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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines
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texturierten Fadens Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Herstellung eines texturierten Fadens unter Anwendung eines Luftstrahls,
der auf einen gesponnenen Filamentfaden -zur Einwirkung gebracht wird.
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Es ist üblich, einen Filamentfaden o.dgl. aufzubauschen, d.h.
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sein Volumen zu vergrößern, um seine Eigenschaften zu verbessern und
ihn als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Kleidungsstücken aufzubereiten.
Hierzu ist es bekannt, einen Filamentfaden mit einem Luftstrahl zu behandeln, so
daß die Filamente, welche den Filamentfaden bilden, voneinander getrennt werden
und in starkem Maße verwirbelt werden. Der Faden wir dann aus dem Wirbelbereich
an die Ungebungsluft gebracht, wobei keinerlei Zugspannung auf ihn ausgeübt wird.
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Auf diese Weise verbleiben die Filamente in unregelmäßiger Weise miteinander
verschlungen unter Bildung von Schleifen und Schlaufen. Auf diese Weise erhält man
einen texturierten Faden.
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Die Festigkeit des so hergestellten texturierten Fadens ist jedoch
äußerst gering. Wenn der Faden bei der nachfolgenden Bearbeitung in Webmaschinen,
Strickmaschinen oder anderen Maschinen gewickelt wird, werden die Schlingen, Schleifen
und Schlaufen der Filamente durch Zugspannung in ihrem Volumen verringert. Das bedeutet,
daß die Fadenabmessungen geändert werden. Hierdurch werden die nachfolgenden Bearbeitungsvorgänge
beeinträchtigt bzw. der Textilfaden wird verschlechtert.
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Darüber hinaus ist es von Vorteil die Schlingen und Schlaufen der
Filamente des texturierten Fadens auf eine geeignete Größe zu begrenzen, so daß
der texturierte Faden in einem geeigneten gekreuselten Zustand vorliegt. In der
Praxis wird hierzu der texturierte Faden, welcher mit einem Luftstrahl behandelt
worden ist, in einem bestimmten Ausmaß einer Zugbehandlung unterworfen und anschließend
Wärmebehandelt, so daß dann der dabei erzielte Zustand des Fadens verfestigt bzw.
stabilisiert wird. Wenn die Zugkraft auf den kalten Faden ausgeübt wird, besteht
die Gefahr, daß der Faden leicht reißt aufgrund der Zugkraft, die in der Zugkraftzone
auf den Faden wirkt. Ein derartiges Verfahren ist daher hinsichtlich der physikalischen
Eigenschaften des texturierten Fadens nicht unbedingt wirkungsvoll.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, zur Vermeidung der vorstehenden
Schwierigkeiten, insbesondere des Fadenbruchs beim Ziehen und bei der Wärmebehandlung
des texturierten Fadens, die Gebrauchsfähigkeit des texturierten Fadens zu erhöhen
und die Fadenqualität zu stabilisieren, so daß nachfolgende Verarbeitungsvorgänge
leichter steuerbar sind.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 und 2 angegebenen Merkmale
gelöst.
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Die Unteransprüche kennzeichnen Weiterbildungen der Erfindung.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines texturierten
Fadens wird der texturierte Faden gezogen und wärmebehandelt, wobei diese beiden
Behandlungsschritte gleichzeitig durchgeführt werden, so daß ein Ziehen des texturierten
Fadens mit gleichzeitiger Erhitzung erfolgt.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des vorstehenden
Verfahrens sind zwei Zugwalzen in der Garntransportstrecke zwischen der Luftstrahleinr
ichtung zur vorstehend erwähnten Luftstrahlbehandlung und einer Aufwickeleinrichtung
vorgesehen. Ferner ist eine Heizeinrichtung zur Wärmebehandlung
des
Fadens vorhanden, wobei diese Heizeinrichtung in der Fadenziehstrecke, in welcher
die Zugkraft auf dem texturierten Faden ausgeübt wird, zwischen den Zugwalzen angeordnet.
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Auf diese Weise wird der Faden gleichzeitig gezogen und durch die
Heizeinrichtung wärmebehandelt.
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Bei dem einleitend erwähnten Verfahren, bei welchem der texturierte
Faden zunächst einer Zugbehandlung und dann einer Wärmebehandlung unterzogen wird,
ist es erforderlich, zwei Zugwalzen zum Aufbringen der Zugkraft und eine Walze zum
Herausziehen des Fadens aus der Heizeinrichtung zu verwenden.
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Bei der Erfindung genügt es zwei Walzen zu verwenden, zwischen denen
die Heizeinrichtung angeordnet ist.
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Ferner sind bei der Erfindung in vorteilhafter Weise die Zonen für
die Zugbehandlung und für die Wärmebehandlung in der gleichen Fadenführungsstrecke
angeordnet. Auf diese Weise gewinnt man einen verkürzten Fadentransportweg, wodurch
gleichfalls die Gesamtabmessungen der Vorrichtung verringert werden.
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Da die beiden Zugwalzen, mit denen die Zugbehandlung des Fadens durchgeführt
wird, in relativ großem Abstand voneinander angeordnet sind, damit die Heizeinrichtung
zwischen ihnen vorgesehen werden kann, ergibt sich eine glatte und
gleichförmige
Zugbehandlung für den Faden. Auf diese Weise werden unerwünschte und zufällige elastische
und plastische Verformungen des Fadens verhindert.
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Da bei der Erfindung der Faden gleichzeitig einer Wärmebehandlung
und Zugbehandlung unterworfen wird, wird der Faden im gekreuselten Zustand gesteuert
durch die Zugbehandlung mittels der Heizeinrichtung wirkungsvoll verfestigt. Insbesondere
bei synthetischen Fäden wird durch die Heizeinrichtung die Plastizität des Fadens
verbessert, da Spannungen innerhalb des Fadens aufgrund der Zugbehandlung verringert
sind und eine zuverlässige thermische Verfestigung des Fadens bzw. dessen Struktur
erreicht wird. Hierdurch wird eine Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften des
Fadens erreicht, wodurch insbesondere eine erhöhte Verarbeitungsgeschwindigkeit
des Fadens erreicht wird.
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Die beiliegenden Figuren dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
Es zeigt: Fig. 1 eine Vorrichtung zur Herstellung eines texturierten Fadens gemäß
eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 2a in schematischer
Darstellung eine Vorrichtung als Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 2b in schematischer
Darstellung eine herkömmliche Vorrichtung; Fig. 3 - 6 Kurvendarstellungen zur Verdeutlichung
der verbesserten Eigenschaften des Ausführungsbeispiels der Erfindung gegenüber
der herkömmtlichen Vorrichtung, wobei Fig. 3a, 3b, 3c, 3d und 3e die Beziehung zwischen
dem Streckverhältnis und der aufgebrachten Zugspannung darstellen; Fig. 4a, 4b und
4c die Beziehung zwischen dem Streckverhältnis und der aufgebrachten Zugspannung
darstellen; Fig. 5a, 5b, 5c, 5d, 5e und 5f die Beziehung zwischen dem Streckverhältnis
und der Schleifenfrequenz (Schleifenhäufigkeit) darstellen und Fig. 6a, 5b, 6c und
6d die Beziehung zwischen
dem Streckverhältnis und der Instabilität
des Fadens darstellen.
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Anhand der vorstehend aufgelisteten Figuren wird ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt.
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In der Fig. 1 ist eine Trägeranordnung 2 für Fadenlieferspulen an
einer Seite eines Arbeitsraumes 1 vorgesehen. Eine Fadenbearbeitungseinrichtung
3 ist an der anderen Seite des Arbeitsraumes vorgesehen.
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Die Trägeranordnung 2 für die Fadenlieferspulen enthält Fadenl ieferspulen
5, die an einem Aufsteckrahmen 4 angeordnet sind. Die Fadenbearbeitungseinrichtung
3 enthält im wesentlichen eine Zuführungswalzeneinrichtung 6, eine Luftstrahleinrichtung
7, erste und zweite Zugwalzen 8, 9, eine Heizeinrichtung 10 zwischen den beiden
Zugwalzen und eine Aufwickeleinrichtung 12 mit einer Aufwickelspule 11.
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Die Zuführungswalzeneinrichtung 6 besitzt erste bis vierte Zuführungswalzen
13i 14, 15 und 16 und einen Heizstift 17, der zwischen der zweiten und dritten Zuführwalze
14 und 15 angeordnet ist. im Fall eines Zweifachfådens wird ein Filamentfaden F1
von einer der Fadenlieferspulen 5 über die
erste und dritte Zuführwalze
13 und 15 der Luftstrahleinrichtung 7 zugeführt und ein zweiter Filamentfaden F2
wird von einer weiteren Fadenlieferspule über die zweite und vierte Zuführwalze
14 und 16 der Luftstrahleinrichtung 7 zugeführt.
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Für den Fall, daß die Filamentfäden F1, F2 mehrfach orientierte Fäden
sind, werden sie vom Heizstift 17 aufgeheizt und der eine Filamentfaden Fl wird
zwischen der ersten und dritten Zuführwalze 13 und 15 gestreckt, während der andere
Filamentfaden F2 zwischen der zweiten und vier-ten Zuführwalze 14 und 16 gestreckt
wird. Nach Erhalt vollgestreckter Fäden werden die Filamentfäden F1, F2 in die Luftstrahleinrichtung
7 eingebracht.
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Bei dieser Anordnung ist die Unlaufgeschwindigkeit der dritten und
vierten Zuführwalzen 15 und 16 größer als die Umlaufgeschwindigkeit der ersten und
zweiten Zuführwalzen 13 und 14. Die Unlaufgeschwindigkeit jeder dieser Walzen läßt
sich jedoch in Abhängigkeit der Art der Filamentfäden F1, F2 ändern. Auch lassen
sich die Einführwege der Filamentfäden F1, F2 in Abhängigkeit der Zuführwalzen ändern.
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Die Luftstrahleinrichtung 7 besitzt eine Bewässerungseinrichtung
18
und eine Luftstrahldüse 19. Einer der Filamentfäden F1, F2 wird über die Bewässerungseinrichtung
18 der Luftstrahldüse 19 zugeführt, während der andere direkt in die Luftstrahldüse
19 eingebracht wird.
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Die Bewässerungseinrichtung 18 imprägniert den Filamentfaden mit Wasser,
um die Masse der Filamente zu erhöhen, wodurch die Entschlingung der Filamente voneinander
gefördert wird. Die beiden Filamentfäden F1 und F2 werden in der Luftstrahldüse
19 einem Luftstrahl ausgesetzt, der von der Luftstrahldüse 19 ausgesendet wird.
Die Filamente werden dabei voneinander getrennt und unregelmäßig verwirbelt. Anschließend
werden die Fi lamentfäden an die Atmosphäre aus der Verwirbelungszone gebracht.
Dabei wird keine Zugspannung auf die Filamentfäden ausgeübt. Auf diese Weise wird
ein texturierter Faden Y gebildet, in welchem Schleifen, Spiralen, Schlingen usw.,
welche durch Auflockern der Filamente, die unregelmäßig miteinander vermischt sind,
bei der Abgabe an die Ungebungsluft gebildet werden.
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Der durch die Luftstrahleinrichtung 7 texturierte Faden Y wird mittels
der ersten Zugwalze 8 über einen feststehenden Führungsstift 21 gezogen und wird
dann, nachdem er durch die Heizeinrichtung 10 über einen feststehenden Führungsstift
22
und die zweite Zugwalze 9 geführt ist, auf der Aufwickelspule
11 der Aufwickeleinrichtung 12 aufgewickelt.
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Die Heizeinrichtung 10 kann röhrenförmig ausgebildet sein und eine
Gesamtlänge von 1 bis 2 m aufweisen. Die Umlaufgeschwindigkeit der zweiten Zugwalze
9 ist um einen konstanten Betrag größer bemessen als die der ersten Zugwalze 8.
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Die Fig. 2 zeigt schematisch die vorstehend erläuterte Vorrichtung,
welche zur Herstellung eines texturierten Fadens dient. Diese Vorrichtung ist gegenübergestellt
dem eingangs erläuterten herkömmlichen System, wobei die Fig. 2a eine Ausführungsform
nach der Erfindung und die Fig. 2b eine herkömmliche Vorrichtung darstellen.
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Bei der herkömmlichen Vorrichtung sind zwei Zugwalzenanordnungen 23
und 24 in Transportrichtung vor der Heizeinrichtung 10 angeordnet. Zwischen diesen
Zugwalzenanordnungen wird der Faden Y gestreckt bzw. gedehnt. Zwischen der zweiten
Zugwalzenanordnung 24 und einer Transportwalzeneinrichtung 25, welche in Transportrichtung
gesehen nach der Heizeinrichtung 10 vorgesehen ist, wird der Faden Y mittels der
Heizeinrichtung 10 im entspannten Zustand wärmebehandelt.
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Die Eigenschaften der beiden Vorrichtungen sind in den Kurvendarstellungen
der Fig. 3 bis 6 veranschaulicht. Die Unlaufgeschwindigkeiten der dritten und vierten
Zuführwalzen 15 und 16 des Ausführungsbeispiels der Erfindung sind in diesen Figuren
durch V1 wiedergegeben. Die Umfangsgeschwindigkeit der ersten Zugwalze 8 ist durch
V2 angegeben. Die Unlaufgeschwindigkeit der zweiten Zugwalze 9 ist durch V3 angegeben.
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Die Unlaufgeschwindigkeit der dritten und vierten Zuführwalzen 15
und 16 der herkömmlichen Vorrichtung ist mit vl bezeichnet. Die Unlaufgeschwindigkeiten
der ersten und zweiten Zugwalzenanordnungen 23, 24 sind durch v2 und v3 angegeben.
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Die Unlaufgeschwindigkeit der Transportwalzenanordnung 25, welche
nach der Heizeinrichtung 10 angeordnet ist, ist mit v4 angegeben.
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Zur Erzielung der inl den Kurvendarstellungen angegebenen Ergebnisse
wurden folgende Versuche durchgeführt: Jeder der Filamentfäden, welche in die Luftstrahleinrichtung
7 eingebracht wurden, bestand aus Polyesterfilamenten mit 150de/48f (150 Denier/48
Filamente). Die Filamentfäden F1, F2 wurden mit der gleichen Geschwindigkeit in
die Luftstrahleinrichtung 7 eingebracht. Alle Bedingungen wurden für beide Vorrichtungen
gleich eingestellt. Abweichungen hiervon sind in
der folgenden
Beschreibung ausdrücklich erwähnt.
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Die Kurvendarstellungen in den Fig. 3 bis 6 zeigen strichlierte Kurven
SS. Diese Kurven gehören zum Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die ST, ST+19;,
So+396 bezeichneten Kurven sind Kurvendarstellungen, welche zur herkömmlichen Vorrichtung
gehören. Die Bezeichnung ST+l% bedeutet, daß der Wert von (v3-v4)tv3 in Fig. 2b
1% beträgt. Die Bezeichnung ST bedeutet, daß die ermittelten Werte unabhängig von
(v3-v4)/v3 sind.
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Ferner bedeutet die Bezeichnung "OF ST%" an der Abszisse der Kurvendarstellungen
das Streckverhältnis des Fadens Y. Dieses Streckverhältnis kommt zum Ausdruck bei
dem Ausführungsbeispiel der Erfindung durch (V2-V3)/V2 und bei der herkömmlichen
Vorrichtung durch (v2-v3)/v2.
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Die bei jeder Kurvendarstellung rechts oben angegebenen Zahlen sind
Hinweise auf die Versuchsbedingungen. Beispielsweise bedeuten die Angaben in der
Fig. 3a, daß die Arbeitsgeschwindigkeiten V2, v2 für den Faden Y in beiden Vorrichtungen
313m/min betragen und die Liefergeschwindigkeitverhältnisse zwischen den dritten
und vierten Zuführungswalzen 15 und 16 einerseits und den ersten Zugwalzen 8 und
23 andererseits
25 % beträgt.
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Die Bezeichnung "Zuführungsgeschwindigkeitsverhältnis" bezeichnet
(V1-V2)/V2 im Falle des Ausführungsbeispiels der Erfindung und (vl-v2)/v2 bei der
herkömmlichen Vorrichtung.
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Die Figuren 3a, 3b, 3c, 3d und 3e zeigen die Beziehung zwischen den
Streckverhältnissen OFs des Fadens Y und der auf den Faden Y ausgeübten Zugspannung.
Aus der Fig. 3 ist zu ersehen, daß beim Ausführungsbeispiel der Erfindung die Zugspannung
gering ist, weshalb die Gefahr eines Fadenbruchs des Fadens Y kaum vorhanden ist.
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Die Bezeichnung "Zugspannung" bezeichnet die Zugspannung, welche auf
den Faden Y zwischen den Zugwalzen 8 und 9 beim Ausführungsbeispiel der Erfindung
und zwischen den Zugwalzenanordnungen 23 und 24 bei der herkömmlichen Vorrichtung
ausgeübt wird.
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Die Figuren 4a, 4b und 4c zeigen die Beziehung zwischen den Streckverhältnissen
OFs und der auf den Faden Y innerhalb der Heizeinrichtung 10 ausgeübten Zugspannung.
Die Kurven SS für das Ausführungsbeispiel der Erfindung und die Kurven ST+1X, ST+3%
für die herkömmliche Vorrichtung haben bezüglich des
vertikalen
Verlaufs der Kurven in der Fig.3 einen umgekehrten Verlauf. Dies resultiert daraus,
daß die Zugspannung, welche auf den Faden in de-r Heizeinrichtung 10 beim Ausführungsbeispiel
ausgeübt wird, bedeutend geringer ist als die Zugspannung, die auf den Faden Y in
der herkömmlichen Einrichtung ausgeübt wird. Deshalb tritt ein Bruch des Fadens
Y kaum auf.
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Die Angaben 25%, 30%, 35% an den Kurven SS, ST+1% in der Fig.
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4a bedeuten die im vorstehenden angesprochenen Zuführungsgeschwindigkeitsverhältnisse.
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Die Figuren 5a, 5b, 5c, 5d, 5e und 5f zeigen die Beziehungen zwischen
Streckverhältnissen OFs und der Schleifenfrequenz bzw. Schleifenhäufigkeit (Schleifen/lOm).
Die Bezeichnung "Schleifenfrequenz bzw. Schleifenhäufigkeit" gibt den Zahlenwert
der Schleifen an, welche durch Zählen auf einer jeweiligen Länge des Fadens Y von
10 m ermittelt sind. Es werden dabei die Schleifen gezählt, die über 0,9 mm an einer
Stirnflä che einer aufgewickelten Spule des Fadens Y überstehen. Die Schleifenhäufigkeit,
welche im texturierten Faden gleich der Bauschigkeit ist, besagt, daß je geringer
der Wert der Schleifenhäufigkeit ist, die Fadenqualität um so besser ist.
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Die rnit w/oH2 bezeichneten strichlierten Kurven bedeuten, daß beim
Ausführungsbeispiel der Erfindung die Heizeinrichtung 10 beseitigt worden ist. Hieraus
läßt sich deutlich die Wirkung, welche durch die Wärmebehandlung der Heizeinrichtung
10 erreicht wird, ableiten.
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Aus diesen Kurven ist zu ersehen, daß die Änderungen der Schleifenhäufigkeit
beim Ausführungsbeispiel der Erfindung geringer ist als bei der herkömmlichen Vorrichtung
in Abhängigkeit von der Änderung des Streckverhältnisses. Deshalb sind bei der Erfindung
Änderungen des Streckverhältnisses innerhalb eines großen Bereichs ohne weiteres
möglich.
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Die Figuren 6a, 6b, 6c und 6d zeigen die Beziehung zwischen Streckverhältnissen
OFs und der Instabilität I.S des aufgewickelten Fadens Y. Aus der Fig.6 ist zu ersehen,
daß der Faden Y, der nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt worden
ist, eine nur äußerst geringe Instabilität aufweist.
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Die Bezeichnung "Instabililät" bezeichnet das Streckverhältnis des
Fadens Y, das in der Weise ermittelt wurde, daß der Faden Y mit einer Länge von
1 m bei einer Belastung von 0,01 bis 0.02 g/de zusätzlich aut 0,5 g/de belastet
wird und in
diesem Zustand 30 Sekunden hängend angeordnet wird
und dann in den Zustand zurückgebracht wird, in welchem die Anfangsbelastung von
0.01 bis 0.02 g/de aufgebracht wird und dieser Zustand 30 Sekunden aufrecht erhalten
wird und schließlich das Streckverhältnis des Fadens Y gemessen wird. Das Streckverhältnis
ist x/1096, wobei die Längung des Fadens Y durch x mm angegeben ist.