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Die Erfindung betrifft eine Texturierdüse zur Behandlung eines fadenförmigen Materials in ei- nem zwischen mindestens zwei aufeinanderliegenden Grundkörpern geformten Behandlungskanal mit mindestens einer Düse zur Zuführung eines gasförmigen Behandlungsmediums und zumindest einem Entlüftungsteil im Behandlungskanal.
Multifilamente sind aus synthetischen Polymeren, beispielsweise aus Polypropylen, Polyamid, Polyester od. dgl. hergestellte Fäden, welche in verschiedensten Gebieten Anwendung finden.
Einrichtungen zur Herstellung multifiler Fäden beinhalten einen Extruder, in welchem das Aus- gangsmaterial in Form eines Granulates aufgeschmolzen wird und durch eine Spinndüse gepresst wird. Je nach gewünschter Anzahl von Filamenten pro Faden weist die Spinndüse entsprechende Anzahl von Löchern auf, durch welche das Kunststoffmaterial gepresst wird. Die Löcher der Spinn- düse können neben rundem Querschnitt auch andere Querschnittsformen aufweisen, um den Filamenten besondere Eigenschaften zu verleihen. Dem Extrusionsvorgang folgt ein Abkühlpro- zess, nachdem die Filamente zu dem Faden zusammengefasst werden. Je nach Verwendungs- zweck des Fadens folgen verschiedene Streckprozesse, Texturierprozesse und Abkühlprozesse, wonach das Garn schliesslich auf entsprechende Spulen aufgewickelt wird.
Durch die Texturierung werden den synthetischen Fasern bzw. den daraus resultierenden Geweben od. dgl. bestimmte Eigenschaften verliehen. Im Falle der Anwendung der Garne für Teppiche werden die syntheti- schen Fasern beispielsweise mit heisser Pressluft beaufschlagt, sodass entsprechende Verkräuse- lungen des Garnes entstehen, ohne dass einzelne Filamente brechen oder reissen dürfen. Diese Verfahren sind unter dem Begriff BCF-Texturierung (BCF = bulked continuous filaments) in der facheinschlägigen Branche bekannt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf diese BCF-Texturierung. Bei diesem Verfahren wird durch eine Heisslufttexturierung eine Kräuse- lung ins gestreckte Garn eingebracht. Die Texturierdüsen arbeiten im Bereich von 145 bis 150 C bei einem Druck von 7 bis 8 bar.
Eine Texturierdüse der angegebenen Art wird beispielsweise in der US 4 949 441 A bzw. der korrespondierenden EP 495 886 B1 beschrieben. Dabei wird ein Filamentgarn durch eine Injektor- düse angesaugt und mit heisser Pressluft, welche entsprechend umgelenkt wird, nach unten gezo- gen. Danach trifft der Faden mit hoher Geschwindigkeit und Plastifizierungstemperatur in einer mit vielen Schlitzen versehenen Kammer auf einen Wirrgarnstopfen, wodurch er sehr oft und ungleich- mässig abgeknickt, also gekräuselt wird. Nach der Texturierung wird das Garn zur Abkühlung über entsprechende Kühltrommeln geführt und anschliessend meist in einer weiteren Stufe verwirbelt, d. h. Knoten eingebracht, sodass die Filamente im Garn fixiert sind, bevor das Garn auf entspre- chende Spulen aufgewickelt wird.
Die Texturierdüse besteht aus einem Grundkörper, einer Ab- deckplatte und dazwischenliegender Innenplatte, welche aus einem Stapel von Schichten besteht, von welchen eine einen Längskanal bildet, dessen Querschnitt sich zwischen Einlass und Auslass sowohl der Breite als auch der Höhe nach ändert. Hierbei ist der Grundkörper mit zwei in Abstand voneinander gelegenen Bohrungen versehen, durch welche ein Fluid zur Behandlung eines durch den Kanal geführten Strang materials zugeführt wird. Die stapelförmige Beschichtung der Innenplat- te hat den Vorteil, dass bei Abnützung der Kanalwände nur die den Kanal bildende Schicht ausge- tauscht werden muss. Dieser Vorteil wird jedoch mit dem Nachteil erkauft, dass der Aufbau einer Innenplatte mit gestapelten Schichten sowohl in der Herstellung als auch in der Montage mit einem hohen Aufwand verbunden ist.
Die DE 30 19 302 A1 offenbart eine Düse zum Verwirbeln von Garnen mit einem geschlosse- nen Garnlaufkanal von rechteckigem Querschnitt und Gaszufuhrkanälen, bei der sich der Kanal auf einer Breitseite oder auf beiden Breitseiten stufenförmig erweitert, wobei sich die Erweiterungen des Garnlaufkanals wieder auf den ursprünglichen Querschnitt verengen.
Die US 3 638 291 A beschreibt eine Texturierdüse, bei welcher der den Kanal bildende Körper aus nur zwei Teilen besteht, deren einander gegenüberliegenden Oberflächen eben sind, wobei in der Oberfläche des einen Körpers der Garnlaufkanal ausgeformt ist, welcher eine konstante Tiefe aufweist und seitliche Aussparungen besitzt.
Die DE 38 29 150 A1 beschreibt eine Luftdüse für pneumatisches Falschdrallspinnen, welche aus Teilstücken besteht. Das Teilstück, welches nach dem die Druckluftkanäle enthaltenden Teil- stück angeordnet ist, ist aus härterem, verschleissfesterem Werkstoff, wie z. B. Keramik, aufgebaut.
Die DE 39 27 910 A1 beschreibt eine Falschdralldüse für pneumatisches Falschdrallspinnen, bei der zur Verringerung des Querschnittes der Austrittsöffnung wenigstens ein Teil der Innenwan-
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dung des Blaskanals mit einer Beschichtung bzw. einem Einsatz versehen ist, der beispielsweise aus Keramik besteht.
Die beiden zuletzt genannten Dokumente beschreiben ein Spinnverfahren für Stapelfasern, bei dem das Garn nicht gekräuselt oder gestaucht wird, sondern verstreckt und in der Luftdüse zu einem Garn mit geringer Festigkeit geformt wird. Die in diesen Dokumenten beschriebene Techno- logie unterscheidet sich daher wesentlich von der Technologie der vorliegenden Erfindung. Dar- über hinaus können die Einsätze nur mit relativ hohem Aufwand ausgetauscht werden.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Texturierdüse, welche sich durch leichte Her- stellbarkeit, einfache Montage und Wartung auszeichnet. Insbesondere sollen die empfindlicheren und rascher abgenützten Komponenten der Texturierdüse leicht austauschbar sein. Durch die erfindungsgemässe Texturierdüse sollen Garne mit möglichst guten und auch möglichst symmetri- schen Eigenschaften herstellbar sein. Eine Anpassung der Texturierdüse an unterschiedliche Garneigenschaften soll möglichst rasch und einfach durchführbar sein, ohne dass die gesamte Texturierdüse ausgetauscht werden muss.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Behandlungskanal zumindest in Teilbereichen mit einer Auskleidung versehen ist, welche aus widerstandsfähigerem Material als der Grundkörper besteht.
Vorteilhafterweise besteht die Auskleidung aus keramischem Werkstoff. Abgesehen von der schlechteren Bearbeitbarkeit weist Keramik eine Vielzahl von Vorteilen auf.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Auskleidung als Einsatz ausgebildet.
Dies bewirkt eine leichte Austauschbarkeit von abgenützten Komponenten ohne dass die gesamte Texturierdüse ausgetauscht werden muss. Andererseits kann die Texturierdüse durch Wechsel derartiger Einsätze leicht an geänderte Bedingungen, wie geänderte Garneigenschaften, angepasst werden.
Vorteilhafterweise ist die Düse als Einsatz ausgebildet. Gerade die Düse ist eine besonders verschleissanfällige Komponente der Texturierdüse. Darüber hinaus werden durch die Düse die Garneigenschaften massgeblich beeinflusst.
Alternativ zu der Ausbildung der Düse als Einsatz kann diese auch als Aufsatz auf die Textu- rierdüse gebildet sein.
Wenn der Einsatz im Grundkörper federnd gelagert ist, wird beim Zusammensetzen der die Texturierdüse bildenden Grundkörper ein optimaler Schluss erreicht.
Um einen möglichst gleichmässigen Pfropfenaufbau und damit auch gleichmässige Kräuselung bzw. Garneigenschaften zu erreichen, ist gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal vorgesehen, dass der Behandlungskanal im Entlüftungsteil quadratischen Querschnitt aufweist mit durch Loch- bleche od. dgl. gebildete Entlüftungsfenster an jeder Seite des Behandlungskanals. Durch die symmetrische Ausbildung des Entlüftungsteils wird eine möglichst symmetrische Abströmung der Texturierluft und somit gleichmässige Garneigenschaften erreicht. Darüber hinaus kann eine uner- wünschte Fortpflanzung des Dralls wirkungsvoll verhindert werden.
Wenn die Lochbleche od. dgl. mittels Magneten am Grundkörper befestigt sind, können diese entsprechend einfach und rasch ausgewechselt werden.
Wenn gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung an den Auslauf des Behandlungskanals zur direkten Zuführung des behandelten fadenförmigen Materials an eine Kühltrommel ein Formteil angeschlossen oder in der Texturierdüse integriert ist, kann die Strecke zwischen Texturierdüse und Kühltrommel sehr kurz gehalten werden. Darüber hinaus kann die Geschwindigkeit des Pfro- fens in geeigneter Weise durch die Drehzahl der Kühltrommel geregelt werden.
Die genannten sowie weitere Merkmale der Erfindung werden an Hand der beigefügten Zeich- nungen näher erläutert, in welchen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt sind. Darin zeigen
Fig. 1 die Draufsicht auf einen Grundkörper einer Texturierdüse,
Fig. 2 eine aus zwei Grundkörpern bestehende Texturierdüse in perspektivischer Ansicht in aufgeklapptem Zustand,
Fig. 3 bis 5 die Draufsicht auf einen Teil des Grundkörpers bzw. der Abdeckplatte einer Textu- rierdüse, bei der die Düse als Einsatzstück bzw. Aufsatzstück ausgebildet ist,
Fig. 6 bis 8 ein Lochblech als Bildung des Entlüftungsteils in Blickrichtung des Kanals, in
Draufsicht und Seitenansicht,
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Fig. 9 die Draufsicht auf eine als Einsatz ausgebildete Düse, und
Fig. 10 eine schematische Draufsicht auf eine Texturierdüse.
In Fig. 1 ist die Draufsicht auf den Grundkörper 1 einer Texturierdüse dargestellt. Über einen Fadeneinlasskanal 2 wird der zu texturierende Faden in die Texturierdüse eingebracht. Die Düse 5 wird durch Zufuhrkanäle 3 für das gasförmige Behandlungsmedium gebildet. Das Behandlungs- medium, vorzugsweise Luft oder überhitzter Dampf, wird mit sehr hoher Geschwindigkeit über die Zufuhrkanäle 3 in den Behandlungskanal 6 eingedüst, sodass es an der Austrittsstelle 4 der Düse 5 zu einer Drallerzeugung kommt, der den Faden entsprechend verformt. Im Stauteil 7 des Behand- lungskanals 6 befindet sich zumindest ein Entlüftungsteil 8, über den das eingedüste Gas abge- saugt wird.
Hier entsteht die charakteristische Kräuselung des Garnes, der sogenannte Garnstop- fen, der über einen allfälligen Führungsteil 9 abgezogen und vor dem endgültigen Aufwickeln über eine Kühltrommel (nicht gezeigt) geführt wird. Zur Erzielung einer Bremswirkung des texturierten Garnes, kann der Kanalquerschnitt im Führungsteil 9 verjüngend ausgeführt sein. Der Querschnitt des Behandlungskanals 6 kann rund, quadratisch oder rechteckig sein und variiert in seinen Di- mensionen zumindest in Teilbereichen zwischen Eintritt und Austritt des zu behandelnden faden- förmigen Materials.
Fig. 2 zeigt eine aus zwei Grundkörpern 1 bestehende Texturierdüse in aufgeklapptem Zu- stand. Die beiden Grundkörper 1 der Texturierdüse können manuell, pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch verschlossen werden. Die beiden Grundkörper 1 sind in der Regel nicht symme- trisch ausgeführt. Vorteilhafter ist es, wenn der Behandlungskanal 6 nur in einem Grundkörper 1 der Texturierdüse vorgesehen wird, während der gegenüberliegende Grundkörper eben ausgeführt ist. Der Behandlungskanal 6 ist vorteilhafterweise mit einer Beschichtung oder einer Auskleidung aus einem Material versehen, welches gegen schädlichen Einfluss des Behandlungsmediums soweit wie möglich widerstandsfähig ist. Eine derartige Beschichtung kann durch Keramik herge- stellt sein.
Im rechten Teil der Fig. 2 ist der Behandlungskanal 6 durch einen Einsatz 10 gebildet, welcher ähnlich wie die zuvor erwähnte Beschichtung oder Auskleidung aus einem widerstands- fähigen Material besteht und in eine entsprechende Aussparung des Grundkörpers 1 eingelassen ist. Als Materialien können Werkzeugstahl oder keramische Werkstoffe zum Einsatz kommen. Der Einsatz 10 kann durch entsprechende Bolzen oder Schraubverbindungen mit dem Grundkörper 1 verbunden werden. Eine federnde Lagerung des Einsatzes hat Vorteile, da beim Zusammenklap- pen der Grundkörper 1 der Texturierdüse ein optimaler Anpressdruck hervorgerufen wird. Die Auskleidung des Behandlungskanals bzw. der Einsatz 10 kann auch nur in Teilbereichen des Behandlungskanals 6 vorhanden sein.
Wichtig ist eine widerstandsfähigere Ausführung in jenen Bereichen, wo der Behandlungskanal 6 breiter wird, d. h., wo der Faden gekräuselt wird, da in diesen Bereichen der Verschleiss der Wand des Behandlungskanals 6 am grössten ist.
Gemäss Fig. 3 ist die Düse 5 der Texturierdüse als Einsatz 10 ausgebildet, welcher senkrecht zur Längsrichtung des Behandlungskanals 6 in den Grundkörper 1 eingesetzt und mit diesem entsprechend verschraubt oder verbunden wird. Eine magnetische Verbindung zwischen Grund- körper 1 und Einsatz 10 ist möglich. Bei der Variante nach Fig. 4 ist die Düse 5 ebenfalls als Ein- satz 10 ausgebildet, der jedoch in den Grundkörper 1 am Fadeneinlasskanal 2 in der Längsrichtung desselben eingesetzt ist. Bei der Variante nach Fig. 5 ist die Düse 5 als Aufsatz 11 ausgebildet, welcher eingangsseitig auf die Stirnseite des Grundkörpers 1 der Texturierdüse aufgesetzt ist.
Ähnlich wie die gezeigten Einsätze 10 bzw. Aufsätze 11 zur Bildung der Düse 5 können diese auch den Behandlungskanal 6 oder Teile davon bilden. Dadurch können Verschleissteile der Texturier- düse rasch und einfach ausgetauscht oder die Texturierdüse leicht an geänderte Garneigenschaf- ten angepasst werden.
Fig. 6 bis 8 zeigen ein Lochblech 12, welches zur Bildung des Entlüftungsteiles 8 der Texturier- düse in der Stauzone 7 des Behandlungskanals 6 eingesetzt werden. Bei einem quadratischen Querschnitt des Behandlungskanals 6 werden zwei derartige Lochbleche 12 im Behandlungskanal 6 angeordnet. Dadurch wird an allen 4 Seiten des Behandlungskanals 6 eine optimale Absaugung der Luft gewährleistet, wodurch das Garn besonders symmetrische Eigenschaften erhält. Anstelle der Löcher 13 im Lochblech 12 können auch Schlitze vorgesehen sein, welche jedoch bei beson- ders dünnen Blechen gegenüber Löchern 13 nachteilig sind. Hingegen sind die Löcher 13 anfälli- ger in bezug auf Verschmutzung. Die Lochbleche 12 können über entsprechende Magnete, welche im Grundkörper 1 der Texturierdüse angeordnet sind, mit diesem verbunden werden.
Anstelle der
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Lochbleche 12 können auch Einsätze mit den entsprechenden Perforierungen vorgesehen werden (nicht dargestellt).
Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer als runder Einsatz 10 ausgebildeter Düse 5 der Tex- turierdüse, der beidseitig vom Kanal für den Faden jeweils einen Zufuhrkanal 3 für das gasförmige Behandlungsmedium umfasst. Durch die Ausbildung der Düse als Einsatz 5 kann dieser bei Ver- schleiss rasch und einfach ausgetauscht werden. Auch bei gewünschten Änderungen der Garnei- genschaften kann der Einsatz gewechselt werden. Der Einsatz 10 besteht aus widerstandsfähige- rem Material als der Grundkörper 1. Eine Fertigung des Einsatzes 10 aus keramischen Werkstof- fen ist möglich. Zur Erzielung bestimmter Garneigenschaften können die Zufuhrkanäle 3 auch asymmetrisch ausgeführt sein. Gerade durch die Ausführung der Düse 5 als Einsatz 10 machen derartige Veränderungen zur Erzielung unterschiedlicher Garneigenschaften erst Sinn.
Fig. 10 zeigt schliesslich eine schematische Draufsicht auf einen Grundkörper 1 einer Texturier- düse mit Angabe der Längen- und Querschnittsbereiche des Behandlungskanals 6. Darin sind der Querschnitt A1 und die Länge L1 des Fadenkanals vor der Düse 5, der Querschnitt A2. 1 und die Länge L2. 1 des Behandlungskanals 6 unmittelbar nach der Düse 5 und darauffolgend der Quer- schnitt A2. 2 und die Länge L2. 2 des Behandlungskanals 6 sowie danach der Querschnitt A3 und die Länge L3 des Behandlungskanals 6 angegeben. Mit A4 und L4 werden Querschnitt und Länge des Zuführkanals 3 für die eingedüste Luft bezeichnet.
Bezogen auf den Querschnitt A2. 1 sind die bevorzugten relativen Querschnitte:
A1 0,2 bis 0,4
A2. 1 1
A2. 2 1,5 bis 3,5
A3 3 bis 8
A4 0,4 bis 0,8
Bezogen auf die Länge L2 betragen die bevorzugten relativen Längen:
L1 5 bis 25%
L2 100%
L2. 1 20 bis 70%
L2. 2 30 bis 90%
L3 10 bis 120%
L4 0,5 bis 10%
Wie bereits oben erwähnt, läuft das Garn nach der Texturierdüse über eine Kühltrommel und wird anschliessend auf entsprechenden Rollen aufgewickelt und steht somit für die weitere Verar- beitung zur Verfügung. Dabei ist es vorteilhaft, die Strecke zwischen Texturierdüse und Kühltrom- mel möglichst kurz zu halten. Vorteilhafterweise kann der an die Texturierdüse anschliessende Führungsteil so asymmetrisch ausgeführt werden und die Texturierdüse derart an die Kühltrommel herangeführt werden, dass diese den anderen Teil der Führung bildet.
Vorteilhafterweise wird der Pfropfen nach Durchlauf eines Formteils direkt der Kühltrommel zu- geführt und die Pfropfengeschwindigkeit durch die Kühltrommeldrehzahl geregelt. Zur Fixierung des Pfropfens auf der Kühltrommel erfolgt meist eine mehrfache Umschlingung.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Texturierdüse zur Behandlung eines fadenförmigen Materials in einem zwischen minde- stens zwei aufeinanderliegenden Grundkörpern (1) geformten Behandlungskanal (6) mit mindestens einer Düse (5) zur Zuführung eines gasförmigen Behandlungsmediums und zumindest einem Entlüftungsteil (8) im Behandlungskanal (6), dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungskanal (6) zumindest in Teilbereichen mit einer Auskleidung versehen ist, welche aus widerstandsfähigerem Material als der Grundkörper (1) besteht.