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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines texturierten Fadens entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs, vgl. DE-OS 27 49 867.
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Es ist üblich, einen Filamentfaden od. dgl. aufzubauschen, d. h. 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 wird dann aus dem Wirbelbereich an die Umgebungsluft gebracht, wobei keinerlei Zugspannung auf ihn ausgeübt wird. 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 gekräuselten Zustand vorliegt. In der Praxis, vgl. die zitierte DE-OS 27 49 867, 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. Eine derartige Behandlung 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, eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit deren Hilfe die Gebrauchsfähigkeit des texturierten Fadens erhöht und die Fadenqualität stabilisiert werden kann, so daß nachfolgende Verarbeitungsvorgänge leichter steuerbar sind.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung eingangs genannter Art durch das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruchs gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 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 sind zwei Zugwalzen in der Garntransportstrecke zwischen der Luftstrahleinrichtung zur vorstehend erwähnten Luftstrahlbehandlung und eine 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 ist. Auf diese Weise wird der Faden gleichzeitig gezogen und durch die Heizeinrichtung wärmebehandelt.
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Bei der einleitend erwähnten Vorrichtung, bei welcher 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. 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 gekräuselten 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 Figuren dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Es zeigt
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Fig. 1 eine Vorrichtung zur Herstellung eines texturierten Fadens gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;
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Fig. 2a in schematischer Darstellung eine Vorrichtung als Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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Fig. 2b in schematischer Darstellung eine herkömmliche Vorrichtung;
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Fig. 3-6 Kurvendarstellungen zur Verdeutlichung der verbesserten Eigenschaften des Ausführungsbeispiels der Erfindung gegenüber der herkömmlichen Vorrichtung, wobei
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Fig. 3a, 3b, 3c, 3d und 3e die Beziehung zwischen dem Streckverhältnis und der aufgebrachten Zugspannung darstellen;
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Fig. 4a, 4b und 4c die Beziehung zwischen dem Streckverhältnis und der aufgebrachten Zugspannung darstellen;
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Fig. 5a, 5b, 5c, 5d, 5e und 5f die Beziehung zwischen dem Streckverhältnis und der Schleifenfrequenz (Schleifenhäufigkeit) darstellen und
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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 Fadenlieferspulen 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 13, 14, 15 und 16 und einen Heizstift 17, der zwischen der zweiten und dritten Zuführwalze 14 und 15 angeordnet ist. Im Fall eines Zweifachfadens wird ein Filamentfaden F 1 von einer der Fadenlieferspulen 5 über die erste und dritte Zuführwalze 13 und 15 der Luftstrahleinrichtung 7 zugeführt und ein zweiter Filamentfaden F 2 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 F 1, F 2 mehrfach orientierte Fäden sind, werden sie vom Heizstift 17 aufgeheizt und der eine Filamentfaden F 1 wird zwischen der ersten und dritten Zuführwalze 13 und 15 gestreckt, während der andere Filamentfaden F 2 zwischen der zweiten und vierten Zuführwalze 14 und 16 gestreckt wird. Nach Erhalt vollgestreckter Fäden werden die Filamentfäden F 1 , F 2 in die Luftstrahleinrichtung 7 eingebracht.
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Bei dieser Anordnung ist die Umlaufgeschwindigkeit der dritten und vierten Zuführwalzen 15 und 16 größer als die Umlaufgeschwindigkeit der ersten und zweiten Zuführwalzen 13 und 14. Die Umlaufgeschwindigkeit jeder dieser Walzen läßt sich jedoch in Abhängigkeit der Art der Filamentfäden F 1, F 2 ändern. Auch lassen sich die Einführwege der Filamentfäden F 1, F 2 in Abhängigkeit der Zuführwalzen ändern.
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Die Luftstrahleinrichtung 7 besitzt eine Bewässerungseinrichtung 18 und eine Luftstrahldüse 19. Einer der Filamentfäden F 1, F 2 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 F 1 und F 2 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 Filamentfäden 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 Umgebungsluft 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 dann, nachdem er durch die Heizeinrichtung 10 über einen feststehenden Führungsstift 22und 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 Umlaufgeschwindigkeiten der dritten und vierten Zuführwalzen 15 und 16 des Ausführungsbeispiels der Erfindung sind in den Fig. 2a und 2b durch V 1 wiedergegeben. Die Umfangsgeschwindigkeit der ersten Zugwalze 8 ist durch V 2 angegeben. Die Umlaufgeschwindigkeit der zweiten Zugwalze 9 ist durch V 3 angegeben. Die Umlaufgeschwindigkeit der dritten und vierten Zuführwalzen 15 und 16 der herkömmlichen Vorrichtung ist mit v 1 bezeichnet. Die Umlaufgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Zugwalzenanordnungen 23, 24 sind durch v 2 unmd v 3 angegeben. Die Umlaufgeschwindigkeit der Transportwalzenanordnung 25, welche nach der Heizeinrichtung 10 angeordnet ist, ist mit v 4 angegeben.
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Zur Erzielung der in den Kurvendarstellungen angegebenen Ergebnisse wurden folgende Versuche durchgeführt:
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Jeder der Filamentfäden, welche in die Luftstrahleinrichtung 7 eingebracht wurden, bestand aus 48 Polyesterfilamenten mit je 165 dtex. Die Filamentfäden F 1, F 2 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 + 1%, ST + 3% bezeichneten Kurven sind Kurvendarstellungen, welche zur herkömmlichen Vorrichtung gehören. Die Bezeichnung ST + 1% bedeutet, daß der Wert von (v 3 - v 4)/v 3 in Fig. 2b 1% beträgt. Die Bezeichnung ST bedeutet, daß die ermittelten Werte unabhängig von (v 3 - v 4)/v 3 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 (V 2 - V 3)/V 2 und bei der herkömmlichen Vorrichtung durch (v 2 - v 3)/v 2.
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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 V 2, v 2 für den Faden Y in beiden Vorrichtungen 313 m/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 "Zuführungsgeschwindkeitsverhältnis" bezeichnet (V 1 - V 2)/V 2 im Falle des Ausführungsbeispiels der Erfindung und (v 1 - v 2)/v 2 bei der herkömmlichenVorrichtung.
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Die Fig. 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 in den Fig. 3a bis 3e 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 Fig. 4a, 4b und 4c zeigen die Beziehung zwischen den Streckverhältnissen OFs und der auf den Faden Y ausgeübten Zugspannung und zwar ist in diesem Fall auch bei der herkömmlichen Vorrichtung die Zugspannung in der Heizzone, d. h. zwischen den Walzen 24 und 25, angegeben.
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Die Angaben 25%, 30%, 35% an den Kurven SS, ST + 1% in der Fig. 4a bedeuten die im vorstehenden angesprochenen Zuführungsgeschwindigkeitsverhältnisse.
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Die Fig. 5a, 5b, 5c, 5d, 5e und 5f zeigen die Beziehungen zwischen Streckverhältnissen OFs und der Schleifenfrequenz bzw. Schleifenhäufigkeit (Schleifen/10 m). 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 Stirnfläche 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 mit w/oH 2 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 Fig. 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 "Instabilität" 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 auf 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/10)%, wobei die Längung des Fadens Y durch x mm angegeben ist.