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Verfahren zum Herstellen eines Fadenbündels mit voluminösen Fäden
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Fadenbündels mit voluminösen
Fäden, %wobei gleichzeitig aus einem Polyamid einerseits und einem andersartigen
Polyamid oder einem Polyester andererseits bestehende Verbundfäden sowie einheitliche,
nur aus einer Komponente der beiden angegebenen fadenbildenden Massen bestehende
Einzelfäden gesponnen werden und das erhaltene Fadenbündel verstreckt wird.
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Es ist bekannt, voluminöse Garne aus Viscose oder synthetischem Fasermaterial
herzustellen, indem schrumpfende und nichtschrumpfende Fasern zusammen versponnen
oder schrumpfende und nichtschrumpfende endlose Fäden durch Verzwirnen oder Fachen
vereinigt und anschließend einer Schrumpfbehandlung unterworfen werden. Auch ist
es bekannt, eine ausgesprochene Garnvoluminösität durch Verzwirnen von schrumpfbaren
und sich ausdehnenden Fäden und anschließende Entwicklung der Schrumpfung bzw. Längung
zu erzielen. In der belgischen Patentschrift 586 958 wird ferner ein Verfahren
zum Herstellen von voluminösen Fadenbündeln aus Verbundfäden beschrieben, bei welchem
ein Verbundgarn aus einem Polymer, das eine steife Faser bildet, gesponnen, verstreckt
und geschrumpft wird, wobei sich die Fadenkomponenten trennen und die steifen Fasern
sich unregelmäßig um die elastisehen bauschen. Das Elastomer kann aus segmentiertem
Polyurethan und das die steife Faserkomponente bildende Polymer aus Polyestern,
Polyamiden, Polyolefinen oder anderen Polymeren, vorzugsweise aber aus Polyacrylnitril,
bestehen.
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Außerdem sind Spinnvorrichtungen zum Herstellen kräuselflähiger Fäden
bekannt, mit denen gleichzeitig Verbund-Einzelfäden und einheitliche Einzelfäden
aus einem einzigen Polymer gesponnen werden können. Die mit diesen Vorrichtungen
hergestellten Fäden kräuseln jedoch nicht spontan, sondern erhalten die gewünschten
Eigenschaften erst durch eine Wärinebehandlung bei einer Temperatur, die im Bereich
der Schrumpftemperaturen der Bestandteile liegt. Die erwähnten SpinnvorriChtUngen
dienen in erster Linie zur Verarbeitung von Viscose.
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In der deutschen Auslegeschrift 1 254 815 ist ein Verfahren
zum Herstellen von VerbundC.,*iden beschrieben, die sich nach Entspannung spontan
kriiUseln. Nach diesem Verfahren werden Verbund-Piden hergestellt, die aus zwei
Komponenten, nämlich a`US einem Polyai-nid als der einen und eineni andersartigen
Polyanlid oder einein Polyester als der anderen Koinponente bestehen, welche, ii-n
Fadenquerschnitt gesellen, nebeneinandei- liegen. Die ei,-
haltenen Fäden
werden bei einer Temperatur von 60'C oder weniger unter dem Schmelzpunkt
der bei niedrigerer Temperatur schmelzenden Komponente heiß verstrecki. Dadurch
erhalten die Verbundfäden einen Kräuselgrad von mindestens 30()/o, wobei unter Kräuselgrad,
abgekürzt Kr, folgender Wert verstanden wird.
wobei L die Länge eines abgemessenen Fadenstücks in gestrecktem Zustand unter einer
Spannung, die gerade eben die Kräuselung aufhebt, aber die dem Fadenmaterial inhärente
Elastizität noch nicht beansprucht, und S die Länge des gleichen Fadenstücks
in spannungslosem Zustand bedeutet.
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Es wurde nun gefunden, daß Fadenbündel mit endlosen, voluminösen Fäden
in der eingangs genannten Art mit nur geringem Kräuselgrad hergestellt werden können,
wenn die Verstreckung bei einer Temperatur von 60"C oder weniger unter dem
Schmelzpunkt der tiefer schmelzenden Polymerkomponente erfolgt, das Fadenbündel
sodann entspannt und anschließend bis zur Erreichung eines Kräuselgrads von höchstens
10()/() unter Spannung einer W.ärmebehandlung unterworfen wird.
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Für das Verfahren nach der Erfindung können Polyhexamethyleiiadipamid,
Polycaprolactam, Polyhexamethylensebazamid oder andere Polyamidkomponenten verwendet
werden. Bei Verwendung von nur aus Polyanliden bestehenden Komponenten sollen mindestens
zwei chemisch verschiedenartige Polyaniide in der Fadenlängsrichtung miteinander
verbunden sein. Als Polyesterkomponenten eignen
sich z. B. Polyäthylenterephthalat
oder Copolyester aus Äthylenterephthalat/isophthalat oder Polyester aus Terephthalsäure
und Dihydroxyalkylcyclohexan.
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Das Herstellungsverfahren kann grundsätzlich mit allen bekannten Vorrichtungen
durchgeführt werden, mit denen Verbundfäden und zugleich auch Einzelfäden aus der
Schmelze gesponnen werden.
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Für die Ausführung der Heißverstreckung bestehen verschiedene Möglichkeiten.
Es können beispielsweise erhitzte Zulieferrollen oder Streckstifte, Heizschlitten
oder -röhrchen zur Anwendung gelangen. Das Therrnofixieren der heißverstreckten
Fadenbündel und gegebenenfalls ein Verdrehen können mit bekannten Vorrichtungen
ausgeführt werden.
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Die heißverstreckten heterogenen Fadenbündel sind unter Spannung glatt.
In spannungslosem Zustand bzw. unter sehr geringer Spannung kräuseln sich die Verbundfäden
spontan. Diese Entspannung ist für das erfindungsgemäße Verfahren notwendig und
hat zur Folge, daß das heterogene heißverstreckte Fadenbündel voluminös und analog
einer Spiralfeder elastisch wird. Diese Entspannung kann technisch derart durchgeführt
werden, daß bereits nach dem Heißverstreckvorgang die Fäden bei sehr geringer Spannung
aufgespult werden oder daß die Fäden ab Streckspule in einem besonderen Arbeitsgang
zu einem beliebigen Zeitpunkt entspannt werden.
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Die ganz oder teilweise entspannten Fadenbündel werden unmittelbar
anschließend oder zu jedem beliebigen späteren Zeitpunkt unter einer Spannung, die
die inhärente Elastizität der Einzelfäden noch nicht beansprucht, der Wärmebehandlung
unterworfen. Sie verlieren dabei weitgehend ihre spiralfederartige Elastizität,
was sich in einem niedrigen Kräuselgrad ausdrückt. Dagegen bleibt ihr Volumen erhalten.
Das große scheinbare Volumen der heißverstreckten, entspannten und wärmebehandelten
Fadenbündel ist auf die Anwesenheit vieler Schlingen der Einzelfäden zurückzuführen.
Die Schlingengrößen und die Abstände zwischen den Schlingen sind unregelmäßig. Der
Griff solcher Fäden ist lebhafter und rauher als bei normalen endlosen Fadenbündeln.
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Die endlosen und voluminösen Fadenbündel eignen sich für jede Verwendung,
welche keine hohe Fadenelastizität, analog derjenigen der ausgesprochenen Kräuselgarne,
erfordert. Sie können, auch verarbeitet in Zwischen- und Fertigprodukten, nach bekannten
Verfahren gefärbt, veredelt, ausgerüstet, gesengt und fixiert werden. Sie haben
bzw. ergeben in Gewirken, Geweben und anderen Textilien oder technischen Gebilden
hohe Deckkraft, große Schiebefestigkeit, gute Wärmehaltigkeit und andere gute Eigenschaften,
die auf die besondere Struktur der Fadenbündel zurückzuführen sind.
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Die nachfolgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung des erfindungsgemäßen
Verfahrens. Hierbei wurde die Viskosität bei Polyamiden in einer Lösung mit einer
Konzentration von 0,2 g Polyamid in 100 ccm 94'Jfoiger Schwefelsäure
bei 20'C gemessen und bei Polyestern in einer Lösung mit einer Konzentration
von 0,2 g Polyester in 100 cem eines Gemisches aus Phenol/Tetrachloräthan
1 : 1 bei 20'C gemessen.
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Beispiel 1
Es wird eine zylindrische Spinnvorrichtung mit
26 Düsenlöchern verwendet, die zwei ungleiche Vorkammern aufweist. Diese
Vorkammern werden mit je gleichen Mengen an Polymer P, und P#> gespeist.
Die Komponente Pl besteht aus einer Schmelze von Polyhexamethylenadipamid mit einer
loarithmisehen Viscosität von 0,965 und einem Zusatz von 1,1()/o Titandioxyd
als Mattierungsmittel, die Komponente P2 aus Polyäthylenterephthalat mit einer logarithmischen
Viscosität von 0,696. Aus den Düsenlöchern 10 wird ein endloses Fadenbündel,
das teils aus einheitlichen Polyhexamethylenadipamid-Einzelfäden, teils aus Verbund-Einzelfläden
aus Polyhexamethylenadipamid und Polyäthylenterephthalat besteht, in ein Kühlglas
versponnen und mit einer Geschwindigkeit von 460 m ' /Min. aufgespult, wobei
das versponnene Fadenbündel in unverstrecktem Zustand einen Titer von
700 den und 26 Einzelfäden aufweist. Es ist in unverstrecktem Zustand
glatt und weist etwa 35()/o einheitliche Einzelfäden aus Polyamid und etwa 65()/o
Einzelfäden mit verschiedenem Anteil an beiden Komponenten auf. Dies kann durch
Auszählung der Querschnitte leicht ermittelt werden, da eine Komponente mattiert,
die andere unmattiert gewählt wurde.
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Das Fadenbündel wird bei einer Temperatur von 190'C auf 385110
der ursprünglichen Länge heiß verstreckt und mit einer Geschwindigkeit von
188 m/Min. aufgespult.
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Das gesponnene und heißverstreckte Fadenbündel wird relaxiert, indem
es unter geringstmöglicher, für einen normalen Wickelaufbau eben noch geeigneten
Spannung auf die Streckwalzen aufgewickelt wird. Anschließend wird es unter Einhaltung
der Entspannung auf Randspulen umgewickelt. Das Fadenbündel wird nun im gleichen
Arbeitsgang unter Einhaltung einer Spannung von 13 mg/den auf 250
Umdr./ Min. gedreht und thermofixiert. Die Fixierung erfolgt durch ein geheiztes
Fadenspeicher- und Fortbewegungsorgan bei 203 # C während
8 Sekunden. Der Kräuselgrad beträgt 5. Das Garn gleicht im Aussehen
einem Baumwollgarn, trotzdem es ausschließlich aus endlosen Fäden besteht.
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Beispiel 2 Es wird wie im ersten Beispiel ein heterogenes Fadenbündel
gesponnen, heißverstreckt und unter Streckspannung aufgespult. Dann wird das Fadenbündel
von der Streckwalze mittels zwei Rollenpaaren, von denen das zweite mit geringerer
Drehzahl als das erste angetrieben wird, abgezogen und dabei entspannt und dann
mit einer Spannung von 15 mg/den auf eine starre, durchlochte Walze aufgewickelt.
Auf dieser Walze wird es während 30 Minuten bei 123 7 C mit Sattdampf
unter Druck fixiert. Das derart behandelte Fadenbündel hat ein ähnliches Aussehen
wie das nach dem vorstehenden Beispiel und einen Kräuselgrad von 7.