DE1660149B1 - Vorrichtung zum Verstrecken und Waermebehandeln eines Fadens oder Fadenbuendels aus thermoplastischen Polymeren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ver- Um jegliche Deformation der auf Kreuzspulen mit

strecken und Wärmebehandeln eines Fadens oder gerader Stirnfläche aufgewickelten Garnmasse zu ver-

Fadenbündels aus thermoplastischen Polymeren zur meiden bzw. die Schrumpfungseigenschaften des zu

Herabsetzung seiner Schrumpfneigung mit einer un- Webware zu verarbeitenden Garnes zu verbessern,

geheizten angetriebenen Streckwalze, einem Faden- 5 ist es erforderlich, die Schrumpfung eines abge-

trennröllchen und einer feststehenden geheizten wickelten verstreckten Schußspulengarnes, welches

Walze mit geringem Reibungswert. 24 Stunden spannungsfrei bei Raumtemperatur (20° C)

Fäden bzw. Fadenbündel aus Kunststoffen werden und 65% relativer Feuchtigkeit gehalten wurde, bei technisch durch Naßspinnen, Trockenspinnen oder einem Wert von 0,5% oder weniger zu halten.
Schmelzspinnen hergestellt. Da die gesponnenen io Es wurde bereits versucht, diesen Schrumpfungs-Fäden noch nicht genügend orientiert sind, müssen wert mit einer bekannten Vorrichtung, wie sie einsie anschließend verstreckt werden. Die Verstreckung gangs beschrieben ist, zu erreichen. Zu diesem Zweck der Fäden kann dabei mittels einer Vorrichtung, wie wird bei dieser bekannten Vorrichtung der Faden zusie eingangs beschrieben wurde, durchgeführt werden. erst kalt verstreckt, dann unter Aufrechterhaltung Anschließend werden die verstreckten Fäden bzw. 15 einer konstanten Fadenlänge wärmebehandelt und Fadenbündel gewöhnlich entweder auf einer Streck- schließlich aufgewickelt. Die Fadenführung geht dabei zwirnmaschine aufgewickelt, bei der der Faden bzw. so vor sich, daß der verstreckte Faden, herkommend das Fadenbündel von der Verstreckungswalze mit von einem Streckstift, erst mehrfach um die Streck-Hilfe einer Ringzwirnvorrichtung unter geringer Ver- walze und das Fadentrennröllchen geführt wird, andrehung aufgespult wird, oder es findet eine Streck- ao schließend einmal die feststehende geheizte Walze spulmaschine Verwendung, bei der der Faden oder umschlingt, um auf die nötige Temperatur erhitzt zu das Fadenbündel ohne Verdrillung aufgewickelt wird. werden, und dann wieder mehrmals über die Streck-

Wenn Fäden bzw. Fadenbündel aus Kunststoffen walze und das Trennröllchen geführt wird, um sich

nach dem Verstrecken entspannt werden, haben die- mit konstanter Länge abzukühlen. Die Streckwalze

selben das Bestreben, zumindest zum Teil in ihren 25 weist dabei an jeder Stelle ihres Außenumfangs die

ursprünglichen Zustand zurückzukehren. Um dieser gleiche rauhe Oberflächenbeschaffenheit auf, damit

Eigenschaft Rechnung zu tragen, läßt man die ver- der Faden möglichst wenig längs des Außenumfangs

streckten Fäden bzw. Fadenbündel am Ausgang der der Streckwalze gleiten kann und die Wärmebehand-

Streckwalze unter einer Spannung in der Größen- lung bei konstanter Fadenlänge gewährleistet ist. Wie

Ordnung von 0,15 g/den vor dem Aufspulen schrump- 30 sich gezeigt hat, ist es nun mit einer solchen KaIt-

fen. Die hierbei erhaltene Schrumpfung liegt in der verstreckung und anschließender Wärmebehandlung

Größenordnung von etwa 3%. Derjenige Anteil des des Fadens unter Spannung und ohne Schrumpfung

Fadens oder Fadengarns, der vor dem Aufwickeln nicht möglich, die prozentuale Garnretraktion auf

nicht in nennenswertem Ausmaß schrumpfen kann, einen Wert von 0,5 Vo oder weniger herunterzu-

d. h. bei dem das Schrumpfen eine beträchtlich lange 35 drücken. Vielmehr können nur Werte bei etwa 0,8%

Zeit erfordert, schrumpft dabei nach dem Aufwickel- erreicht werden.

Vorgang auf der Spule. Dieser Effekt hat die nach- ZufHerabsetzung der Schrumpfneigung von Garteilige Wirkung, die Härte der aufgewickelten Garn- nen ist es ferner bekannt, das Garn zuerst kalt zu masse zu erhöhen, was zur Folge hat, daß im Fall, in verstrecken und anschließend spannungsfrei wärmedem das Garn auf eine Spule mit gerader Stirnfläche 4° zubehandeln. Eine solche spannungsfreie Wärmeaufgewickelt wurde, das aufgewickelte Garn dazu behandlung wird in der Praxis unter Verwendung neigt, sich über eine bestimmte radiale Dicke zu von Entspannungswalzen durchgeführt, deren Oberdeformieren, weil die mittleren Schichten der auf- fJächengeschwindigkeit geringer als diejenige der begewickelten Masse sich unter dem Schrumpfdruck treffenden Streckwalzen ist. Zwar führt die Anwender äußeren Schichten am Rand ausbauchen. Zur 45 dung einer solchen Vorrichtung zu Garnretraktions-Vermeidung dieser Erscheinung ist es bekannt, das werten von etwa 0,5 %, jedoch kann diese span-Garn auf Kreuzspulen mit verjüngtem Ende aufzu- nungsfreie Wärmebehandlung durch das erforderliche wickeln, doch hat dies wirtschaftliche Nachteile, denn Vorsehen von Entspannungswalzen, deren Obereine konische Aufwicklung macht den Aufwickel- flächengeschwindigkeit geringer als diejenige der mechanismus kompliziert und verringert das Garn- 50 Streckwalzen ist, nicht mit den üblichen Streckzwirngewicht der Spulen. Außerdem schrumpft das Garn maschinen durchgeführt werden.
gewöhnlich etwa 2%, wenn es abgewickelt und bei Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe Raumtemperatur spannungslos sich selbst überlassen zugrunde, die Kaltverstreckung und die anschließende ist. Diese Schrumpfung stellt einen ungünstigen Fak- spannungsfreie Wärmebehandlung eines Fadens oder tor bei der Verarbeitung, insbesondere von Poly- 55 Fadenbündels aus thermoplastischen Polymeren unter amidtextilgut, dar, denn es wird dadurch schwierig, Zugrundelegung einer solchen Vorrichtung durchzu-Textilgut hoher Qualität zu erhalten, weil dieses führen, wie sie eingangs beschrieben ist und die eine Textilgut in der Regel ein unerwünschtes Muster von ungeheizte angetriebene Streckwalze, ein Fadentrenn-Streifen, Wellungen entlang den Webkanten und ört- röllchen sowie eine feststehende geheizte Walze mit liehe Spannungen der verwebten Garne zeigt. Teil- 60 geringem Reibungswert aufweist,
weise können diese Nachteile dadurch gemildert Diese Aufgabe ist unter Verwendung einer derwerden, daß man zur Vorbehandlung das Schuß- artigen Vorrichtung dadurch gelöst, daß die Streckspulengarn unter sehr geringer Spannung aufspult, walze im Bereich der Fadenzuführung auf ihrer um seine weitere Schrumpfung zu beschleunigen und Oberfläche einen Abschnitt mit hohem Reibungswert hierdurch eine gleichmäßige Schrumpfung des ge- 63 und daneben im Bereich der Fadenerwärmung einen samten Garnes zu erhalten. Diese Maßnahme er- Abschnitt mit niedrigem Reibungswert besitzt, wobei fordert jedoch beträchtliche Zeit, was sich bei der zwischen den beiden Abschnitten ein Trennführungs-Textilverarbeitung zusätzlich nachteilig auswirkt. stab angeordnet ist.

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Erfindungsgemäß wird dabei der zu behandelnde nicht kreisförmige Form haben. Der Durchmesser der Faden zunächst wie üblich mit Hilfe eines Streck- zylindrischen Walze 10 kann in der Größenordnung Stiftes, der Streckwalze und des Fadentrennröllchens von 60 mm und ihre Breite in der Größenordnung kalt verstreckt, indem er über den Abschnitt der von 40 mm liegen. Die Oberfläche der zylindrischen Streckwalze mit hohem Reibungswert geführt wird. 5 Walze 10 ist porzellanmatt und mit Karborundum Anschließend wird der Faden dann mittels des geschliffen, um den Reibungswiderstand gegenüber Trennführungsstabes auf den Walzenabschnitt mit dem Faden zu verringern. Die Rauhigkeit der zylinniedrigem Reibungswert geleitet und von da ab über dräschen Oberfläche beträgt zweckmäßig 1 bis 12 μ: die geheizte feststehende Walze geführt, wodurch er Diese Rauhigkeit entspricht der Höhe der erhöhten dem durch die Erwärmung hervorgerufenen Streben io Teile der porzellanmatten Oberfläche in Mikronnach Schrumpfung frei nachgeben kann, denn der einheiten relativ zu ihren vertieften Abschnitten. Eine Faden, welcher mit sehr geringer Spannung abge- zu geringe Rauhigkeit oder zu große Glätte ruft einen zogen wird, gleitet über den betreffenden Streck- zu hohen Reibungswiderstand des laufenden Fadens walzenabschnitt, das Fadentrennröllchen und die ge- hervor, wodurch der Fadenschlupf verschlechtert ist heizte Walze ohne große Reibung hinweg. Auf diese 15 und es unmöglich ist, den Faden in entspanntem Weise läßt sich die spannungsfreie Wärmebehand- Zustand zu behändem. Eine zu hohe Rauhigkeit lung von Fäden oder Fadenbündeln aus thermo- andererseits hat die Gefahr des Faden- bzw. Garnplastischen Materialien mit höchst einfachen Mitteln bruchs. Als Oberflächenmaterial für die zylindrische ohne wesentliche Abänderung der üblichen Streck- Walze 10 ist eine harte Chromplattierung empfehlenszwirnmaschinen auf kontinuierlichem Weg durch- 20 wert. Wie in der Figur bei 12 angedeutet, wird ein führen. Heizmedium, wie Sattdampf oder eine Heizflüssigkeit,

Es ist zwar bei einer aus zwei Walzen bestehenden unmittelbar durch das Innere der Walze 10 geleitet, Fadenabzugseinrichtung bekannt, die Umfangsfläche um dieselbe zu heizen. Alternativ dazu kann aber einer Streckwalze in Oberflächenabschnitte unter- auch ein elektrisches Heizelement in diese Walze einschiedlicher Reibungswerte zu unterteilen. Bei dieser 25 gesetzt werden. Unter Berücksichtigung des Wärmebekannten Einrichtung sind jedoch zwei Oberflächen- Verbrauchs durch den über diese Walze laufenden abschnitte mit niedrigem Reibungswert vorgesehen, Faden wird jedoch Sattdampf oder eine Heizflüssigdie den beiden Enden der betreffenden einen Walze keit mit größerer Wärmekapazität gegenüber der benachbart sind, während der Abschnitt mit hohem elektrischen Heizung bevorzugt. Die Oberflächen-Reibungswert den mittleren Bereich dieser Walze 30 temperatur der Walze 10 wird dabei auf einen Wert einnimmt. Darüber hinaus hat aber auch diese Unter- zwischen 100 und 190° C eingestellt, je nach der Art teilung der Umfangsfläche der einen Walze einen des zu behandelnden Fadenguts, anderen Zweck, denn sie dient ausschließlich dazu, Die nicht geheizte Streckwalze 11, welche die

die Bildung von Fadenansammlungen durch Auf- Form einer gewöhnlichen Streckwalze mit einem laufen des Fadens auf den beiden Walzen der be- 35 Durchmesser von 90 bis 130 mm und einer Breite kannten Einrichtung zu verhindern und dadurch her- von 50 bis 60 mm haben kann, ist an ihrer Obervorgerufene Fadenbrüche und Faserbrüche zu unter- fläche grundsätzlich auf eine Rauhigkeit von 0,5 μ binden. Die Anwendung dieser bekannten Maßnahme oder weniger hochglanzpoliert. Nur ein Abschnitt bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art der Walzenoberfläche, der sich über eine Strecke ist aus diesem Grunde nicht naheliegend und würde 40 von etwa 25 mm vom wegführseitigen Walzenende auch nicht sinnvoll sein, da sonst nicht gewährleistet her erstreckt, ist porzellanmatt und besitzt eine wäre, daß der warme Faden ständig unter Spannung Rauhigkeit von 1 bis 12 μ. Diese Unterteilung der steht und die gleiche Länge beibehält. Im übrigen Oberfläche der nicht beheizten angetriebenen Streckwürde die bekannte Ausbildung des Umfanges einer walze 11 in einen Abschnitt mit hohem Reibungs-Walze mit unterschiedlichen Reibungswerten, wenn 45 wert und einen Abschnitt mit niedrigem Reibungsman dieselbe bei der Vorrichtung der eingangs be- wert ist von besonderer Bedeutung für die Erfindung, schriebenen Art anwenden würde, nicht das der Er- Der über die Streckwalze 11 geführte Faden wird findung zugrunde liegende Problem lösen, da hierfür nämlich zunächst auf den gewünschten Titer verdie betreffende Streckwalze nur zwei Oberflächen- streckt, bevor er über den hochlanzpolierten Teil der abschnitte mit unterschiedlichem Reibungswert auf- 50 Walzenoberfläche mit hohem Reibungswert ohne zuweisen hat, wobei der Abschnitt mit hohem Rei- Schlupf geführt wird, und wird dann auf den porbungswert im Bereich der Fadenzuführung und der zellanmatten Teil der Walze mit wesentlich gerin-Abschnitt mit niedrigem Reibungswert im Bereich gerer Reibung geleitet. Es ist ersichtlich, daß der der Fadenerwärmung vorgesehen sein muß. nunmehr verstreckte Faden über den porzellanmatten

Vorteilhafterweise hat bei der erfindungsgemäßen 55 Teil schlüpfend gelangt und auf diese Weise in voll-Vorrichtung der Trennführungsstab einen Durch- ständig entspanntem Zustand wärmebehandelt wird, messer von 2 bis 8 mm. Hätte die unbeheizte angetriebene Streckwalze 11

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer eine durchgehend hochglanzpolierte Oberfläche, so Zeichnung, in der der Erfindungsgegenstand in per- wäre es unmöglich, den Faden in entspanntem Zuspektivischer Darstellung gezeigt ist, noch näher 60 stand der Wärmebehandlung zu unterwerfen. Würde erläutert. andererseits die gesamte Oberfläche der Streckwalze

Gemäß der Figur besteht die erfindungsgemäße 11 porzellanmatt sein, so wäre der Fadenschlupf zu Vorrichtung aus einer nicht beheizten angetriebenen groß, was es unmöglich macht, ein verstrecktes Garn Streckwalzeil, einer geheizten feststehenden Walze des gewünschten Titers zu erhalten. 10 sowie einem nicht geheizten Fadentrennröllchen 3 65 Bei der dargestellten Vorrichtung hat das nicht und einem Trennführungsstab 13. Die Walze 10 ist beheizte Fadentrennröllchen 3 eine porzellanmatte im allgemeinen von zylindrischer Form, kann jedoch Oberfläche mit einer Rauhigkeit von 1 bis 12 μ, einen auch eine elliptische oder andere im Querschnitt Durchmesser von etwa 20 mm und eine Breite von

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50 bis 60 mm. Die geheizte sich nicht drehende geheizten angetriebenen Walze 11 und der geheizten, Walze 10 und die nicht geheizte angetriebene Streck- nicht rotierenden Walze 10 wärmefixiert und nach walze 11 sind dabei etwa parallel zueinander ange- einer Führung über das Fadentrennröllchen dann abordnet, so daß der Faden mehrmals um diese Walzen gegeben wird.

herumgeschlungen werden kann. Im allgemeinen be- 5 Es folgen zwei Beispiele für die Behandlung eines

trägt der Abstand zwischen der Walze 10 und dem Garnes mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung:
nicht beheizten Fadentrennröllchen 3 80 bis 100 mm.
Bei dieser Anordnung kann jede herkömmliche

Streckzwirnmaschine oder Streckspulmaschine leicht Beispiel 1

durch entsprechende Anordnung der geheizten nicht io
drehenden Walze 10 in der geeigneten Stellung in

eine Vorrichtung gemäß der Erfindung umgebaut Unverstreckte Polycaprolactamfäden wurden auf werden. Der Trennführungsstab 13, der bei der er- einer Streckzwirnmaschine mit einer Abzugsgeschwinfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird, hat digkeit von 600 m/Min, um das 3,5fache ihrer urdabei folgende Aufgabe: 15 sprünglichen Länge mit Hilfe des Streckstiftes 2 verWenn der Faden auf die nicht geheizte angetrie- streckt. Das verstreckte 24fädige Garn mit einem bene Streckwalze 11 in mehreren Schlingen gelangt, Gesamttiter von 70 den wurde in drei Schlingen um neigt der laufende Faden dazu, unregelmäßig axial den hochglanzpolierten Teil (Oberflächenrauhigkeit auf der Streckwalze zu oszillieren. Diese Neigung 0,5 μ) der nicht geheizten angetriebenen Streckwalze verstärkt sich, wenn die Verstreckung unter höheren 20 U und das nicht geheizte Fadentrennröllchen 3 Abzugsgeschwindigkeiten durchgeführt wird. Bei Ver- (Oberflächenrauhigkeit 2 μ) gewickelt und dann mit wendung der angetriebenen Streckwalze 11 mit einer Hilfe des Trennführungsstabes 13, der einen Durchden Faden mitführenden Oberfläche, die in zwei Ge- messer von 5 mm und eine Oberflächenrauhigkeit von biete unterschiedlicher Rauhigkeit unterteilt ist, 1,5 μ besaß, auf die porzellanmatte Oberfläche würde somit der Faden, der über die Oberfläche der 25 (Rauhigkeit 5 μ) der Streckwalze 11 geführt und in Streckwalze läuft, häufig'die Grenze zwischen dem drei Schlingen um die Streckwalze 11 und die mit hochglanzpolierten und dem porzellanmatten Gebiet Dampf geheizte zylindrische Walze 10 (Oberflächenüberqueren. Dies hätte zur Folge, daß die Bewegung rauhigkeit 5 μ; Durchmesser 50 mm, 140° C) geführt, des Fadens gestört wäre und sich Fadenschlingen und Das Fadengarn wurde schließlich einmal um die nicht Faden- bzw. Garnbruch bilden würden. Diese Schwie- 30 geheizte Streckwalze 11 und das nicht beheizte rigkeit wird durch die Anordnung des Trennführungs- Fadentrennröllchen 3 geführt und verließ die Streckstabes 13 vermieden, da dieser den Faden entlang der walze 11, ging durch den Fadenführer 5 und einen Grenzlinie zwischen dem hochglanzpolierten und por- Ringläufer und wurde auf einer Spule aufgewickelt, zellanmatten Abschnitt der Walze 11 getrennt hält. Die Garnspannung zwischen der Streckwalze 11 und Der Trennführungsstab 13 kann aus Metall oder 35 dem Fadenführer 5 wurde auf 0,05 g/den eingestellt. Keramik hergestellt sein und soll eine Oberflächen- Die prozentuale Retraktion des erfindungsgemäß berauhigkeit mit einem Wert von 1 bis 12 μ haben. Sein handelten Garnes betrug 0,2% gegenüber einem Wert Durchmesser liegt zwischen 2 und 8 mm. von 2% eines Garnes, das, in herkömmlicher Weise Zum praktischen Betrieb der Vorrichtung wird der unter einer Spannung von 0,05 g/den gemessen, vor Faden 1 um das 2,5- bis 5,5fache seiner Ursprung- 40 dem Fadenführer 5 aufgewickelt wurde,
liehen Länge auf dem Streckstift 2 verstreckt. Er wird Das mit dem Garn erhaltene Gewebe besaß ausdann in zwei bis fünf Schlingen um den hochglanz- gezeichnete Eigenschaften, unter anderem keine WeI-polierten Teil der Streckwalze 11 und das nicht be- lungen entlang den Webkanten und keine Streifenheizte Fadentrennröllchen 3 geführt. Anschließend muster,
läuft der Faden hinter dem Trennführungsstab 13 auf 45
die porzellanmatte Oberfläche der unbeheizten

Streckwalze 11 und wird dann in zwei bis fünf Schiin- Beispiel 2
gen um die drei Walzen, d. h. die Streckwalze 11, das

Fadentrennröllchen 3 und die Walze 10 herumge- Unverstreckte Polycaprolactamfäden wurden auf führt. Schließlich wird der Faden, der das Faden- 50 einer Streckzwirnmaschine mit einer Abzugsgeschwintrennröllchen 3 verläßt, über die ungeheizte Streck- digkeit von 600 m/Min, um das Vierfache ihrer urwalze 11 und durch den Fadenführer 5 geführt und sprünglichen Länge in gleicher Weise wie im Beiauf einer Spule aufgewickelt. Die Spannung des Fa- spiel 1 heiß verstreckt. Das aus 25 Fäden bestehende dens zwischen der unbeheizten angetriebenen Streck- verstreckte Garn mit einem Titer von 210 den wurde walze 11 und dem Fadenführer 5 wird auf einen Wert 55 gemäß Beispiel 1 wärmebehandelt, durch den Fadenin der Größenordnung von 0,05 g/den eingestellt. Die führer 5 und einen Garnführer geführt, der über eine Art und Weise, wie der Faden bzw. das Fadengarn Strecke von 140 mm changierte, und schließlich auf auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung geführt wird, einer 150 mm breiten Spule aus Bakelit aufgespult, kann dabei in verschiedener Hinsicht modifiziert wer- Diese Spule war vom oberflächenangetriebenen Typ. den, um dem Faden bzw. Fadengarn unterschiedliche 60 Der Garnführer changierte 80mal pro Minute. Das physikalische Eigenschaften zu verleihen. Beispiels- Verhältnis zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der weise kann man den Faden vom hochglanzpolierten ungeheizten angetriebenen Streckwalze 11 und der Teil der ungeheizten angetriebenen Streckwalze 11 di- Spule betrug 0,922. Die Garnspannung vor dem rekt auf die geheizte nicht rotierende Walze 10 und Fadenführer 5 wurde auf 0,05 g/den eingestellt. Das von dieser Walze 10 zurück auf den hochglanzpolier- 65 Garn konnte auf einer Kreuzspule mit gerader Stirnten Teil der ungeheizten angetriebenen Streckwalze fläche zu einem Kops mit 10 kg Garngewicht aufgell führen, wonach der Faden dann in entspanntem wickelt werden. Dieser Kops war 140 mm breit, er Zustand zwischen dem porzellanmatten Teil der un- besaß einen Außendurchmesser von 370 mm und

hatte ein spezifisches Gewicht von 0,8. Die prozentuale Garnretraktion betrug 0,3%.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verstrecken und Wärmebehandeln eines Fadens oder Fadenbündels aus thermoplastischen Polymeren zur Herabsetzung seiner Schrumpfneigung mit einer ungeheizten angetriebenen Streckwalze, einem Fadentrennröllchen und einer feststehenden geheizten Walze

mit geringem Reibungswert, dadurch gekennzeichnet, daß die Streckwalze (11) im Bereich der Fadenzuführung auf ihrer Oberfläche einen Abschnitt mit hohem Reibungswert und daneben im Bereich der Fadenerwärmung einen Abschnitt mit niedrigem Reibungswert besitzt und daß zwischen den beiden Abschnitten ein Trennführungsstab (13) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennführungsstab einen Durchmesser von 2 bis 8 mm hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY

909 536/149