Vorrichtung zur Herstellung gekräuselter Fäden Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstel lung von gekräuselten Fäden, insbesondere von solchen aus thermoplastischen Kunststoffen, mit einer Heizzone zum Erhitzen der Fäden und mit Fadenführungen, die die Fäden quer zur Fadenförderrichtung wellenförmig ablenken.
Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Herstel lung gekräuselter Fäden bekannt. So können z.B. Fäden einer Quell- und Schrumpfbehandlung unterworfen wer den, wodurch eine Kräuselung erzielt wird. Dieses Ver fahren hat den Nachteil, dass der erzielte Kräuselungs- grad von der Fadenspannung abhängig ist und somit nur geringfügig variiert werden kann. Bei diesem Verfahren ist es ausserdem von Nachteil, dass man die zum Quellen verwendeten chemischen Stoffe nach dem Kräuseln aus den Fäden auswaschen muss, was technisch aufwendig und unwirtschaftlich ist.
Von den Verfahren zur mechanischen Kräuselung von Fäden hat sich in der Technik hauptsächlich das Falschdrallkräuseln eingeführt, bei dem die Fäden bei höheren Temperaturen unter hoher Geschwindigkeit ge dreht werden. Dabei ist es erforderlich, den Fäden Drehungen in der Grössenordnung von 3000 Drehungen pro Meter zu geben, um eine genügend dichte Kräuse lung zu erzielen. Nachteilig hierbei ist es, dass die technisch erreichbaren Drehzahlen geschwindigkeitsbe grenzend für das Verfahren sind. Ausserdem hat es sich gezeigt, dass es mit zunehmender Dicke der Fäden schwierig ist, eine dichte Kräuselung zu erreichen.
Es sind ausserdem Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen die Fäden in eine Kammer gepresst werden (Stauchkammerverfahren). Hierbei können infol ge der Temperaturinhomogenitäten innerhalb der Kam mer Fäden mit ungleichmässiger Kräuselung erhalten werden. Bei Fäden grösserer Dicke ist ein relativ hoher Pressdruck erforderlich, so dass als Folge Verfilzungen oder andere Deformationen der Fäden auftreten können, die bei der weiteren Verarbeitung der Fäden stören. Zweck der Erfindung ist es, obige Nachteile zu vermeiden und eine verbesserte Vorrichtung zur Herstel lung von gekräuselten Fäden anzugeben.
Die eingangs genannte erfindungsgemässe Vorrich tung zur Herstellung gekräuselter Fäden, insbesondere von solchen aus thermoplastischen Kunststoffen, ist gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit Rippen, die nebeneinander angeordnet sind und koaxial verlaufende Löcher zur Fadenführung aufweisen, sowie durch einen hin und her bewegten Fadenführer, dessen Schenkel ebenfalls koaxial verlaufende Löcher zur Fadenführung aufweisen und in die Zwischenräume zwischen den Rippen eingreifen.
Unter Fäden sollen Einzelfäden, Fadenbündel, Dräh te, Garne mit rundem oder profiliertem Querschnitt oder auch Bänder verstanden werden. Die Grundstoffe für die Fäden können z.B. synthetische, thermoplastische Kunst stoffe, Cellulose oder Cellulosederivate sein. Auch Gebil de aus Haaren, wie Wollfäden, kommen in Frage.
Besonders eignet sich die Vorrichtung für Fäden aus thermoplastischen Kunststoffen, z.B. Polyamiden, wie Polycaprolactam oder Polyhexamethylenadipamid, oder aus Polyestern, insbesondere aus Polyäthylenterephthalat, der auch aus Polyacrylnitril und Polyolefinen. Geeignet sind Einzelfäden, z.B. Titern mit 1 bis 20 den oder Fadenbündel, beispielsweise aus zwei bis einigen tausend Einzelfäden.
Man kann Fäden verwenden, die einem Reckprozess unterworfen waren, z.B. solche Fäden die nur zu einem bestimmten Grad, nämlich um 100 bis 500% ihrer ursprünglichen Länge, gereckt wurden, oder auch ungereckte Fäden.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfin dung wird nachfolgend näher erläutert.
Fig. 1 gibt einen Überblick über die Arbeitsweise der Vorrichtung. Ein Faden I wird von der Spule 2 abgenom men. über einen Fadenführer 3 und zwei Umlenkrollen d, den Abzugsrollen 5 zugeführt. Die Abzugsrollen sind so angeordnet, dass sie den Faden durch ein Leitrohr 6 fördern.
Nach dem Verlassen des Leitrohres 6 tritt der Faden in eine Vibrationskammer 7 ein. in der der Faden auf höhere Temperaturen erhitzt und durch Einwirken mechanischer Impulse bleibend gekräuselt wird. der gekräuselte Faden wird mittels einer pneumatischen Abzugsvorrichtung 8, die einen Stutzen für den Luftein tritt 9 hat, der Aufwickelvorrichtung 10 zugeführt.
Die Arbeitsweise der Vibrationskammer 7 veran schaulicht die Fig. 2. Das Gehäuse 11 hat Rippen, die nebeneinander angeordnet sind und koaxial verlaufende Löcher 12 zur Fadenführung aufweisen. In die Zwischen räume 13 zwischen den Rippen greifen die Schenkel eines Fadenführers 14.
Dieser Fadenführer 14 weist koaxial verlaufende Löcher 15 auf, die in Richtung der Löcher 12 zur Führung des Fadens 1 verlaufen. Der Fadenführer 14 lässt sich in den Zwischenräumen 13 horizontal mit um 180 wechselnder Bewegungsrichtung bewegen, wobei in der Mittellage die Löcher 15 mit den Löchern 12 in gleicher Richtung verlaufen. Es ist zweckmässig, dass die Ausnehmungen 15 und 12 den gleichen Durchmesser haben.
Der wesentliche Teil der Vorrichtung ist die Vibra- tionskammer, worin der Faden erhitzt und mechanisch verformt wird. Die Vibrationskammer kann aus einem Gehäuse bestehen, in dem ein Fadenführer mit lediglich einem Schenkel hin und her bewegt wird. In den meisten Fällen ist es zweckmässig, wenn der Fadenführer 14 mehrere Schenkel aufweist, die in mehrere Zwischenräu me 13 zwischen den Rippen parallel hin und her bewegt werden. Der Fadenführer 14 wird zweckmässig mit einem Vibrationssystem angetrieben.
Der Fadenführer kann derart angeordnet sein, dass zwischen ihm und dem Gehäuse 1 ein Zwischenraum verbleibt, der das Ein- oder Mehrfache des Durchmessers des Fadens 1 beträgt. In Stellung des weitesten Ausschlages können die Löcher 15 des Fadenführers mit den Löchern 12 des Gehäuses einen Spalt bilden, dessen grösster Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Fadens 1 ist. Es ist aber auch möglich, dass eine Unterscheidung der Löcher 12 durch die Löcher 15 eintritt. Somit kann erreicht werden, dass der Faden zusätzlich zu dem mechanischen Impuls eine mechanische Biegeverformung oder Prägung erfährt. Mitunter ist es zweckmässig, die Kammer so auszubilden, dass sie mehrere Löcher zur Aufnahme mehrerer Faden enthält.
Auch können die Kammern in Serien hinterein ander oder nebeneinander angeordnet sein.
Die Fäden werden durch eine Heizzone gefördert, in der sie auf die für die mechanische Behandlung erforderli che Temperatur erhitzt werden. Die Heizzone hat zweck- mässig eine solche Temperatur, dass die Fäden auf Temperaturen erhitzt werden, bei denen sie verformbar sind. Diese Temperaturen liegen bei kristallinen Thermo plasten mindestens 100 C unter dem Schmelzpunkt der Kristallite, und sie sollen den Kristallschmelzpunkt nicht übersteigen.
Nach besonders vorteilhaften Arbeitsweisen erhitzt man z.B. Fäden aus Polycaprolactam auf Tempe raturen zwischen 120 und 190 C, aus Polyhexamethylen- adipamid auf 170 bis 240 C und Fäden aus Polyäthy- lenterphthalat auf 180 bis 240 C.
Man lässt mittels des Fadenführers 14 auf die Fäden quer zur Förderrichtung mechanische Impulse einwirken. Die Impulse können die Fäden innerhalb eines Winkelbe reichs von über 10 zur Förderrichtung auf den Fäden ablenken. Besonders vorteilhaft ist eine Arbeitsweise, bei der die Impulse die Fäden nahezu um 90 von der Förderrichtung (90 10 ) ablenken. Die Impulse wir ken jeweils in gleicher oder wechselnder Richtung auf die Fäden ein. Besonders vorteilhaft arbeitet man nach einer Arbeitsweise, bei der die Impulse jeweils wechselnd in entgegengesetzter Richtung einwirken. Das wird am zweckmässigsten dann erreicht, wenn die Schenkel des Fadenführers 14 in einer Ebene quer zur Förderrichtung in den Zwischenräumen 13 zwischen den Rippen des Gehäuses 11 schwingen.
Die Dichte der mechanischen Impulse soll so gross sein, dass die Fäden mindestens vier, vorteilhaft minde stens sieben Impulse pro Zentimeter Länge enthalten. Die erforderliche Impulszahl wird bestimmt von der Fördergeschwindigkeit und der Anzahl der Schenkel des Fadenführers 14.
Die zur Erzielung einer bleibenden Verformung erfor derlichen Grösse des Impulses ist abhängig von der Fadendicke, dem Aufbau des Fadens, der Querschnitts ausbildung, der Fadenspannung, der Temperatur und der Art des Rohstoffs. Die Impulsgrösse muss für die jeweils verwendeten Fäden bei den erforderlichen Tem peraturen durch Versuche ermittelt werden. Besonders vorteilhaft ist eine Arbeitsweise, bei der die Fäden zusätzlich um die Kanten in den Schenkeln des Fadenführers 14 gebogen werden. Der Winkei der Bie gung kann zwischen 10 und 90 , vorzugsweise 60 und 90 , gemessen von der Richtung des laufenden Fadens weg betragen.
Der Krümmungsradius der Biegung kann dabei das 0,1 bis 100fache, vorzugsweise das 0,8 bis 5fache des ursprünglichen Durchmessers des Fadens betragen. Die Biegung kann so stark sein, dass eine Prägung des Fadens durch den Biegekörper erfolgt. Die vorliegende Vorrichtung eignet sich insbesondere zum Kräuseln von Fäden, deren Titer in einem sehr breiten Bereich schwanken kann. So ist es z.B. möglich, Fäden mit besonders hohem Titer bleibend zu verformen. Durch die Variation der Frequenz des Fadenführers und der Abzugsgeschwindigkeit ist es möglich, den Grad der Kräuselung innerhalb eines breiten Bereichs zu variieren.
Die vorliegende Vorrichtung ist einfach, dauerhaft und störungsanfällig. <I>Beispiel I</I> In einer Vorrichtungsanordnung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, wird ein Fadenbündel aus Polycaprolac- tam mit dem Titer 1080 den, das aus 72 Einzelfäden besteht, von einer Spule abgenommen und mittels Ab zugswalzen durch ein Leitrohr einer Vibrationskammer zugeführt. Das Prinzip der Vibrationskammer ist in Fig.2 erläutert. Der Fadenführer 14 schwingt mit einer Frequenz von 100 Hz um seine Mittellage.
Das Gehäuse der Vibrationskammer wird mit elektrischer Heizung auf einer Temperatur von 156 C gehalten. Der Faden wird mit einer pneumatischen Abzugsvorrichtung einer Auf wickelvorrichtung zugeführt.
Das gekräuselte Fadenbündel hat folgende Eigen schaften. Belastet man ein so gekräuseltes Fadenbündel mit einem Gewicht von 0,002 g/den, so dehnt es sich auf die Länge 1 aus. Belastet man das Fadenbündel mit 0,2 g/den, so dehnt es sich um die Länge L aus. Unter Einkräuselung wird nun folgender Wert verstanden:
EMI0002.0065
Die Einkräuselung des Fadenbündels beträgt nach Lagerung in Wasser von 60 C 15 7e. Die Fäden haben 72 Bögen auf einer Länge von 100 mm. Die Bruchfestigkeit beträgt 4,1 g/den, die Bruchdehnung 60 ',.