|
(11) | EP 0 591 827 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
| (54) | Coregarne enthaltend eine Seele aus hochfestem Polyestermaterial, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung ausgewählter Polyestermaterialien zur Herstellung von Coregarnen |
| (57) Beschrieben werden Coregarne enthaltend ausgewählte Seelenfäden aus Polyestermaterial.
Die Coregarne sind dadurch gekennzeichnet, daß a) der Seelenfaden aus Filamenten aus
fadenbildendem Polyester besteht, der ein mittleres Molekualrgewicht entsprechend
einer relativen Lösungsviskosität (ermittelt an Lösungen von 1 g Polyester in 100
ml Dichloressigsäure bei 25 °C) von mindestens 1,9 aufweist, daß b) der Seelenfaden
eine spezifische Festigkeit von mindestens 60 cN/tex besitzt, und daß c) die Nahtlänge
bis zum Bruch des Coregarns bei einer Nähprüfung unter erschwerten Bedingungen mehr
als 800 cm beträgt, wobei die Nähprüfung an vier Lagen Baumwollköper des Flächengewichtes
von 350 g/m² bei 5000 Stichen/min, vier Stichen/cm, einer Nähspannung von 220 cN und
bei Vorwärtsnähen durchgeführt wird. Die Coregarne sind erhältlich durch ein Verfahren umfassend die Maßnahmen: i) Herstellung von Multifilamentgarnen auf der Basis von Polyestern, die ein mittleres Molekualrgewicht entsprechend einer relativen Lösungsviskosität (ermittelt an Lösungen von 1 g Polyester in 100 ml Dichloressigsäure bei 25 °C) von mindestens 1,9 aufweisen, durch Schmelzspinnen von Polyester bei einer Abzugsgeschwindigkeit von mindestens 1500 m/min, vorzugsweise 1900 bis 3200 m/min, und anschließendes Verstrecken unter Bedingungen, so daß das Garn eine Höchstzugkraft bei einer Höchstzugkraftdehnung von etwa 15 % aufweist, die der maximal erzielbaren Höchstzugkraft für das betreffende Garn entspricht oder die bis zu 30 % unter diesem Wert liegt, und ii) Ummantelung dieses Multifilamentgarnes mit Fasern pflanzlicher, halb- oder vollsynthetischer Herkunft oder Mischungen hieraus in an sich bekannter Weise, so daß das Multifilamentgarn praktisch vollkommen abgedeckt ist. |
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft neue Coregarne, die ein ausgewähltes Seelenmaterial enthalten, angepaßte Verfahren zu deren Herstellung, sowie die Verwendung von ausgewählten Polyestermaterialien zur Herstellung von Coregarnen.
[0002] Coregarne sind an sich bekannt und werden insbesondere als Nähfäden eingesetzt. Solche Garne bestehen üblicherweise aus ein oder mehreren Corefäden, von denen jeder aus einem Seelenfaden aus synthetischem Material besteht, der im Spinnverfahren mit Fasern pflanzlicher, halb- oder vollsynthetischer Herkunft oder Mischungen hieraus unter gleichzeitiger Drehungsgebung so ummantelt wird, daß der Seelenfaden praktisch vollkommen abgedeckt ist. Coregarne dieses Typs sind beispielsweise aus der DE-AS-1,550,040, dem DE-Gbm-75-37,019,der DE-A-2,436,997 und der EP-A-241,857 bekannt.
[0003] Bei diesen vorbekannten Coregarnen bestehen die Seelenfäden aus hochfestem synthetischem Material, während die Umhüllung im Regelfall keinen wesentlichen Beitrag zur Festigkeit des Garnes beisteuert. Die Umhüllung dient in erster Linie dem Schutz des Seelenmaterials gegen Überhitzung bei hoher mechanischer Beanspruchung, beispielsweise beim Einsatz in Industrienähmaschinen.
[0004] Es sind bereits unterschiedliche Seelenmaterialien für Coregarne vorgeschlagen worden. So sind aus der DE-A-2,436,997 und der EP-A-241,857 hochfeste Polyesterfilamente für diesen Einsatz bekannt.
[0005] Ferner sind aus der EP-A-173,200 multifile Zulieferfäden zur Herstellung von Nähgarnen bekannt, die aus schnellgesponnenem, hochverstrecktem und hochmolekularem Polyestermaterial bestehen. Die Herstellung von Coregarnen aus diesem Material wird nicht explizit erwähnt. Die aus dieser Publikation bekannten Zulieferfäden lassen sich zu Nähfäden verarbeiten, die unter erschwerten Bedingungen eine hohe Nählange aufweisen, sowie eine hohe Nahtfestigkeit besitzen.
[0006] Im Rahmen der ständigen Verbesserung der Produktivität von Industrienähaschinen, die sich unter anderem in einer höheren Stichzahl pro Zeiteinheit und/oder in verbesserten Maschinenlaufzeiten ausdrückt, besteht ein Bedürfnis nach Nähfäden, die sich unter erschwerten Nähbedingungen einsetzen lassen und deren Fadenbruchrate möglichst gering ist. Ferner werden an die Nahtfestigkeit der gebildeten Naht hohe Ansprüche gestellt.
[0007] Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Nähgarn mit dem gewünschten Eigenschaftsprofil bereitgestellt.
[0008] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Coregarn enthaltend mindestens einen Seelenfaden aus Polyestermaterial, der mit Fasern pflanzlicher, halb- oder vollsynthetischer Herkunft oder Mischungen hieraus so ummantelt ist, daß der Seelenfaden praktisch vollkommen abgedeckt ist. Das erfindungsgemäße Garn ist dadurch gekenn-zeichnet, daß,
a) der Seelenfaden aus Filamenten aus fadenbildendem Polyester besteht, der ein mittleres
Molekulargewicht entsprechend einer relativen Lösungsviskosität (ermittelt an Lösungen
von 1 g Polyester in 100 ml Dichloressigsäure bei 25 °C) von mindestens 1,9 aufweist,
daß
b) der Seelenfaden eine spezifische Festigkeit von mindestens 60 cN/tex besitzt, und daß
c) die Nahtlänge bis zum Bruch des Coregarns bei einer Nähprüfung unter erschwerten Bedingungen mehr als 800 cm beträgt, wobei die Nähprüfung an vier Lagen Baumwollköper des Flächengewichtes von 350 g/m² bei 5000 Stichen/min, vier Stichen/cm, einer Nähspannung von 220 cN und bei Vorwärtsnähen durchgeführt wird.
[0009] Unter dem Begriff "mit Fasern ... so ummantelt, daß der Seelenfaden praktisch vollkommen abgedeckt ist" ist im Rahmen dieser Erfindung eine solche Ummantelung des Seelenfadens durch die Umwindefasern zu verstehen, daß der Seelenfaden unter Nähbedingungen praktisch keiner Veränderung hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften unterliegt, und daß insbesondere die Festigkeiten und die Schlingenfestigkeiten des Seelenmaterials vor und nach dem Vernähen im wesentlichen unverändert sind, sich also z.B. nur um höchstens 10 % verringern.
[0010] Unter dem Begriff "spezifische Festigkeit" ist der Quotient aus Höchstzugkraft und Titer im Augenblick des Reißens zu verstehen.
[0011] Es hat sich gezeigt, daß der Einsatz von schnellgesponnenem und hochverstrecktem Polyestermultifilamentgarn bei der Herstellung von Coregarnen zu Produkten führt, die neben der gewünschten hohen Garnfestigkeit auch weitere für die Anwendung vorteilhafte Eigenschaften aufweisen.
[0012] So erhält man ausgezeichnete Schlingenfestigkeiten und Schrumpfeigenschaften des Coregarnes, sowie Nahtfestigkeiten der damit hergestellten Nähte.
[0013] Die Feinheitsfestigkeit (gemessen nach DIN 53 834) der erfindungsgemäßen Coregarne beträgt üblicherweise mehr als 40 cN/tex, vorzugsweise 42 bis 46 cN/tex. Darunter ist die Höchstzugkraft, bezogen auf den Einsatztiter des gesamten Coregarns zu verstehen.
[0014] Die Schlingenfestigkeit (gemessen nach DIN 53 843) der erfindungsgemäßen Coregarne beträgt üblicherweise mehr als 29 cN/tex, vorzugsweise 30 bis 34 cN/tex.
[0015] Die Bezugsdehnung bei 300 cN Belastung (gemessen nach DIN 53 834) der erfindungsgemäßen Coregarne beträgt üblicherweise weniger als 3,5 %, vorzugsweise 2,8 bis 3,2 %.
[0016] Die Höchstzugkraftdehnung (gemessen nach DIN 53 834) der erfindungsgemäßen Coregarne beträgt üblicherweise weniger als 20 %, vorzugsweise 16 bis 19 %. Die Höchstzugkraftdehnung ist die Dehnung, die das Garn bei Einwirkung der Höchstzugkraft erfährt.
[0017] Der Thermoschrumpf bei 180 °C (gemessen nach DIN 53 866, Teil 3) der erfindungsgemäßen Coregarne beträgt üblicherweise weniger als 2 %, vorzugsweise 1,4 bis 1,8 %.
[0018] Es wurde gefunden, daß die günstige Kombination von Eigenschaften, insbesondere von Zug- und Querfestigkeiten des erfindungsgemäß eingesetzten Seelenmaterials, zu besonders guten Näheigenschaften führt.
[0019] Diese lassen sich anhand eines speziell entwickelten Prüfverfahrens, wie es in der DE-A-3,431,832 beschrieben ist, charakterisieren. Als Meßgröße dient ein Nähtest mit Hilfe einer Industrienähmaschine unter genormten Bedingungen. Aus der Länge der erzeugten Naht kann auf die Eignung eines Nähgarnes geschlossen werden. Eingesetzt wird eine Industrienähmaschine der Firma Pfaff mit einer Nadel Nm 90; genäht wird unter Einstellung eines Steppstiches mit vier Stichen pro Zentimeter und einer Nähgeschwindigkeit von 5000 Stichen pro Minute. Die Belastung des Fadens beträgt 220 cN. Genäht wird eine vierfache Lage von Baumwollköper mit einem Flächengewicht von je 350 g/m², das 33 Kett- und 20,5 Schußfäden pro Zentimeter aufweist. Es wurde ein Standardgewebe für Arbeitsanzüge eingesetzt. Der Meßwert "Nählänge" gibt die Länge der Naht in Zentimetern bis zum Fadenbruch an und ist ein Mittelwert aus zehn Nähversuchen je Probespule.
[0020] Die erfindungsgemäßen Coregarne zeigen unter diesen Prüfbedingungen beim Vorwärtsnähen "Nählängen" von mehr als 800 cm, vorzugsweise 875 bis 1050 cm.
[0021] Die Nahtfestigkeit ist eine weitere Meßgröße zur Beurteilung der Eigenschaften von Nähgarnen. Sie wird bestimt durch den Einsatz einer Industrienähmaschine, z.B. der Firma Pfaff, mit der weiter oben angegebenen Maschineneinstellung. Ober- und Unterfaden sind bei dieser Prüfung gleich und bestehen jeweils aus dem erfindungsgemäßen Coregarn. Die Fadenbelastung wird optimal für gutes Nahtbild eingestellt, genäht wird eine zweifache Lage von Baumwollköper. Als Baumwollköper wird das gleiche Material benutzt, das auch bei der Nählängenbestimmung eingesetzt wurde. Die Nahtfestigkeit ist die maximale Zugkraft eines 5 cm breiten Streifens. Die Zugkraft wird in einem Zugreißgerät mit einer Arbeitsgeschwindigkeit von 10 cm pro Minute bestimmt.
[0022] Mit den erfindungsgemäßen Coregarnen lassen sich üblicherweise Nahtfestigkeiten von mehr als 35 daN erzielen, vorzugsweise von 36 bis 41 daN.
[0023] Bevorzugt werden Coregarne, die einen Endtiter von 100 bis 1500 dtex, insbesondere von 130 bis 750 dtex, aufweisen.
[0024] Der Seelenfaden der erfindungsgemäßen Coregarne weist vorzugsweise einen Titer von 45 bis 300 dtex auf. Liegen mehrere Seelenfäden im Coregarn vor, so multipliziert sich dieser Titer entsprechend der Anzahl der Seelenfäden.
[0025] Vorzugsweise besteht das erfindungsgemäße Coregarn aus zwei miteinander verzwirnten Seelenfäden, die ihererseits jeweils mit Fasern pflanzlicher, halb- oder vollsynthetischer Herkunft so ummantelt sind, so daß der Seelenfaden praktisch vollkommen abgedeckt ist.
[0026] Das Gewichtsverhältnis von Seelenfilamenten zu Umwindefasern des erfindungsgemäßen Coregarnes beträgt üblicherweise 30 : 70 bis 50 : 50, vorzugsweise etwa 40 : 60.
[0027] Seelen- und Umwindefasern unterscheiden sich im allgemeinen bezüglich ihres Einzeltiters. Dieser beträgt für die Seelenfilamente üblicherweise 2 bis 10 dtex. Für die Umwindefasern beträgt dieser im Falle von Polyesterfasern üblicherweise 1 bis 2 dtex.
[0028] Das Seelenmaterial des erfindungsgemäßen Coregarnes besteht aus Polyester der oben angegebenen Spezifikationen. Das Seelenmaterial wird in Form von Multifilamentgarnen eingesetzt.
[0029] Das Umwindegarn der erfindungsgemäßen Coregarne kann im Prinzip aus beliebigen Fasern bestehen. Dabei ist der Begriff "Faser" in seiner breitesten Bedeutung zu verstehen, also als Multifilament oder als Stapelfaser. Auch vom Material her ist das Umwindegarn keinen Beschränkungen unterworfen. Es lassen sich im weitesten Sinne Fasern pflanzlicher, halb- oder vollsynthetischer Herkunft einsetzen, sofern diese sich dazu eignen, den Seelenfaden während des Vernähens zu schützen.
[0031] Beispiele für Fasern halbsynthetischer Herkunft sind Cellulosefasern, die z.B. durch das Xanthogenatverfahren erhältlich sind.
[0032] Beispiele für Fasern synthetischer Herkunft sind Fasern aus synthetischen spinnbaren Polymeren und Polykondensationsprodukten, wie z.B. aus Polyamiden, Polyacrylnitril und insbesondere aus Polyestern.
[0033] Als Polyester für das Seelenmaterial und gegebenenfalls das Umwindegarn kommen insbesondere solche in Frage, die im wesentlichen aus aromatischen Dicarbonsäuren, wie z.B. 1,4-, 1,5- oder 2,6-Naphthalindicarbonsäure, Isophthalsäure oder insbesondere Terephthalsäure und aliphatischen Diolen mit 2 bis 6, insbesondere 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Ethylenglkol, 1,3-Propandiol oder 1,4-Butandiol durch Cokondensation erhalten werden. Ferner eignen sich Hydroxycarbonsäuren als Ausgangsmaterialien für Polyester.
[0034] Die oben genannten Polyester-Rohmaterialien können auch durch Einkondensieren geringer Anteile aliphatischer Dicarbonsäuren, wie z.B. Glutarsäure, Adipinsäure oder Sebacinsäure oder von Polyglykolen, wie z.B. Diethylenglykol, (2,2'-Dihydroxydiethylether), Triethylenglykol, (1,2-Di-(2-hydroxy-ethoxy)ethan) oder auch von geringeren Anteilen höhermolekularer Polyethylenglykole modifiziert werden.
[0035] Eine weitere Modifikationsmöglichkeit, die insbesondere auf das färberische Verhalten der erfindungsgemäßen Coregarne Einfluß nimmt, ist die Modifikation durch sulfogruppenhaltige Bausteine, wie z.B. durch den Einbau von Sulfoisophthalsäure.
[0036] Die Obergrenze der Endfestigkeit der erfindungsgemäßen Coregarne hängt unter anderem vom gewählten Kondensationsgrad des im Seelenmaterial eingesetzten Polestermaterials ab. Der Kondensationsgrad des Polymeren kommt in seiner Viskosität zum Ausdruck. Ein hoher Kondensationsgrad, d.h. eine hohe Viskosität, führt zu besonders hohen Endfestigkeiten.
[0037] Die erfindungsgemäß als Seelenmaterialien eingesetzten Polyester weisen eine relative Lösungsviskosität (ermittelt an Lösungen von 1 g Polyester in 100 ml Dichloressigsäure bei 25 °C) von mindestens 1,9 auf.
[0038] Bevorzug setzt man Polyester ein, die eine relative Lösungsviskosität von 1,9 bis 2,4, insbesondere von 1,95 bis 2,1, aufweisen.
[0039] Ein bevorzugtes Polyestermaterial zur Herstellung der Seele und gegebenenfalls des Umwindegarns der erfindungsgemäßen Coregarne ist Polyethylenterephthalat oder Copolyester enthaltend wiederkehrende Ethylenterephthalateinheiten.
[0040] Die Seelenfäden der erfindungsgemäßen Coregarne weisen eine Höchstzugkraft von mindestens 60 cN/tex, vorzugsweise von 65 bis 90 cN/tex, auf.
[0042] Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Coregarns wird als Seelenmaterial ein schnellgesponnenes Polyestermultifilament eingesetzt, das anschließend hoch verstreckt wurde, um eine optimale Festigkeit zu erzielen. Der Einsatz solcher hochfester und schnellgesponnener Garne zur Herstellung von Coregarnen wurde bislang nicht beschrieben und ist, ebenso wie die Herstellung dieser Garne, ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
[0043] Die Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zur Herstellung von Coregarnen umfassend die Maßnahmen:
i) Herstellung von Multifilamentgarnen auf der Basis von Polyestern, die ein mittleres Molekulargewicht entsprechend einer relativen Lösungsviskosität (ermittelt an Losungen von 1 g Polyester in 100 ml Dichloressigsäure bei 25 °C) von mindestens 1,9 aufweisen, durch Schmelzspinnen von Polyester bei einer Abzugsgeschwindigkeit von mindestens 1500 m/min, vorzugsweise 1900 bis 3200 m/min, und anschließendes Verstrecken unter Bedingungen, so daß das Garn eine Höchstzugkraft bei einer Höchstzugkraftdehnung von etwa 15 % aufweist, die der maximal erzielbaren Höchstzugkraft für das betreffende Garn entspricht oder die bis zu 30 % unter diesem Wert liegt, und
ii) Ummantelung dieses Multifilamentgarnes mit Fasern pflanzlicher, halb- oder vollsynthetischer Herkunft oder Mischungen hieraus in an sich bekannter Weise, so daß das Multifilamentgarn praktisch vollkommen abgedeckt ist.
[0044] Das als Seelenmaterial vorgesehene schnellgesponnene Polyester Multifilament besitzt eine hohe Orientierung, die sich in einer hohen Doppelbrechung bemerkbar macht. Typische Werte für die Doppelbrechung liegen im Bereich von 15 x 10⁻³ bis 40 x 10⁻³.
[0045] Nach dem Schnellspinnen wird das Multifilament hoch verstreckt, um eine optimale Festigkeit zu erreichen. Es ist dem Fachmann auf dem Gebiet der Faserherstellung bekannt, daß in Abhängigkeit von der gewählten Verstrecktemperatur ein Maximum der erzielbaren Festigkeit existiert. Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Seelenmaterials sind die schnellgesponnenen Multifilamente solchen Verstreckbedingungen, wie Verstrecktemperatur und Verstreckgrad zu unterwerfen, so daß die für das betreffende schnellgesponnene Multifilamentgarn optimalen Festigkeiten bei einer Höchstzugkraftdehnung von etwa 15 % erzielt werden. Darunter sind auch Festigkeiten zu verstehen, die bis zu 30 % unter diesem optimalen Wert liegen.
[0046] Das Umspinnen des Seelenmaterials mit dem Umwindegarn kann auf an sich bekannte Art und Weise erfolgen. Verfahren zur Herstellung solcher Hüllen sind z.B. aus der DE-A-2,436,997 bekannt.
Beispiel 1
[0048] Ein Multifilamentgarn aus Polyethylenterephthalat wird durch Schmelzspinnen erzeugt und mit 2000 m/min abgezogen. Das eingesetzte Polyethylenterephthalat besitzt eine relative Viskosität von 1,940. Das schnellgesponnene Multifilamentgarn weist eine Doppelbrechung von 18 X 10⁻³ auf, wird anschließend in einem Verhältnis von 1 : 2,97 bei 75°C verstreckt und anschließend fixiert. Die Fixiertemperatur beträgt 230°C. Aus diesem Multifilamentgarn wird ein Coregarn durch Umspinnen mit Baumwolle hergestellt. Zwei dieser Coregarne werden miteinander verzwirnt und anschließend gefärbt. Die Eigenschaften der einzelnen Fertigungsstufen sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)
[0049] Analog zu Beispiel 1 wird ein Coregarn aus Polyestermultifilamentgarn und Baumwolle hergestellt, zweifach verzwirnt und gefärbt. In Abänderung zu Beispiel 1 wird kein schnellgesponnenes Polyestermultifilamentgarn als Seelenmaterial eingesetzt, sondern ein handelsübliches hochfestes Polyestermultiflamentgarn. Die Eigenschaften der einzelnen Fertigungsstufen sind ebenfalls in der Tabelle 1 aufgeführt.
a) der Seelenfaden aus Filamenten aus fadenbildendem Polyester besteht, der ein mittleres
Molekulargewicht entsprechend einer relativen Lösungsviskosität (ermittelt an Lösungen
von 1 g Polyester in 100 ml Dichloressigsäure bei 25 °C) von mindestens 1,9 aufweist,
daß
b) der Seelenfaden eine spezifische Festigkeit von mindestens 60 cN/tex besitzt, und daß
c) die Nahtlänge bis zum Bruch des Coregarns bei einer Nähprüfung unter erschwerten Bedingungen mehr als 800 cm beträgt, wobei die Nähprüfung an vier Lagen Baumwollköper des Flächengewichtes von 350 g/m² bei 5000 Stichen/min, vier Stichen/cm, einer Nähspannung von 220 cN und bei Vorwärtsnähen durchgeführt wird.
i) Herstellung von Multifilamentgarnen auf der Basis von Polyestern, die ein mittleres Molekualrgewicht entsprechend einer relativen Lösungsviskosität (ermittelt an Lösungen von 1 g Polyester in 100 ml Dichloressigsäure bei 25 °C) von mindestens 1,9 aufweisen, durch Schmelzspinnen von Polyester bei einer Abzugsgeschwindigkeit von mindestens 1500 m/min, vorzugsweise 1900 bis 3200 m/min, und anschließendes Verstrecken unter Bedingungen, so daß das Garn eine Höchstzugkraft bei einer Höchstzugkraftdehnung von etwa 15 % aufweist, die der maximal erzielbaren Höchst-zugkraft für das betreffende Garn entspricht oder die bis zu 30 % unter diesem Wert liegt, und
ii) Ummantelung dieses Multifilamentgarnes mit Fasern pflanzlicher, halb- oder vollsynthetischer Herkunft oder Mischungen hieraus in an sich bekannter Weise, so daß das Multifilamentgarn praktisch vollkommen abgedeckt ist.