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Das Garn mit der höheren Kräuseldauerhaftigkeit besitzt auch die besseren Lagereigenschaften.
C. Ein Garn mit einer niedrigen Kräuselungsdauerhaftigkeit (weniger als 20) neigt dazu, seine Auf- bauschung zu verlieren. In Teppichen oder gebüschelten Polsterungen führt dieser geringere Aufbauschwert nach dem Anfärben bzw. Abbeizen zu verlängerten Büscheln. Verlängerte Büschel biegen sich beim Zusam- i mendrücken an der Basis. Die Basis ist ein schwacher Punkt bei wiederholtem Zusammendrücken, was da- zu führt, dass die Büschel sich abflachen und das Aussehen von Fischschuppen annehmen. Im Gegensatz hiezu bieten Garne mit hoher Kräuseldauerhaftigkeit ein gutes Aufbauschen und einen "niedergezogenen" Büschel, der mechanisch fester ist und besser in der Lage ist, Gewicht zu tragen und der sich so leicht zurückbildet, wie dies von einer Reihe von Blattfedern zu erwarten wäre.
Ein erfindungsgemäss gekräuseltes Garn presst sich zusammen, ohne zur Seite gedrückt zu werden.
Im folgenden ist die Methode zur Bestimmung der prozentualen Kräuselungsdauerhaftigkeit beschrie- ben : i. Einzelne Proben der in Tabelle I aufgeführten Garne von etwa 41 bis 46 cm Länge werden unter Bil- dung einer Schleife getrennt gebunden. Wenn die Garnprobe einen Drall besitzt, so muss dieser bis zu 0, 25
Drehungen je 2, 5 cm oder weniger aufgedreht werden, bevor man die Probe bindet. Die Schleife des Garns hängtmandannineinenLuftofenbeil00 : b20CundbelastetsiemiteinemGewicht (0, 15gjeDenier). ii. Nach 15 min wird die Garnprobe aus dem Ofen entfernt und man lässt sie 15 min ohne Spannung ab- kühlen. iii. Die Länge der Schleife wird dann gemessen (cm), wobei das Gewicht an der Schleife (0, 15 gjDenier) hängt. iv.
Die Garnschleife wird dann ohne Spannung in einen Dampfkasten gehängt und 5 min (bei etwa 100 C) mit Wasserdampf behandelt, um das Aufbauschen zu fordern. v. Die Garnschleife wird aus dem Ofen entfernt und man lässt sie 15 min lang abkühlen. vi. Die Garnschleife wird an einem Haken aufgehängt und die im wesentlichen ungespannte Länge (unter
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Garne, bestimmt unter Verwendung des oben angegebenen Arbeitsganges, auf :
Tabelle I
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<tb>
<tb> % <SEP> Kräuselungsdauerhaftigkeit
<tb> Polypropylengarn <SEP> A
<tb> (Hercules <SEP> Inc.) <SEP> 9,0
<tb> Polypropylengarn <SEP> B
<tb> (Uniroyal <SEP> Inc.) <SEP> 12,7
<tb> Polypropylengarn <SEP> BI <SEP>
<tb> (Uniroyal <SEP> Inc.) <SEP> 13, <SEP> 0 <SEP>
<tb> erfindungsgemässes
<tb> Polypropylengarn <SEP> 30 <SEP> - <SEP> 50 <SEP>
<tb> Nylongarn <SEP> C <SEP> mit <SEP> 2600 <SEP> den
<tb> (Chemstrand <SEP> Co. <SEP> ) <SEP> 32, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Nylongarn <SEP> D <SEP> mit <SEP> 2600 <SEP> den
<tb> (Allied) <SEP> 29, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Nylongarn <SEP> (du <SEP> Pont) <SEP> 50, <SEP> 4 <SEP>
<tb>
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Das Garn zeigt bei geringen Dehnungen etwas elastomeren Charakter. Dies kann demonstriert werden, indem man das Garn auf einem Instron-Tester bis zu 10%iger Dehnung zieht.
Der Vergleich der Festigkeit bei 8%iger Dehnung beim ersten ausgehenden Zyklus und der Wiederholung des Zyklus zeigt eine mittlere Modulbeibehaltung von mindestens 30% (in diesem Falle wird die Garnprobe anfangs hinreichend gespannt, i um die Textur gerade zu entfernen). Die bemerkte elastomere Eigenschaft unterstütztdas Federungsvermo- gen des Garnes, weil die Rückwirkung für die Energie, die beim Zusammenpressen oder Biegen der Faser verlorengeht, herabgesetzt wird (das Biegen eines Fadens führt zu einer Dehnung auf der einen Seite und zu einer Zusammenpressung auf der andern).
Das erfindungsgemäss verwendete Polypropylen kann irgendeines der im Handel erhältlichen, imwesentlichen linearen, hochkristallinen, isotaktischen Polypropylene sein, die ein hohes Molekulargewicht und einen Schmelzpunkt von etwa 1650C besitzen. Das erfindungsgemäss verwendete Polypropylen wird im allgemeinen unter Anwendung einer Koordinationspolymerisationsmethode bereitet. Diese Polymerisationsmethode verwendet einen reduzierten Übergangsmetallkatalysator, im allgemeinen in der Form einer Aufschlämmung kleiner, fester Partikel in einem inerten Medium. Diese Methode ist an sich bekannt.
In das Polypropylen können verschiedene Zusätze einverleibt werden, um dessen Eigenschaften zu modifizieren. Zu solchen Zusätzen zählen solche Farbstoffaufnehmer, wie Polyamide, Polyvinylpyridine, Polyamide, organische Pigmente, wie Phthalocyanin usw., anorganische Pigmente, wie die Cadmiumsalzreihen, Russ, usw. und Stabilisatoren, Weichmacher, Flammverzögerungsmittel usw.
Die Umwandlung der Polypropylenmasse in die Faserform wird nach irgendeiner der üblichen Spinnmethoden, vorzugsweise durch Schmelzspinnen, vollzogen.
Beim Schmelzspinnverfahren wird das Polymere in einer Strangpresse auf den Schmelzpunkt erhitzt und das geschmolzene Polymere mit konstanter Geschwindigkeit unter hohem Druck durch eine Spinndüse gefördert. Die flüssigen Polymerströme treten nach unten aus der Spinndüse und werden in einem kühlenden Gasstrom, im allgemeinen Luft, unter Fadenbildung gekühlt. Diese Fäden bringt man zusammen und windet sie auf Haspeln auf. Wenn erwünscht, kann die Polymerschmelze vor Sauerstoff geschützt werden, indem man sie mit Wasserdampf oder einem inerten Gas, wie Kohlendioxyd, Stickstoff usw. abdeckt.
Nachdem die Fasern hergestellt worden sind, werden sie für gewöhnlich gereckt, um die molekulare Struktur der Fasern zu orientieren. Das Recken kann in irgendeiner Weise durchgeführt werden, wobei man an sich bekannte Techniken anwendet, wie die Verwendung eines erhitzten Dornes, einer erhitzten Platte,
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verhältnis (d. h. gezogen Länge/ungezogene Länge) unterhalb etwa 3, 0 : 1 gehalten werden. Die Fasern werden zur Bildung von Garnen kombiniert, welche dann texturiert werden.
Zur Herstellung der erfindungsgemässen Garne kann man alle Texturiermassnahmen anwenden, bei welchen dem Garn eine dreidimensionale, nicht schraubenförmige, krummlinig gerundete Konfiguration verliehen wird. Gewöhnlich wird ein Strom eines komprimierbaren Mediums, wie Luft, Wasserdampf, od. dgl., das eine plastifizierende Wirkung auf das Garn ausübt, von einer Düse her stürmisch durch einen Teil des Garns als Strahl hindurchgeführt, wenn das Garn bei einer Temperatur oberhalb 930C durch die Texturiervorrichtung wandert.
Die Temperatur des Fliessmittels wird so gewählt, dass das Garn nicht schmilzt. Falls die Temperatur des Fliessmittels oberhalb des Schmelzpunktes des Garnes liegt, ist es erforderlich, die Zeit, die das Garn in der Texturierregion verweilt, abzukürzen.
Es existieren verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung eines turbulenten Fliessmittelstromes zum Zwecke des Texturieren von Garnen (vgl. z. B. USA-Patentschrift Nr. 3, 363, 041).
Nachdem man das Garn, wie oben beschrieben, gekräuselt hat, wird das Garn mit einem Minimum an Spannung in dem hochkompakten Zustand aus der Gefügebildungsregion genommen und wird durch geeignete Massnahmen bei Temperaturen von zwischen etwa 1210C und dem Erweichungspunkt der Faser für eine ausreichende Zeitdauer nacherhitzt, wobei sich die während der Gefügebildungsstufe verliehene Kräuselung dauerhaft in der Faser festlegt. Für einige Anwendungen werden erwünschte Garne erzielt, indem man die Garne mit dem erteilten Gefüge im Bereich zwischen 129 und 1380C wärmebehandelt.
Es ist experimentell bestimmt worden, dass Polypropylengarne, die bis zu 10% Polyvinylpyridin enthalten und die zur Wärmebehandlung des Garnes in einem Ofen erhitzt wurden, dazu neigen, den feinen Griff zu verlieren, den das Garn bei niedrigeren Temperaturen besitzt. In ähnlicher Weise behandelte, pigmentierte Fasern zeigen keinen bemerkenswerten Verlust des Griffes, so dass diese Erscheinung mit den modifizierten Polypropylengarnen bei Temperaturen oberhalb etwa 1460C in Verbindung steht und auf die Empfindlichkeit des Polyvinylpyridinzusatzes gegenüber Wärme und Oxydation zurückzuführen ist.
Wenn die Kräuselung des Garnes dauerhaft gefestigt ist, wird das Garn aus der Nacherhitzungszone abgezogen, man lässt es abkühlen und man wickelt es unter leichter Spannung auf Schussspulen auf.
Die Nacherhitzungsbehandlung kann kontinuierlich vollzogen werden, indem das Garn durch eine erhitzte Röhre oder Kammer wandert, oder dieNacherhitzungsbehandlung kann absatzmässig vollzogen werden, indem
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das Garn direkt aus der Gefügebildungszone einem erhitzten Behälter eingebracht wird. Heissluft, Wasserdampf oder ein anderes erhitztes Medium kann als Wärmequelle beim kontinuierlichen oder absatzmässigen Verfahren der Nacherhitzung angewendet werden.
Das Garn kann nach der Gefügeerteilung bzw. Texturierung und der Wärmebehandlung gedreht werden, wenn dies gewünscht wird. Es besteht keine Beschränkung hinsichtlich der Querschnittsgestalt, des Deniertiters je Faden oder des Gesamtdeniertiters der Fasern, aus welchen das Garn besteht. Einige krunodale Schleifen sind in dem Garn ersichtlich, doch diese beeinträchtigen die Erfindung nicht.
Die folgenden Beispiele dienen der Veranschaulichung der Erfindung.
Beispiel l : Vier Knäuel aus Garn aus kristallinem Polypropylen mit einem Schmelzindex von 5 (Hersteller : Hercules Polymer Company, Wilmington, Delaware), mit einem Gehalt an (a) 2, 91% Poly (vinyl- pyridin) als Färbungszusatz, (b) Cadmium, (c) Phthaloxyanin, oder (d) Russpigment (gefärbte Lösung) sowie Wärmestabilisatoren, Antioxydationsmittel, UV-Stabilisatoren werden bereitet, indem man die Massen durch eine Spinndüse mit 52 Rundlöchern (Lochgrösse 0, 762 mm) extrudiert, um vier Garne mit 2100 Denier zu erhalten. Der Schmelzindex der Garne beträgt etwa 7, 5.
Diese Garne werden im Verhältnis 2,5: 1 gereckt, dubliert und dann der Texturierung unterworfen. Die Garne werden dann bis auf nahe Raumtemperatur abgekühlt, ausgezogen und auf eine Packung aufgewunden.
Jedes Garn ist nunmehr ein Teppichgarn mit 2600 Denier. Die Festigkeit dieses Garns beträgt etwa 1, 7 g je Denier mit einer Dehnung von 70%. Eine Prüfung der unter Anwendung dieser Methode hergestellten Garne zeigt, dass alle vier die nachstehenden Eigenschaften besitzen :
Testergebnisse
Die vier Garne besitzen eine dreidimensionale zufällige Kräuselung und weisen durchschnittlich 11
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Windungen. In jedem Garn besitzen mehr als etwa 90% der Einzelfäden im wesentlichen keine plastische Deformierung. Die Festigkeit der Garne liegt im Mittel bei etwa 1, 7. Der mittlere Kräuselungsdauerhaftigkeitswert beträgt 38. Die Garne besitzen sämtlich eine Modulbeibehaltung von mindestens 30% bei 8%iger Dehnung.
Beispiel 2 : Nach der in Beispiel 1 angeführten Arbeitsweise werden modifizierte, anfärbbar Polypropylen- und pigmentierte Polypropylengarne hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Garne (gezogen 2, 5 : 1) unter Anwendung der in der USA-Patentschrift Nr. 3, 441, 989 beschriebenen Arbeitsweise texturiert werden. Die Garne werden mittels Luft, die bei einer Temperatur von 132 C durch ein Gefäss hindurchgeleitet wird, das diese Garne enthält, etwa 15 min lang erhitzt.
Bei Prüfung wird gefunden, dass jedes Garn Werte und Eigenschaften besitzt, welche den Werten und Eigenschaften der Garne, welche in den Testergebnissen von Beispiel 1 dargelegt sind, ähnlich sind. Die in der beschriebenen Weise bereiteten Garne fallen also in den Rahmen der Erfindung.
Beispiel 3 : Drei Teppiche mit Schleifenebene werden gebüschelt und scheingefärbt. Diese bestehen (a) aus Polypropylen-Teppichware, enthaltend 156 Fäden, bestehend aus Polypropylen und etwa 3% Poly- (vinylpyridin) (Hersteller : Uniroyal Inc.), (b) Nylon-Teppichware (höchster Federungsgrad von im Handel erhältlichem Nylon) und (c) aus dem hochfedernden Polypropylen, welches den Polyvinylpyridin Farbstoffzusatz enthält und, wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt ist, mit 4000 Denier.
Die Teppiche werden dann 1380mal in der Stunde einer mechanischen Belastung unterworfen, wobei jedesmal ein Druck von 0, 5 kg/cm2 auf eine Fläche mit 31,75 mm Durchmesser ausgeübt wird. Die Dicke des Flors wird anfangs, und dann nach 1000,3000, 10000 und 20000 Einwirkungen gemessen. Die Flordicke misst man mit einem Fühlhebel mit einem Fuss von 2, 5 cm Durchmesser.
Der während der Messung angewendete Druck beträgt 0, 53 kg/cm2. Die Ergebnisse sind in Tabelle Il gezeigt.
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Tabelle II
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<tb>
<tb> anfänglicher <SEP> Gewicht <SEP> Belastungszyklen-Bewertung
<tb> Teppich <SEP> Flor <SEP> (kg/m2) <SEP> in <SEP> % <SEP> Vermattung <SEP>
<tb> Höhe <SEP> (mm) <SEP> 1000 <SEP> 3000 <SEP> 10000 <SEP> 20000 <SEP>
<tb> a) <SEP> Polypropylen
<tb> (4000 <SEP> den) <SEP> 6,223 <SEP> 1, <SEP> 012 <SEP> 9, <SEP> 0 <SEP> 12, <SEP> 6 <SEP> 18, <SEP> 4 <SEP> 19, <SEP> 6 <SEP>
<tb> b) <SEP> Nylon
<tb> (4000 <SEP> den) <SEP> 6, <SEP> 426 <SEP> 1, <SEP> 012 <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP> 8, <SEP> 3 <SEP> 10, <SEP> 7 <SEP>
<tb> c) <SEP> hoch <SEP> federndes
<tb> Polypropylen
<tb> (4000 <SEP> den) <SEP> 5, <SEP> 867 <SEP> 1, <SEP> 039 <SEP> 5, <SEP> 2 <SEP> 6, <SEP> 5 <SEP> 9,
<SEP> 9 <SEP> 12, <SEP> 1 <SEP>
<tb>
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hi = anfängliche Florhöhe (weniger Unterlage)
Tabelle n zeigt, dass die erfindungsgemässen Garne vorzüglich mit Nylon vergleichbar sind.
Beispiel 4 : Gleichgewichtige Teppiche (etwa 709g) mit 156 fädigem Polypropylengarn (4000 Denier), das 3% Polyvinylpyridin enthält, werden zu einem reliefartigen Muster gebüschelt, wobei man die Stiche je Längeneinheit und die Florhöhe so dicht wie möglich hält. Diese Proben werden sämtlich mit der gleichen Farbe angefärbt, mit Latex hinterstrichen und in stark begangene Stellen gelegt. Die Anzahl Personen, die über die Proben gehen, werden durch einen Photozähler gezählt. Diese Teppiche werden subjektiv in Abständen während des Tests auf Vermatten und Deformation des Musters bewertet.
Tabelle III
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<tb>
<tb> Probe <SEP> Kräusel- <SEP> Festig- <SEP> Zieh- <SEP> Vermattung <SEP> und <SEP> Muster- <SEP>
<tb> dauerhaf- <SEP> keit <SEP> verhält- <SEP> deformation <SEP>
<tb> tigkeit <SEP> (g/den) <SEP> nis <SEP> Bewertung+
<tb> des <SEP> texturierten
<tb> Garns <SEP> 8000 <SEP> 16000 <SEP> 24000 <SEP>
<tb> A <SEP> 13, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> : <SEP> 1 <SEP> S-D <SEP> D-E <SEP> E
<tb> B <SEP> 14, <SEP> 0 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> S <SEP> S-D <SEP> D
<tb> C <SEP> 12, <SEP> 7 <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> S <SEP> S <SEP> S-D
<tb> D <SEP> 13, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> l <SEP> N <SEP> N-S <SEP> S
<tb> E <SEP> 9, <SEP> 0 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> l <SEP> S-D <SEP> D-E <SEP> E
<tb> F <SEP> 38, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> :
<SEP> 1 <SEP> N <SEP> N <SEP> N-S
<tb>
N = keine - S = leicht - D = bestimmt - E = extrem
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Die Proben A, B, C und D zeigen die Veränderung Im Federungsgrad als Funktion der Festigkeit allein.
Den Proben wird unter Anwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Methode das Gefüge erteilt, doch werden diese nach der Gefügeerteilung nicht zur dauerhaften Festlegung der Kräuselung wärmebehandelt. Diese
Proben besitzen Kräuseleigenschaften, wie sie erfindungsgemäss benötigt werden (dreidimensionale Gestalt und so weiter), mit Ausnahme der Kräuselungsdauerhaftigkeit und der Elastizität. Der Probe E mangeln die Kräuseleigenschaften ebenso.
Obwohl die Festigkeit der Probe E niedrig Ist (gleichwertig der Probe C), ist der Federungsgrad der Probe E geringer, weil diese Probe In einer Stopfbüchse gekräuselt wurde und daher eine zweidimensionale Kräuselung besitzt, welche scharfe Kanten und plastische Deformierung enthält, Die Probe F wurde, wie in Beispiel l beschrieben, hergestellt, einschliesslich der Wärmebehandlung zur dauerhaften Festsetzung der Kräuselung, und es wird ein Garn von 4000 Denier erhalten. Dieses Garn be- sitzt alle Erfordernisse gemäss der Erfindung und demonstriert den verbesserten Federungsgrad, der erwartet werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hochelastisches, federndes Garn, enthaltend Einzelfasern, die Im wesentlichen aus kristallinem Polypropylen bestehen und eine regellos verteilte dreidimensionale Kräuselungbesitzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelfasern des Garnes 6bis 20 Kräuselungen je2, 5cm besitzen, wobei mindestens 75% der Kräuselungen als rund gekrümmte, nach verschiedenen Richtungen abwechselnd fortschreitende Windungen der Einzelfasern vorliegen, und dass höchstens 20% der Einzelfasern z. B. durch scharfe, winkelige Abbiegungen geschwächte Stellen besitzen.