DE69319159T2

DE69319159T2 - Garn-Streckverfahren unter Anwendung von Dampf

Info

Publication number: DE69319159T2
Application number: DE69319159T
Authority: DE
Inventors: Mohinder Kumar Gupta
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1992-03-12
Filing date: 1993-02-22
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2013-02-23
Also published as: DE69319159D1; AU656294B2; US5259098A; EP0560110B1; AU3374393A; EP0560110A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen die Herstellung von multifilen Garnen aus synthetischen Polymeren und insbesondere ein einmaliges Verfahren für das Strecken und Orientieren der Garne.

BESCHREIBUNG DES BETREFFENDEN STANDES DER TECHNIK

Die meisten faserbildenden Polymeren sind relativ schwach, nachdem sie aus einer Spinndüse extrudiert und abgekühlt wurden, um Elementarfäden zu bilden. Daher müssen die Elementarfäden meistens gedehnt oder gestreckt werden, um optimale physikalische Eigenschaften zu entwickeln. Dieses heiße oder kalte Strecken der Elementarfäden hilft beim Ausrichten und Anordnen der kristallinen Struktur der Moleküle und verbessert die Zugeigenschaften des Garnes. Ein Reckverhältnis für multifile Garne kann erhalten werden, indem die Endlänge des Garnes zur Ausgangslänge pro Masseeinheit des Garnes gemessen wird. Es ist bekannt, daß während des Streckverfahrens heiße Luft oder Dampf auf die thermoplastischen multifilen Garne auftrifft, um den Streckpunkt zu lokalisieren, um die Streckspannung zu reduzieren, und um den Variationskoeffizienten des Deniers in den gestreckten Erzeugnissen zu reduzieren.
Die DE-A-3617248 offenbart ein Verfahren für die Herstellung eines Verbundgarnes aus polymeren Elementarfäden, bei dem das polymere Material schmelzversponnen wird, um mindestens zwei separate Gruppen von sich vorwärtsbewegenden Elementarfäden zu bilden. Diese Elementarfäden werden danach abgekühlt und gestreckt. Die physikalischen Eigenschaften der einen der Gruppen von sich vorwärtsbewegenden Elementarfäden werden so abgewandelt, daß sie sich mit Bezugnahme auf jene der anderen Gruppe von sich vorwärtsbewegenden Elementarfäden verändern. Pitzl offenbart im U.S.Patent 3303169 und im U.S.Patent 3452130 Nylon-Polyamidgarne und ein Verfahren für deren Strecken mittels eines heißen, fließenden Mediums; und Pitzl offenbart im U.S.Patent 3452132 ein gleiches Verfahren, das bei Polyester zur Anwendung kommt. Roberts und Mitarbeiter befassen sich im U.S.Patent 3048467 mit dem Strecken von Polyolefinen unter Anwendung von Dampf, insbesondere von Polyethylen und Polypropylen. Bierbaum und Mitarbeiter offenbaren im U.S.Patent 3413397 das Strecken unter Anwendung von Dampf und das Thermofixieren von Polypropylen, das pigmentiert sein kann. Die vorangehend erwähnten Hinweise offenbaren weitere Vorteile des Streckens bei Anwendung eines heißen Strahles, wie beispielsweise eine höhere Faserfestigkeit, höhere Reckverhältnisse, weniger gerissene Elementarfäden und die Reduzierung der Faserschrumpfung in siedendem Wasser. Die Vorteile des Streckens mittels eines heißen, fließenden Mediums werden jedoch als wirtschaftlich unzureichend angesehen, um die Kosten bei den meisten Polyamid- und Polyolefinproduktionsanlagen zu rechtfertigen; im Ergebnis dessen wird das Strecken mittels eines heißen, fließenden Mediums normalerweise nur bei Polyester angewandt.
Eine Eigenschaft der streckbaren polymeren Elementarfäden, die bei der Ermittlung der optimalen Streckbedingungen entscheidend wichtig ist, ist das natürliche Reckverhältnis (NDR), das nachfolgend detaillierter beschrieben wird.
Wenn das Garn mittels Maschine mit einem Reckverhältnis unterhalb des natürlichen Reckverhältnisses des Garnes gestreckt wird, wird im allgemeinen eine Denierabweichung längs der Länge eines jeden Elementarfadens mit den entsprechenden Segmenten mit dickem und dünnem Durchmesser auftreten. Die unvollständig gestreckten Abschnitte mit größerem Durchmesser werden dazu tendieren, daß sie dunkler gefärbt werden als das vollständiger gestreckte Material. Die unvollständig gestreckten Abschnitte werden ebenfalls dunkler erscheinen, wenn die Garne pigmentiert sind.
Wenn das Garn mittels Maschine mit einem Reckverhältnis über dem natürlichen Reckverhältnis des Garnes gestreckt wird, wird im allgemeinen eine geringere Denierabweichung auftreten. Der Durchmesser längs der Länge eines Elementarfadens in einem derartigen Garn neigt zu einer besseren Gleichmäßigkeit, und es ist eine erhöhte Faserfestigkeit zu verzeichnen. Daher wurde ermittelt, daß das optimale Maschinenreckverhältnis (MDR) für ein Garn meistens bei etwa 5-20 % über seinem natürlichen Reckverhältnis liegt. In einigen Fällen ist es jedoch sehr schwierig, die Garne mittels Maschine mit einem derartigen Reckverhältnis zu strecken, weil die Garne sehr hohe natürliche Reckverhältnisse aufweisen. Beispielsweise kann das natürliche Reckverhältnis für bestimmte spinngefärbte Nylon 66-Garne etwa 3,35:1 betragen und möglicherweise sogar größer sein, aber das Maschinenreckverhältnis für derartige Garne wird im typischen Fall auf etwa 2,8:1 eingestellt. Wenn ein Versuch unternommen wird, ein derartiges Garn mit einem Reckverhältnis von 5-20 % über seinem natürlichen Reckverhältnis zu strecken, wird das Verfahren durch häufige Fadenbrüche funktionsuntüchtig, die zu einem nichtakzeptablen Erzeugnis führen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren für das Strecken von Garnen mit einem natürlichen Reckverhältnis bereit, das größer ist als das Maschinenreckverhältnis, das beim Verfahren zur Anwendung kommt.
Ein weiteres schwieriges Problem ergibt sich, wenn zwei oder mehrere ersponnene aber unverstreckte Garne mit unterschiedlichen natürlichen Reckverhältnissen auf einem einzelnen Satz von Speise- und Streckwalzen mit einem einzigen Maschinenreckverhältnis gestreckt werden müssen, das wahrscheinlich nicht das Optimum für alle Garne ist. Beispielsweise muß eines der Garne ein natürliches Reckverhältnis aufweisen, das größer ist als das Maschinenreckverhältnis, und das andere Garn muß ein natürliches Reckverhältnis aufweisen, das kleiner ist als das Maschinenreckverhältnis. In anderen Fällen können beide Garne unterschiedliche natürliche Reckverhältnisse aufweisen, aber ein jedes ist größer als das Maschi nenreckverhältnis.
Insbesondere verändert sich das natürliche Reckverhältnis für ein Garn meistens direkt mit der Viskosität des Polymeren und umgekehrt mit dem Grad einer Copolymerisation. Diese beiden Faktoren sind gut bekannt und werden bei der Verarbeitung konventioneller polymerer Garne gesteuert. Der Zusatz von Titandioxid als ein Mattierungsmittel erhöht das natürliche Reckverhältnis, aber die kleine Menge, die meistens eingesetzt wird (0,05-0,30 Gew.-%) hat nur einen schwachen Einfluß. Daher war die Veränderung des natürlichen Reckverhältnisses in der Vergangenheit kein ernsthaftes Problem. In jüngster Zeit wurden größere Mengen in die faserbildenden Polymeren einverleibt, wie beispielsweise 1 bis 4 Gew.-% von Farbkonzentraten, die Pigmentfarbstoffe und verschiedene andere Zusatzstoffe umfassen, wie beispielsweise UV-Stabilisationsmittel, Antioxydationsmittel, Mattierungsmittel, usw.. Diese Farbkonzentrate wurden anfangs den Polyolefinpolymeren zugesetzt, da diese Polymeren normalerweise nicht konventionelle Farbstoffe aufnehmen.
Beispielsweise muß ein Hersteller von Polypropylen-Teppichgarnen seinen Kunden eine breite Palette von Farben liefern, von denen einige speziell kurzfristig angefertigt werden müssen. Pigmentiertes Polypropylen weist im typischen Fall ein natürliches Reckverhältnis von etwa 2,7:1 bis 3,9:1 auf. Wie jedoch nachfolgend detaillierter gezeigt wird, können die verschiedenen Farbstoffe und polymeren Komponenten der Farbkonzentrate das natürliche Reckverhältnis der ersponnenen Elementarfäden in unvorhersagbaren Richtungen drastisch verändern. Daher müssen die optimalen Spinn- und Streckbedingungen für jede neue Farbe nach einem zeitaufwendigen und langwierigen Verfahren ermittelt werden.
Das Strecken von spinngefärbten Nylon-Teppichgarnen bringt ebenfalls Schwierigkeiten mit sich. Beispielsweise gibt es Probleme beim Strecken von dunkelpflaumenfarbenen Nylongarnen und hellweizenfarbenen Nylongarnen über den gleichen Satz von Zuführ- und Streckwalzen bei einem einzigen Reckverhältnis wegen der unterschiedlichen natürlichen Reckverhältnisse der Garne. Außerdem zeigen die dunkelpflaumenfarbenen Nylongarne ein höheres natürliches Reckverhältnis als das Maschinenreckverhältnis, das im typischen Fall beim Verfahren zur Anwendung kommt.
Zwei Bezugsstellen, die Verfahren für das Strecken von zwei oder mehreren Garnen auf dem gleichen Satz von Walzen offenbaren, sind das U.S.Patent Re 31783 von Borenstein und Mitarbeitern und das U.S.Patent 4012816 von Hatcher, obgleich kein Hinweis darauf vorhanden ist, daß die bei diesen Verfahren verwendeten Zuführgarne in irgendeiner Weise abweichen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren bereit, wo zwei oder mehrere unverstreckte Garne, die unterschiedliche natürliche Reckverhältnisse aufweisen, von denen mindestens eines größer ist als das Maschinenreckverhältnis, auf einem einzelnen Satz von Speise- und Streckwalzen mit einem einzigen Maschinenreckverhältnis gestreckt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren für das Strecken eines multifilen thermoplastischen Garnes bereit, das ein natürliches Reckverhältnis aufweist, das größer ist als das beim Verfahren angewandte Maschinenreckverhältnis. Die Erfindung umfaßt ebenfalls ein Verfahren für das Strecken einer Vielzahl von thermoplastischen multifilen Garnen mit unterschiedlichen natürlichen Reckverhältnissen, von denen mindestens eines ein natürliches Reckverhältnis aufweist, das größer ist als das Maschinenreckverhältnis.
Dieses Verfahren schließt das Auftreffen eines heißen, fließenden Mediums mit hoher Geschwindigkeit auf die unverstreckten Elementarfäden ein, um sie zu trennen, und um sie schnell zu erwärmen, während sich die Garne von einer Speisewalze mit niedrigerer Drehzahl zu einer Streckwalze mit höherer Drehzahl bewegen. Das fließende Medium kann Luft oder, noch wünschenswerter, Dampf sein. Der Dampf ist entweder gesättigt oder überhitzt.
Bei einer Ausführung sind mindestens zwei Garne von unterschiedlicher Farbe. Vorzugsweise werden entweder Polyamid- oder Polypropylengarne verwendet. Die Garne können etwa 1 bis 4 Gew.-% eines Farbkonzentrates enthalten. Das Farbkonzentrat kann aus Pigmentfarbstoffen und verschiedenen anderen Zusatzstoffen bestehen, wie beispielsweise UV-Stabilisationsmitteln, Antioxydationsmitteln, Mattierungsmitteln, usw.. Die unverstreckten Polypropylen- und Polyamidgarne weisen im allgemeinen ein natürliches Reckverhältnis von etwa 2,7:1 bis 3,9:1 auf und werden mit etwa 500 bis 700 Yards pro Minute (ypm) gesponnen. Das Maschinenreckverhältnis liegt im allgemeinen im Bereich von etwa 2,6:1 bis 3,3:1.
Die Erfindung umfaßt außerdem ein Verfahren, das aufweist: das Zuführen der multifilen Zuführgarne im wesentlichen parallel über die gleiche Speisewalze (gleichen Speisewalzen) und durch eine Vorrichtung, wo das heiße, fließende Medium mit hoher Geschwindigkeit auf sie auftrifft, um die Elementarfäden zu trennen, und um sie schnell zu erwärmen; das Führen der Garne im wesentlichen parallel über die gleiche Speisewalze (gleichen Speisewalzen); und das Aufwickeln dieser entweder zusammen auf einen einzigen Garnkörper oder auf separate Garnkörper.
Die Speisewalze und/oder Streckwalzen können erwärmt werden. Außerdem kann das Verfahren zusätzlich die folgenden Schritte umfassen: das Führen der Garne von den erwärmten Streckwalzen durch eine Düsenbauschvorrichtung, die mit einem heißen, fließenden Medium arbeitet, wo die Elementarfäden einzeln gekräuselt werden, um eine wahllose dreidimensionale, krummlinige Kräuselung zu erzeugen; das Kühlen der gekräuselten Elementarfäden bei niedriger Spannung; und danach das Verwirren der Elementarfäden der Garnkomponenten unter einer höheren kontrollierten Spannung, bevor sie zusammen auf einen einzigen Garnkörper aufgewickelt werden.
Die Erfindung umfaßt ebenfalls Garne, die nach dem Verfahren dieser Erfindung hergestellt wurden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:
Fig. 1 Spannungs-Dehnungs-Diagramme von drei pigmentierten Polypropylenelementarfadenarten, wobei die natürlichen Reckverhältnisse und weitere Eigenschaften aufgezeigt werden;
Fig. 2 eine schematische Zeichnung des Verfahrens dieser Erfindung;
Fig. 3A eine schematische Zeichnung einzelner Polypropylenelementarfäden des Vergleichsbeispiels 2, auf eine Karte aufgebracht. Die Garne, die aus diesen Elementarfäden bestehen, wurden ohne Dampf gestreckt;
Fig. 3B eine schematische Zeichnung einzelner Polypropylenelementarfäden des Beispiels 3, auf eine Karte aufgebracht. Die Garne, die aus diesen Elementarfäden bestehen, wurden mit Dampf gestreckt;
Fig. 4A eine schematische Zeichnung einzelner Nylonelementarfäden des Beispiels 5, auf eine Karte aufgebracht. Die Garne, die aus diesen Elementarfäden bestehen, wurden ohne Dampf gestreckt;
Fig. 4B eine schematische Zeichnung einzelner Nylonelementarfäden des Beispiels 5, auf eine Karte aufgebracht. Die Garne, die aus diesen Elementarfäden bestehen, wurden mit Dampf gestreckt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für das Strecken eines multifilen Garnes, das ein natürliches Reckverhältnis aufweist, das größer ist als das bei diesem Verfahren angewandte Maschinenreckverhältnis. Die Erfindung umfaßt ebenfalls ein Verfahren für das Strecken einer Vielzahl von Garnen, die unterschiedliche natürliche Reckverhältnisse aufweisen, von denen mindestens eines ein natürliches Reckverhältnis aufweist, das größer ist als das Maschinenreckverhältnis.
Mit dem Begriff "natürliches Reckverhältnis (NDR)", wie er hierin verwendet wird, meint man das Verhältnis der Endlänge eines Garnes zur Ausgangslänge pro Masseeinheit des Garnes, wie es mittels der nachfolgend beschriebenen "Prüfverfahren" ermittelt wird. Die Polypropylen- und Polyamidgarne bei der vorliegenden Erfindung weisen im allgemeinen ein natürliches Reckverhältnis von etwa 2,7:1 bis 3,9:1 auf.
Mit dem Begriff "Maschinenreckverhältnis (MDR)", wie er hierin verwendet wird, meint man das Verhältnis der Endlänge eines Garnes zur Ausgangslänge pro Masseeinheit des Garnes, wie es mittels der Drehzahl der Speisewalze, der Drehzahl der Streckwalze und weiterer bekannter Bedingungen beim Streckverfahren vorher bestimmt wird. Die Fachleute sind mit dem Einstellen des Maschinenreckverhältnisses vertraut. Bei der vorliegenden Erfindung liegt das Maschinenreckverhältnis im allgemeinen im Bereich von etwa 2,6:1 bis 3,3:1.
Das Verfahren dieser Erfindung wird in Fig. 2 veranschaulicht, wo zwei oder mehrere unverstreckte oder teilweise gestreckte Garne (1), (2) und (3), von denen mindestens eins von den anderen hinsichtlich des natürlichen Reckverhältnisses abweicht, und von denen mindestens eins ein natürliches Reckverhältnis aufweist, das größer ist als das Maschinenreckverhältnis, von ihren entsprechenden Zuführgarnkörpern (4), (5) und (6) abgezogen, in einer Führung (7) zusammengebracht und parallel zur und um die Speisewalze (8) und ihre dazugehörende Trennwalze (9) herum vorwärtsbewegt werden. Wenn die Speisewalze (8) erwärmt wird, ist sie vorzugsweise von einem Gehäuse (10) umgeben. Da sich die Garne unter einem hohen Spannungsgrad in der anschließenden Streckzone befinden, können sie gelegentlich von den Walzen (8) und (9) herunterrutschen. Daher wird ein zusätzlicher Satz von Vorstreckwalzen (11) und (12), die mit einer niedrigeren Drehzahl als die Walzen (8) und (9) laufen, bereitgestellt, um das Herunterrutschen der Garne zu verhindern. Die Anordnung dieser Vorstreckwalzen (11) und (12) unterstützt das Erreichen eines hohes Niveau der Gleichmäßigkeit beim Streckvorgang.
Die Garne gelangen danach in die Streckdüse (13), der das heiße, fließende Medium, vorzugsweise Dampf, von einer Quelle (nicht gezeigt) zugeführt wird. Das unter hohem Druck stehende heiße, fließende Medium wird durch einen engen Durchgang der Streckdüse gedrückt und trifft mit einer hohen Geschwindigkeit auf die Elementarfäden auf, um sie zu trennen. Das heiße, fließende Medium erwärmt schnell die Elementarfäden und leitet das Strecken dieser innerhalb der Düsenvorrichtung ein. Die Garne berühren dann die Streckwalzen (14) und (15), die mehrmals schneller laufen als die Speisewalze (8). Diese Walzen (14) und (15) werden vorzugsweise erwärmt, um die Schrumpfung der gestreckten Garne zu reduzieren, und/oder um sie für das anschließende Bauschen vorzuwärmen. Das Gehäuse (16) wird wahlweise bereitgestellt. Eine Bauschvorrichtung (17), die mit dem heißen, fließenden Medium von einer Quelle (nicht gezeigt) versorgt wird, kann in einer Ausführung vorhanden sein, die eine Anhäufung von heißen, gekräuselten Elementarfäden bildet, wie beispielsweise die Vorrichtung, die im U.S.Patent 4691947 von Burkhardt und Mitarbeitern beschrieben wird. Anschließend werden die heißen oder teilweise abgekühlten Garne mittels der Dosierwalze (18) entfernt und bei niedriger Spannung auf der Trommel (19) abgelegt, wo Umgebungsluft durch Saugwirkung innerhalb der Trommel durch die Garne gesaugt wird, um die Abkühlung abzuschließen. Alternativ dazu kann die Bauschvorrichtung (17) in einer Ausführung vorhanden sein, wie sie im U.S.Patent 3525134 von Coon beschrieben wird, wobei die heißen, gekräuselten Garne in diesem Fall direkt auf der Trommel (19) abgelegt werden.
Wenn die Garnkomponenten miteinander verwirrt werden sollen, um ein größeres kohärentes Bündel zu bilden, passieren sie eine Düse (21), die eine Verwirrung bewirkt, und die in der Ausführung vorliegen kann, wie sie im U.S.Patent 4505013 von Nelson gezeigt wird. In einer derartigen Düse (21) vermischt sich das fließende Medium, das eine hohe Geschwindigkeit aufweist, mit den Elmentarfäden, um eine Kohasion und Farbmischung zu bewirken, wenn die Garnkomponenten von unterschiedlicher Farbe oder Anfärbbarkeit sind. Die Spannung der Garne, die der Verwirrung unterliegen, wird sorgfältig durch die Drehzahlen der Walzen (20) und (22) gesteuert. Die kombinierten Garne gelangen dann durch die wahlweise Appreturauftragseinrichtung (23) und zur Aufwicklung (24), wo sie auf den Garnkörper (25) aufgewickelt werden.
Beim Verfahren der vorliegenden Erfindung bevorzugt man die Anwendung von Streckdüsenvorrichtungen der Ausführung, die in den vorangehend erwähnten Patenten von Pitzl gezeigt werden, und die die Elementarfäden schnell erwärmen und den Streckpunkt lokalisieren, im Gegensatz zu den langen Dampfkammern, die in den Patenten von Roberts und Mitarbeitern sowie Bierbaum und Mitarbeitern beschrieben werden.
Der Unterschied hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der Kräuselung zwischen den Garnen, die nach dem Verfahren dieser Erfindung behandelt wurden, und den Garnen, die nach einem konventionellen Verfahren behandelt wurden, kann in Fig. 3A und 3B gesehen werden.
Fig. 3A zeigt Polypropylenelementarfäden mit einem natürlichen Reckverhältnis, das größer ist als das Maschinenreckverhältnis, und die nach dem Verfahren gekräuselt wurden, das in Fig. 2 veranschaulicht wird, außer daß diese Elementarfäden nicht in die mit dem heißen, fließenden Medium funktionierende Streckdüse (13) gelangten und nicht dem heißen, fließenden Medium während der Streckphase unterworfen wurden. Die Elementarfäden wurden sorgfältig aus den verwirrten Garnen herausgezogen und auf einer transparenten Fläche unter einer gerade ausreichenden Spannung abgelegt, so daß ihre Mittellinien ohne bedeutendes Verringern ihrer Kräuselung ausgerichtet werden. Da die Elementarfäden einen dunkelblauen Pigmentfarbstoff enthalten, werden die Bereiche mit der größeren Querabmessung infolge des unvollständigen Streckens leicht gesehen. Diese Bereiche, die durch (E) angezeigt werden, zeigen ebenfalls weniger Kräuselungen infolge der Schwierigkeit des Kräuseins der Abschnitte des Elementarfadens mit größerem Durchmesser.
Fig. 3B zeigt Polypropylenelementarfäden mit einem natürlichen Reckverhältnis, das größer ist als das Maschinenreckverhältnis, und die nach dem Verfahren gekräuselt wurden, das in Fig. 2 veranschaulicht wird. Die Garne wurden mit einer mit dem heißen, fließenden Medium funktionierenden Streckdüse, die gesättigten Dampf von etwa 139ºC verwendet, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gestreckt. Man kann sehen, daß die Querabmessungen des Elementarfadens im wesentlichen gleichmäßig sind, und daß alle Bereiche annähernd den gleichen Grad der Kräuselung aufweisen.
Die Garne, die beim Verfahren dieser Erfindung verwendet werden, können aus thermoplastischen, faserbildenden Polymeren bestehen, wie beispielsweise Polyamiden, z.B. Nylon 6 und Nylon 66; Polyestern; Polyolefinen, z.B. Polypropylen; und Polyacrylnitrilen. Die resultierenden Garne zeigen einen im wesentlichen gleichmäßigen Grad der Kräuselung und können zu Teppichen mittels Verfahren getufted werden, die im Fachgebiet bekannt sind.

PRÜFVERFAHREN

NATÜRLICHES RECKVERHÄLTNIS (NDR)

Die natürlichen Reckverhältnisse für Elementarfäden können nach dem nachfolgend beschriebenen Verfahren berechnet werden. Mit Bezugnahme auf Fig. 1, die Spannungs-Dehnungs-Diagramme von drei unverstreckten pigmentierten Polypropylenelementarfäden zeigt, während sie gedehnt werden, wird die Spannung auf der vertikalen Achse in Gramm und die Dehnung auf der horizontalen Achse als Reckverhältnisse gezeigt. Das Diagramm 1 zeigt eine Faser, die Coral-Farbkonzentrat (3,1 Gew.-%, Farbindex-Nr. 26293-F2) enthält; das Diagramm 2 zeigt eine Faser, die Flint-Farbkonzentrat (1,92 Gew.-%, Farbindex-Nr. 26063-F2) enthält; und das Diagramm 3 zeigt eine Faser, die Forest-Farbkonzentrat (1,7 Gew.-%, Farbindex-Nr. 26067-F2) enthält.
Eine Probe von 2,54 cm (1 in.) des unverstreckten und nichterwärmten Elementarfadens wird auf einer Instron-Zugreißprüfmaschine angeordnet und mit einer Geschwindigkeit von 0,127 m/min. (5 in./min.) bis zu mindestens einem Reckverhältnis von 6:1 gedehnt. Die Spannung steigt schnell an, bis die Streckgrenze (A) erreicht ist, wobei sich zu diesem Zeitpunkt ein Bereich mit kleinerem Durchmesser oder eine "Einschnürung" bildet, und die Spannung fällt ab. Im Bereich (B) streckt sich der Elementarfaden weiter an der Einschnürung, bis die gesamte Probe einen kleineren Durchmesser aufweist, wobei zu diesem Zeitpunkt die Spannung der der Streckgrenze (A) gleicht. Das Reckverhältnis an diesem Punkt, der als Punkt (C) in den Diagrammen gezeigt wird, wird als das natürliche Reckverhältnis für das betreffende Polymere bezeichnet.
Es wird ebenfalls ermittelt, daß das natürliche Reckverhältnis dem Verhältnis des größeren Durchmessers des Elementarfadens vor dem Strecken der Einschnürung zum kleineren Durchmesser des Elementarfadens nach der Einschnurung im Bereich (B) gleicht. Während sich das Strecken über diesen Punkt im Bereich (D) fortsetzt, nimmt die Festigkeit der Faser zu, während ihr Durchmesser weiter reduziert wird, bis sie zerreißt. Das natürliche Reckverhältnis, wie es in den folgenden Beispielen angegeben wird, ist der Mittelwert der Berechnungen des natürlichen Reckverhältnisses für 10 Elementarfadenproben. Man kann sehen, daß die drei verschiedenen gefärbten Elementarfäden, die in den Diagrammen 1, 2 und 3 gezeigt werden, Streckgrenzen (A) aufweisen, die stark voneinander abweichen.
Die folgenden Beispiele beschreiben die Erfindung weiter, dürfen aber nicht so ausgelegt werden, daß sie den Bereich der Erfindung einschränken.

BEISPIELE

Bei den folgenden Beispielen wurden die Farbkonzentrate von Americhem, Inc. (2038 Main Street, Cuyahoga Falls, Ohio 44221) erhalten. Die Farbindexnummern betreffen die Identifizierungsnummern der Americhem. Die Farbkonzentrate, die für die Herstellung von Nylongarnen verwendet werden, enthalten im allgemeinen Pigmentfarbstoffe, Nylon 6-Polymeres und Nylon 6/66/610-Terpolymeres und verschiedene weitere Zusatzstoffe, wie beispielsweise Mattierungsmittel und Antioxydationsmittel. Die Farbkonzentrate, die für die Herstellung von Polypropylengarnen verwendet werden, enthalten im allgemeinen Polypropylenpolymeres und verschiedene andere Zusatzstoffe, wie beispielsweise Mattierungsmittel und Antioxydationsmittel.

BEISPIEL 1

Bei diesem Beispiel wurden die natürlichen Reckverhältnisse für verschiedene Polypropylengarnproben ermittelt. Polypropylenkügelchen mit einer Schmelzflußgeschwindigkeit von 15 und einer Grundviskosität von 1,69 wurden in einem Extruder bei 250ºC geschmolzen. Ein unterschiedliches Farbkonzentrat für jede Garnprobe, wie es nachfolgend bei den Proben A-C weiter beschrieben wird, wurde danach dem Extruder zugesetzt und mit dem geschmolzenen Polymeren gemischt, um zu Fasern verspinnbare Schmelzen herzustellen Jede Polymerschmelze wurde danach durch eine 45-Loch-Spinndüse zu trilobal geformten pigmentierten Elementarfäden versponnen, die ein Querschnittsveränderungsverhältnis von 2,9 aufweisen. Nachdem sie eine Abschreckkammer verlassen haben, wurde ein Appreturöl auf die unverstreckten Garne aufgebracht, um sie kohäsiv zu halten. Die unverstreckten Garne wurden danach einer Aufwickelwalze zugeführt, wo die Garne mit einer Geschwindigkeit von 609 m/min. (666 Yards pro Minute) (ypm) aufgewickelt wurden. Die Garne zeigten einen Gesamt-dtex von etwa 2644 (Denier von etwa 2380) und von etwa 59 dtex pro Elementarfaden (53 Denier pro Elementarfaden) (dpf).

PROBE A

Die zu Fasern verspinnbaren Schmelzen für die Herstellung von Garnen dieser Probe enthielten etwa 3,1 Gew.-% Farbkonzentrat Coral (Farbindex-Nr. 26293-F2), erhältlich von der Americhem, Inc. Die Spannungs-Dehnungs- Beziehung dieser Elementarfäden wird in Fig. 1 als Diagramm 1 gezeigt. Das natürliche Reckverhältnis des Garnes betrug 2,76:1.

PROBE B

Die zu Fasern verspinnbaren Schmelzen für die Herstellung von Garnen dieser Probe enthielten etwa 1,92 Gew.-% Farbkonzentrat Flint (Farbindex-Nr. 26063-F2), erhältlich von der Americhem, Inc. Die Spannungs- Dehnungs-Beziehung dieser Elementarfäden wird in Fig. 1 als Diagramm 2 gezeigt. Das natürliche Reckverhältnis des Garnes betrug 3,29:1.

PROBE C

Die zu Fasern verspinnbaren Schmelzen für die Herstellung von Garnen dieser Probe enthielten etwa 1,7 Gew.-% Farbkonzentrat Forest (Farbindex-Nr. 26067-F2), erhältlich von der Americhem, Inc. Die Spannungs-Dehnungs-Beziehung dieser Elementarfäden wird in Fig. 1 als Diagramm 3 gezeigt. Das natürliche Reckverhältnis des Garnes betrug 3,68:1.

BEISPIEL 2 (VERGLEICH)

Bei diesem Vergleichsbei spiel wurden unverstreckte Garne entsprechend dem Verfahren gesponnen, das im Beispiel 1 beschrieben wird, aber es wurde ein anderes Farbkonzentrat verwendet. Die zu Fasern verspinnbaren Schmelzen für die Herstellung von Garnen dieser Probe enthielten etwa 1,95 Gew.-% Farbkonzentrat Midnight Blue (Farbindex-Nr. 26358-F2), erhältlich von der Americhem, Inc. Das natürliche Reckverhältnis des Garnes betrug 3,73:1.
Die unverstreckten Garne wurden mit Spinngeschwindigkeiten von (549 m/min.) (600 Yards pro Minute) (ypm) hergestellt. Die unverstreckten Garne zeigten einen Gesamt-dtex von etwa 2933 (Denier von etwa 2640) und von etwa 66 dtex pro Elementarfaden (59 Denier pro Elementarfaden) (dpf).
Wie in Fig. 2 gezeigt wird, wurden die unverstreckten Garne danach über die auf 100ºC erwärmten Speisewalzen und durch eine Streckzone mit einer Nennstreckgeschwindigkeit von 1372 m/min (1500 Yards pro Minute) (ypm) geführt, aber die Garne wurden nicht mit einem heißen, fließenden Medium behandelt, während sie die Streckzone passierten. Das Maschinenreckverhältnis betrug 3,28:1.
Die Garne gelangten danach über die auf 140ºC erwärmten Streckwalzen und schließlich durch eine Bauschdüse, in der auf 155ºC erwärmte Luft auf die Garne auftraf. Der stark schwankende Grad der Kräuselung in diesen Elementarfäden kann in Fig. 3A gesehen werden.

BEISPIEL 3

Bei diesem Beispiel enthielten die zu Fasern verspinnbaren Schmelzen für die Herstellung der unverstreckten Garne etwa 1,95 Gew.-% Farbkonzentrat Midnight Blue (Farbindex-Nr. 26358-F2), erhältlich von der Americhem, Inc., wie im Beispiel 2 beschrieben wird. Das natürliche Reckverhältnis des Garnes betrug 3,73:1.
Die unverstreckten Garne wurden mit Spinngeschwindigkeiten von (549 m/min.) (600 Yards pro Minute) (ypm) hergestellt, wie im Vergleichsbeispiel 2 beschrieben wird. Die unverstreckten Garne zeigten einen Gesamt-dtex von etwa 2933 (Denier von etwa 2640) und von etwa 66 dtex pro Elementarfaden (etwa 59 Denier pro Elementarfaden) (dpf).
Wie in Fig. 2 gezeigt wird, wurden die unverstreckten Garne danach über auf 60ºC erwärmte Speisewalzen und durch eine Streckzone mit einer Nennstreckgeschwindigkeit von 1372 m/min. (1500 Yards pro Minute) (ypm) geführt, wo die Garne in eine mit dem heißen, fließenden Medium funktionierende Streckdüse gelangten. Es erfolgte ein Auftreffen von gesättigtem Dampf mit einem Druck von 414 kPa (60 psi) auf die Elementarfäden innerhalb der Streckdüse. Das Maschinenreckverhältnis betrug 3,28:1.
Die Garne gelangten danach über auf 140ºC erwärmte Streckwalzen und schließlich durch eine Bauschdüse, in der auf 155ºC erwärmte Luft auf die Garne auftraf. Der im wesentlichen gleichmäßige Grad der Kräuselung bei diesen Elementarfäden kann in Fig. 3B gesehen werden.

BEISPIEL 4

Bei diesem Beispiel wurden zu Fasern verspinnbare Schmelzen entsprechend der im Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweisen hergestellt, außer daß unterschiedliche Farbkonzentrate verwendet wurden, wobei die Polypropylenkügelchen eine Schmelzflußgeschwindigkeit von 12 anstelle 15 zeigten, und wobei die Kügelchen im Extruder bei 235ºC anstelle der 250ºC geschmolzen wurden.

PROBE D

Die zu Fasern verspinnbaren Schmelzen für die Herstellung von Garnen dieser Probe enthielten etwa 1,85 Gew.-% Farbkonzentrat Midnight Blue (Farbindex-Nr. 26358-F2), erhältlich von der Americhem, Inc. Das natürliche Reckverhältnis der Garnprobe betrug 2,95:1.

PROBE E

Die zu Fasern verspinnbaren Schmelzen für die Herstellung von Garnen dieser Probe enthielten etwa 1,66 Gew.-% Farbkonzentrat Moonbeam (Farbindex-Nr. 26062-F1), erhältlich von der Americhem, Inc. Das natürliche Reckverhältnis der Garnprobe betrug 2,56:1.

PROBE F

Die zu Fasern verspinnbaren Schmelzen für die Herstellung von Garnen dieser Probe enthielten etwa 2,85 Gew.-% Farbkonzentrat Wedgewood (Farbindex-Nr. 26060-F1), erhältlich von der Americhem, Inc. Das natürliche Reckverhältnis der Garnprobe betrug 2,98:1.
Drei Garnproben der vorangehend angeführten unterschiedlichen Farben wurden nach dem in Fig. 2 gezeigten Verfahren ersponnen, gestreckt und gekräuselt, das das Führen der Garne durch eine mit einem heißen, fließenden Medium funktionierende Streckdüse umfaßt, wo gesättigter Dampf auf die Elementarfäden auftraf. Für Vergleichsuntersuchungen wurden Garnproben ebenfalls durch die in Fig. 2 aufgezeigten Schritte geführt, außer daß die Garne nicht mit einem heißen, fließenden Medium behandelt wurden, während sie durch die Streckzone geführt wurden. Mit Bezugnahme auf Fig. 2 wurden bei beiden vorangehend beschriebenen Verfahren die Garne von der Trommel (19) entfernt, ohne daß sie durch die nachfolgenden Arbeitsgänge geführt wurden. Es wurde ermittelt, daß die Elementarfäden nach diesem Verfahren beträchtlich leichter zu trennen waren, als wenn sie mittels der Düse (21) verwirrt wurden. Die folgenden Verfahrensbedingungen wurden während der Streck- und Bauschphasen angewandt. TABELLE 1
Der Denier von 5 Elementarfäden von jeder Garnprobe (D-F) wurde an Stellen entlang der Länge eines jeden Elementarfadens gemessen, und die Standardabweichungen (Sigma) wurden für die Elementarfäden der Garne berechnet, die mit Dampf und ohne Dampf gestreckt wurden. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 vorgelegt.
Man kann sehen, daß die Gleichmäßigkeit des Deniers bei allen gefärbten Elementarfäden durch die Verwendung von Dampf verbessert wird. TABELLE 2

BEISPIEL 5

Bei diesem Beispiel wurden unverstreckte Nylon 66-Garne entsprechend den Verfahrensbedingungen hergestellt, die in Tabelle 3 gezeigt werden. TABELLE 3

NATÜRLICHES RECKVERHÄLTNIS (NDR) DER UNVERSTRECKTEN GARNE

Die unverstreckten Nylongarne wurden auf einer Instron-Zugreißprüfmaschine gedehnt, wie unter "Prüfverfahren" beschrieben wird, und man ermittelte ein natürliches Reckverhätnis von 3,35:1.
Die Nylongarnproben wurden nach dem in Fig. 2 gezeigten Verfahren gestreckt und gekräuselt, das das Führen der Garne durch eine mit einem heißen, fließenden Medium funktionierende Streckdüse umfaßt, wo gesättigter Dampf auf die Elementarfäden auftraf. Für Vergleichsuntersuchungen wurden die Nylongarnproben ebenfalls durch das in Fig. 2 gezeigte Verfahren geführt, außer daß die Garne nicht mit einem heißen, fließenden Medium behandelt wurden, wärhrend sie durch die Streckzone geführt wurden. Die folgenden Verfahrensbedingungen wurden während der Streck- und Bauschphasen angewandt. STRECKEN DER UNVERSTRECKTEN GARNE TABELLE 4
Das Aussehen der Elementarfäden wurde visuell auf Karden überprüft, und es wurde ermittelt, daß die ohne Dampf gestreckten Elementarfäden eine ungleichmäßige Dicke mit auffalllend dicken und dünnen Abschnitten zeigten, wie in Fig. 4A gezeigt wird, während die mit Dampf gestreckten Elementarfäden im allgemeinen eine gleichmäßigere Dicke zeigten, wie in Fig. 4B gezeigt wird. Der Denier von 5 Elementarfäden von jeder Nylongarnprobe (1-5) wurde an 10 Stellen entlang der Länge eines jeden Elementarfadens gemessen, und die Standardabweichungen (Sigma) wurden für die Elementarfäden der Garne berechnet, die mit Dampf und ohne Dampf gestreckt wurden. Die Ergebnisse werden in Tabelle 5 vorgelegt. Man kann sehen, daß die Gleichmäßigkeit des Deniers der Elementarfäden durch die Verwendung von Dampf verbessert wird. TABELLE 5
Das natürliche Reckverhältnis der unverstreckten Nylongarne wurde mit 3,35:1 ermittelt. Um daher ein vollständiges Strecken zu erreichen, muß das eingestellte Maschinenreckverhältnis über 3,35:1 liegen. Bei derartigen Reckverhältnissen wird der Streckvorgang jedoch infolge vieler Brüche funktionsuntüchtig, so daß ein Reckverhältnis von 2,8:1 angewandt wurde, das im Fachgebiet typisch ist. Es ist ungewöhnlich, daß ermittelt wird, daß das Dampfstrecken eine Gleichmäßigkeit des Streckens selbst bei Maschinenreckverhältnissen bringen würde, die niedriger sind als das natürliche Reckverhältnis. Diese gleiche Erscheinung wurde bei Polypropylen beobachtet.

Claims

1. Verfahren für das Strecken von Garnen, das die folgenden Schritte aufweist:

a) Führen einer Vielzahl von thermoplastischen multifilen Zuführgarnen über eine Speisewalze (8);

b) Auftreffen eines heißen, fließenden Mediums mit einer hohen Geschwindigkeit auf die Garne; und

c) Führen der Garne über eine Streckwalze (14, 15), wodurch die Garne mit einem einzigen Maschinenreckverhältnis gestreckt werden, wobei die Zuführgarne dadurch gekennzeichnet sind, daß mindestens zwei Garne unterschiedliche natürliche Reckverhältnisse aufweisen, und daß mindestens ein Garn ein natürliches Reckverhältnis aufweist, das größer ist als das Maschinenreckverhältnis.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mindestens zwei Zuführgarne von unterschiedlicher Farbe sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das heiße, fließende Medium gesättigter Dampf ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Zuführgarne Polypropylengarne sind, die etwa 1 bis 4 Gew.-% eines Farbkonzentrates enthalten, und die ein natürliches Reckverhältnis von etwa 2,7:1 bis 3,9:1 aufweisen.

5. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Zuführgarne Polyamidgarne sind, die etwa 1 bis 4 Gew.-% eines Farbkonzentrates enthalten, und die ein natürliches Reckverhältnis von etwa 2,7:1 bis 3,9:1 aufweisen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Streckwalzen (14, 15) erwärmt werden, und das außerdem den folgenden Schritt aufweist:

d) Kräuseln der Garne.

7. Verfahren für das Strecken eines Garnes, das die folgenden Schritte aufweist:

a) Führen eines thermoplastischen multifilen Zuführgarnes über eine Speisewalze (8);

b) Auftreffen eines heißen, fließenden Mediums mit einer hohen Geschwindigkeit auf das Garn; und

c) Führen des Garnes über eine Streckwalze (14, 15), wodurch das Zuführgarn mit einem einzigen Maschinenreckverhältnis gestreckt wird, wobei das Zuführgarn dadurch gekennzeichnet ist, daß es ein natürliches Reckverhältnis aufweist, das größer ist als das Maschinenreckverhältnis.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das heiße, fließende Medium gesättigter Dampf ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Garn ein Polypropylengarn ist, das etwa 1 bis 4 Gew.-% eines Farbkonzentrates enthält, und das ein natürliches Reckverhältnis von etwa 2,7:1 bis 3,9:1 aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Garn ein Polyamidgarn ist, das etwa 1 bis 4 Gew.-% eines Farbkonzentrates enthält, und das ein natürliches Reckverhältnis von etwa 2,7:1 bis 3,9:1 aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Streckwalze (14, 15) erwärmt wird, und das außerdem den folgenden Schritt aufweist:

d) Kräuseln des Garnes.