wurde ein degummiertes Seidengarn von 21 Mittelfäden/3 als Hüllkomponente
benutzt. Dem Garn wurde eine erste Verdrillung von 700 Windungen/m und eine zweite Verdrillung von 600 Windungen/m erteilt. Sodann wurde das Seidengarn mit 160 Windungen/m aufgedreht und das teilweise aufgedrehte Seidengarn mit dem Polypivalolacton-Garn E dupliert. Die so kombinierten Garne wurden mit 150 Windungen/m ver zwirnt. Das ver zwirnte Garn wurde 40 Sekunden lang einer Temperatur von 142⁰C in einer kontinuierlichen Dampfkammer ausgesetzt. Nach der thermischen Elastifi zierung war das Polypivalolacton-Garn äußerlich nicht mehr sichtbar. Dies hatte zur Folge, daß der leuchtende Effekt der Seidenkomponente nicht geschwächt wurde. Die Griffqualität des aus den zusammengesetzten Garnen hergestellten Stoffes wurde durch das Vorhandensein der Polypivalolacton-Komponente nicht geschmälert. Der
Widerstand gegenüber Zerknittern und die Steifheit des Gewebes waren Xfesentlich verbessert. In Fig. 8 ist das Kraft-Dehnungs-Verhalten des erhaltenen zusammengesetzten Garns grafisch dargestellt. Im Bereich kleiner Dehnung hat die Kurve einen nach
oben konvexen Teil i¹.

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Beispiel 4

Das vorelastifizierte zusammengesetzte Garn dieses Beispiels wurde in der gleichen Weise wie das des Beispiels 2 hergestellt. Das erhaltene zusammengesetzte Garn wurde zunächst in ein kontaktloses Heizrohr gebracht und 27 Minuten lang bei einer Temperatur von 175°O trocken erhitzt. Im Erscheinungsbild des erhaltenen hochelastischen zusammengesetzten Garns konnte das Vorhandensein der Polypivalolacton-Komponente von außen nicht erkannt werden. Das Aussehen des leichten aus den zusammengesetzten Garnen hergestellten Gewebes war selbst nach einer stückweisen Einfärbung fast das gleiche wie das eines 100 %igen Baumwollgewebes. Die funktionellen Eigenschaften des Gewebes waren denen der im Beispiel 3 beschriebenen Gewebe ähnlich.

Beispiel 5

Bei der Herstellung eines vorelastifizierten zusammengesetzten Garns gemäß diesem Beispiel wurde das Polyester-Endlosgarn mit 960 Windungen/m in S-Richtung verdreht und das Seidengarn mit 800 Windungen/m verdreht. Es folgte eine doppelte Umhüllung mit einer Garngeschwindigkeit von 8 m/min. Danach wurde das umhüllte Garn durch einen Heißwasserdruckbehälter geleitet und 33 Sekunden lang auf eine Temperatur von 140°C erwärmt. Die erhaltenen hochelastischen zusammengesetzten Garne eigneten sich

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insbesondere für Damenkleidung.

Beispiel 6

Das vorelastifizierte zusammengesetzte Garn vnirde auf einer konventionellen Ringzwirnmaschine hergestellt, indem zuerst zv/ei Kammgarne von 48^S/1 mit dem Polypivalolacton-Garn E gedoppelt wurden, wobei den Kammgarnen zuvor Z-Drehungen von 500 Windungen/m erteilt wurden. Danach wurde das duplierte Garn mit S-Drehungen von 500 Windungen/m versehen. Die Rotationsgeschwindigkeit der Spindel der Ringzwirnmaschine "betrug 7.000 Umdrehungen pro I-Iinute. Das zusammengesetzte Garn wurde sodann in unter Druck stehenden Dampf gebracht und zwei Hinuten lang bei einer Temperatur von 120°C erhitzt. Aus den so elastifizierten zusammengesetzten Garnen wurde ein grob gewebter Stoff für Hosen hergestellt. Diese Hosen zeigten eine völlige augenblickliche Rückbildung einer Verformung. In der Riickbildungsfähigkeit der Verformung wurde keinerlei Ermüdungserscheinung beobachtet. Die Kraft-Dehnungs-Hysteresiskurven des hochelastischen zusammengesetzten Garns dieses Beispiels sind in £lg. 9 dargestellt. Sowohl die Belastungs- als auch die Entlastungs-Zyklen besitzen im Bereich kleiner Dehnung nach oben konvexe Teile F.

Die funktionellen Eigenschaften des so erhaltenen hochelastischen zusammengesetzten Garns waren so gut, wie sie kaum bei

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konventionellen Kammgarnen erwartet werden könnten, die das konventionelle synthetische Easergarn, Gummigarn oder synthetisch segmentiertes Polyuräthan-Garn enthalten. Infolge des relativ hohen Grades an thermischer Stabilität des erhaltenen zusammengesetzten Garns können Stoffe, die aus derartigen Garnen hergestellt sind, gut auf die Dauer den thermischen Beanspruchungen widerstehen, die gewöhnlich bei der auf den Kammgarnstoff einwirkenden folgenden Wärmebehandlung auftreten. Es ist nicht erforderlich, das Gextfebe vor derartigen thermischen Beanspruchungen zu schützen. Es überrascht, daß ein derart hoher Grad an erwünschten funktioneilen Eigenschaften des zusammengesetzten Garns mit einem derartig kleinen Anteil der Polypivalolacton-Komponente wie 0,8 % in der Zusammensetzung des Mischgarns erhalten werden kann. Zu berücksichtigen ist hierbei, daß die zusammengesetzten Garne nur als Füllmittel benutzt wurden und der tatsächliche Anteil der Polypivalolacton-Komponente in der Zusammensetzung des erhaltenen Gewebes nur 0,4 % betrüge

Beispiel 7

Das vorelastifizierte zusammengesetzte Garn dieses Beispiels wurde in der gleichen Weise hergestellt wie das des Beispiels Es wurde zwei Minuten lang bei 130⁰C mit unter Druck stehendem Dampf erhitzt. Die erhaltenen hochelastischen zusammengesetzten Garne wurden für Arbeitskleidung verwendet. Diese besaß einen

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großen Widerstand gegenüber Zerknittern und war angenehm zu tragen. In Fig. 10 ist die zugehörige Kraft-Dehnungs-Hysteresiskurve grafisch, dargestellt. Sowohl die Belastungs- als auch die Entlastungs-Zyklen "besitzen im Bereich kleiner Dehnung nach oben konvexe Teile Έ.

Beispiele 8 und 9

Das elastische zusammengesetzte Garn des Beispiels 8 wurde in der gleichen V/eise wie das des Beispiels 3 hergestellt. Seine Kraft-Dehnungs-Hysteresiskurve ist in !'ig. 11 dargestellt. Sowohl die Belastungs- als auch die Entlastungs-Zyklen besitzen im Dehnungsbereich unterhalb 10 % nach oben konvexe Teile P. Die Herstellung des vorelastifizierten zusammengesetzten Garns des Beispiels 9 wurde in der Weise durchgeführt, daß das Kern-Polypivalolacton-Garn D zunächst in einer Z-Richtung mit einem vorher umhüllten Nylon-6-Garn, welches eine Z-Drehung von 210 Windungen/m hatte, umhüllt wurde. Die Gesamtzahl der Drehung des erhaltenen umhüllten Garns betrug 7*85 Windungen/m und die Aufnahmegeschwindigkeit des Garns 6 m/min. Danach wurde das umhüllte Garn durch ein kontaktloses Heizrohr geführt. Es wurde im trockenen Zustand das Garn des Beispiels 8 45 Sekunden lang auf 180⁰O und das Garn des Beispiels 9 50 Sekunden lang auf 19O⁰C erhitzt. Das Kraft-Dehnungs-Hysteresisverhalten des elastifizierten zusammengesetzten Garns des Beispiels 9 ist in lig. 12 grafisch dargestellt. Sowohl der Belastungs- als auch

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der Entlastungs-Zykrus weist in der Nähe der 10 %igen Dehnung nach oben konvexe Teile Έ auf.

Im Fall des konventionellen duplierten und verzwirnten Nylon-Garns, insbesondere im Pail konventioneller zusammengesetzter Garne, die gekräuselte Nylon-6-Garne enthalten, wurde bei wiederholter Dehnung oder beim Waschen die strukturelle Stabilität verschlechtert. Im Gegensatz hierzu sind bei den Garnen dieser Beispiele diese Nachteile eliminiert.

Beispiele 10 und 11

Das vorelastxfizxerte zusammengesetzte Garn des Beispiels 10 wurde in der gleichen Weise wie das des Beispiels 3 hergestellt und das erhaltene vorelastxfizxerte zusammengesetzte' Garn 13 Minuten lang bei einer Temperatur von 137°G innerhalb eines Autoklaven mit heißem Wasser wärmebehandelt. Das vorelastxfizxerte zusammengesetzte Garn des Beispiels 11 wurde in der gleichen Weise wie das des Beispiels 9 hergestellt und während es kontinuierlich eine Dampfkammer durchlief 48 Sekunden lang bei 14-5⁰O wärmebehandelt. Die beiden erhaltenen hochelastischen zusammengesetzten Garne wurden zu Stoffen gewebt oder gewirkt, ohne daß sich hierbei VerfahrensSchwierigkeiten ergeben hätten.

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Beispiel 12

Das vorelastifizierte zusammengesetzte Garn dieses Beispiels wurde in der gleichen Weise wie das des Beispiels 1 erhalten. Zunächst wurde das zusammengesetzte Garn in einem Heißluftumwälztrockner 1 Minute lang mit 19O°C wärmebehandelt. In Fig. ist das Kraft-Dehnungs-Hysteresisverhalten des erhaltenen hochelastischen Garns dargestellt. Sowohl der Belastungs- als auch der Entlastungszyklus weisen im Dehnungsbereich unterhalb 10 % nach oben konvexe Teile Έ auf. Während die konventionellen, nur aus Poly-^-methylmethacrylat-Pasern hergestellten Stoffe einen geringen Widerstand gegenüber Kräuseln besitzen und die sich beim Waschen bildenden Kräusel später schwer zu entfernen sind, sind bei Stoffen für Damenbekleidung, die aus den hochelastischen zusammengesetzten Garnen gemäß diesem Beispiel hergestellt sind, diese Nachteile völlig eliminiert, ohne daß hierbei der Glanz vermindert worden ist.

Beispiel 13

Bei der Herstellung des vor el asti fi ziert en zusammengesetzten Garns dieses Beispiels werden Polypivalolacton-Stapelfasern E einer Schnittlänge ,von 37 mm mit Baumwollfasern im Gewichtsverhältnis 80/20 gemischt. Aus diesem, gemischten Fasermaterial wurde in der gleichen Weise wie bei Beispiel 2 auf einer Baum-

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wollspinnniaschine ein Mischgarn von 40 /1 mit 25 Windungen/Zoll hergestellt. Dieses Kernmiscligarn wurde sodann entsprechend Beispiel 1 mit einem Baumwollgarn von 30^s/1 umhüllt und das umhüllte Garn in einer Dampfdruckkammer 15 Hinuten lang bei 125 C wärmebehandelt. Wegen seiner verhältnismäßig kleinen Dehnbarkeit besitzt ein aus dem erhaltenen elastifizierten zusammengesetzten Garn hergestelltes Seil eine ausgezeichnete Absorptionsfähigkeit gegenüber schockartigen oder plötzlichen Belastungen. Das Seil war für Befestigungsartikel geeigneter als die konventionellen Baumwolls eile.

Beispiel 14-

Das vorelastifizierte zusammengesetzte Garn dieses Beispiels wurde in der Weise hergestellt, daß ein multifiles PVA-Garn von 810 den/270 Fäden als Kernkomponente verwendet wurde und die Kernkomponente mit 30 duplierten Polypivalolacton-Garnen D umwunden wurde= Die Umhüllung wurde mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min durchgeführt. Die Anzahl der aus der Rotationsgeschwindigkeit der Spindel berechneten dem Garn verliehenen Drehungen betrug 620 Windungen/m. Das umhüllte Garn wurde in einem Heißluftumwälztrockner 5 Minuten lang mit einer Temperatur von 175°ü behandelt. Der aus den erhaltenen elastischen zusammengesetzten Garnen hergestellte Schlauch hatte eine ausgezeichnete Absorptionsfähigkeit gegenüber plötzlichen Belastungen. _{BAD 0R}j_GINAl

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Beispiel 15

Bei der Herstellung des vorelastifizierten zusammengesetzten Garns dieses Beispiels wurde ein Polyester-Baumwoll-Mischgarn von 32^S/1 aus 65 Gewichtsprozenten Polyesterfasern und 35 Gewichtsprozenten Baumwollfasern hergestellt. Zwei der so hergestellten Polyester-Baumwoll-Mischgarne wurden mit vier PoIypivalolacton-Garnen C dupliert und das duplierte Garn mit 67,6 Windungen/Zoll auf einer konventionellen Ringzwirnmaschine verzwirnt. Danach wurde ein Stoff aus Satingewebe mit einer Blattbreite von 1,44-8 m und einer Gesamtwirkzahl von 9.300 unter Verwendung des hergestellten zusammengesetzten Garns von 15/1 gewebt. Nach dem Entschlichten, Heinigen und Bleichen wurde das Satingewebe etwa 2 Minuten lang in einem Heißwasserbad von 120 C vorbehandelt und in einer Farbvorrichtung bei 105⁰C gefärbt. Das gefärbte Satingewebe wurde nach dem Waschen mit Wasser auf einem Schleifentrockner getrocknet, auf dem es einer Heißluft von 165⁰C ausgesetzt wurde. Das erhaltene Gewebe, welches eine Breite von 1,054 m besaß, war durch die thermische Behandlung völlig elastifiziert worden. Aus diesem Gewebe hergestellte Hosen paßten sich selbst nach mehrmaligem Waschen den Bewegungen des menschlichen Körpers gut an, zeigten eine schnelle und fast völlige Rückbildung von Deformationen, besaßen einen großen Widerstand gegenüber Kräuseln und eine gute Konstanz der Kraft-Dehnungs-Eigenschaften. Beim Extrahieren der Füllung aus diesem Gewebe und einer Prüfung demselben mit einer Garnepannung von

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7,5 g und einer Probenlänge von 90 m betrug die totale Feinheitsnummer des elastischen zusammengesetzten Garns etwa 10,2^s. Der Anteil der Polypivalolacton-Komponente innerhalb des elastischen zusammengesetzten Garns betrug 11,7 Gewichtsprozente.

Aus obigem folgt, daß die Elastifizierung der Polypivalolacton-Komponente der faserförmigen Zusammensetzung dieser Erfindung auch durch eine thermische Behandlung der faserförmigen Zusammensetzung bewirkt werden kann.

Es wurde nun die Polypivalolacton-Faser aus dem erwähnten Füllgarn extrahiert und ihre Dehnungsrückbildungsfähigkeit gemessen. Das Ergebnis ist zusammen mit dem der vorelastifizierten Polypi valölacton-Faser in Fig. 14 dargestellt. In dieser Figur stellt die Kurve a eine elastifizierte Polypivalolacton-Faser, die Kurve b eine vorelastifizierte Polypivalolacton-Faser, die Kurve c eine Nylon-6- und eine Nylon-66-Faser, die Kurve d Wolle, die Kurve e Polyester, die Kurve f Acryle, die Kurve g Seide und die Kurve h Viscose Rayon dar.

Wie aus Fig. 14 klar ersichtlich ist, besitzt die elastifizierte Polypivalolacton-Faser gemäß dieser Erfindung eine ausgezeichnete Dehnungsrückbildungsfähigkeit, die kaum durch irgendeine der konventionellen Fasern erreicht werden könnte, sowie einen stark vergrößerten Widerstand gegenüber Dehnung und eine große Dehnungsrückbildungskraft. Es ist auch nachgewiesen,

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daß das elastische zusammengesetzte Garn dieser Erfindung der durch die obige Gleichung 9 definierten Beziehung genügt und die in Tabelle 1 definierten Parameterwerte ergibt.

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Claims

Dipl.* Ing. fteinhold Kramer

FÄTfNTAHWALT

8OOO München 12

M*ria-Blrnbeum-8traß· ι ^_ΛΑΛΛ^_Λ

69/8707 1923070

Patentansprüche

r\\ Verfahren zum Herstellen einer hochelastischen faserförmigen Zusammensetzung, die Polypivalolacton als hochelastifiziertes Garn enthält, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vereinigen im ungestreckten Zustand von maximal 25 Gewichtsprozenten eines Garns, das im wesentlichen aus Polypivalolacton-Fasern besteht, deren Dehnungsrückbildungsfähigkeit durch eine Wärmebehandlung vergrößert werden kann, und wenigstens 75 Gewichtsprozenten einer anderen Garnkomponente, die im wesentlichen aus unelastischen Fasern besteht, deren Dehnungsrückbildungsfähigkeit durch eine Wärmebehandlung nicht vergrößert werden kann, ein einziges zusammengesetztes Garn gebildet wird und daß dieses einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur oberhalb 100⁰C ausgesetzt wird, wobei jedoch nicht die Temperatur überschritten wird, die 20°0 unterhalb der niedrigsten Temperatur der Schmelz- und Zersetzungspunkte der Faserkomponenten liegt, so daß die Dehnungsrückbildungsfähigkeit der Polypivalolacton-Fasern stark vergrößert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Anteil der Polypi valolacton-

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Fasern im zusammengesetzten Garn kleiner als 10 Gewichtsprozente ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Anteil kleiner als 5 Gewichtsprozente ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Anteil kleiner als 1 Gewichtsprozent ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Polj/pivalolacton-Faser in Form eines Endlosgarns mit einer Feinheit unterhalt) 70 den zugeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennz e i c h ne t , daß die Feinheit unterhalb 30 den liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Feinheit unterhalb 20 den liegt,

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Polypivalolacton-Faser in Form eines gesponnenen Garns zugeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

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zeichnet , daß das zusammengesetzte Garn das PoIypivalolacton-Garn als Kernkomponente und die andere Garnkomponente als die Kernkomponente umgebende Hül!komponente enthält'.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n'n zeichnet, daß in dem zusammengesetzten Garn die andere Garnkomponente das Polypivalolacton-Garn in spulenförmiger Konfiguration umhüllt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die andere Garnkomponente bzw. die anderen Garnkomponenten in Form gesponnener Garne zugeführt werden und daß die Vereinigung des Polypivalolacton-Garns mit den anderen Garnkomponenten in der Weise erfolgt, daß in einem Spinnprozeß der anderen Garnkomponenten das Polypivalolacton-Garn diesen anderen Garnkomponenten als kernbildende Komponente beigegeben wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vereinigung des Polypivalolacton-Garns mit der anderen Garnkomponente durch Duplieren und Verzwirnen des Polypivalolacton-Garns mit den anderen Garnkomponenten bewirkt wird.

13· Verf aliren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das zusammengesetzte Garn zu einem

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Gewebe verarbeitet wird, bevor es einer thermischen Behandlung unterworfen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1, da d u r c h g e k e η η - zeichnet , daß die thermische Behandlung durchgeführt wird, x/ährend sich das zusammengesetzte Garn in einem entspannten Zustand befindet.

15. Verf aliren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet;, daß die thermische Behandlung durchgeführt wird, während das zusammengesetzte Garn in einer bestimmten Länge festgehalten wird.

16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die thermische Behandlung so durchgeführt wird, daß eine Garntemperabur von wenigstens über 120⁰C erhalten wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet", daß die Garntemperatur wenigstens über 15O⁰C liegt.

18. Verf aliren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die thermische Behandlung unter derartigen Verfahrensbedingungen durchgeführt wird, daß die Polypivalolacton-Pasern mit einem primären Elastizitätsmodul von wenigstens 15 g/den und einer prozentualen

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Delmungsrückbildung von wenigstens 95 bei 5 % Dehnung, von wenigstens 92 bei 10 % Dehnung, von wenigstens 88 bei 15 % Dehnung und von wenigstens 85 bei 20 % Dehnung versehen v/erden.

19· Hochelastifizierte faserförmige Zusammensetzung mit einem hohen Grad an Dehnungsrückbildungsfähigkeit, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie maximal 25 Gewichtsprozente eines hochelastifizxerten Garns, das im wesentlichen aus Polypivalolacton-Fasern besteht und wenigstens 75 Gewichtsprozente einer anderen Garnlcomponente, die im wesentlichen aus unelastischen Fasern besteht, enthält, daß das hocliclastifizierte Garn einen primären Elastizitätsmodul von wenigstens 15 g/den und eine prozentuale Dehnungsrückbildung von wenigstens 95 bei 5 %ieer Dehnung, von wenigstens 92 bei 10 %iger Dehnung, von wenigstens 88 bei 15 %iger Dehnung und von wenigstens 85 bei 20 %iger Dehnung besitzt.

20» Hochelastifizierte faserförmige Zusammensetzung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an dem hochelastifizierten Garn kleiner als 10 Gewichtsprozente ist.

21. Hochelastifizierte faserförmige Zusammensetzung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,

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daß der Anteil kleiner als 5 Gev/ichtsprozente ist.

22. Hochelastifizierte faserförmige Zusammensetzung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil kleiner als 1 Gewichtsprozent ist.

23. Ilochelastifizierte faserförmige Zusammensetzung nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Polypivalolacton-Faser ein Endlosgarn mit einer !'einheit unterhalb 70 clen ist.

24. Hochelastifizierte faserförmipje Zusammensetzung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinheit unterhalt) 30 den liegt»

ITochelastifi zierte facerförmige Zusammensetzung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinheit unterhalb 20 den liegt.

26. Hochelastifizierte faserförmige Zusammensetzung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Polypivalolacton-Faser ein gesponnenes Garn ist.

7. Hochelastische faserförmige Zusammensetzung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das hochelastifizierte Garn den Kern eines Kernfadens bildet und von der anderen Garnkomponente umhüllt ist.

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28. Hochelastifizierte faserförmige Zusammensetzung nach. Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die die Hülle bildenden anderen Garnkomponenten mit zahlreichen nach außen vorstehenden Schleifen, ähnlich wie bei einem voluminösen Garn, versehen sind. .

29. Hochelastifizierte faserförmige Zusammensetzung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen die Hülle bildenden Garnkomponenten spulenähnlich um das den Kern bildende hochelastifizierte Garn gewickelt sind.

30. Hochelastifizierte faserförmige Zusammensetzung nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Belastungs- als auch der Entlastungs-Zyklus der Kraft-Dehnungs-Hysteresiskurve der faserförmigen Zusammensetzung im Dehnungsbereich unterhalb 90 % seiner Bruchdehnung, insbesondere im Bshnungsbereich unterhalb 20 %, Teile aufweist, bei denen der Mfferentialkoeffizient mit zunehmender Kraft abnimmt.

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