DE3026934A1 - Selbstkraeuselbare polyamidfasern und ihre herstellung - Google Patents

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DR.-ING. WALTER ABITZ iDR. DIETER F. MORF DIPL.-PHYS. M. GRITSCHNEDER Patentanwälte

16. Juli 1980

·*■

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Selbstkräuselbare Polyamidfasern und ihre Herstellung

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ED-2805 ,$·. 3 02693 A

Die Erfindung betrifft selbstkräuselnde Polyamidfasern und ihre Herstellung, insbesondere ein Spinn-, Abschreck- und Streckverfahren zur Herstellung solcher Fasern und die auf diese Weise hergestellten neuen Fasern bzw. Filamente und Garne.

Polyamid-Teppichgarne werden gewöhnlich aus Filamenten oder Stapelfasern hergestellt, die schon gekräuselt sind oder die Befähigung haben, sich selbst zu kräuseln, wenn man sie einer Wärmebehandlung in einem entspannten Zustand unterwirft. Die gebräuchlichsten Polyamide für diesen Zweck sind Polyhexamethylenadipamid (d. h. Nylon 66) und Polycaproamid (d. h. Nylon 6). Die Teppichgarne sind auf Grund der Kräuselung bauschig und ergeben Teppiche mit der erwünschten Deckkraft, Resilienz und Weichheit.

Im Stand der Technik finden sich zahlreiche Verfahren, bei denen eine schmelzgesponnene, abgeschreckte und verstreckte Polyamid-Faser anschliessend zur Erzeugung eines bauschigen Garns einem besonderen mechanischen Prozess unterworfen wird. Eine ausgezeichnete Besprechung vieler dieser bekannten mechanischen Prozesse, einschliesslich Dralltexturieren, Stauchkammer-Kräuseln, Wirk-Entwirk-Texturieren, Zahnradkräuseln, Stabtexturieren und Kantenkräuseln, findet sich in B. Piller, "Bulked Yarns" 1973, The Textile Trade Press, Manchester, England. Obwohl jede dieser Methoden den Fasern eine brauchbare Kräuselung erteilt, erfordert doch jede zusätzliche Vorrichtungs-, Kapital- und Energieaufwand über den für die üblichen Schmelzspinn-, Abschreck- und Streckstufen der Kunstfasererzeugung benötigten hinaus. Ferner führen viele dieser mechanischen Prozesse oft zur Schädigung oder Schwächung der Fasern.

In Piller, a.a.O., wird auch die Erzeugung von gebauschten Nichtstretch-Garnen durch Lufttexturierverfahren angesprochen. Bei diesen Verfahren wird ein Garn mit einem Druckluftstrahl

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behandelt, der die Einzelfilamente des Garns trennt und in die Form eines schlaufigen Gefüges bringt. Bei der Wirrung zu Schlaufen wird das Garn verkürzt und bauschiger.

Eine besonders nützliche Technik für die kommerzielle Herstellung von Teppiengarnen stellt die Strahl-Sieb-Bauschung der in US-PS 3 854 177 beschriebenen Art (" Jet-Screen-Bulking") dar. Die Fasern erhalten nach dieser Technik dadurch eine regellose (statistisch ungeordnete), dreidimensionale, nichtschraubenförmige, krummlinige Kräuselung, dass ein Filamentgarn durch einen Heissfluid-Strahl hindurch und auf eine durchbrochene Oberfläche aufgeführt wird.

Es sind auch Verfahren zur Herstellung gekräuselter Polyamid-Fasern angeregt worden, die keiner besonderen zusätzlichen mechanischen Behandlungen anschliessend an die Faserbildungs- und -streckstufen bedürfen. Diese Verfahren arbeiten mit speziellen Schmelzspinn- oder Abschrecktechniken und erteilen den Fasern die Befähigung, sich bei Einwirkung einer Wärmebehandlung in einem entspannten Zustand selbstzukräuseln. Zu diesen Techniken gehören das Sehne11spinnen, das Strahlabschrecken, eine spezielle, asymmetrische Flüssigkeitskühlung, das Spinnen von Bikomponenten-Fasern, das Spinnen von Fasern von asymmetrischem Querschnitt und asymmetrisches Erhitzen der Fasern in der Streckstufe.

In US-PS 2 957 747 ist eine Schnellspinntechnik zur Bildung spontan kräuselbarer Polyamid-Fasern beschrieben, die bei Entspannt-Wärraebehandlung kleine, unrege1massige Wellungen ausbilden. Die Patentschrift beschreibt Schmelzspinn-, Querstrom-Abschreck- und Verfeinerungs-Geschwindigkeiten (ohne jegliche mechanische Streckung) von 2743 bis 5436 m/min (3000 bis 6000 Yards/min). Die Patentschrift stellt Jedoch fest, dass in dieser Weise hergestellte Polyhexamethylenadipamid-Garne innerhalb weniger Minuten nach der Verfeinerung (d. h. vor Einwirkung wesentlicher Zugspannung auf die

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Filamente) entspannt werden müssen, wenn das Garn danach . spontan kräuselbar sein soll.

Die US-PS 3 118 012 gibt die Anregung, dass ein Luftstrahl von hoher Geschwindigkeit, der gegen schmelzgesponnene PoIyamid-Filamente nahe der Spinndüsenfläche gerichtet wird, spontan kräuselbare Filamente ergeben kann. Solche hohen Luftgeschwindigkeiten können aber Probleme bezüglich der Lenkung des Fadenlaufs und der Gleichmässigkeit des Titers verursachen.

Ein besonderes Flüssigkeits-Abkühlverfahren zur Erzeugung gekräuselter Fasern sieht die US-PS 4 038 357 vor, nach der heisse, schmelz gesponnene Fi lame nte zu Anfang durch radial ausströmende Luft gleichmässig partiell abgekühlt werden, wobei man an der Spinndüse beginnt und bis auf 7>6 bis 25 >4 cm unterhalb der Spinndüse abkühlt und dann durch Zusammenbringen mit einem Flüssigkeitsfilm, der dünner als die Filamente ist, in solcher Weise, dass nur eine Seite jedes Filaments den Flüssigkeitsfilm berührt, eine weitere Abkühlung bewirkt.

Schraubenförmige Selbstkräuselung kann einer Polyamid-Faser auch erteilt werden, indem man die Faser als Verbundkörper aus zwei bestimmten Stoffzusammensetzungen schmelzspinnt, die sich in den SchrumpfCharakteristiken unterscheiden. Solche Fasern, die als Bikomponenten- oder konjugierte Fasern bekannt sind, erfordern eine kompliziertere Spinnvorrichtung (d. h. Extruder, Leitungen und Spinndüsen), und ihre Herstellung ist kostspieliger und hat einen geringeren Wirkungsgrad als bei gewöhnlichen Einkomponenten-Fasern.

Es ist mehrfach beschrieben worden, dass man Selbstkräuselung durch Schmelzspinnen und Querstromabkühlen von Fasern ausbilden könnte, die Querschnitte von besonderer Baumform hat. Z. B. führen nach US-PS 3 135 646 "knollige oder schlüssel-

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lochförtnige" Querschnitte zu schraubenförmig gekräuselten Fasern. Andere Arten von Querschnitten, bei denen die Fasermasse exzentrisch um die Faserlängsachse herum verteilt ist, sind in US-PS 3 920 784 und 3 623 939 beschrieben, wobei sich nach der letztgenannten Patentschrift auch Spezialquerschnitte, die den Pasern die Eigenschaft eines exzentrischen Schrumpfens in Bezug auf den Querschnittschwerpunkt erteilen, bei Aufnahmegeschwindigkeiten von mindestens 3000 m/min schmelzspinnen lassen und in der Paser feine, lockenartige Kräusel erzeugen können.

Nach dem Verfahrender GB-Patentanmelclung 2.010 738A werden aus einem Polyamid Filamente schmelzgesponnen, die man durch querströmende Luft abschreckt und mit einer wässrigen Präparation versieht und streckt, wobei die Streckvorrichtung eine die Filamente asymmetrisch erhitzende Zuführwalze aufweist. Ohne Erhitzung der Zuführwalze hat das anfallende Garn, wie in der Patentschrift festgestellt, keine wesentliche oder brauchbare Bauschigkeit.

Obwohl die eine oder andere der obenbeschriebenen Techniken des Standes der Technik zu schraubenförmig gekräuselten Filamenten führen kann, wurde nunmehr gefunden, dass solche Garne durch Gleichverlauf- oder "Follow—the—Ieader-Crimp"—Kräuselung - nachfolgend kurz FTL-Kräuselung - beeinträchtigt sein und zwar als solche Bauschigkeit aufweisen können, ohne aber beim Einsatz in Teppichen dem Teppich eine adäquate Bauschigkeit zu erteilen.

Im Sinne der Vermeidung solcher, Bit den Techniken des Standes der Technik verbundener Probleme wurde nunmehr eine wirkungsvolle, überraschend einfache und energiesparende Arbeitsfolge gefunden, die zu einem Bereich neuartiger, schraubenförmig gekräuselter Polyamid-Fasern führt, die sich allgeiiein für den Einsatz bei den Anwendungszwecken gebauschter Faser, wie Polsterζwecken, eignen und eine besondere Eignung für den Einsatz in Teppichgarnen haben.

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Die vorliegende Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren zum Herstellen selbstkräuselbarer Einkoraponenten-Fasern zur Verfügung, das dem Verfahrenstyp angehört, der die aufeinanderfolgenden Stufen des Schmelzspinnens eines Polymeren von Polyhexamethylenadipamid oder Polycaproamid zu Filamenten, Abschreckens der Filamente mit einem Luftstrom, Zusammenbringens der Filamente mit Wasser und dann des mechanischen Streckens der Filamente umfasst. Gemäss der Erfindung wird diese Folge von Stufen verbessert, indem man a) die Filamente mittels querströmender Luft auf eine durchschnittliche Oberflächentemperatur im Bereich von etwa 40 bis 130° C abschreckt, b) auf die Oberfläche der Filamente, während sich diese auf jener Oberflächentemperatur befinden, eine Wirkmenge an wässriger Flüssigkeit aufbringt und c) die Filamente bei einem Streckverhältnis von mindestens 1,3 ί 1 mechanisch streckt, um den Filamenten eine Festigkeit von mindestens 1i3 g/den (1,1 dN/tex), eine Bruchdehnung von nicht über 120 % und die Befähigung zu erteilen, bei Einwirkung einer Wärmeentspannungsbehandlung eine im wesentlichen schraubenförmige, sich häufig umkehrende Kräuselung mit einem FiIamentkräuselindex von mindestens 6 zu entwickeln. Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden die Filamente des Verfahrens nachfolgend in einem Heissfluidstrahl bzw. einer Heissfluiddüse behandelt.

Die Erfindung stellt andererseits neuartige selbstkräuselbare Fasern und Garne wie auch Fasern und Garne zur Verfügung, bei denen die schraubenförmige Selbstkräuselung entwickelt ist. Speziell ist die selbstkräuselb are Faser gemäss der Erfindung eine nichtknollige, verstreckte Einkomponenten-Faser aus Polyhexamethylenadipamid oder Polycaproamid. Die verstreckte, selbstkräuselbare Faser hat - sei es in Filament- oder in Stapelfaserform - einen Kristallperfektionsindex kurz ICP-Index - von nicht über 70, eine Festigkeit von mindestens 1,3 g/den (1,1 dN/tex) und eine Bruchdehnung von nicht über 120 % und entwickelt, wenn man sie einer Wärmebehandlung in einem entspannten Zustand unterwirft, eine im wesentlichen

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schraubenförmige, sich häufig umkehrende Kräuselung mit einem Filaraentkräuselindex von mindestens 6. Diese Fasern enthaltende Garne bilden gewöhnlich eine Bündelkräuseldehnung von mindestens 20 % aus, wenn man sie der Wärmebehandlung in einem entspannten Zustand unterwirft. Ein ungewöhnliches Merkmal bevorzugter selbstkräuselbarer Pasern und Garne gemäss der Erfindung liegt darin, dass diese eine Festigkeitszunahme erfahren, wenn man sie der kräuselentwickelnden Wärmebehandlung unterwirft.

Die schraubenförmig selbstgekräuselte Faser gemäss der Erfindung ist eine verstreckte, nichtknollige Einkomponenten-Faser aus Polyhexamethylenadipamid oder Polycaproamid und hat eine Festigkeit von mindestens 1,3 g/den (etwa 1,1 dN/tex, genauer 1,1479 dU/tex), eine Bruchdehnung von nicht über 120 %, eine durchschnittliche Kräuselfrequenz von mindestens 1,2 Kräuseln/ cm Faser im ausgestreckten Zustand, eine durchschnittliche Kräuselumkehrfrequenz von mindestens 0,6/cm JTaser im ausgestreckten Zustand und einen Filamentkräuselindex von mindestens 6.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 (im einzelnen in Beispiel 1 beschrieben) schematisch ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung selbstkräuselbarer Filamentgarne gemäss der Erfindung,

Fig. 2 (im einzelnen in Beispiel 2 beschrieben) schematisch ein -kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Stapelfasern gemäss der Erfindung,

Fig. 3 (im einzelnen in Beispiel 4- beschrieben) eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der ein selbstkräuselbares Filamentgarn direkt nach dem Strecken aufgewickelt wird,

Fig. 4· (im einzelnen in Beispiel 6 beschrieben) schematisch

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die zur HeisBfluidstrahlbehandlung der Garne von Beispiel 6 verwendete Vorrichtung,

Fig. 5 die phot ο graphische Wiedergabe der Ansicht einer gekräuselten Faser gemäss der Erfindung unter dem Abtastelektronen mikro skop un d

Fig. 6 in graphischer Darstellung Spektren für die Schrumpf spannung als Funktion der Temperatur für typische verstreckte, selbstkräuselbare Fasern gemäss der Erfindung und für eine nichtverstreckte Kontrollprobe.

Die Erfindung ist nachfolgend im einzelnen beschrieben.

Der Begriff ^MFaser(n)" umfasst, soweit nicht offensichtlich auf Stapelfasern allein gerichtet, in der hier gebrauchten Bedeutung sowohl Filamente als auch Stapelfasern. Der Begriff "nichtknollig" dient dem Ausschluss der in US-PS 3 135 646 definierten "Bulbous or keyhole"-Querschnitte (knolligen oder schlüssellochförmigen Querschnitte).

Das Verfahren gemäss der Erfindung mit dem Spinnen, Abschrecken, Auftragen wässriger Flüssigkeit und Strecken erteilt den anfallenden Fasern eine latente Kräuselung oder "Selbstkräuselbarkeit". Die Querschnitte der Fasern sind von den Arten von Verformungen, die gekräuselten Fasern durch mechanische Deformationstechniken, wie Kantenkräuseln, Falschdralltexturieren, Stauchkammerkräuseln, usw., erteilt werden, im wesentlichen frei. Das Verfahren gemäss der Erfindung ergibt Selbstkräuselbarkeit, ohne dass man Fasern mit knolligen Querschnitten oder mit anderen Querschnitten besonderer Raumform herstellen müsste, bei der die Hasse exzentrisch um die Faserachse herum verteilt ist. Das Verfahren gemäss der Erfindung erfordert auch weder Schnellspinnen (d. h. bei mehr als 2.743 m/min (3000 y..ards/min)) noch stark asymmetrische Flüssigkeitsabkühlung (wie z. B. in US-PS 4- 038 357 beschrieben). Es wird angenommen, dass die Selbst-

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kräuselbarkeit beim Verfahren gemäss der Erfindung durch asymmetrische Abschreckungseffekte herbeigeführt wird, die durch die speziellen Stufen der Auftragung wässriger Flüssigkeit und der Streckung, die nachfolgend noch im einzelnen beschrieben sind, bewahrt oder sogar noch verstärkt werden.

Die den Fasern durch das Verfahren gemäss der Erfindung erteilte Selbstkräuselbarkeit oder latente Kräuselung wird voll ausgebildet oder entwickelt, wenn man die Fasern einer Wärmebehandlung in einem entspannten Zustand unterwirft. Bei einer bequemen Methode zu dieser Wärmebehandlung - hier als Standardbehandlungsmethode angewandt - werden die Fasern mindestens 3 min in einem entspannten Zustand in äiedendem Wasser bei etwa 10O⁰ C erhitzt. Die Fasern zeigen nach der Entspanntwärmebehandlung eine im wesentlichen schraubenförmige, sich häufig umkehrende Kräuselung mit einem FiIamentkräuselindex von mindestens 6. Zur Entwicklung der Kräuselung sind auch andere Methoden der Entspanntwärmebehandlung anwendbar. Es sei erwähnt, dass ein Teil der Kräuselung auch ohne jede Wärmebehandlung zur Entwicklung kommen kann, aber zur vollen Ausbildung der Kräuselung ist gewöhnlich eine Entspanntwärmebehandlung notwendig.

Die selbstkräuselbaren Fasern und Garne gemäss der Erfindung werden aus Polymeren des Polyhexamethylenadipamids (d. h. Nylon 66) oder Polycaproamids (d. h. Nylon 6) hergestellt. Polymere des Polyhexamethylenadipamids werden bevorzugt. In besonders bevorzugter Weise haben aus dem Nylon 66 hergestellte Fasern oder Garne eine relative Viscosität von minde stens 50. Die Fasern gemäss der Erfindung sind Einkomponenten-Fasern, d. h. die Fasern werden aus einer einzigen, faserbildenden Polymermasse hergestellt und stellen keine Zweikomponenten- oder konjugierten Fasern dar. Das Nylon-66- oder Nylon-6-Polymere kann auch Comonomerbestandteile und/oder andere herkömmliche Zusatzmittel, wie Antioxidantien, Lichtstabilisatoren, Mattierungsmittel usw., in derart grossen Mengen wie 10 % enthalten.

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Die Bedingungen für das Schmelzextrudieren oder -spinnen des Polymeren zur Herstellung der Fasern gemäss der Erfindung sind an sich bekannt. Spinngeschwindigkeiten im Bereich von etwa 1 bis 7 g/min pro Spinndüsenöffnung stellen gewöhnlich zufrieden. Innerhalb dieses Bereichs ergeben die höheren Geschwindigkeiten gewöhnlich die stärkere Kräuselbarkeit. Aus Gründen der Verfahrenslenkung und Fasergleichmässigkeit jedoch werden Spinngeschwindigkeiten im Bereich von 2 bis 5 g/min pro Austrittsöffnung bevorzugt. Die mit dem Verfahren gemäss der Erfindung erhaltenen Fertigfasern, die sich für den Einsatz in Teppichgarnen eignen, haben gewöhnlich einen Einzelfilament-Titer im Bereich von 5,6 bis 44 dtex (5 bis 40 den) und vorzugsweise einen Titer im Bereich von 5,6 bis 28 dtex (5 bis 25 den). Unterhalb eines Einzelfilamenttiters von 5»6 dtex ist die den Fasern durch das Verfahren gemäss der Erfindung erteilte Kräuselbarkeit stark vermindert. Der Gesamttiter von aus Fasern gemäss der Erfindung erzeugten Teppichgarnen kann derart kleine Werte wie 560 dtex (500 den) haben, liegt aber gewöhnlich zwischen 1100 und 5600 dtex (1000 und 5000 den). Die Spinnöffnungen werden der Ausbildung des gewünschten Faserquerschnitts entsprechend ausgelegt. Der Faser-Querschnitt ist, wie oben erwähnt, nichtknollig. Es besteht auch keine Notwendigkeit, die Fasermasse exzentrisch um die Faserachse herum anzuordnen. Die Spinndüse und die Faserbildungsbedingungen werden vielmehr vorzugsweise darauf ausgelegt, einen "ausgewogenen" Querschnitt auszubilden, wie einen kreisförmigen Querschnitt oder einen ausgewogenen mehrflügeligen oder -rippigen (multilobalen) Querschnitt, z. B. einen dreiflügeligen Querschnitt. Der Form-Faktor ("Shape Factor") der Querschnitte der Fasern gemäss der Erfindung liegt gewöhnlich im Bereich von 1 bis 2,5. Dreiflügelige Fasern mit Form-Faktoren am oberen Ende des Form-Faktor-Bereichs sind im allgemeinen stärker selbstkräuselbar als Fasern gemäss der Erfindung von kreisförmigem Querschnitt (d. h. diejenigen mit einem Form-Faktor von 1,0).

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Nach dem Schmelzspinnen werden die Filamente durch einen Luftquerstrom abgeschreckt. Da die querströmende Luft auf eine Seite des Filaments aufprallt, bevor sie um die FiIamentoberflache herum zur gegenüberliegenden Seite strömt, wird angenommen, dass die Filamente einer leichten asymmetrischen Abkühlung unterliegen und dass die Querströmung auf diese Weise in die Filamente latente Kräuselbarkeit einführt. Allgemein sind durchschnittliche Luftgeschwindigkeiten von unter 3 m/s zufriedenstellend. Während man auch etwas höhere Geschwindigkeiten anwenden kann, um die mit dem Verfahren gemäss der Erfindung bewirkte Kräuselbarkeit zu steigern, werden durchschnittliche Geschwindigkeiten im Bereich von 0,1 bis 1,5 o/s bevorzugt. Diese "sachten" Geschwindigkeiten beim Verfahren gemäss der Erfindung stehen im starken Gegensatz zu bisherigen Vorschlägen zur Einführung schraubenförmiger Kräuselung durch Aufprallenlassen eine hohe Geschwindigkeit aufweisender Luftstrahlen auf schmelzgesponnene Filamente unmittelbar bei deren Austreten aus den Spinndüsen. Die sachten Geschwindigkeiten vermeiden die Fadenlauf-Unterbrechungen und Filament-Uhgleichmässigkeiten, die oft mit der Technik der Abschreckung mit einem eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden Strahl verbunden sind. Beim Herstellen von dreiflügeligen Fasern nach dem Verfahren gemäss der Erfindung richte* man den Querstrom vorzugsweise zum Kopf eines der Flügel des Faserquerschnitts anstatt zur Fläche zwischen Flügeln hin, um die latente Kräuselung zu steigern.

Die Querstrom-Luftabschreckzonen für die Zwecke der Erfindung erstrecken sich von unmittelbar abstromseitig der Spinndüsenöffnungen bis unmittelbar aufstromseitig des Applikators für die wässrige Flüssigkeit über eine Entfernung von mindestens etwa 70 cm. Zonen von etwa 1,5 m Länge haben sich als sehr gut geeignet erwiesen. Zonen mit einer Länge von mehr als etwa 3 m jedoch sind im allgemeinen nicht so gut. Längere Zonen, bei denen das laufende Fadengut der Abschrecklufit ent-

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sprechend langer ausgesetzt ist, bevor die Auftragung der wässrigen Flüssigkeit erfolgt, können zu einem Verlust an latenter Kräuselbarkeit führen. Es wird angenommen, dass dieser Verlust auf einer Abschwächung oder Aufhebung von Asymmetrien beruht, die zu Anfang den Filamenten durch die querströmende Luft erteilt werden.

Die durch den sachten Luftquerstrom bewirkte Abschreckung kühlt die Filamente auf eine durchschnittliche Oberflächentemperatur im Bereich von etwa 40 bis 130° C, wobei an diesem Punkt auf die Filamente wässrige Flüssigkeit aufgebracht wird.Wie in Beispiel 4- gezeigt, nimmt während der Abnahme dieser Oberflächentemperatur auf unter etwa 40° C die Kräuselbarkeit der Filamente auf Werte ab,die inadäquat sind, was insbesondere für den Einsatz in Teppichgarnen gilt. Mit der Erhöhung der durchschnittlichen Oberflächentemperatur der Filamente am Punkte des Zusammenkommens mit wässriger Flüssigkeit auf Werte im Bereich von 40 bis 150° C steigt die Selbstkräuselbarkeit scharf an. Wenn diese Temperatur jedoch 130° C überschreitet, treten oft Schwierigkeiten durch Kleben von Filamenten aneinander und nachfolgenden Fadenlauf-Bruch während des Streckens auf. Zur Erzielung eines optimalen Arbeitsvermögens und von Produkten erwünschter, hoher Selbstkräuselbarkeit werden durchschnittliche Oberflächentemperaturen im Bereich von 75 bis 115° C beim Auftragen der wässrigen Flüssigkeit auf die Filamente bevorzugt.

Auf die luftabgeschreckten Filamente wird, während sich diese auf einer Oberflächentemperatur in dem gewünschten Bereich befinden, eine Wirkmenge an Wasser aufgetragen. Sie Wirkmenge an Wasser beträgt gewöhnlich mindestens 1 % vom Gewicht der Filamente. Die Aufbringung einer geringeren Menge als der Wirkmenge an Wasser führt zu einem wesentlichen Verlust an latenter Kräuselung. Dieser Verlust dürfte durch Restwärme verursacht werden, die in den Filamenten an diesem Punkt des Verfahrens vorliegt und zuvor eingeführte Asymmetrien

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aufhebt. Die Wirkmenge kann in Form im wesentlichen reinen Wassers oder als wässrige Flüssigkeit aufgetragen werden, die auch herkömmliche Textilpräparationen, wie die als Streckschlichte verwendeten, enthält. Auch wässrige Flüssigkeiten, die Wasser in derart geringen Mengen wie 10 Gew.% enthalten, können zufriedenstellend sein. Von der Wassermenge, die an diesem Punkt des Verfahrens auf dem laufenden Fadengut verbleibt, einmal abgesehen, war keine obere Grenze für die aufbringbare Wassermenge feststellbar, aber beim praktischen Arbeiten wird man eine Aufbringung von Wasser in einer Menge zwischen 5 und 12 % vom Gewicht der Filamente bevorzugen. Es wird angenommen, dass die Wirkmenge an Wasser zum genügenden Abkühlen und Kristallisieren der Filamente führt, um in die Filamente bis zu diesem Punkte bei dem Verfahren eingeführte Asymmetrien zu fixieren. Es wird auch angenommen, dass das Wasser selbst zu zusätzlichen Asymmetrien führen kann. Die Temperatur des Wassers oder der wässrigen Flüssigkeit während der Aufbringung auf die Filamente liegt gewöhnlich unter der durchschnittlichen Oberflächentemperatur der Filamente unmittelbar aufstroinseitig des Punktes der Wasseraufbringung. Vorzugsweise liegt die Wasser- oder Flüssigkeitstemperatur im Bereich von 30 bis 45° C, aber auch ein viel breiterer Bereich von Temperaturen ist brauchbar. Die Methode der Wasseraufbringung ist nicht entscheidend. Vorzugsweise Jedoch arbeitet man mit einer Schlichtewalze, die einen Film der wässrigen Flüssigkeit von einer Dicke trägt, die den Durchi esser der Filamente überschreitet, so dass die Filamente während ihres Überlaufene über die Schlichtewalze in wesentlichen vollständig eingetaucht und benetzt werden.

In der Streckstufe des Verfahrens gemäss der Erfindung werden die Filamente mechanisch bei einem Streckverhältnis von mindestens 1,3 : 1 in solcher Weise gestreckt, dass die dem Garn Selbstkräuselbarkeit erteilenden Charakteristiken nicht zerstört werden. Vorzugsweise liegt das Streckverhältnis in einem Bereich, der die Kräuselbarkeit des gestreckten Garne maximiert. Wie sich gezeigt hat, kann eine starke Vermin-

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derung der Selbstkräuselbarkeit eintreten, wenn man die Filamente bei einem zu hohen Streckverhältnis streckt. Ein Strecken bei einem Streckverhältnis unter 1,3 ί 1 andererseits führt gewöhnlich zu Fasern von unerwünscht hoher Bruchdehnung und inadäquaten Zugfestigkeitseigenschaften, insbesondere bei niedrigeren Spinngeschwindigkeiten. Die Filamente gemäss der Erfindung werden in der Streckstufe genügend gestreckt, um ihnen eine Festigkeit von mindestens 1,1 dN/tex (1,3 g/den), eine Bruchdehnung von weniger als 120 % und die Befähigung zur Ausbildung einer im wesentlichen schraubenförmigen, sich häufig umkehrenden Kräuselung mit einem FiIamentkräuselindex von mindestens 6 bei Einwirken einer Entspanntwärmebehandlung zu erteilen.Vorzugsweise streckt man die Filamente entsprechend der Ausbildung einer Festigkeit im Bereich von 1,3 bis 3,1 dN/tex (1,5 bis 3,5 g/den), einer Dehnung von mindestens 50 % (in besonders bevorzugter Weise von 65 bis 100 %) und der Befähigung zur Ausbildung einer im wesentlichen schraubenförmigen, sich häufig umkehrenden Kräuselung mit einem Filamentkräuselindex von mindestens 9· Solche Filamente werden für hochwertige Teppiche (Premium Carpets) bevorzugt.

Vorzugsweise wird die Streckstufe durchgeführt, indem man die benetzten Filamente direkt zu einer Streckzone führt. Eine Aufwickel-Zwisehenstufe vor dem Strecken ist anwendbar, aber eine solche "aufgespaltene" Bearbeitung führfc gewöhnlich zu geringerer Kräuselbarkeit des Endprodukts. In der in Fig. 3 gezeigten Streckstufe werden die Filamente zwischen umlaufenden Walzen verstreckt. In Fig. 2 ist die Durchführung der Streckstufe an Bremsstäben dargestellt. Die Streckung kann auch mittels Kombinationen von Walzen und Stäben bewirkt werden, z. B. wie in Fig. 1 gezeigt. Bei jeder dieser Streckmethoden erfolgt vorzugsweise keine zusätzliche Erhitzung der Walzen, Bremsstäbe oder Filamente. Ferner erfolgt vorzugsweise keine Freigabe von Fadenlauf-Zugspannung vor dem Strecken. Gewöhnlich werden die benetzten Filamente der Streckzone direkt bei einer Geschwindigkeit im Bereich von

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450 bis 23OO m/rain zugeführt, wobei ein Bereich von 800 bis 1800 m/min bevorzugt wird. Mechanische Streckverhältnisse von mindestens 1,3 * 1 und bis zu etwa 2,6 : 1 stellen gewöhnlich zufrieden. Überraschenderweise vermögen bei bestimmten Bedingungen gemäss der Erfindung mechanische Streckverhältnisse im Bereich von 1,6 : 1 bis 2,2 : 1 die Selbstkräuselbarkeits-Charakteristiken der Faser zu maximieren. Dieser Effekt ist in Beispiel 5 erläutert.

Die Art und Weise der Behandlung der Fasern gemäss der Erfindung nach dem Strecken hängt davon ab, ob die Fasern für Filamentgarne oder für Stapelfasergarne vorgesehen sind. Für Filamentgarne kann ein Aufwickeln zu einer Packung unmittelbar nach dem Strecken erfolgen. Gewöhnlich behandelt man jedoch die Filamente vorzugsweise in einer Heissfluiddüse (wie in Beispiel 1), bevor die Filamente aufgewickelt werden. Diese Behandlung erhöht die Temperatur der Filamente kurz genügend, um den Schrumpf der Filamente auf eine gewünschte Höhe (z. B. auf weniger als stwa 7 %) zu. vermindern. Vorzugsweise wird die Eeissfluiddüse auch dazu verwendet, die Filamente zur Bildung eines einen stärkeren Zusammenhang aufweisenden Bündels zu wirren, um übermässige FTL-Kräuselung zu verhindern und/oder die Selbstkräuselung in den Filamenten partiell zu entwickeln. Das bevorzugte Strahlfluid ist Luft. Gewöhnlich sind Luftstrahltemperaturen im Bereich von etwa 180 bis 250° C, die dem Garn Temperaturen im Bereich von etwa 90 bis 125° C erteilen, adäquat. Solche Garntemperaturen sind in den Heissluftdilsen selbst bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten erreichbar. Man kann auf diese Weise die Garnvorerhitzung vermeiden, die gewöhnlich zum Herstellen gekräuselter Teppichgarne durch Strahl-Sieb-Bauschprozesse, wie denjenigen nach US-PS 3 845 177, notwendig ist. Für die obigen Zwecke geeignete Düsen sind in US-PS 3 525 134 beschrieben. Die aus der Düse austretenden Filamente können im entspannten Zustand auf einer durchbrochenen Oberfläche abgelegt und von dort einer Aufwickelvorrichtung zugeführt werden. Zur Herstellung von Stapelfasern (z. B. wie in Fig.

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erläutert) können bremsgestreckte Filamente gemäss der Erfindung einer Vorrichtung zugeführt werden, welche die . Filamente auf Stapel der gewünschten Länge schneidet. Die Stapelfasern können dann nach herkömmlichen Techniken zu Garnen verarbeitet werden. Stapelfasern lassen sich aus den Filamenten gemäss der Erfindung aber naturgemäss auch herstellen, indem man einfach die Filamente von einem Packungswickel oder von einer Streck-Endwalze abnimmt und dann einer zweckentsprechenden Schneideinrichtung zuführt. Beim Stapelfaserprozess kann eine Schrumpfverminderung, wenn notwendig, durch Einsatz einer Heissluft-Förderdüse vor dem Schneiden bewirkt werden. Eine solche Schrumpfverminderung wird jedoch vorzugsweise durchgeführt, nachdem die Stapelfasergarne gebildet sind und bevor die Garne eingesetzt werden. Für Teppichgarne ist eine Verminderung des Schrumpfes und eine partielle Entwicklung der Kräuselung erwünscht, um eine übermässige Tuft-Herunterziehung bei nichtwärmefixierten Garnen während des Fertigmachens von aus Garnen gemäss der Erfindung hergestellten Tufting-Teppichen zu vermeiden.

Es hat sich gezeigt, dass das Verfahren gemäss der Erfindung schraubenförmig gekräuselte Fasern ergibt, die von mechanisch induzierten Deformationen, wie den durch Dralltexturieren, Stauchkammerkraulsen, Kantenkräuseln usw. herbeigeführten, im wesentlichen frei sind. Wie sich weiter gezeigt hat, haben die Produkte der Erfindung eine Gleichmässigkeit des Fasertiters, die der mit Teppichhandelsgarnen, die nach den Verfahren gemäss US-PS 3 854· 277 aus heissstrahl/sieb-gebauschten, stärker verstreckten Filamenten hergestellt werden, erzielten äquivalent ist.

Die vorliegende Erfindung stellt nichtknollige, verstreckte Einkomponenten-Fasern aus Polyhexamethylenadipamid oder PoIycaproamid zur Verfügung, die selbstkräuselbar sind. Die Selbstkräuselbarkeit bedeutet die Befähigung dieser Fasern, eine im wesentlichen schraubenförmige, sich häufig umkehrende Kräuselung mit einem Filamentkräuselindex von minde-

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destens 6, vorzugsweise mindestens 9» auszubilden, wenn man sie in einem entspannten Zustand einer Wärmebehandlung von mindestens 3 min Dauer in siedendem Wasser bei 100° C unterwirft. Vor der Kräuselentwicklung haben die Pasern einen KP-Index von nicht über 70 und häufig gut unter 50. Solche niedrigen Werte des Index sind mit der Befähigung der Pasern assoziiert, sich leichter färben und wärmefixieren zu lassen als ähnliche, kristallinere Fasern.

Vor der Kräuselentwicklung haben diese verstreckten Pasern auch ein charakteristisches Schrumpfspannungs/Iemperatur-Spektrum, das zwei Temperaturbereiche signifikanter Schrumpfspannung zeigt (wie in Pig. 6 dargestellt). Speziell gilt für die in Pig. 6 gezeigten Spektren: Die Kurve (a) gibt Werte für das Niederschrumpfspannungs-Garn aus Fylon 66 gemäss Beispiel 1 wieder, dessen Herstellung unter mechani- , scher Streckung bei 2,11 : 1 und unter Heissluftdüsenbehandlung erfolgte. Die Kurve (b) entspricht dem Nylon-6-Garn B des Beispiels 3* das bei 1,8 : 1 gestreckt und heissluftdüsenbehandelt wurde. Die Kurve (c) gibt das Nylon-66-Garn£ 5·6 von Beispiel 5 wieder, das bei 1,78 : 1 gestreckt, aber nicht heissluftdüsenbehandelt wurde. Jedes dieser drei Spektren für Garne gemäss der Erfindung zeigt eine signifikante Schrumpf spannung über praktisch den gesamten Prüfte mperaturbereich (d. h. von etwa 25 bis 210° C). Im Gegensatz zu den Spektren für Garne gemäss der Erfindung zeigt das Spektrum eines NyILon-66-Garns, das schmelzgesponnen, im Quer strom abgeschreckt, mit 2740 m/min vorwärtsgeführt und dann entspannt wurde, ohne dass Strecken und· ohne dass Heissluftdüsenbehandlung erfolgten - wie von Kurve (d) wiedergegeben keine signifikante Schrumpfspannung bei Temperaturen über etwa 160° C.

Verstreckte Fasern von Garnen gemäss der Erfindung sind go mit leicht von unverstreckten Garnen unterscheidbar und selbst von denjenigen unverstreckten Garnen, die bei hohen Spinngeschwindigkeiten spinnorientiert wurden. Es wird angenommen,

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dass der erste Bereich signifikanter Schrumpfspannung, den sowohl verstreckte als auch unverstreckte Nylon-Fasern und -Garne zeigen und der gewöhnlich im Temperaturbereich von 80 bis 110° 0 vorliegt, von den Bedingungen des Schmelzspinnens und Abschreckens abhängt, bei denen die Fasern hergestellt wurden. In diesem Temperaturbereich von 80 bis 110° C hat die Schrumpfspannung von Fasern gemäss der Erfindung gewöhnlich einen Peak bei einer Temperatur von nicht über 100 C und am häufigsten zwischen 90 und 95 C· Der zweite Bereich signifikanter Schrumpfspannung, den nur die verstreckten Garne zeigen und der gewöhnlich im Bereich von 160 bis 210° C auftritt, dürfte von dem Betrag an mechanischer Streckung abhängen, die auf die Fasern während der Herstellung und bei nach dem Strecken erfolgenden Erhitzungs- und Entspannungsbehandlungen zur Einwirkung kommt. Für den Zweck der Unterscheidung der Fasern gemäss der Erfindung von unverstreckten Fasern genügt die Feststellung, dass verstreckte Fasern eine positive Schrumpf spannung (über der Vorbei asturgsspannung) bei einer Temperatur von 180° C zeigen (gemessen am Schrumpfspannungs/Temperatur-Spektrum). Allgemein liegt die Schrumpfspannung bei 180° C bei verstreckten Fasern gemäss der Erfindung mindestens 2 mg/den über der Vorbelastungs-Spannung und vorzugsweise mehr als 10 mg/den über dieser. Oft erhält man bei den Fasern gemäss der Erfindung Schrurapfspannungen bei 180° C von 30 mg/den und mehr. Alle Schrumpf spannungen sind hier in mg/den über der Iforbelastungspannung angegeben, ausgenommen die Fig. 6, bei der die Vorbelastungsspannung einbezogen ist.

Bevorzugte selbstkräuselbare Fasern gemäss der Erfindung erfahren überraschenderweise eine Erhöhung ihrer Bruchfestigkeit, wenn man rsie der Entspanntwärmebehandlung unterwirft. Man erhält selbst derart hohe Festigkeitsanstiege wie 10 % oder mehr.

Die Fasern gemäss der Erfindung haben gewöhnlich einen Einzel-

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titer im Bereich von 5,6 bis 44 dtex (5 bis 40 den), vorzugsweise im Bereich von 5,6 bis 28 dtex (5 bis 25 den). Die Festigkeit der Fasern beträgt mindestens 1,1 dN/tex (1,3 g/den) und liegt vorzugsweise im Bereich von 1,5 bis 3,1 dli/tex (1,5 bis 3,5 g/den). Die Fasern haben eine Bruchdehnung im Bereich von 50 bis 120 %, vorzugsweise im Bereich von 65 bis 100 %. Bevorzugte Fasern haben einen Schrumpf von weniger als 7 %· Die Fasern haben in den bevorzugten Bereichen Charakteristiken, mit denen sie sich besonders für hochwertige Teppichgarne eignen.

Die Kräuselung, die sich in den Fasern gemäss der Erfindung entwickelt, wenn man die Fasern einer Entspanntwärmebehandlung unterwirft, ist im wesentlichen schrauben(linien)formig und weist häufige Umkehrungen auf. Während zur Bestimmung aller hier genannten Kräuselungswerte die Fasern gemäss der Erfindung der obengenannten, speziellen Wärmebehandlung unterworfen wurden (d. h. in einem entspannten Zustand mindestens 3 min in Wasser bei 100° C), kann die Selbstkräuselung auch entwickelt werden, indem man die Fasern in einem entspannten Zustand auf Temperaturen von 100° C oder mehr in anderen Medien, wie Luft, erhitzt. Die gekräuselten Fasern gemäss der Erfindung haben eine durchschnittliche Kräuselfrequenz oder -häufigkeit von mindestens 1,2 Kräuseln/cm Faser im ausgestreckten Zustand und vorzugsweise eine solche von mindestens 2,4. Bei gewissen Ausführungsformen können derart hohe durchschnittliche Kräuselfrequenzen wie 4 oder mehr vorliegen. Die Kräuselfrequenz ist recht variabel, wobei die Fasern oft einen Schwankungskoeffizienten der Kräuselfrequenz von mindestens 15 % aufweisen. Die schraubenförmig gekräuselten Fasern gemäss der Erfindung haben im allgemeinen eine Umkehrfrequenz von mindestens 0,6 Umkehrungen/cm Faser im ausgestreckten Zustand; oft liegen derart hohe Umkehrfrequenzen wie 2 vor. Es wird angenommen, dass die Variabilität der Kräuselfrequenz und die häufigen Wendel umkehr ungen in den gekräuselten Fasern gemäss der Erfindung zur Vermeidung der FTL-Kräuselung bei-

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tragen, die, wie oben erwähnt, bei Teppichgarnen unerwünscht ist.

Die Fig. 5 zeigt eine photographische Wiedergabe der Ansicht eines etwa 1 cm langen Stücks einer abgekochten, entspannten Faser gemäss der Erfindung unter einem Abtastelektronenmikroskop. Die im wesentlichen schraubenförmige Kräuselform mit häufigen Wendelumkehrungen ist leicht erkennbar. Die Kräusel sind in der Figur mit O und Umkehrungen mit R bezeichnet.

Die Fasern gemäss der Erfindung können auch nach zusätzlichen mechanischen Techniken behandelt werden, um der bei den Fasern vorliegenden, grundlegend schraubenförmigen Kräuselung zusätzliche Kräuselungsarten aufzuprägen. Z. B. kann man selbstkrauseIbare Fasern gemäss der Erfindung mit einem Strahl/Sieb-Bauschprozess, wie denjenigen nach US-PS 3 854- 177» weiter behandeln. Durch eine milde Behandlung dieser Art lässt sich der Spiralkräuselung der Fasern ein Grad an Kinknatur hinzufügen. Wenn jedoch bei der Strahl/ Sieb-Bauschstufe die Fasern gemäss der Erfindung auf eine zu hohe Temperatur erhitzt wurden, wurden sich die Fasern nicht in im wesentlichen schraubenförmiger Form selbstkräuseln, sondern vielmehr die nichtschraubenförmige Form annehmen, die in US-PS 3 854 177 beschrieben ist. Vorzugsweise beschränkt man die Kinkfrequenz bei wärmeentspannten Fasern gemäss der Erfindung, die in einer Strahl/Sieb-Bauschstufe gemäss US-PS 3 854 177 behandelt werden, auf weni ger als 1,6 Kinke/cm Faser im ausgestreckten Zustand. Wenn keine weitere mechanische Behandlung durchgeführt wird, weisen die Fasern gemäss der Erfindung gewöhnlich weniger als 0,4 Kinke/cm im ausgestreckten Zustand auf. Bei den im wesentlichen schraubenförmig gekräuselten Fasern gemäss der Erfindung, die für Garne für Teppiche von hohem Glanz bestimmt sind, wird eine niedrige Kinkfrequenz bevorzugt.

Wenn die selbstkräuselbaren Fasern gemäss der Erfindung in Garne übergeführt werden, zeigen die Garne die Befähigung,

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sich bei Entspanntwärmebehandlung zur Bildung bauschiger Garne selbstzukräuseln, die eine Bündelkräuseldehnung von mindestens 20 % haben, wobei ein Bereich von. 40 bis 80 % bevorzugt wird. Pur Sonderzwecke können die Garne aber auch Werte der Bündelkräuseldehnung haben, die gut über 80 % liegen.

Für die vorstehenden Erörterungen und in den folgenden Beispielen sind zur Bestimmung der genannten quantitativen Angaben, soweit nicht anders gesagt, die folgenden Methoden angewandt worden. Bei verschiedenen Prüfmethoden wurde die Faser oder das Garn vor der Prüfung konditioniert. Wenn Konditionierung angezeigt ist, beinhaltet sie, dass die Probe, soweit nicht anders angegeben, vor der Prüfung mindestens 2 h an Luft von 21 + 1⁰C und 65 % relativer Feuchte gehalten wird.

Die relative Viscosität (EV) ist das Verhältnis der absoluten Viscosität einer Lösung von 8,4 Gew.% Nylon 66 oder Nylon 6 (bezogen auf Trockengewicht) in Ame i sen säur elö sung (90 % Ameisensäure und 10 % Wasser) zur absoluten Viscosität der Ameisensäurelösung, wobei beide absoluten Viscositäten bei 25 + 0,1° 0 gemessen wurden. Vor dem Wägen wurden die Polymerproben 2 h in Luft von 50 % relativer Feuchte konditioniert.

Der Kri et ally erfektion sindex ("Crystalline Perfection Index", kurz KP-Index) ist ein Mass für die Kristallinität einer Nylon-66- oder Nylon-6-Probe, bestimmt durch Weitwinkel-Eöntgenbeugung, wie von P. F. Dismore und W. 0. Statten, im "Journal of Polymer Science", Teil C, Nr. 13, 133-148, (1966) und im "Handbook of X-Bays", E. F. Kaelble, Ed., Kap. 21, McGraw-Hill Book Co., New York (1967), erörtert.

Die hier im SI-System gemachten Titerangaben basieren auf Umrechnungen von Denier-Angaben in der Grundanmeldung. Der

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Verwendung der Denier-Einheit in der Grundanmeldung entsprechend ist die nachfolgende Titererörterung auf Denier abgestellt. Das Denier ist als Gewicht (in g) von 9000 m Garn oder Faser definiert. Zur Bestimmung des Garntiters (in den) wurde Garn von einer Garnpackung abgenommen und langsam auf bei vernachlässigbarer Zugspannung auf ein 18 cm langes Kartonstück gewickelt. Das Garn wurde mindestens eine Woche bei Eaumbedingungen gealtert und dann unmittelbar vor der Titerbestimmung konditioniert. Zur DenierbeStimmung wurde die Probe von dem Karton abgenommen, an einem vertikalen Schneidgerät von 90 cm Länge aufgehängt, mit einem bestimmten Gewicht belastet (mindestens 3 min bei Garnen mit einem Titer von nicht über 1900 den und mindestens 6 min bei Garnen mit einem Titer von über 1900 den) und dann auf 90 cm Länge geschnitten. Die Gewichte betrugen 62 g bei Garnen mit einem Titer von nicht über 1000 den, 125 g bei solchen von 1001 bis 2000 den und 280 g bei Garnen von über 2000 den. Die geschnittene Probe wurde dann auf einer Analysewaage gewogen. Das Gewicht der 90 cm langen Probe in Gramm (gemessen auf vier Stellen), multipliziert mit 1000, ist der Titer der Probe in den. Als Garntiter in den wird das Mittel von drei solchen Messungen gewählt. Zur Bestimmung des Fasertiters in den wurde die Faserprobe in einem entspannten Zustand konditioniert. Dann wurde aus der Probe vorsichtig eine Faser entnommen und auf 0,13 g pro Normaldenier belastet und hierauf das tatsächliche Denier der Einzelfaser mittels eines Vibrationstitermessgerates ("Vibrascope Vibrational Denier Instrument" der Satec System, Inc., Grove City, Pa., V.St.A.) bestimmt. Das hier genannte Faserdenier ist der Mittelwert solcher Bestimmungen, die an jeweils 10 Fasern aus einer gegebenen Probe erfolgten.

Das Spektrum der Schrumpf(zug)spannung als Funktion der Temperatur (kurz Schrumpfspannungs/Temperatur-Spektrum) kann mit verschiedenen kommerziellen Geräten bestimmt werden, welche die Schrumpfspannung, die eine auf konstanter Länge

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gehaltene Probe entwickelt, als Funktion der Temperatur aufzeichnen, während die Probe mit programmierter Geschwindigkeit erhitzt wird. Zu geeigneten Geräten dieser Art gehören das Gerät der Bauart "Thermofil" (Herstellerin die deutsche Textechno) und der "Thermomechanical Analyzer" der Anmelderin, Alle Proben wurden vor der Prüfung konditioniert. Zur Untersuchung von Proben auf einer Packung aufgewickelten Garns erfolgt die Konditionierung an der Packung. Faserproben wurden in einem entspannten Zustand konditioniert. Zur Ermittlung der hier genannten Garnwerte wurde eine Probe von mindestens 20 cm Länge fest zu einer Schlinge gebunden und auf die beiden Probehaken des Prüfgeräts gegeben, die in 10 cm Abstand standen. Bei Faserproben wurden aus der Probe 10 Fasern entnommen, parallel angeordnet und zwischen in 10 cm Abstand stehende Klemmen gebracht und dann auf die Probehaken des Prüfgerätes aufgegeben. (Bei kürzeren Fasern muss man den Abstand zwischen den Klemmen entsprechend verkürzen und auch die Entfernung zwischen den Prüfgeräthaken abändern.) Der eine der Prüfhaken ist ortsfest, während der andere mit einer empfindlichen Zugspannungs-Messzelle verbunden ist. Die Probe wurde auf eine Zugspannung von etwa 5 mg/den vorbelastet und dann mit einem Heizorgan (z. B. einer kleinen Heissluftkammer) umgeben und mit einer Geschwindigkeit von 30° C/min erhitzt. Mit einem Koordinatenschreiber wurde die Schrumpf spannung als Funktion der Temperatur während der Erhöhung der Probentemperatur von dem Anfangswert (d. h. Raumtemperatur) auf 240° C aufgezeichnet. Die gesamte Prüfung wurde zweimal wiederholt; die Schrurapfspännung wurde bei 180° C bestimmt. Die hier genannte Schrumpf spannung bei 180° 0 ist das Mittel aus den drei Bestimmungen abzüglich der Vorbelastungs-Anfangszugspannung.

Das Abkochen ist die Arbeitsweise zur Entwicklung der Kräuselung in Faser- oder Garnproben vor der Bestimmung der Kräuselcharakteristiken oder der Zugfestigkeitseigenschaften nach Abkochen. Bei Garnen wurde eine Probe von etwa 1 m

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Länge in einem entspannten Zustand in einer perforierten Dose von 10 cm Durchmesser in Windungen gelegt und dann 3 min in Wasser getaucht, das bei 100° C schnell siedete. Dann wurde die Dose mit der Probe aus dem siedenden Wasser entnommen und zur Abkühlung der Probe in Wasser von Raumtemperatur eingetaucht und wieder herausgehoben, zum Entfernen von überschüssigem Wasser geschleudert, in einem Heissluftofen 1 h bei 100 bis 110° C getrocknet und dann mindestens 1 h konditioniert, bevor jegliche Messungen an der Probe erfolgten. Bei Pasern wurde ein lockeres Faserbüschel von etwa 3 cm Durchmesser in einen flachen Beutel aus grobmaschigem Stoff von etwa 13 cm Länge und 8 cm Breite eingegeben, der Beutelkopf mit einer Zugschnur verschlossen, der Beutel dann 3 min in bei 100° G schnell siedendes Wasser getaucht, abgekühlt, geschleudert, getrocknet und konditioniert (in der gleichen Weise wie bei der Garnprobe), bevor jegliche Messungen an den Fasern erfolgten.

Die Zupfestigkeitse igen schäften in Form der Festigkeit, der Bruchdehnung und des Moduls vor oder nach Abkochen wurden auf einem Spannungs-Dehnungs-Analysegerät mit automatischem Schreiber (Modell Instron TM-1130) bestimmt. Alle Proben wurden vor dem Prüfen konditioniert. Bei Filamentgarnproben war das Prüfgerät mit einer 50-kg-Last-Zelle, luftbetätigten Industrieklemmen des Typs C (bei 4,22 kg/cm Druck) und einem Drallzähler ausgerüstet. Das Gerät wurde auf eine Probelänge zwischen den Klemmen von 15,24 cm und auf eine Ausdehngeschwindigkeit von 100 %/min (d. h. Ausdehnung mit 15,24 cm/min) eingestellt. Die <&arnprobe wurde in der oberen Klemme und dem Drallgeber eingeklemmt, mit 1,18 Drehungen/cm gedrallt, aus dem Drallgeber herausgenommen, durch die untere Kieme» geführt und dann auf 12? g belastet, wenn der Garnnenntiter 1200 bis 1800 den betrug, oder 272 g, wenn das Garn einen Titer von über 1800 den hatte. Dann wurde die untere Klemme geschlossen, das Schreibblatt auf Null gestellt und die Probe bis zum Bruch ausgedehnt. Bei Faserproben war

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das Prüfgerät mit einer 500-g-Last-Zelle und verchromten, luftbetätigten Einzelfaserkleminen (4,22 kg/cm Druck) ausgerüstet. Das Gerät wurde auf eine Probelänge von 2,54· cm zwischen den Klemmen und eine Ausdehngeschwindigkeit von 100 %/min · (Geschwindigkeit der Ausdehnung 2,54· cm/min) eingestellt. Dann wurde die Probefaser in der oberen Klemme festgelegt, durch die untere Klemme geführt und auf 0,65 B belastet und dann die untere Klemme geschlossen, das Schreibblatt auf Null gestellt und die Probe bis zum Bruch ausgedehnt.

Zur Errechnung der Zugfestigkeitseigenschaften (an Hand der · Prüfungen mit dem obengenannten Prüfgerät) diente bei Garnen das Mittel aus drei Prüfungen und bei Fasern das Mittel aus zehn Prüfungen. Die Festigkeit in g/den (bzw. dH/tex) wird erhalten, indem man die Last beim Bruch (in g) durch das ursprüngliche Denier der Probe dividiert. Die Bruchdehnung (in %) wird am Punkt des ersten Filamentversagens oder im Falle der Fasern an dem Punkt bestimmt, an dem die Einzelfaserprobe bricht. Der Modul (in g/den pro % Dehnung", multipliziert mit 100) wird bestimmt, indem man die Last in g bei 10 % Dehnung durch das Denier dividiert und das Ergebnis mit 10 multipliziert. Die Festigkeit sander unp; beim Abkochen (als Prozentwert ausgedrückt) ist einfach als das 10Ofache der Erhöhung der Festigkeit nach Abkochen in Bezug auf diejenige vor dem Abkochen, dividiert durch die Zugfestigkeit vor Abkochen, definiert.

Der Schrumpf ist die Veränderung der Länge des Garns oder der Faser im ausgestreckten Zustand, die sich ergibt, wenn das Garn oder die Faser in einem entspannten Zustand in siedendem Wasser bei 100° C behandelt wird. Zur Bestimmung des FilamentKarnBchrumpfs wurde ein Stück einer konditionierten Garnprobe zu einer Schlinge von 65 bis 75 cm Länge gebunden. Die Schlinge wurde auf einen Haken an einer Messtafel gehängt; an das andere Schlingenende wurde ein Gewicht von 125 B angehängt. Durch Messen der Schlingenlänge wurde die Länge vor dem Abkochen (L^) bestimmt. Dann wurde das

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Gewicht von der Schlinge abgenommen. Die Probe wurde nun locker in offen gewebten Stoff (z. B. grobe Baumwollgaze) eingeschlagen, 20 min in siedendes Wasser von 100° C gegeben, wieder aus dem Wasser entnommen, geschleudert, aus dem Stoff herausgenommen und bei Raumbedingungen hängend trocknen gelassen, bevor die übliche Konditionierung vor der wei teren Messung erfolgte. Die getrocknete, konditionierte Schlinge wurde dann wieder an die Messtafel gehängt und wie der mit dem 125-g-Gewicht versehen, worauf durch Messen der Schlingenlänge wie zuvor die Länge nach Abkochen (L^) ermittelt wurde. Der Garnschrumpf (%) errechnet sich dann als

100 (L₁ - L ₂)

und ist hier als Mittel dreier solcher Messungen für ein gegebenes Garn angegeben. Zur Bestimmung des Faserschrumpfes wurden willkürlich fünf Einzelfasern gewählt und vorsichtig aus einer Faserprobe entnommen. Im Interesse der besseren Sichtbarkeit erfolgten die Messungen der Faserlängen auf einer Tafel, die mit schwarzem Samt belegt und auf der ein Lineal mit Metermasstab mit dunklem Untergrund und weissen Markierungen befestigt war. Ein Ende der Faser - wurde an dem Lineal mit Klebeband festgelegt. Dann wurde die Faser mit Hilfe einer Pinzette vorsichtig ausgestreckt, bis jegliche Kräuselung in der Faser gerade geradegezogen war. Hierauf wurde das andere Faserende mit Klebeband an dem Lineal befestigt. Dann wurde der - auf etwa Ί0 cm ausgelegte - Abstand zwischen den Klebebändern genau gemessen, um die länge vor dem Abkochen (L,,) zu gewinnen, und darauf die Faser mit dem an ihren Enden befindlichen Klebeband vorsichtig von dem Lineal abgehoben. Das Band an jedem Faserende wurde um das Faserende herum gebogen und in einen kleinen Federclip eingefügt, um ein leichtes Handhaben zu ermöglichen. Fünf in dieser Weise präparierte Prüflinge wurden in heftig siedendes Wasser in einer flachen Schale getaucht, wobei

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die Clips an den beiden Enden der Einzelfaser nahe genug beieinander lagen, um ein ungehindertes Schrumpfen zu erlauben, während ein Sichverwickeln mit den anderen Proben vermieden wurde. Die Abkochzeit betrug etwa 3 min. Die Fasern wurden dann in ihrem entspannten Zustand aus dem Was ser entnommen und zum Trocknen und Mes&en der Länge auf die samtbelegte Tafel gegeben. Unter vorsichtiger Ausstreckung der Faser, bis jegliche in dieser vorliegende Kräuselung gerade geradegezogen war, wurde zwischen den Klebebändern an jeder der Einzelfasern die Länge nach dem Abkochen (Lp) gemessen. Der Schrumpf (%) errechnet sich dann als

100 (L₁ - L₂)

und wird als Mittel aus den Ifessungen an den fünf Fasern der Probe angegeben.

Die Kräuselfrequenz, der Schwankungskoeffizient der Kräuselfrequenz und der Filamentkräuselindex wurden mit Messungen bestimmt, die mit dem gleichen Gerät, einer Analysewaage von 1500 mg Belastbarkeit (Bauart "Eoller-Smith" der Biolar Corp., Hbrth Grafton, Mass., T.St.A.). durchgeführt wurden. Die Kräuselfrequenz ist als die Zahl der Kräusel pro cm Länge einer abgekochten, konditionierten Faser im ausgestreckten Zustand definiert, wobei die Kräusel ausgezählt werden, während sich die Faser unter einer Zugspannung von 2 mg/den befindet, und die Länge im ausgestreckten Zustand gemessen wird, während die Faser unter einer Zugspannung von 50 mg/den steht. 1 Kräusel ist gleich einem vollen Kräuselzyklus (z. B. Sinuswelle oder Wendelwindung), wie er für die Kräuselform des Prüflings charakteristisch ist. Der Filamentkräuselindex ist als der Unterschied zwischen den Längen einer abgekochten, konditionierten Faser definiert, die a) bei 2 mg/den Zugspannung und b) bei 50 mg/den Zugspannung gemessen werden, und wird als Prozentwert der Länge im ausgestreckten Zustand

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bei 50 mg/den Zugspannung ausgedrückt. Die zu diesen Messungen verwendete Analysewaage war 1. mit einer am Waagebalken hängenden 100-mg-Klemme ausgerüstet und 2. mit einer vertikal beweglichen Klemme - als "Transjort" bezeichnet - mit einer zugeordneten Vertikaltransportskala, die eine Messung der Ausstreckung der Faser auf 0,01 cm genau erlaubte. Der Transport wurde zu Anfang so eingestellt, dass die Transportklemme und die Waageklemme einander gerade berührten, wobei in dieser Stellung die Vertikaltransportskala abgelesen wurde (R_Q)· Dann wurde in Waage- und Transportklemme eine abgekochte, koaditionierte Faser befestigt, wobei die Klemmen ungefähr 2 cm auseinander standen. Hierauf wurde die Transportklemme bewegt, bis die Faser unter einer Zugspannung von 2 mg/den stand, und in diesem Zustand die Transportskala erneut abgelesen (Rxi) und die Zahl der Kräusel (N) mit Hilfe einer Lupe (2fache Vergrösserung) ausgezählt. Hierauf wurde der Transport bewegt, bis die Zugspannung 50 mg/den betrug, und an diesem Punkt die Transportskala erneut abgelesen Aus diesen Werten errechnet sich die

Kräuselfrequenz (Krau- -^

sel/cm im ausgestreck- = ^ κ—

ten Zustand) ^Ά2 " *0

und der

100
Filamentkräuselindex = · ■ 1

Die Ergebnisse sind als Mittel für zwanzig Fasern pro Probe angegeben. Der Schwankungskoeffizient der Kräuselfrequenz (in den Tabellen kurz als KF-CV (%) bezeichnet), ausgedrückt in %, errechnet sich aus den zwanzig Kräuselfrequenz-Messungen nach dem Ausdruck

[ loo

L τ .

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worin X eine Kräuselfrequenz-Einzelmessung, a ' das Mittel der [ Messungen und η die Zahl der Messungen (d. h. in diesem Falle j 20) bedeutet. i

Die Umkehrfre quenz ist als die Anzahl von Umkehrungen der schraubenförmigen Kräuselung längs der Faserlängsachse pro Längeneinheit der Faser definiert. Die Messungen erfolgten an entspannten, abgekochten, getrockneten und konditionierten j Proben. Aus der Probe wurden willkürlich fünf auf etwa 5 cm Länge geschnittene Faserprüflinge gewählt. An jedem Ende ; der Prüflinge wurde ein kleines Stück Klebeband befestigt. ^: Die Prüflinge wurden dann in einem entspannten Zustand mit Klebeband auf einer kleinen, mit schwarzem Samt belegten Tafel festgelegt, die unter einem Mikroskop leicht handhabbar war. Der Prüfling wurde· nun unter einem Binokularmikroskop bei 15- bis 65facher Vergrösserung betrachtet, wobei der Prüfling mittels einer Glühlampe, deren Lichtintensität regelbar war, seitlich beleuchtet wurde. Lampe und Mikroskop wurden so eingestellt, dass Veränderungen im Wendelsinn von links nach rechts oder umgekehrt gut beobachtbar waren. Jede solche Eichtungssinnveränderung wird als 1 Umkehrung gezählt. Die Zahl der Umkehrungen wurde auf der gesamten Länge zwischen den mit Klebeband befestigten Enden des Prüflings ausgezählt. Dann wurde der Prüfling von den Klebebändern abgehoben, auf einen Mass st ab übergeführt, vorsichtig ausgestreckt, bis die Kräuselung gerade geradegezogen war, und auf 1 mm genau auf seine Länge zwischen den mit Klebeband festgelegten Enden im ausgestreckten Zustand bestimmt. Die Umkehrfrequenz ist gleich der Gesamtzahl der Umkehrungen der schraubenförmigen Kräuselung, dividiert durch die Länge der Faser im ausgestreckten Zustand in Zentimeter. Die Umkehrfrequenzen sind hier als Mittelwerte für die fünf Faserprüflinge pro Probe angegeben.

Die Kinkfrequenz bedeutet die Zahl der "Kinken" pro Zentimeter Faserlänge im ausgestreckten Zustand. Eine Kinke ist ein Punkt längs der Längsachse einer Faser, an dem die Faser

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- wie an einer zweidimensionalen Ansicht betrachtet - mit einer Biegung von der für die schraubenförmige Kräuselung charakteristxschen,im wesentlichen glatten Verlaufsform abweicht. Die Kinken wurden an den Fasern ausgezählt, nachdem durch die oben beschriebene Abkocharbeitsweise Kräuselung entwickelt war und nachdem die Pasern konditioniert worden waren. Es wurden vorsichtig zehn einzelne Fasern aus einer abgekochten und konditionierten Probe entnommen und im entspannten Zustand auf einem Mikroskop-Glasobjektträger montiert, an dessen jedem Ende doppelseitiges Klebeband befestigt war. Eine Faserüberlappung wurde vermieden. Auf den Objektträger mit den Fasern wurde ein Deckglas gelegt, und mittels eines grossen Mikrofilm-Druckers (z. B. einem Gerät der ITEK Business Products, Eochester, N.Y., V.St.A.) wurden bei 25facher Vergrösserung Drucke hergestellt. Die Zahl der Kinken längs jeder Faser wurde gezählt und die tatsächliche Länge der Faser (Länge im "ausgestreckten" Zustand) mit einem Planimeter gemessen und auf die Vergrösserung berichtigt. Die Kinkfrequenz ist die Zahl der Kinken, -dividiert durch die "ausgestreckte" oder tatsächliche Faserlänge . Der hier genannte Wert ist das Mittel für die zehn fasern pro Probe.

Die Bündelkrauseldehnung bedeutet den Betrag der Verlängerung, die eine abgekochte, konditionierte Garnprobe bei einer Zugspannung von 0,10 g/den erfährt, ausgedrückt als Prozent der Probelänge ohne Zugspannung, wobei man mit einem abgekochten, getrockneten und konditionierten Garnprüfling arbeitet. Wenn der Prüfling gewirrt oder nicht gerade erscheint, hält man ihn am einen Ende und schüttelt leicht, bevor die Messung durchgeführt wird. Zur Messung wurde ein 50 cm langes Stück des Prüflings (L^) in einem entspannten Zustand (d. h. ohne Zugspannung) in vertikaler Lage montiert. Der Prüfling wurde dann durch sachtes Anhängen eines Gewichts :an das Garn entsprechend der Ausbildung einer Zugspannung von 0,10 + 0,02 g/den ausgestreckt. Nachdem die Zugspannung

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mindestens 3 niin eingewirkt hatte, wurde die Länge im ausgestreckten Zustand (Lo) abgelesen. Die Bündelkräuseldehung (%) errechnet sich dann .als

100 (L₂ - L₁)

Die hier genannten Ergebnisse sind Mittel aus drei Prüfungen pro Probe.

Die Trenndistanz - ein Mass für den Garnzusammenhang - ist als die Distanz definiert, über die sich ein in den Ifadenlauf eingeführter Stift bei Bedingungen gelenkter Garnzugspannung und -geschwindigkeit bewegt, bis der auf den Stift wirkende Zug einen vorbestimmten Kraftwert erreicht. Die Messung der Distanz (in Zentimeter) erfolgte mittels eines automatischen WadeIfallZählers ("Automatic Pin Drop Counter", kurz APDC) ähnlich dem in Fig. 8 der US-PS 3 563 021 für den Einsatz bei Garnen textilen liters gezeigten, der entsprechend dem Einsatz bei grobtitrigen Teppichgarnen abgeändert war. Die Bremse wurde auf die Ausbildung einer Zugspannung von 30 + 5 g zwischen dem Nadelhalteraufbau und der Antriebswalze eingestellt, das Gewicht auf der Gelenknadel auf eine zum Kippen des Nadelhalteraufbaus erforderliche Verschlingungskraft von 80 + 5 g und die Geschwindigkeit der Antriebswalze entsprechend der Ausbildung einer Garngeschwindigkeit von 320 cm/min. Das Garn legte zwischen dem Punkt, an dem die Nadel aus dem Garn zurückgezogen wurde, und dem Punkt, an dem die Nadel zum Beginn der nächsten Messung eingeführt wurde, 6 + 1 cm zurück. Das Gerät ergab eine automatische Mittelwertbildung für die Trenndistanz für zehn aufeinanderfolgende Nadeleinführungen. Zur Gewinnung der hier genannten Trenndistanzwerte wurden mindestens drei solche automatische Bestimmungen pro Garn gemittelt.

Der Formfaktor des Faserquerschnitts ist als das Verhältnis des Eadius des kleinsten Kreises, der dem Querschnitt umbe-

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schreibbar ist, zum Radius des grössten konzentrischen Kreises definiert, der sich dem Querschnitt einbeschreiben lässt. Bei der Bestimmung des Formfaktors kann bei dem einen oder anderen exzentrischen Querschnitt der Fall eintreten, dass die Mitte des umbeschriebenen Kreises ausserhalb des Filament-Querschnitts liegt und dem Querschnitt kein Kreis mit dem gleichen Mittelpunkt einbeschreibbar ist; der Formfaktor wird in solchen Fällen als unendlich betrachtet. Weiter gilt, dass man beim Errechnen des Formfaktors bei Hohlfasern den Querschnitt wie einen Vollquerschnitt behandelt. Die hier genannten Formfaktoren sind Mittelwerte von Bestimmungen, die an vergrösserten Mikrophotoaufnahmen von fünf Querschnitten pro Probe durchgeführt wurden.

Die hier genannten Filamenttemperaturen wurden mit einem Abtastinfrarotpyrometer gemessen, das die Temperatur des laufenden Fadengutes mit einem Bezug bekannter Temperatur vergleicht. Dabei wurde mit Ausnahme von Beispiel 4 und 6 in allen Beispielen ein Gerät dieser Art (z. B. ein Gerät der Bauart "AGA Thermovision", Herstellerin die AGA Infrared Systems AB, Lidingo, Schweden) zur Messung der Temperaturen der sich dem Applikator für die wässrige Flüssigkeit nähernden Filamente eingesetzt. In Beispiel 4 wurde ein Wärmeεtrömungs-Nullpunktgerät (Bauart "Fiberterap" der Trans-Met Engineering, Inc., La Habra, CaI., V.St.A.) zur Messung der Temperatur entsprechend den Herstellerempfehlungen eingesetzt. In Beispiel 6 wurden die Temperaturwerte der Filamente nicht gemessen, aber aus anderen Werten extrapoliert.

Das Streckverhältnis bedeutet hier die Geschwindigkeit des Garns an der Streckwalze, dividiert durch die Geschwindigkeit, mit der das Garn in die Zone der mechanischen Strekkung eintritt, wobei diese Zone an einer Zuführwalze, einem Brensstab oder einer anderen solchen Vorrichtung ./beginnt, die sich abstromseitig des Flüssigkeits-Applikatorε befindet.

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Beim Arbeiten mit Walzen, die einen genügenden Kontakt mit dem Garn haben, um Garnschlupf zu verhindern, ist das Streckverhältnis als das Verhältnis der Oberflächengeschwindigkeit der Streckwaise zur Zuführwalze definiert. Wenn Schlupf auftritt oder wenn Bremsstäbe (ohne Zuführwalzen) Verwendung finden, um die Streckung herbeizuführen, muss man die Garngeschwindigkeiten direkt messen. Bei starktitrigem, kaltem Garn werden das Garn berührende Eädchen verwendet. In Fällen, in denen solche Garnkontakteinrichtungen zur Einführung von Messfehlern führen können, wie bei einem heissen oder feintitrigen Garn, wird stattdessen eine kontaktlose Einrichtung verwendet. Als kontaktlose Einrichtung für solche Geschwindigkeitsmessungen diente hier ein Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmesser, der mit einem Helium-Neon-Laser, einem Photovervielfacher und einem Spektrumanalysator ausgestattet war. Solche Einrichtungen sind in G. C. Dubbledam, "The Accuracy of Plow Measurements by Laser Doppler Methods", Proceedings of the LDA Symposium, Kopenhagen (1975)> 588 bis 592, beschrieben.

Beispiel 1

Dieses Beispiel beschreibt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Mit der in Pig. 1 veranschaulichten Arbeitsweise wurden selbstkräuselbare Pilamentgarne hergestellt, die danach zu Teppichen verarbeitet wurden.

Polyhexamethylenadipamid-Polymer-Plocke mit einer relativen Viscosität von 46 wurde konditioniert, geschmolzen und dosiert, und zwar mittels Zahnradpumpe 1 durch den rechteckigen Packungsaufbau 2, der Sintermetallfilter, Siebe, eine Verteilerplatte und eine Spinndüse aufwies (Anmerkung: Bezugszeichen beziehen sich hier auf die entsprechend bezeichneten Teile in Pig. 1). Die Spinndüse, die rechteckig ausgebildet war, enthielt zwei Gruppen zu je 80 Spinnöffnungen. Die öffnungen waren in sieben Reihen angeordnet, die

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im Abstand von 7i925 mm vorgesehen waren und in denen die Öffnungen im Mitte-Mitte-Abstand von 7»366 mm vorlagen. Jede öffnung bestand aus drei sich aufschneidenden, rechteckigen Schlitzen im Winkelabstand von 120°, deren jeder 0,483 am lang, 0,178 mm breit und 0,305 mm tief war und die auf ihrer Breitseite unter Bildung einer Y-Form untereinander in Verbindung standen. Das Polymere wurde bei einer Temperatur der Polymerschmelze von 292° C und einem Packungsdruck P» von 172 bar (170 Atmosphären Überdruck) mit einer Geschwindigkeit von 3>3 g/min pro Öffnung zu dreiflügeligen Filamenten schmelzgesponnen, die nach dem Strecken einen Formfaktor von 2,0 hatten. Die Geschwindigkeit des extrudierten Strahls betrug 13>3 m/min. Die Filamente hatten eine relative Viscosität von 65·

Die schmelzextrudierten Filamente 20, die in Form von zwei Gruppen zu je 80 Filamenten gehandhabt wurden (in Fig. 1 ist nur eine dieser Filamentgruppen eingezeichnet), wurden nach unten zu einer Zuführwalze 7 zusammengeführt, die 188 cm unterhalb der Spinndüse angeordnet war. Bei der Vorwärtsbewegung von der Spinndüse zur Zuführwalze 7 passierten die Filamente nacheinander eine 4 1/2 cm lange Zone 3 ruhiger Luft und eine 147 cm lange Zone 4 querströmender Luft, um mit einem Applikator 5 für wässrige Flüssigkeit in Form einer Schlichtewalze, die 165 cm von der Spinndüse entfernt war, und dann mit einer genuteten Konvergenz-Keramikführung 6 in Berührung zu kommen, die 175 cm von der Spinndüse entfernt war. Der Luftabschreckzone 4 wurde Luft von 6° C und etwa 80 % relativer Feuchte mit ungefähr 9i9 m /min so zugeführt, dass die Geschwindigkeit der querströmenden Luft auf den ersten 89 cm der Zonenlänge etwa 0,54 m/s betrug, auf den nächsten 25 cm etwa 0,46 m/s, auf den nächsten 22 cm etwa 0,29 m/s und auf den letzten 11 cm etwa 0,10 m/s. Beim Durchlaufen der Luftabschreckzone waren die dreiflügeligen Filamente so ausgerichtet, dass die Querströmung allgemein zum Kopf eines der Flügel des Querschnittes Jedes Filaments (anstatt zum Bereich zwischen

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Flügeln) hin gerichtet war. Die durchschnittliche Luftgeschwindigkeit in der Zone 4 betrug 0,46 m/s.

Nach dem Hindurchlauf durch die Luftquer strom-Abschreckzone wurden die Filamente mit einer durchschnittlichen Oberflächentemperatur von etwa 95° C mit wässriger Flüssigkeit zusammengebracht, die die umlaufende Walze 5 in Form eines Films auf sich trug. Die mit etwa 40° C zugeführte, wässrige Flüssigkeit enthielt 99 Gew.% Wasser und 1 Gew.% nichtwässrige Streckschlichtematerialien. Die Oberflächen der Filamente wurden von der Flüssigkeit im wesentlichen vollständig benetzt, und die Wasseraufηahme belief sich auf ungefähr 10 % vom Gewicht der Filamente.

Die Filamente wurden dann über die Konvergenzführung 6 zu einer Zuführwalze 7 vorwärtsgeführt, wobei die Oberflächenteraperatur der Filamente an diesem Punkt etwa 70° C betrug, und zur Streckzone mit der Zuführwalze 7> welche die Filamente in dreieinhalb Umschlingungen umliefen, den Streckstäben 31 und den Streckwalzen 8, welche die Filamente in etwa 9 1/2 Umschlingungen umliefen. Die Oberflächengeschwindigkeit der Zuführwalze betrug 886 m/min und die Geschwindigkeit der Streckwalzen 1869 m/min, wodurch die Filamente bei einem mechanischen Streckverhältnis von 2,11 : 1 gestreckt wurden. Weder die Zuführwalze noch die Streckwalzen wurden beheizt.

Die Filamente wurden dann von den Streckwalzen 8 durch die Heissluftdüse 9 abgezogen, welche die Filamente vorwärtsbewegte, schrumpfte, entparallelisierte und wirrte und in den Filamenten die Kräuselung partiell entwickelte. Die Düse, deren Bauart derjenigen gemäss US-PS 3 525 134 entsprach, wurde mit Luft mit einer Temperatur von 215° C und einem Druck P-- von 10,0 bar (9*9 Atmosphären Überdruck) gespeist. Die Temperatur der Filamente betrug 41° C beim Eintritt in die Düse und 95° 0 beim Verlassen derselben. Unmittelbar nach dem Verlassen der Düse wurden die Filamente

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auf der Lochtrommel 10, durch die Luft abgelaugt, etwa 0,1 bis 0,2 s entspannt und abgekühlt. Die Filamente wurden dann von der Trommel gezogen, aus dem Öffnungsapplikator 11 mit einer Öl/Wasser-Emulsion behandelt, um die Aufnahmewalze geführt und dann auf einer oberflächengetriebenen Hülse 13 aufgewickelt. Die in Fig. 1 mit 30 bezeichneten Teile sind leerlaufende Walzen und die mit 40 bezeichneten ortsfeste Führungen. Das Garn hatte eine Trenndistanz, nach der Methode der automatischen Nadelfallzählung gemessen, von 1,3 cm, was ein Garn von hohem Zusammenhalt zeigt. Im Gegensatz hierzu hatten ähnliche Garne, die nicht fluidstrahlbeharidelt wurden, wie das Garn der Probe 5-6 von Beispiel 5i eine Trenndistanz von 1913 cm, was ein Garn von sehr geringem Zusammenhalt zeigt.

Bei dem obenbeschriebenen, kontinuierlichen Prozess betrug die Zugspannung des Fadenlaufs in dN/tex (an der jeweils genannten Stelle) 0,021 vor der Zuführwalze 7, 0,185 in der Streckzone, 0,079 aufstromseitig der Düse 9₅ 0,026 unmittelbar abstromseitig der Trommel 10 und 0,185 an der Aufwickelwalze 13· Die Fadenlauf-Geschwindigkeiten (gemessen in m/min mittels eines Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmessers) betrugen 773 unmittelbar aufstromseitig der Wasser-Applikatorwalze 5 und 880 unmittelbar aufstromseitig der Zuführwalze 7. Die Oberflächengeschwindigkeiten der Lochtrommel 10, der Aufnahmewalze 12 und der Aufwiekelwalze 13 betrugen 72, 1639 bzw. 1652 m/min.

Die Eigenschaften der anfallenden Filamente sind in der Tabelle I mit den Eigenschaften nach dem Abkochen zusammengefasst, d. h. nachdem die Filamente in einem entspannten Zustand mindestens 3 min in siedendem Wasser (100° C) erhitzt worden waren. Verschiedene zusätzliche Versuche, die bei im wesentlichen den gleichen Bedingungen durchgeführt wurden, ergaben Filamente mit im wesentlichen den gleichen Eigenschaften wie in Tabelle I mit der Ausnahme, dass die

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Filamente der wiederholten Versuche übereinstimmend höhere Schrumpfwerte von etwa 5 % und übereinstimmend höhere Schrumpfspannungen bei 180° C von etwa 25 mg/den hatten. Wie früher erwähnt, werden die Filamente mit den höheren Schrumpf spannungen bevorzugt.

In der obigen Weise hergestellte 1600-dtex-Garne mit 80 Filamenten wurden mit 1,22 Z-Drehungen/cm gedreht und mit 1,22 S-Drehungen/cm zweifach gezwirnt, in Sattwasserdampf von 138° C kontinuierlich wärmefixiert, zurückgespult und dann auf einer 0,4-67-cm-gg-Schnitt- und -Schlingen-Tuftingmaschine in einen Teppichhauptgrund aus gewebten Polypropylen-Bändern zur Bildung eines Teppichs von 0,829 kg/m² mit einer Florhöhe von 1,91 cm eingetuftet. Der Teppich wurde dann gefärbt (Kuester-Technik) und geschert. Die Garne befriedigten in ihrem Verhalten während der gesamten Teppichherstellungsarbeiten, und die mit ihnen erhaltenen Teppiche wurden hinsichtlich Weichheit, Bauschigkeit, Glanz und Dauerhaftigkeit bei Bodenprüfungen als zu Ergebnissen äquivalent beurteilt, die mit kommerziellen, heisstrahl/sieb-gebauschten Teppich-Filamentgarnen erhalten wurden.

Beispiel 2

Dieses Beispiel beschreibt in Verbindung mit Fig. 2 die Herstellung selbstkräuselbarer Stapelfasern, die anschlieB-send zu Gespinstgarn und Teppichen verarbeitet wurde. Die in diesem Beispiel verwendete Schmelz spinn-, Abschreck- und Wasser auf tr age-Einrichtung 1, 2, .3» 4- und 5 war ähnlich der in Beispiel 1 eingesetzten ausgebildet. Nach der Wasserauftragung jedoch wurden die Filamente auf nichtbeheizten Bremsstäben 52 mittels der Zugwalzen-Anordnung 53» 54- verstreckt. Die Filamente wurden dann von der Luftdüße 55 in einem Schlagmesser-Schneider 56 gefördert und in diesem zu Stapelfasern von 19 cm Länge geschnitten, die dann unter

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Luftförderung einem Sammelkasten 58 zugeführt wurden. Während der Luftförder- und Sammel-Stufen wurde genügend Kräuselung entwickelt, um ein zufriedenstellendes Krempeln und Überführen in Garne mittels herkömmlicher (in Fig. 2 nicht eingezeichneter) Mittel zu erlauben. Die Details dieser Arbeitsweise sind nachfolgend beschrieben.

Polyhexamethylenadipamid-Polymeres mit einer relativen Viscosität von 44+3 und einem Gehalt an TiO_? von 0,02 Gew.% wurde auf eine kontinuierliche Konditioniervorrichtung aufgegeben, die im Gegenstrom mit beheizter, befeuchteter Luft unter solcher Einstellung gespült wurde, dass sich eine relative Viscosität des schneckengeschmolzenen und gesponnenen Filamentmaterials von 67+3 ergab. Das geschmolzene Polymere wurde mit 286 +3⁰C durch die Zahnradpumpe 1 in den Packungsaufbau 2 eindosiert und dann mit einer Geschwindigkeit von 4,79 g/min pro öffnung (Gesamtdurchsatz 795 g/min) durch eine rechteckige Spinndüse mit 166 dreiflügeligen Austrittsöffnungen geführt. Die Austrittsöffnungen waren in sieben Reihen in Mitte-Mitte-Öffnungsabständen von 7»62 mm bei einem Reihenabstand von 7i925 mm angeordnet. Jede öffnung wies drei sich aufschneidende, rechteckige Schlitze im Winkelabstand von 120° auf, deren jeder 0,622 mm lang, 0,155 mm breit und 0,508 mm tief war und auf der Breitseite unter Bildung einer Y-Form mit den anderen Schlitzen in Verbindung stand und am jeweiligen Kopf des Y in einem kreisförmigen Loch von 0,203 mm Durchmesser endete, wobei die Angabe der Schlitzlänge den kreisförmigen Kopf mit umfasst. Die so gebildeten, dreiflügeligen Filamente hatten nach dem Strecken einen Formfaktor von 2,47. Die Geschwindigkeit des extrudierten Materialstrahls betrug 16,1 m/min.

Die extrudierten Filamente 20 wurden nach unten und an den 414 cm unter der Spinndüse angeordneten Bremsstäben 52 zusammengeführt. Auf ihrem Lauf von der Spinndüse zu den Bremsstäben passierten die Filamente nacheinander eine

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2 cm lange Zone 3 ruhiger Luft, eine 147 cm lange Zone 4 querströmender Luft und ein 156 cm langes Rohr 51» um mit einem Applikator 5 für wässrige Flüssigkeit in Form einer 376 cm von der Spinndüse entfernt angeordneten Schlichtewalze in Berührung zu kommen. Zur Ausbildung einer Luftgeschwindigkeit sverteilung, die derjenigen in Beispiel 1 proportional gleich war, wurde die Luftabschreckzone 4 mit befeuchteter Luft von etwa 6° C mit ungefähr 9?9 nr/min gespeist. Beim Durchlaufen der Luftabschreckzone waren die dreiflügeligen Filamente so ausgerichtet, dass der Luftquerstrom allgemein zum Kopf eines der Flügel des Querschnittes jedes Filaments (anstatt zum Bereich zwischen Flügeln) hin gerichtet war. Die durchschnittliche Luftgeschwindigkeit in der Zone 4 betrug 0,46 m/s.

Nach dem Durchlaufen der Luftquerstrom-Abschreckzone 4 und des Rohrs 51 wurden die Filamente bei einer durchschnittlichen Oberflächentemperatur von etwa 80° C (bezogen auf Messungen, die in gesonderten Tests der Temperatur in Abhängigkeit von Durchsatz erfolgten) mit von der Walze 5 mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 2107 cm/min aufgetragener, wässriger Flüssigkeit behandelt. Die wässrige Flüssigkeit, die mit etwa 35° C zugeführt wurde, enthielt 88 Gew.% Wasser und 12 Gew.% nichtwässriges Streckschlichtematerial. Die Filamentoberflachen wurden von der Flüssigkeit im wesentlichen vollständig benetzt, und die Wasseraufnahme betrug ungefähr 7»5 % vom Gewicht der Filamente (bezogen auf eine Messung von 1,02 % nichtwässrigem Schlichtematerial auf dem Garn).

Die Filamente wurden dann zu .einem Paar nichtbeheizter Bremsstäbe 52 von 2,54 cm Durchmesser hin zusammengeführt, die so angeordnet waren, dass die Stabmitten auf einer Senkrechten zur Filamentbündel-Anfangslinie lagen und 6,35 cm voneinander entfernt waren. Von den Bremsstäben wurden die Filamente zur Abzugswalze 53 und Abstandswaize 54 ge-

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zogen, welche die Filamente in 3 1/2 Umschlingungen umliefen, während ihre Geschwindigkeit auf 2286 m/min zunahm. Dabei wurde eine genügende Streckung bewirkt, um eine Bruchdehnung von 103 % zu erzielen. In gesonderten Tests gemessene Garngeschwindigkeiten zeigten die Erzielung eines Streckverhältnisses bei diesem Prozess von etwa 1,7 : 1.

Die Filamente wurden dann in eine Schneidvorrichtung mit zwei luftgetriebenen Düsen 55 geführt, zwischen denen zwei Klingen auf einem Rotor 56 liefen. Ein Luftdruck von P» 11,0 bar (11,2 kg/cm Überdruck) ergab ein stabiles Arbeiten und erteilte den Filamenten eine Zugspannung von 75 g· Der Rotor lief mit 6061 TJ/min. Die Filamente wurden auf diese Weise zu Stapelfasern mit einer durchschnittlichen Länge von 19 cm geschnitten, die dann unter Luftförderung einem Kühler 57 zugeführt wurden, der überschüssige Luft abstreifte, geräuschdämpfend wirkte und die Fasern unter Hineinfallen in den Kasten 58 abgab.

Die Eigenschaften der anfallenden Stapelfasern sind in der Tabelle 1 mit den Eigenschaften nach dem Abkochen zusammengestellt.

Aus der Stapelfaser wurden in Kardier-, Stiftverzieh-, Spinn- und Kabeldrallstufen Teppichgarne hergestellt. Die Garne wurden dann wärmefixiert und in einen Vliesstoff-Teppichhauptgrund aus spinngebundenen Polypropylen-Filamenten unter Bildung von Saxony-Teppichen von 1,36 kg/m Flächengewicht mit einer Florhöhe von 2,2 cm eingetuftet. Proben der Teppiche, die diskontinuierlich kufengefärbt oder kontinuierlich nach der Kuester-Technik gefärbt und dann geschert wurden, zeigten einen attraktiven, dunklen Ton und hatten eine zufriedenstellende Bauschigkeit. Das Garn verhielt sich während aller Arbeitsgänge der Teppichherstellung

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zufriedenstellend, und die anfallenden Teppiche zeigten bei Bodenprüfungen im Vergleich mit einem stauchkammergekräuselten Stapelfaser-Teppichhandelsgarn ein gutes Verhalten.

Beispiel *>

Es wurden zwei selbstkräuselbare Pilamentgarne aus PoIycaproamid-Polymerem mit einer Vorrichtung hergestellt, die im wesentlichen der Fig. 1 und der Beschreibung in Beispiel 1 mit der Abänderung entsprach, dass die Streckstäbe 31 und der Auflageschlichte-Applikator 11 wegblieben. Das eine Garn (A) wurde unmittelbar nach dem Strecken aufgewickelt. Das andere Garn (B) wurde vor dem Aufwickeln in einer Heissluftdüse behandelt.

Die Polycaproamid-Polymer-Flocke, die eine relative Viscosität von 68 und einen Monomer-Gehalt von etwa 5 1/2 % hatte, wurde bei einer Temperatur von 277° C durch zwei Gruppen von 80 Spinndüsen-Austrittsöffnungen mit einer Geschwindigkeit von 3,2 g/min pro Öffnung zur Bildung von dreiflügeligen Filamenten mit einem Formfaktor von 2,25 schmelzgesponnen. Die Geschwindigkeit des extrudierten Strahls betrug 12,8 m/min. Die Filamente, deren relative Viscosität 66 betrug, wurden dann mittels querströmender Luft von 6° C und 11,3 nr/min und mit einem Geschwindigkeitsprofil wie in Beispiel 1 unter Ausbildung einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 0,53 m/s abgeschreckt. Der Luft-Querstrom, der zu einem der Flügelköpfe der dreiflügeligen Filamente hin gerichtet war, kühlte die Filamente auf eine durchschnittliche Oberflächentemperatur im Bereich von 90 bis 95° C ab. Die Filamente wurden dann mittels einer Schlichtewalze 5 mit einer wässrigen Flüssigkeit, die sich aus 85 % Wasser und 15 % nichtwässrigen Schlichtematerialien zusammensetzte und mit etwa 30 bis 35° C zugeführt wurde, im wesentlichen vollständig benetzt. Die benetzten Filamente wurden dann über der nichtbeheizten Zu-

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führwalze 7 und den Streckwalzen 8 verstreckt. Bei Garn A wurden die Filamente direkt von den Streckwalzen 8 zur Aufnahmewalze 12 bei 0,079 dN/tex Zugspannung abgezogen und dann auf der Walze 13 bei einer Zugspannung von 0,26 dN/tex aufgewickelt. Bei Garn B wurden die Filamente von der Streckwalze 8 mittels einer Heissluftdüse 9, der Luft mit 200° C und Ρ» 8,3 bar (8,2 Atmosphären Überdruck) zugeführt wurde, abgezogen, auf der Trommel 10 entspannt und abgekühlt, von der Aufnahmewalze 12 abgezogen und auf der Walze 13 bei 0,26 dN/tex Zugspannung aufgewickelt. Die Bedingungen bei der Herstellung dieser Garne und verschiedene Eigenschaften der letzteren sind in der Tabelle II zusammengestellt.

Beispiel 4

Dieses Beispiel zeigt den bedeutenden Einfluss der Temperatur, auf welche die Filamente unmittelbar vor dem Auftragen der wässrigen Flüssigkeit luftabgeschreckt werden,auf die Selbstkräuselbarkeit der Faser. Zur Herstellung der Produkte des vorliegenden Beispiels diente die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung.

Polyhexamethylejiadipamid-Polymer-Flocke wurde 16 1/2 h bei 93° C in trocknem Stickstoff konditioniert, bevor das Schmelzextrudieren bei 290° C durch zehn kreisförmige, in der Spinndüse 1 befindliche Austrittsöffnungen erfolgte (Bezugszeichen in dem vorliegenden Beispiel beziehen sich auf die Fig. 3). Die Spinndüsen-Austrittsöffnungen von 0,254 mm Durchmesser und 0,381 mm Länge waren versetzt so angeordnet, dass bei der nachfolgenden Luftquerstrom-Abschreckung alle Filamente im wesentlichen den gleichen Abkühlbedingungen unterlagen. Die Extrudiergeschwindj.gkeit betrug 3,2 g/min pro Austrittsöffnung. Die anfallenden Filamente hatten eine relative Viscosität von mindestens 55.

Die schmelzextrudierten Filamente wurden in der Abschreckein-

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richtung 2 abgekühlt, die in zwei Zonen unterteilt war, in denen die Filamente durch querströmende, mit 8° C zugeführte Luft abgekühlt wurden. Die Luftquerstrom-Geschwindigkeiten betrugen 0,58 m/s in der ersten Zone, die von etwa 2,5 bis 84 cm von der Spinndüse reichte, und 0,40 m/s in der zweiten Zone, die von der ersten Zone bis zu einem Punkt 122 cm von der Spinndüse reichte.

Nach dem Austreten aus der Abschreckeinrichtung 2 durchliefen die Filamente die Ruheluftzone 3, um dann mit dem Applikator 4 für wässrige Flüssigkeit und darauf der Ebnvergier-Führung in Kontakt zu kommen. Im Abstand von 3i2 m von der Spinndüse wurde die Laufrichtung der Filamente durch Überlaufen über die Richtungsänderungs-Lüftlagerwalze 6 um etwa 60° verändert, worauf die Filamente auf weiteren 1,5 m zu den Zuführ- und Abstandswalzen 7 liefen, die mit einer Geschwindigkeit von 1180 m/min arbeiteten. Die Filamente wurden dann nacheinander den Streckwalzen 8, den Walzen 9 und der oberflächengetriebenen Aufwickelwalze 10 zugeführt, wobei die Filamente die Zuführwalzen und Streckwalzen in 6 Umschlingungen umliefen. Das auf die Filamente durch die Zufuhr/Streckwalzen-Kombination zur Einwirkung kommende Maschinenstreckverhältnis betrug 1,8 : 1. Alle Walzen waren unbeheizt. Die Aufwickelzugspannung betrug 0,2 g/den. Jedes der verstreckten Filamente hatte einen Titer von etwa 15,1 dtex (etwa 13»6 den).

In allen Versuchen des vorliegenden Beispiels wurden die obenbeschriebenen Bedingungen konstant gehalten, während die Temperatur, auf welche die Filamente unmittelbar vor der Auftragung der wässrigen Flüssigkeit luftabgeschreckt wurden, auf eine Eeihe verschiedener Werte im Bereich von 44 bis 150° C verändert wurde, indem der Applikator für die wässrige Flüssigkeit und die Führung auf eine geringere Entfernung von der Spinndüse oder auf eine grössere Entfernung von dieser verschoben wurden. Der Applikator hatte die Form einer umlaufenden Schlichtewalze, die einen Film einer wässrigen Streck-

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schlichte aus 85 Gew.% Wasser und 15 Gew.% nichtwässrigen' Komponenten trug. Alle Filamente berührten die Schlichtewalze auf einem Bogen von etwa 19° und wurden von der Schlichte im wesentlichen vollständig benetzt.

Weitere Einzelheiten der Versuche und der anfallenden Produkte sind in der Tabelle III zusammengestellt. Die in der Tabelle genannten Zugfestigkeits- und Bündelkräuseldehnungs-Eigenschaften gelten für 80-Filament-Garne, zu deren Bildung die in den obenbeschriebenen Versuchen erhaltenen Filamente im wesentlichen drallos vereinigt wurden. Die Proben 4.7 und 4.8, bei denen die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Filamente beim Kontakt mit der Schlichtewalze 140 bzw. 150° C betrug, liegen nicht im Rahmen des Verfahrens gemäss der Erfindung und sind Vergleichsversuche.

Wie aus den Messungen des Filamentkräuselindex und der Bündelkräuseldehnung ersichtlich, nimmt die Selbstkräuselbarkeit der Fasern und Garne allgemein mit zunehmender Filamentoberflächentemperatur beim Wasserkontakt zu. Bei den Vergleichsproben 4.7 und 4.8 jedoch, bei denen die Oberflächentemperatur 140 bzw. 150° C betrug, fielen zwar stark selbstkräüselbare Produkte an, aber es trat Filament-Filament-Kleben auf. Bei Arbeiten im grösseren Masstab mit einer viel grösseren Zahl von Filamenten pro Spinndüse kann ein solches Kleben zu Arbeitsschwierigkeiten und beeinträchtigten Garneigenschaften führen. Am anderen Ende des Oberflächentemperaturbereichs nahm, wie die Probe 4.1 zeigt, mit der Verminderung der Oberflächentemperatur auf 44° C die Selbstkräuselbarkeit in Richtung auf unerwünscht geringe Werte hin ab.

Andere, bei höheren und niedrigeren Extrudiergeschwindigkeiten und mit dreiflügeligen wie auch kreisförmigen Filamenten und mit und ohne Heissluftdüsenbehandlung durchgeführte Versuche zeigten ebenfalls die starke Abhängigkeit der Selbstkräuselbarkeit von der Temperatur der Filamente unmittelbar vor der

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Wasserauftragung vde auch die bei Werten dieser Temperatur von unter etwa 40° C allgemein inadäquate Selbstkräuselbarkeit.

Beispiel 5

Dieses Beispiel zeigt den starken Effekt, den das Streckverhätlnis bezüglich einer Steigerung der Selbstkräuselbarkeit von Fasern und Garnen gemäss der Erfindung zu entf.alten vermag. Die hier verwendete Vorrichtung entsprach im wesentlichen Fig. 1 und der Beschreibung von Beispiel 1 und war dahingehend abgeändert, dass die Filamente in dem vorliegenden Beispiel zwischen der Zuführwalze 7 und Streckwalze 8 ohne Streckstäbe 31 gestreckt und über die Walze 12 und Walze13 aufgewickelt wurden, ohne eine Heissluftdüsenbehandlung zu erfahren. Darüberhinaus wurde das Maschinenstreckverhältnis durch Einstellen der Zuführwalzen-Geschwindigkeit auf eine Eeihe verschiedener Werte variiert, während die Streckwalzen-Geschwindigkeit und der Filamentendtiter im wesentlichen konstantgehalten wurden. Mit den folgenden Ausnahmen entsprachen die Bedingungen und die Vorrichtung in dem vorliegenden Beispiel dem Beispiel 1 im wesentlichen in allen anderen Beziehungen·

Extrudiergeschwindigkeit pro Austrittsöffnung 3*2 g/min

Geschwindigkeit des extrudierten Strahls 12,8 m/min

Zusammensetzung der wässrigen Flüssigkeit

Wasser 77 %

Nichtwässrige Komponenten 23 %

Andere Einzelheiten der Versuche und der anfallenden Produkte sind in der Tabelle IV zusammengestellt. Der Versuch 5·1ι in dem das Streckverhältnis 1,18 betrug, ergab kein Produkt gemäss der Erfindung; das Garn zeigte eine negative Schrumpfspannung bei 180° 0. Auch die Versuche 5.2 und 5-10, in denen die Streckverhältnisse etwa 1,3 bzw· etwa 2,9 betrugen, ergaben nur am Bande liegende Produkte.

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Die in der Tabelle IV genannten Ergebnisse zeigen, dass die Selbstkräuselbarkeit der Fasern und Garne, wie sie in den Messungen des Filamentkräuselindex und der Bündelkräuseldehnung zum Ausdruck kommt, ein Maximum bei einem Streckverhältnis von etwa 1,8 : 1 durchlief. Die Selbstkräuselbarkeit nahm bei diesen Versuchen mit der Verminderung des Streckverhältnisses auf unter etwa 1,3 : 1 oder Erhöhung auf über etwa 2,6 : 1 rasch ab. Bei einer Verminderung des Streckverhältnisses auf unter 1,3 durch weiteres Erhöhen der Zuführwalzen-Geschwindigkeit bei Eonstanthaltung der Streckwalzen-Geschwindigkeit nahm die Selbstkräuselbarkeit weiter auf ein Minimum bei etwa 1,2 : 1 ab. Eine Fortsetzung der Streckverhältnis-Verminderung durch Erhöhen der Zuführwalzen-Geschwindigkeit verursachte ein rasches Umschlagen der geringen in starke Selbstkräuselbarkeit, aber in dieser Weise erzeugte Filamente hatten im allgemeinen einen übermässigen Stretchcharakter (z. B. eine Bruchdehnung von über 120 %) und waren schwach und zeigten keine signifikante Schrumpfspannung bei 180° C.

Bei der Durchführung von ähnlichen Versuchen mit Fasern kreisförmigen Querschnitts war der Grad der Selbstkräuselbarkeit gewöhnlich etwas geringer (bei sonst konstanten Variablen), aber es wurde in ähnlicher Weise eine Steigerung der Selbstkräuselbarkeit im Streckverhältnis-Bereich von 1,6 : 1 bis 2,2 : 1 erhalten. Bei anderen ähnlichen Versuchen, bei denen die Filamente vor dem Aufwickeln heissluftdüsenbehandelt wurden, bestätigten die anfallenden Garne die oben beschriebenen Auswirkungen des Streckverhältnisses auf die Selbstkräuselbarkeit.

Beispiel 6

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines selbstkräuselbaren Hochbausch-Filamentgarns gemäss der Erfindung und seinen nachfolgenden Einsatz bei der Teppichherstellung.

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Polyhexamethylenadipamid-Polymer-Flocke mit einer relativen Viscosität von 43 wurde konditioniert und geschmolzen und von der Zahnradpumpe 1 dosiert durch vier zylinderförmige Pakkungsaufbauten 2 geführt, die nebeneinander angeordnet waren und deren jeder Sandfilter, Siebe, eine Verteilerplatte und eine Spinndüse aufwies (Bezugszeichen beziehen sich hier auf die entsprechend bezeichneten Teile in Fig. 1). Jede der zylinderförmigen Spinndüsen enthielt sechs Spinnaustrittsöffnungen, deren jede aus drei sich aufschneidenden, rechteckigen Schlitzen bestand, die im Winkelabstand von 120° vorlagen, jeweils eine Länge von 0,508 mm, Breite von 0,203 mm und Tiefe von 0,508 mm hatten und auf ihrer Breite unter Bildung eines Y untereinander in Verbindung standen. Das Polymere wurde mit einer Temperatur von 296° C und einer Geschwindigkeit von 7 g/min pro Austrittsöffnung zu dreiflügeligen Filamenten mit einem Formfaktor von 1,8 schmelzgesponnen. Die Geschwindigkeit des extrudierten Strahls betrug 23 m/min. Die Filamente hatten eine relative Viscosität von 62.

Die schmelzgesponnenen Filamente 20 wurden unter Handhabung in Form von vier Gruppen zu je sechs Filamenten nach unten geführt und an der Zuführwalze 7 gesammelt, die sich etwa 470 cm unter der Spinndüse befand. Auf dem Weg von der Spinndüse zur Zuführwalze 7 lief jede der 6-Filament-Gruppen nacheinander durch eine 150 cm lange Zone 4 querströmender Luft und über die etwa 160 cm von der Spinndüse entfernte Schlichtewalze 5i um dann zwischen Keramikführungen 6, die etwa 175 cm von der Spinndüse entfernt angeordnet waren, zusammengeführt zu werden. Die dreiflügeligen Filamente waren so ausgerichtet, dass der Luftquerstrom allgemein zum Kopf eines der Flügel jedes Filamentquerschnitts (anstatt zum Bereich zwischen Flügeln) hin gerichtet war. Die durchschnittliche Luftgeschwindigkeit in Zone 4 betrug etwa 0,4 m/sec. Die Temperatur der Abschreckluft betrug 18,5° C.

- 46 -

Ö30067/07SÖ

ED-2805 -. j

Nach dem Austritt aus der Luftquerstrom-Abschreckzone 4 wurden die Filamente (mit einer geschätzten durchschnittlichen Oberflächentemperatur von etwa 110 bis 120° C) mit wässriger Flüssigkeit zusammengebracht, welche die umlaufende Walze 5 als Film auf sich trug. Die wässrige Flüssigkeit enthielt 94 Gew.% Wasser und 6 Gew.% nichtwässrige Streckschlichtematerialien. Die Filamentoberflächen wurden von der Flüssigkeit im wesentlichen vollständig benetzt.

Die vier 6-Filament-Gruppen wurden dann weitergeführt und an der Zuführwalze 7 gesammelt. Die gesammelten Filamente wurden dann zur Streckzone weitergeführt, die die Zuführwalze 7» den Streckstab 31 und die Streckwalzen 8 umfasste. Die Geschwindigkeit der Zuführwalze betrug 2027 m/min und diejenige der Streckwalze 3648 m/min, wodurch die Filamente bei einem mechanischen Streckverhältnis von 1,80 : 1 gestreckt wurden. Die Streckwalzen-Temperatur betrug 130° C.

Die Filamente wurden dann von der Streckwalze 8 durch die Abzugswalze 12 abgezogen, mit wässriger Schlichtelösung auf einem (nicht eingezeichneten) Walzen-Applikator behandelt und ohne Düsenbehandlung auf der oberflächengetriebenen Hülse 13 als 24-Filament-Garn von 440 dtex (400 den) aufgewickelt. Das Garn hatte eine Festigkeit von 2,47 dN/tex (2,8 g/den), eine Dehnung von 54 % und einen Modul von 8,8. Durch Wärmebehandlung des Garns im in siedenden Wasser entspannten Zustand entwickelten die Filamente sich häufig umkehrende, schraubenförmige Kräusel, die in ihrer Kräuselfrequenz sowohl längs der Filamente als auch von Filament zu Filament variierten.Die Kräuselfrequenz betrug 3,1/cm und die Umkehr frequenz 2,4/cm.

Das obenbeschriebene Garn wurde (vor Abkochung) in einer gesonderten Verfahrensstufe in der in Fig. 4 gezeigten Weise mit einem Heissfluidstrahl behandelt, um es zu schrumpfen und wirren und die Kräuselung partiell zu entwickeln.Hierzu wurden fünf Hülsenwickel des verstreckten 24-Filament-440-

- 47 030087/0750

dtex-Garns von einem Gestell 60 durch SchweineSchwänzchen 67 zugeführt, an der ösenführung 61 vereinigt und dann den nichtbeheizten Zuführwalzen 62 zugeleitet, deren Geschwindigkeit 224 m/min betrug. Die Filamente wurden dann von den Zuführwalzen durch die Heissfluiddüse 63 abgezogen, welche die Filamente vorwärtsführte, schrumpfte und wirrte und die Kräuselung in den Filamenten partiell entwickelte. Die Düse 63 (in Fig. 1 von US-PS 3 005 251 dargestellt) wurde mit Wasserdampf von 240° C und einem Druck P^ von 3,14 bar (3,1 Atmosphären Überdruck) gespeist. Die Filamente wurden dann von der Voreilregelwalze 64 und Zugspannungsregelwalze 65 abgezogen und auf der oberflächengetriebenen Hülse 66 aufgewickelt. Das 120-Filament-Garn hatte einen Titer von 2599 dtex (2339 den) und entwickelte nach Entspanntbehandlung in siedendem Wasser ein kohäsives, schraubenförmig gekräuseltes Gefüge mit einer Bündelkräuseldehnung von 87 %» einer Kräuselfrequenz von 3,8/cm und einer Kinkfrequenz von 1,1/cm.

Das 2599-dtex-Garn wurde auf einer 0,40-cm-gg-Schlingenflor-Tuftingmaschine als Tuftgarn zur Bildung eines Egalflor-

Teppichs von 0,678 kg/m Flächengewicht mit einer Florhöhe von 1,27 cni eingesetzt. Der Teppich wurde dann in einem kontinuierlichen Färbeprozess gefärbt. Das Garn verhielt sich während des gesamten Teppicherstellungsvorgangs zufriedenstellend, und der mit ihm hergestellte Teppich stellte in Deckkraft, Bauschigkeit wie auch Glanz zufrieden.

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030067/07S0

Tabelle I Produkte der Beispiele 1 und 2

Produkt vor dem Abkochen

Titer, den , dtex

Festigkeit, g/den , dN/tex

Dehnung, % Modul
KP-Index Schrumpf, %

Schrumpf spannung bei 180° C,

mg/den

mW/tex (Millinewton/tex)

Produkt nach Abkochung Titer, dtex Festigkeit, dN/tex Festigkeitszunahme, % Dehnung, % ftodul

Bündelkräuseldehnung, % Kräuselcharakteristiken der Faser Filamentkräuselindex Kräuselfrequenz, cm Schwankungskoeffizient der Kräuselfrequenz, %

_^ Umkehrfre quenz, cm

-1 Kinkfre quenz, cm

Garn von Beispiel 1	Faser von Beispiel 2
1439 1599	20,0 22,2
2,01 1,77	3,2 2,83
74	104
6,3	8,6
63	56
3,2**)	0,4
4***) 0,35	33 2,91
1625	. 21,7
1,92	2,56
7,7	-9
67	99
5,2	7,1
57	·)
14,0	9,5
3,6	2,6
24	41
2,6	1,9
0,7	0,3

*) nicht für Fasern geltend '*)

**) Wiederholte Versuche ergaben für diesen Wert übereinstimmend ei;wa 5 %
***) Wiederholte Versuche ergaben für diesen Wert übereinstimmend etwa 25 mg/den (2,2 mN/tex)

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RD-2805

■St-

Tabelle II

Produkte von Beispiel 3

Garn A

Verfahrensbedingungen Wasserauf nähme, % Zuführwalzen-Geschwindigkeit, m/min Streckwalzen-Geschwindigkeit, m/min Maschinenstre ckverhältni s IXi senbehan dl ung

Garn vor Abkochung Titer, dtex Fe stigke it, dN/tex Dehnung, % Modul
KP-Index Schrumpf, % Schrumpf spannung bei 180⁰C, mN/tex

Garn nach Abkochung Titer, dtex Festigkeit, dF/tex Festigkeitszunahme, % Dehnung, % Modul
Bündelkräuseldehnung, %

Kräuselcharakteristiken der Faser Filamentkräuselindex Kräüselfrequenz, cm Schwankungskoeffizient der Kräuselfrequenz, % Umkehrfre quenz, cm Kinkfre quenz, cm Garn B

2,9	3,6
1186	1186
2116	2116
1,78:1	1,78:1
nein	da
124-7	1267
2,39	2,02
59	53
7,2	6,0
O	0
17	14
3,9	2,6
1319	1352
2,47	2,11
3,3	4,4
86	72
4,3	4,1
26	22
9,1	11,9
2,7	3,4
21	19
1,3	1,6
O	0,6

- 50 -

030067/07B0

Tabelle III Produkte yon Beispiel 4

Probe 4.1 4.2 4.3 4.4

44	64	70	95
1,4	1,4	1,0	4,7
1261	1254	1269	1270
2,01	2,01	2,27	2,12
100	86	97	90
6,9	7,8	8,0	7,0
46	53	50	29
3,9	4,5	4,8	5,4

Verfahrensbe dingungen Abstand des Applikators von

der Spinndüse, cm 310 235 207 152

Filament-Temperatur beim Flüssigkeitskontakt, °C Wasser-Auf nähme, % Garn vor Abkochung Titer, dtex
Festigkeit, dN/tex Dehnung, %
Modul
KP-Index
Schrumpf, %

Schrumpf spannung bei 180 C

mN/tex 1,1 2,0 3,1 1,3

Garn nach Abkochung Titer, dtex

Festigkeit, dU/tex Festigkeitszunahme, % Dehnung, %

MDdul

Bündelkräuseldehnung, % Kräuselcharakteristiken der Faser Filamentkräuselindex Kräuselfre quenz, cm Schwankungskoeffizient der Kräuselfrequenz, % Umkehrfrequenz, cm~ Kinkfrequenz, cm~

1237	1251	1244	1254
2,19	2,53	2,26	2,47
8,8	25,4	-0,39	16,7
94	98	92	95
6,6	6,8	6,3	6,2
17	29	23	66
6,2	6,9	6,9	11,4
1,3	1,3	1,7	2,0
32	49	22	28
0,2	1,3	1,0	2,3

- 51 -

030067/0750

0? a belle III
(Fortsetzung)

Produkte von Beispiel 4

Probe ibJi iL-6 {hl 4.8

Verfahrensbedingungen Abstand des Applikators von

der Spinndüse, cm 13C 102 89 79

Filament-Temperatur beim

Flüssigkeitskontakt, 0C	111	130	140	150
Wasser-Aufnahme, %	5,7	6,4	6,7	8,4
Garn vor Abkochung
Titer, dtex	1270	1280	1289	1228
Fe stigke it, dN/tex	2,68	2,80	2,45	2,08
Dehnung, %	94	77	69	48
Modul	7,9	9,2	9,1	9,3
KP-Index	26	25	27	26
Schrumpf, %	5,8	10,8	10,9	13,6

Schrumpfspannung bei 180° C,

mN/tex 3,0 2,7 7,0 7,5

Garn nach Abkochung Titer, dtex

Festigkeit, dF/tex Festigkeitszunahme, % Dehnung, %

Modul

Bündelkräuseldehnung, % Kräuselcharakteristiken der Faser Filamentkräuselindex KrauseIfre quena, cm

Schwankungskoeffizient der Kräuselfrequenz, %

Umkehrfrequenz, cm

_1 Kinkfrequenz, cm

1300	1354	1351	1270
2*71	2,87	2,58	2,53
1,3	2,5	5,4	21,7
94	83	73	59
6,6	6,4	5,8	6,1
67	71	108	102
18,6	20,2	29,6	25,7
2,4	2,7	3,3	3,9
20	14	15	16
2,8	3,3	3,8	4,6

-

030067/0750

Tabelle IV

Produkte von Beispiel 5

Probe 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

Verfahrensbe dingungen Zuführwalzen-Ge schwindig-

keit, m/min 1767 1626 1514 1414 1245

Maschinenstr&ckverhältnis 1,18 1,29 1,38 1,48 1,68 Garn vor Abkochung

Titer, dtex 1250 1271 1271 1283 1285

Festigkeit, dN/tex 1,51 1,63 1,70 1,75 1,94

Dehnung, % 99 97 96 87 81

Modul 4,6 5,2 5,5 5,9 6,5

KP-Index 60 60 62 63 64

Schrumpf, % 1,3 2,9 3,6 4,3 5,6

Schrumpf spannung bei

180OC mHAex -0,2 0,2 0,5 1,0 2,0

Garn nach Abkochung Titer, dtex
Festigkeit, dN/tex Festigkeitszunahme, % Dehnung, %
Modul
Bündelkräuseldehung, %

Kräuselcharakteristiken der Faser

Filamentkrauselindex Kräuselfre quenz, cm Schwankungskoeffizient der Kräuselfrequenz, % Umkehrfre quenz, cm Kinkfre quenz, cm

- 53 -

1219	1253	1282	1312	1349
1,72	1,85	1,87	1,86	1,96
14	13	9,8	6,6	0,9
96	97	95	89	86
5,1	4,9	5,0	5,2	4,9
42	51	61	67	77
6,9	9,0	10,2	10,3	11,8
2,4	2,4	2,5	2,4	2,6
18	36	29	37	25
2,0	1,5	1,7	1,9	2,4
	*/0	^O	-vX)	λ,Ο

030067/0750

RD-2805

0? a belle IV
(.Fortsetzung,)

Produktevon Beispiel 5

Probe

Verfahrensbe dingungen

Zuführwalzen-Ge schwindigi /

5.6 5-7 5.8 5.9

keit, m/mm	1178	1053	921	849	785
Maschinenstreckverhältnis	1,78	2,02	2,43	2,63	2,85
Garn vor Abkochung
Titer, dtex	1299	1288	1289	1309	1315
Festigkeit, dN/tex	1,96	2,12	2,41	2,55	2,72
Dehnung, %	76	71	60	56	50
Modul	6,9	7,7	10,3	11,6	13,9
KP-Index	65	68	64	64	63
Schrumpf, %	6,0	6,9	5,5	7,6	7,7
Schrumpf spannung bei 180°C, mN/tex	2,7	3,8	6,1	6,7	8,4
Garn nach Abkochung
Titer, dtex	1359	1339	1362	1378	1407
Festigkeit, dN/tex	2,03	2,22	2,45	2,56	2,72
Festigkeitszunahme, %	3,6	4,6	1,5	0,4	0
Sehnung, %	82	75	71	65	62
Modul	5,4	5,9	6,4	6,9	7,2
Bündelkräuseldehnung, %	81	70	67	51	43
Kräuselcharakteristiken der Faser
Filamentkräuselindex	12,7	10,5	10,4	9,6	5,6
Kräuselfrequenz, cm"	2,6	-Γ2,5	2,7	1,8	2,1

Schwankungskoeffizient

der Kräuselfrequenz, % 29

Umkehrfrequenz, cm~ 1,9

Kinkfrequenz, cm" "0

Ende der Beschreibung

36
1,8

26 2,3

33 1,6

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Claims (11)

Patentansprüche

1. Verfankern zum Herstellen selbstkräuselbarer Einkomponenten-Fasern unter aufeinanderfolgendem Schmelzspinnen von Polyhexamethylenadipamid- oder Polycaproamid-Polymerem zu Filamenten, Luftabschrecken der Filamente, Zusammenbringen der Filamente mit Wasser und dann Strecken der Filamente, dadurch gekennzeichnet, dass man die Filamente mittels eines Luftquerstroms, dessen durchschnittliche Geschwindigkeit weniger als 3 m/s betragt, auf eine durchschnittliche Oberflächentemperatur im Bereich von etwa 40 bis 130° C abschreckt, auf die Filamente, während sich diese auf jener Oberflächentemperatur befinden, eine Wirkmenge an wässriger Flüssigkeit aufbringt, und die Filamente bei einem Streckverhältnis von mindestens 1,3 : 1 streckt und auf diese Weise eine Festigkeit der Filamente von mindestens 1»3 g/den (1,1 dN/tex), eine Bruchdehnung von nicht über 120 % und die Befähigung, bei Einwirkung einer Wärmeentspannungsbehandlung eine im wesentlichen schraubenförmige, sich häufig umkehrende Kräuselung mit einem Filamentkräusalinde:c von mindestens 6 zu entwickeln, herstell"

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit des

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Querstroms im Bereich, von 0,1 bis 1,5 m/s arbeitet und den Querstrom in einer Luftabschreckssone von mindestens 70 cm Länge zur Einwirkung bringt, in der auf die Filamente aufgebrachten, wässrigen Flüssigkeit eine Wassermenge von mindestens 1 % vom Gewicht der Filamente einsetzt, die so benetzten Filamente einer Streckzone mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 4-50 bis 2300 m/min zuführt und die Filamente bei einem Streckverhältnis von nicht über 2,6 : 1 streckt.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Polymeres Polyhexamethylenadip amid einsetzt und dieses bei einer Geschwindigkeit von 1 bis 7 g/min je Spinnaustrittsoffnung zu Filamenten mit einer relativen Viscosität von mindestens 50 schmelzspinnt, wobei die durchschnittliche Oberflächentemperatur, auf welche die Filamente luftabgeschreckt werden, im Bereich von 75 bis 115° C liegt, die wässrige Flüssigkeit die Oberfläche der Filamente im wesentlichen vollständig benetzt, die ifenge des aufgebrachten Wassers im Bereich von 1 bis 15 % liegt, die Geschwindigkeit der in die Streckzone eintretenden Filamente im Bereich von 800 bis 1400 m/min liegt und das Streckverhältnis mindestens 1,6 : 1 beträgt, und auf diese Weiss Filamente mit einem Titer von 5 1/2 bis 28 dtex (5 bis 25 den) und der Befähigung, bei Einwirkung der Entspanntwärmebehandlung einen Filamentkräuselindex von mindestens 9 zu zeigen, herstellt.

4·. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Streckstufe ohne äussere Erhitzung der Filamente durchführt.

5. Nichtknollige, verstreckte, selbstkräuselbare bzw. gekräuselte Einkomponenten Polyhexamethylenadipamid- oder Polycaproamid-Faser, gekennzeichnet durch eine Festigkeit von mindestens 1,1 dN/tex (1,3 g/den), eine Bruch-

— 2 —

RD-2805 2.

dehnung von nicht über 120 % und, bei Einwirkung einer Entspanntwärmebehandlung, die Entwicklung einer im wesentlichen schraubenförmigen, sich häufig umkehrenden Kräuselung mit einem Filamentkräuselindex von mindestens 6.

6. Faser nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Kristallperfektionsindex von nicht über 70.

7· Faser nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch die Eigenschaft, bei Einwirkung der Entspanntwärmebehandlung an Festigkeit zuzunehmen.

8. Faser nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass sie von mechanisch herbeigeführter Deformation im wesentlichen frei ist.

9· Faser nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine Schrumpfsp von mindestens 1/4· mN/tex (3 mg/den)

gekennzeichnet durch eine Schrumpfspannung bei 180° C

10. Faser nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie gekräuselt ist und eine Festigkeit im Bereich von 0,13 bis 3,1 dN/tex (1,5 bis 3»5 ε/den), eine Bruchdehnung im Bereich von 50 bis 120 %, eine durchschnittliche Kräuselfrequenz von mindestens 1,2/cm Faserlänge im ausgestreckten Zustand und eine durchschnittliche Wendelumkehrfrequenz von mindestens 0,6/cm Faserlänge im ausgestreckten Zustand hat und von mechanisch herbeigeführter Deformation im wesentlichen frei ist.

11. Faser nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10

in Form eines Filamentgarns, das bei Einwirkung der Entspanntwärmebehandlung eine Bündelkräuseldehnung von mindestens 20 % entwickelt.

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