Verfahren zur Herstellung potentiell gekräuselter Fäden Bekanntlich eignen sich Endlosfasergarne aus synthetischen Polymeren nicht für Zwecke, wo Weich heit, Leichtigkeit und hohe Deckkraft erforderlich sind; man ist daher für solche Zwecke auf die Ver wendung von Stapelfasergarnen angewiesen. Aus die sem Grunde werden die synthetischen Fäden häufig durch Zerschneiden in Stapelfasern übergeführt, wel che dann zu Garnen versponnen werden.
Der Nutzen eines Verfahrens, welches ermöglichen würde, aus Endlosfäden Garne mit den Eigenschaften von aus Stapelfasern hergestellten Garnen zu erhalten, unter Vermeidung der Operationen des Kräuselns und Zerschneidens sowie der langen und teuren Nach behandlungen, liegt auf der Hand. Indessen ergaben die Verfahren, welche bisher zur Erhöhung der Volu- minösität von Endlosfasergarnen angewendet wurden, keine vollkommen befriedigende Resultate.
Einige davon beruhen auf komplizierten Arbeitsgängen, wel che das Verfahren sehr verteuern, während andere, weniger komplizierte, zu schlechten Garnen führen, was deren Voluminösität anbetrifft, welche nicht dauerhaft ist, oder aber bezüglich der mechanischen Eigenschaften, welche sehr geringe Werte besitzen, die oft praktisch gleich sind wie bei ungestreckten Garnen.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist nun die Herstellung eines Garns aus synthetischen Endlos fäden, an denen sich bei der Verwendung eine Volu- minösität entwickeln lässt, die derjenigen von aus Stapelfasern hergestelltem Garn gleichkommt oder sie übertrifft. Solche potentiell gekräuselten Endlosfaser- garne haben eine Zugfestigkeit, welche wesentlich höher ist als diejenige von aus Stapelfasern herge stellten Garnen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von potentiell gekräuselten Fäden aus synthetischen Polymeren durch Schmelzspinnen und Verstrecken, welche durch kurzfristige Wärmebe handlung bei einer Temperatur von 50 C bis zum Schmelzpunkt des Polymers gekräuselt werden kön nen;
dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man die durch Schmelzspinnen erhaltenen, un-- verstreckten Fäden bei einer Temperatur von 20 bis 80 C und bei der höchstmöglichen Zufuhrgeschwin- digkeit verstreckt.
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Garne aus Fäden aus hochkristallinen hochmolekula ren Polymeren von a-Olefinen der Formel CH2 = CHR, worin R eine Alkylgruppe ist, und insbesondere aus Polypropylen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es, den Fäden aus derartigen hochmolekularen Polymeren eine potentielle Kräuselung zu erteilen, welche nach Entwicklung entlang der Faser unregelmässig verteilt ist, wobei die Krümmungen in verschiedenen Ebenen liegen. Derartige Kräuselungen erhöhen die Volumi- nösität, Leichtigkeit und Isolierfähigkeit des Garns, da sie die Fäden voneinander entfernt halten, wodurch die notwendigen Luftzwischenräume entstehen, und da sie dem Garn eine hohe Elastizität erteilen, da sie sich unter Zug zu strecken und nach Aufhören des Zuges ihre ursprüngliche Form wieder einzunehmen vermögen.
Ausserdem ist die entwickelte Kräuselung bleibend, wie aus später angeführten Untersuchungs ergebnissen hervorgeht.
Die entscheidenden Faktoren bei der Streckope ration sind die Geschwindigkeit und die Temperatur, bei welcher das Strecken erfolgt. Insbesondere ist es wichtig, dass bei der höchstmöglichen Zuführungsge schwindigkeit und relativ niedriger Temperatur ge- arbeitet wird, das heisst selbstverständlich bei der maximalen Geschwindigkeit, welche für jede Tempe ratur auf Grund der mechanischen Festigkeit der Fäden zulässig ist.
Eine Eigenschaft des erfindungsgemässen Ver fahrens ist die, dass bei der nicht beanspruchten Ent wicklung der Kräuselung die Orientierung der Kri stalle in der Faser nicht zerstört wird, weshalb nach dem Entwickeln ein Garn mit der für orientierte kristalline Garne charakteristischen hohen Zugfestig keit entsteht. Im Gegensatz dazu wird bei anderen Verfahren, welche auf einer starken Schrumpfung beruhen, die Orientierung des Garns grösstenteils zer stört, so dass das Garn in seinem Endzustand eine Zugfestigkeit von der gleichen Grössenordnung wie ungestrecktes Garn besitzt.
Es wurde gefunden, dass die besten Operations bedingungen bei einer Zuführungsgeschwindigkeit von 30-150 m/Minute (im Vergleich dazu beträgt die Zuführungsgeschwindigkeit bei normalem Strecken 10-20 m/Minute) und einer Temperatur von 20 bis 80 C (üblicherweise erfolgt das Strecken bei 80 bis 145 C, vorliegen, der Streckgrad liegt vorzugs weise im Bereich von 1<B>:2,5</B> bis 1 : 5,5. Die jeweilige höchstmögliche Geschwindigkeit bei einer bestimmten Strecktemperatur kann der Fachmann durch einfache Versuche ermitteln.
Die wirtschaftlichen Vorteile des erfindungs gemässen Verfahrens, die zur Hauptsache darin be stehen, dass ein völlig normaler Arbeitsgang benutzt wird, ohne dass spezielle und teure kostspielige Vor richtungen oder Verfahren benötigt werden, sind ohne weiteres ersichtlich.
Die nicht mehr in den Rahmen der Erfindung fallende Entwicklung der potentiellen Kräuselung der nach dem vorliegenden Verfahren erhaltenen Fäden, das heisst die überführung ihrer lediglich latenten Kräuselung in die manifeste, sichtbare Kräuselung, kann auf einfache Weise durch rasches Erhitzen be liebiger Art erfolgen.
Bei der Verwendung erfindungsgemäss hergestell ter Fäden kann man auch so vorgehen, dass nur ein Teil des Fadenmaterials durch Wärmebehandlung in gekräuselte Fäden übergeführt und diese dann mit Fäden bloss potentieller Kräuselung zusammengezwirnt werden, worauf das zusammengesetzte Garn dann einer Wärmebehandlung unterworfen wird; oder man kann die nach dem Verfahren erhaltenen, potentiell gekräuselten Fäden mit normalen End- losfäden fachen oder zusammenzwirnen und das dabei anfallende Garn dann unter hohen Tempe raturen einer Schrumpfungsbehandlung unterziehen.
Die nach dem Verfahren der Erfindung erhaltenen Fäden lassen sich unter Entwicklung der Kräuse lung zur Herstellung von voluminösen, weichen Textilwaren hoher Deckkraft und sehr guter Wärme- isolierfähigkeit verwenden, deren Herstellung nach den üblichen Verfahren erfolgt; z. B. also durch Weben oder Wirken. Im Falle von Geweben können erfindungsgemäss erhaltene Fäden sowohl für Kette und Schuss als auch bloss für das eine von beiden verwendet werden, wobei die Entwicklung der Kräu selung vor oder nach der Verarbeitung durchge führt werden kann.
Da die besonderen Vorteile des erfindungsgemäss hergestellten Garnes natürlich erst nach der nicht mehr in den Rahmen der Erfindung fallenden, son dern bei der Verwendung erfolgenden Entwicklung der Kräuselung feststellbar sind, muss der Vergleich zwischen normalem Polypropylen-Endlos- bzw. Stapel fasergarn und erfindungsgemäss erhaltenem Garn nach seiner Verwendung zur Herstellung von Kräusel- garn erfolgen. In der folgenden Tabelle werden die Eigenschaften eines solchen Garns denjenigen nor maler Polypropylengarne gegenübergestellt.
Die Be stimmung des Garnvolumens erfolgte durch Auf wickeln einer vorbestimmten und gleichen Menge der verschiedenen Garnarten unter konstanter Span nung auf Haspeln, worauf das Volumen geometrisch bestimmt wurde. Das Volumen wird in cm3/g aus gedrückt.
EMI0002.0022
Garnnummer <SEP> Zugfestigkeit <SEP> Zwirnung <SEP> Volumen
<tb> Garntypus <SEP> den <SEP> g/den <SEP> Umdrehungen <SEP> pro <SEP> m <SEP> cm3/g
<tb> Endlosfasergarn <SEP> 430 <SEP> 4,5 <SEP> 200 <SEP> 1,93
<tb> Voluminös <SEP> gemachtes <SEP> 435 <SEP> 2,9 <SEP> 200 <SEP> 4,2
<tb> Endlosfasergarn
<tb> Stapelfasergarn <SEP> 432 <SEP> 1,5 <SEP> 200 <SEP> 4,0 Mit einem Instron-Dinamometer durchgeführte Versuche zeigten,
dass das unter Verwendung erfin dungsgemäss hergestellter Fäden erhaltene Kräusel, garn, wenn man es gleichartiger Deformationsbedin- gungen aussetzt, wie sie bei Textiloperationen auf treten, keine Veränderung weder in Form und Volu men noch in der Krümmungszahl pro Längeneinheit erleidet, und dass die Kräuselung permanent ist.
<I>Beispiel 1</I> Ein durch Schmelzspinnen erhaltenes 18 fädiges Garn aus kristallinem Polypropylen mit einer Grenz- viskosität von 0,9 (bestimmt in Tetrahydronaphthalin bei 135 C) wird auf einer warmen Platte (Platten temperatur 70 C) bei einer Einlaufgeschwindigkeit von 50 m/Minute im Verhältnis 1 : 4 gestreckt.
Für die Verwendung so erhaltenen Garns zur Herstellung eines Kräuselgarns kann man das Garn in Form eines Stranges in einen Autoklaven geben, in welchen Dampf von 120 C eingeleitet wird; es erfolgt sofort eine Schrumpfung des Garns, welches in charakteristischer Weise gekräuselt wird; die Be handlung ist in 5 Minuten beendet.
<I>Beispiel 2</I> Ein 18 fädiges Garn, erhalten durch Schmelz- spinnen von kristallinem Polypropylen mit einer Grenzviskosität von 1,1, wird auf einer auf 551>C erwärmten Platte im Verhältnis 1 : 3,5 gestreckt, bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 175 m/min. Das erfindungsgemässe Verfahren ist damit abgeschlossen.
Die Verwendung des so erhaltenen Garns zur Herstellung von Kräuselgarn kann beispielsweise so erfolgen, dass sechs Strähnen dieses Garns gefacht und mit 40 Umdrehungen pro Minute verzwirnt werden, worauf man das verzwirnte Garn in Strang form in einem Autoklaven während 5 Minuten auf eine Temperatur von 115 C bringt und dadurch ein sehr voluminöses Kräuselgarn erhält.
Zur Aufzeigung des Effektes, den man mit den gemäss vorstehenden Beispielen erhaltenen potentiell gekräuselten Garnen bei ihrer Verwendung zur Her stellung von Kräuselgarnen erzielen kann, sei erwähnt, dass ein unter Verwendung von Garn gemäss Bei spiel 1 erhaltenes Kräuselgarn von 60 den ein Volu men von 4,5 cm3/g aufweist, wogegen ein normales, ungekräuseltes, aber sonst gleiches Endlosfasergarn ein Volumen von 1,8 cm-/g einnimmt.
Das gemäss Beispiel 2 erhaltene und in einen Zwirn von 40 Um- drehungen/m übergeführte Garn besitzt ein Volumen von 2 em3/g, währenddem es nach der Entwicklung der Kräuselung ein Volumen von 4,1 cm3/g ein nimmt.
Wenn nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestelltes potentiell gekräuseltes Garn mit einem Titer von 350 den aus Polypropylen einer Grenz- viskosität von 1,3 als Schuss für die Herstellung eines Gewebes mit nid-d'abeilles -Bindung verwendet wurde, wobei ein Endlosfasergarn aus gleichem Poly- propylen von 320 den als Kette diente, und das so erhaltene Gewebe in einem Autoklaven 5 Minuten lang auf 115 C erhitzt wurde, gelangte man zu einem weichen, sehr voluminösen Gewebe,
das eine Dicke (bestimmt gemäss ASTM D-76/49) von 1,05 mm, ein Gewicht von 231,6 g/m2 und ein Volumen von 4,55 em3/g aufwies, währenddem die entsprechenden Werte des Gewebes vor der Wärmebehandlung im Autoklaven mit 0,63 mm, 195 g/m2 und 3,00 cm3/g bestimmt wurden.