DE2740296A1

DE2740296A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines waermefixierten gekraeuselten garns

Info

Publication number: DE2740296A1
Application number: DE19772740296
Authority: DE
Inventors: Ronald Lawson; David Watson
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1976-09-09
Filing date: 1977-09-07
Publication date: 1978-03-16
Also published as: FR2364281B1; NL184698C; FR2364281A1; JPS5335058A; DE2740296C2; CA1071852A; AU2827977A; NL184698B; AU503895B2; US4115907A; NL7709684A; GB1555530A

Description

PATENTANWÄLTE

OR.-ING. H. FINCKE DIPL.-ING. H. BOHR DIPL.-INQ. S. STAEGER OR. rer. nat. R. KNEISSL

-3-

PA Dr. PbtdM ■ M» Dr. KnaiMl ■ MONartfr. H MNOMOmIMnS

8 MÖNCHEN 5, MOIIantroS* 31 rVnrvf.(0t?)'MM)M Til*gromm«: Claims MOndwi Τ·!·« ι 5 239 03 cloim d

7. September 1977

24326 - Dr.K/hö

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ICI CASE F. 29046

IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LTD. London - Großbritannien

"Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines wärmefixieren gekräuselten Garns"

PRIORITÄT: 9. September 1976 - Großbritannien - 37386/76

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines wärmefixieren, gekräuselten Garns.

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-2-

Bonkvtrbindung ι Boy·' V.r.inibonk M0nch«n, Konto 6JO 404 Poitiditdikonto: Μ0π*·η 370 44-802

Es ist bekannt, Fäden, die aus thermoplastischen Polymeren hergestellt sind, dadurch zu kräuseln, daß man sie in Form eines Kabels in eine Kammer einführt, deren Abmessungen zur Folge haben, daß sich die Fäden innerhalb der Kammer kräuseln. Diese Art von Kräuselung ist als Stauchkammerkräuselung bekannt. Die durch dieses Verfahren entwickelte Kräuselung ist nicht besonders stabil, insbesondere dann, wenn die gekräuselten Fasern einer weiteren Verarbeitung ausgesetzt werden und/oder wenn die Fasern in der Fabrikform den alltäglichen Gebrauchs- und Waschbedingungen ausgesetzt werden. Die Kräuselung kann dadurch stabilisiert werden, daß man die gekräuselten Fäden einer Hochtemperaturbehandlung unterwirft, um die Kräuselung zu fixieren. Es ist gegenwärtig üblich/ die Hochtemperaturbehandlung dadurch auszuführen, daß man Chargen der gekräuselten Kabel in einem Autoklaven behandelt. Diese Behandlung in einem Autoklaven ist ein langsames und teures Verfahren, weshalb in jüngerer Zeit kontinuierliche Kräuselungs- und Wärmefixierungsverfahren entwickelt worden sind, um die Produktivität zu steigern. Bei einem solchen Verfahren wird an den Austritt eines Stauchkammerkräuslers ein Wärmefixierungsrohr, das mit einem Medium beschickt wird, angeordnet. Die GB-PS 1 364 062 beschreibt ein solches Wärroefixierungsrohr, das sich besonders für diesen Zweck eignet.

Nun sind die kontinuierlichen Kräuselungs- und Wärmefixierung·- verfahren zwar effizient und billig, aber unglücklicherweise ergeben sie ein Produkt, das eine andere Kräuselungsgeometrie aufweist als sie bei Fäden erhalten wird, die durch das zweistufige Verfahren erzeugt werden. Die Kräuselungsgeometrie ist eine Kombination aus Kräuselungsfrequenz und Kräuselung·- verhältnis. Die Kräuselungsfrequenz ist definiert als die Anzahl von Kräuselungen je Längeneinheit, während das Kräuselungsverhältnis das Verhältnis des Unterschiede in der Länge zwischen dem voll gestreckten Faden und dem gekräuselten

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Faden zur Länge des voll gestreckten Fadens ist. Normalerweise wird das Kräuselungsverhältnis als Prozentsatz ausgedrückt. Verfahren zur Bestimmung dieser Werte sind allgemein bekannt.

Es ist wesentlich, daß Fasern, die einem Kardierungsverfahren unterworfen und dann weiterbehandelt werden, die richtige Kräuselungsgeometrie für die jeweils angewendeten Verfahrensbedingungen aufweisen, da sonst Schwierigkeiten auftreten. Viele herkömmliche Verfahren wurden in Hinblick auf die Anwendung von gekräuselten Fasern, die durch das zweistufige Verfahren mit chargenweiser Wärmefixierung hergestellt werden, entwickelt. Unglücklicherweise ergeben Fasern, die durch das kontinuierliche Kräuselungs- und Wärmefixierungsverfahren erhalten werden, wegen der anders gearteten Kräuselungsgeometrie zu beträchtlichen Schwierigkeiten während der Kardierung AnIaB, wenn sie den üblichen Verfahren unterworfen werden.

Es wurde nunmehr gefunden, daß in einem kontinuierlichen Kräusel-Wärmefixierungs-Verfahren eine Abkühlung der Fäden in der Stauchkammer vor der Zuführung zur Wärmefixierungszone der Vorrichtung die Kräuselungsgeometrie der gekräuselten Fäden modifiziert, wobei der tatsächliche Grad der Modifizierung vom Ausmaß der Kühlung abhängt. Auf diese Weise können durch ein kontinuierliches Verfahren wärmefixierte gekräuselte Fäden mit den verschiedensten Kräuselungsgeometriecharakteristiken erhalten werden, und zwar einschließlich solcher, wie sie beim zweistufigen chargenweisen Verfahren entstehen.

Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren für die kontinuierliche Herstellung von wärmefixieren gekräuselten

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thermoplastischen Fäden, bei welchem mit Hilfe von Förderoberflächenein Kabel aus Fäden in die Kräuselungskammer eines Stauchkammerkräuslers kontinuierlich eingeführt wird, um das Kabel zu kräuseln, und das gekräuselte Kabel durch eine Wärmefixierungszone am Ausgang des Stauchkammerkräuslers geführt wird, wobei das Kennzeichen darin liegt, daß das Kabel in der Kräuselungskammer auf eine Temperatur nicht über 10O⁰C abgekühlt wird.

Gemäß der Erfindung wird weiterhin eine Vorrichtung für die kontinuierliche Herstellung von wärmefixierten gekräuselten thermoplastischen Fäden vorgeschlagen, welche einen Stauchkammerkräusler mit einer Förderoberfläche für die kontinuierliche Zuführung eines Fadenkabels in die Stauchkammer und eine Wärmefixierungseinrichtung im Anschluß an den Austritt der Stauchkammer aufweint, wobei das Kennzeichen darin liegt, daß die Stauchkammer eine Einrichtung zum Abkühlen des Kabel· in der Stauchkammer auf eine Temperatur nicht über 1OO°C aufweist.

Die Förderoberflächen für die kontinuierliche Zuführung des Kabels zur Stauchkammer des Stauchkräuslers können die Form von zwei oder mehr zusammenarbeitenden Bändern aufweisen. Vorzugsweise werden die Oberflächen durch ein Paar rotierender Quetschrollen gebildet. Wenn das Kabel Fäden mit niedrigem Titer aufweist, dann ist es erwünscht, daß die Oberflächen der Quetschrollen gekühlt werden, beispielsweise dadurch, daß man kaltes Wasser durch die Rollen hindurchführt.

Das Kabel wird in der Stauchkammer abgekühlt, wodurch mindestens ein Teil der durch die mechanische Kräuselung der Fäden erzeugten Wärme abgeleitet wird und die Fäden nicht eine Tem-

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peratur über 1OO°C erreichen. Das Abkühlen kann dadurch erreicht werden, daß man ein Kühlmedium durch die Wandungen der Kräuselungskammer führt. Vorzugsweise wird das Kabel jedoch durch ein Gas (insbesondere Luft) gekühlt, welches durch ein oder mehrere öffnungen in die Stauchkammer eingespritzt wird, üblicherweise wird die öffnung oder werden die öffnungen in den Seitenplatten und/oder Schabeklingen eines herkömmlichen Stauchkräuslers angeordnet. Wenn mehrere öffnungen verwendet werden, dann können einige der öffnungen in dem Abschnitt der Wärmefixierungsvorrichtung, die direkt am Austritt des Stauchkanunerkräuslers angeschlossen ist, ausgebildet werden, um die Kühlzone zu verlängern und zu verhindern, daß Wärme aus der Wärmefixierungsvorrichtung das Kabel in der Kräuselungskammer erreicht. Die mit einem Medium betriebene Wärmefixierungsvorrichtung, die in der GB-PS 1 364 062 beschrieben ist, kann leicht so abgewandelt werden, daß sie Lufteinspritzöffnungen im ersten Abschnitt aufweist.

Thermoplastische Fäden, die durch das erfindungsgemäße Verfahren oder in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gekräuselt werden können, sind z.B. Fäden aus Polyamiden oder Mischpolyamiden, wie z.B. Nylon-6, Nylon-66 und Mischpolymere davon, und Fäden aus Polyestern oder Mischpolyestern, wie z.B. Polyäthylenterephthalat und Mischpolymere davon.

Durch eine entsprechende Wahl der Abmessungen der Kräuselungskammer des Stauchkräuslers, beispielsweise durch Einstellung des auf die Schabeklingen ausgeübten Drucks, und auch durch entsprechende Einstellung der Temperatur des Kabels in der Kräuselungskammer, beispielsweise durch Einstellung des Flus ses des Kühlgases durch die öffnungen der Schabeklingen,

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können gekräuselte Fäden mit den verschiedensten Kräuselungsgecmetrien erhalten werden. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur kontinuierlichen Herstellung von wärmefixierten gekräuselten Fäden mit den verschiedensten Kräuselungsverhältnis- und Kräuselungsfrequenzwerten, die bisher durch ein kontinuierliches Stauchkammerkräusel-Wärmefixierungs-Verfahren nicht erhältlich waren. So kann die Kräuselungsfrequenz der Fäden durch Einstellung des auf die Schabeklingen des Stauchkammerkräuslers ausgeübten Drucks verändert werden, während das Kräuselungsverhältnis durch Einstellung der Temperatur der Fäden in der Stauchkammer des Stauchkräusler· beeinflußt werden kann.

Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die eine Seitenansicht einer erfindungsgeroäßen Vorrichtung darstellt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung für die kontinuierliche Herstellung von wärmefixierten gekräuselten thermoplastischen Fäden besitzt einen Stauchkammerkräusler 1 mit einer Wärmefix ierungseinrichtung 2, die am Austrittsende des Stauchkammerkräuslers angeordnet ist. Der Stauchkammerkräusler besitzt Förderoberflächen in Form eines Paars rotierender Quetschrollen 3 für die kontinuierliche Zuführung eines Kabels 4 in die Stauchkammer 5. Die Stauchkammer wird durch eine vordere Handung 6, eine hintere Handung 7 und Schabeklingen 8 und 9 gebildet. Die Schabeklingen werden durch ein nicht gezeigtes Mittel, das einen Druck erzeugt, gegeneinander gepreßt, um die Abmessungen der Stauchkammer einstellen zu können. Die Schabeklingen besitzen eine Reihe von Offnungen 10, die mit einer (nicht gezeigten) Zuführung für kühle Druckluft verbunden sind. Jede Schabeklinge besitzt einen Fortsatz 11, 12 an unteren Ende, der In die Mündung der Wärmefixierungevorrichtung 2 paflt.

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Die Wärmeflxlerungsvorrlchtung 2 besitzt die Form eines unterteilten Rohrs. Gesättigter Dampf wird in den ersten Abschnitt des Rohrs aus einer Verzweigungsleitung 1 3 eingeführt und im folgenden Abschnitt wird der Druck des Dampfe aus dem vorhergehenden Abschnitt wieder auf atmosphärischen Druck durch eine Austrittssammelleitung 14 entspannt. Das Austrittsende des Wärmefixierungsrohrs ist mit Hilfe einer angelenkten Klappe 15 verschlossen.

Beim Gebrauch wird das Kabel 4 mit Hilfe der Quetschrollen kontinuierlich in die Kräuselungskammer 5 eingeführt, deren Abmessungen durch Veränderung des auf sie durch nicht-gezeigte Mittel ausgeübten Drucks so eingestellt werden, daß die gewünschte Kräuselungsfrequenz des Garns erhalten wird. Kühle Druckluft wird durch die Öffnungen 10 in den Schabeklingen 8 und 9 in die Kammer eingeführt, um das Kabel in der Kammer auf eine Temperatur nicht über 10O⁰C zu ] Kräuselungsverhältnis entsteht.

Temperatur nicht über 100⁰C zu halten, so daB das gewünschte

Die kontunierliehe Zuführung des Kabels in die Kräuselungskammer des Stauchkammerkräuslers hat zur Folge, daß das bereits in der Stauchkammer vorhandene gekräuselte Kabel zum Wärmefixierungsrohr 2 geführt wird. Das durch den ersten Abschnitt des Rohrs geführte Kabel wird durch den von der Verzweigungsleitung 13 zugeführten gesättigten Dampf auf eine Temperatur erhitzt, bei welcher die Kräuselung im Kabel fixiert wird. Das Kabel wandert dann in den nächsten Abschnitt des Rohrs, in welchem der Dampf aus dem vorhergehenden Abschnitt auf atmosphärischen Druck entspannt wird, indem er in die Sammelleitung 14 entlassen wird. Abschließend tritt das Kabel aus dem Rohr über die angelenkte Klappe 15 aus.

Gemäß einer Abwandlung der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung let das Wärmefixierungsrohr 2 so modifiziert,

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daß der Teil des ersten Abschnitts, der direkt auf den Stauchkammerkräusler folgt, mit KUhlerdruckluft und nicht mit Dampf beschickt wird. Diese Abwandlung verlängert die Zone, in welcher das Kabel auf eine Temperatur nicht über 100°C abgekühlt wird und hilft die Kräuselungs- und Wärmefixierungszonen noch weiter voneinander zu trennen.

Der Bereich von Kräuselungsgeometrien, der bisher für kontinuier* lieh gekräuselte und wärmefixierte Garne noch nicht erhalten werden konnte, ist in den folgenden Beispielen erläutert. In den Beispielen 1 bis 6 und im Vergleichsbeispiel A wurde ein Nylon-66-Kabel von 53 k'tex aus Fäden von jeweils 6,7 d'tex kontinuierlich in einer Vorrichtung gekräuselt und wärmefixiert, wie sie weiter oben beschrieben ist, wobei der Kräuselungsteil in der Vorrichtung aus einem Turbo Kräusler bestand und das Wärmefixierungsrohr im wesentlichen das gleiche war, wie es in der GB-PS 1 364 062 beschrieben ist. In den Beispielen 1 bis 4 wurde Luft lediglich zu den Schabeklingen des Kräuslers geführt, während in den Beispielen 5 und 6 Luft auch zu dem Teil des ersten Abschnitts des Wärmefixierungsrohrs geführt wurde, der direkt am Kräusler angeschlossen war. Die Resultate der Beispiele, die in der unten stehenden Tabelle angegeben sind, zeigen klar, wie die Kräuselungsfrequenz des resultierenden Garns in erster Linie durch den Stauchkammerdruck, d.h. den auf die Schabeklingen ausgeübten Druck, beeinflußt wird, während das Kräuselungsverhältnis sich in erster Linie nach der Strömungsgeschwindigkeit der Luft zur Kräuselungakammer und nach dem Ausmaß der durch die Luft gekühlten Zone richtet. Die für die Beispiele verwendeten Bedingungen und die Eigenschaften der erhaltenen Kabel sind in Tabelle I angegeben.

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TABELLE I

Beispiel Nr.	Druck der Kräuse lungs- rollen kg/cm²	Druck in der Stauch- kaimer kg/cm²	Luft zum Kräusler 1/foin	Luft zum Wärme- fixie- rungsrghr kg/αιΓ	Danpf zum Wärme fixie rungsrohr kg/an²	Ka	bei ei ifTwrciief	ten
Ver gleich A	0,84	0,70	0	0	O,844p,O7		■*	Dehnfähig keit
1	1,05	1,26	140	0	1,0540,07	*KrJ%iirf luiTjs- verhältnis**	Kräuselungs frequenz
2	0,98	1,26	200	0	1,0540,07	19,5	12,2	45,0
3	0,98	1,40	260	0	1,334p, 14	14,7	10,8	58,5
4	1,26	2,20	260	0	1,3340,14	10,1	10,2	55,8
5	1,26	2,80	200	2,10	1,054p,O7	9,8	10,2	57,2
6	1,26	2,10	260	2,10	1,2640,14	14,0	13,7	50,6
11,5	12,4	55,3
7,8	12,0

Die folgenden Beispiele, in denen der Stauchkammerkräusler und das Wärmefixierungsrohr die gleichen waren wie in den vorhergehenden Beispielen erläutern die Anwendung des Verfahrens auf Nylon-66-Fäden von anderem Titer. Die angewendeten Bedingungen und die Eigenschaften des erhaltenen Kabels sind in Tabelle II angegeben.

Die Stapelfasern des Vergleichsbeispiels B konnten nur schwierig kontinuierlich kardiert werden und ergaben viel Material im Spalt, während die Fasern von Beispiel 7 ohne Schwierigkeiten kontinuierlich kardiert werden konnten. Ähnliche Schwierigkeiten wurden während der Kardierung von Fasern der Vergleichsbeispiele C, D und E angetroffen, während die Fasern der Beispiele 8, 9 und 10 ohne Schwierigkeit verarbeitet werden konnten.

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TABELLE II

PHiTi-I	Faden d'tex	Kräuse lung s- rollen- drudc, kg/αιΓ	Stauch- kaimer- druck- kg/cnT	Luft zum Kräus ler lytain	Luft zum Wär- mefixie- rungs- rohr , kg/cnT	Dampf zum Wäxmefixie- rungsrohr kg/cm²	Kabeleigenschaften	Krause! unrjs— frequenz	Länge der aus dem Kabel ge schnittenen Fäden (mn)
Nr.	3,3	1,05	1,26	O	0	0,84+0,14	Kräuselungs verhältnis	18 + 2	58
Ver gleich B	3,3	1,26	1,40	310		0,84+0,14	28 + 2	19 + 2	58
7	6,7	1,05	1,05	O	0	0,84+0,14	20 + 2	12 + 2	50
Ver gleich C	6,7	1,26	1,40	260		0,84+0,14	18 + 2	12 + 2	50
8	17	1,05	2,10	O	0	0,84+0,14	13 + 2	12 + 2	100-140
Ver gleich D	17	1,26	2,24-2,38	340		*0,840,14**	26 + 2	12 + 2	100-140
9	6,7	1,05	1,40	O	0	0,84+0,14	19 + 2	20 + 3	100-150
Ver gleich E	6,7	1,26	1,75-1,96	410		0,84+0,14	384 + 4	19 + 3	100-150
10	23+3

Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von wärmefixierten gekräuselten thermoplastischen Fäden, bei welchem mit Hilfe von Förderoberflächen ein Fadenkabel in die Kräuselungekammer eines Stauchkanunerkräuslers eingeführt wird, um das Kabel zu kräuseln, und das gekräuselte Kabel durch eine Wärmefixierungsvorrichtung am Austritt des Stauchkammerkräuslers geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel in der Kräuselungskammer auf eine Temperatur nicht über 1OO°C abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel in der Kräuselungskammer durch Einspritzen eines Gases abgekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel noch weiter in dem Abschnitt der Wärmefixierungsvorrichtung abgekühlt wird, der sich direkt an den Austritt des Stauchkanunerkräuslers anschließt.

4. Vorrichtung für die kontinuierliche Herstellung von wärmefixierten gekräuselten thermoplastischen Fäden, bestehend aus einem Stauchkammerkräusler mit Förderoberflächen für die kontinuierliche Zuführung eines Fadenkabels in die Stauchkammer und mit einer an den Austritt der Kräuselungskammer angeschlossenen Wärmefixierungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kräuselungskammer (5) eine Einrichtung (10) für die Abkühlung des darin befindlichen Kabels aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (5) Schabeklingen (8, 9) aufweist, die gegen-

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elnandergedrückt werden, wobei die Schabeklingen eine Reihe von Offnungen (10) besitzen, durch welche ein Kühlgas In die Kammer (5) eingespritzt werden kann.

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