EP0373519B1

EP0373519B1 - Verfahren zur Herstellung eines lufttexturierten Fadens

Info

Publication number: EP0373519B1
Application number: EP89122621A
Authority: EP
Inventors: Eberhard Krenzer
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 1988-12-13
Filing date: 1989-12-07
Publication date: 1993-10-20
Anticipated expiration: 2009-12-07
Also published as: JPH02191732A; EP0373519A3; EP0373519A2; DE58905974D1; US5054174A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines lufttexturierten Fadens nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 und eine Lufttexturiermaschine. Verfahren und Maschine sind durch die DE-PS 32 10 784 (Bag. 1242) bekannt. Dabei wird als zu texturierender Faden ein vororientierter, thermoplastischer Faden vorgelegt. Dieser Faden wird in einer Streckzone verstreckt und anschließend in einer Luftblasdüse zu Schlingen, Schlaufen, Bögen und dergleichen verblasen. Der erzeugte Faden besitzt einen Restschrumpf. Im Rahmen dieser Anmeldung wird - wie üblich - folgende Terminologie benutzt:
Restschrumpf (residual shrinkage) ist die Neigung (Schrumpfneigung) des Fadens, bei Erwärmung z.B. durch heiße Luft oder heißes Wasser zu schrumpfen.
Schrumpf (shrinkage) ist die Verkürzung des Fadens, die bei Erwärmung tatsächlich eintritt, ausgedrückt durch die Formel $(L1 - L2) x 100 / L1%$
, wobei L1 die ursprüngliche und L2 die verkürzte Länge des Fadens ist. Der Schrumpf kann nicht größer als der zuvor vorhandene Restschrumpf sein. Wohl kann trotz Schrumpfes noch ein Restschrumpf zurückbleiben.
Wenn man das bekannte Verfahren anwendet, so kann der Restschrumpf, d.h. die Schrumpfneigung, nur durch eine dem Verfahren nachgeschaltete, geeignete Nachbehandlung herabgesetzt werden. Zwar ist es möglich, durch derartige Nachbehandlungs-Maßnahmen zur Schrumpfbehandlung den Restschrumpf des Fadens herabzusetzen. Diese Nachbehandlunqs-Maßnahmen haben jedoch erhebliche Nachteile. Das gilt insbesondere für texturierte Fäden, da durch die Nachbehandlung die Kräuselung nachträglich beeinflußt oder auch beschädigt wird. Vor allem kann die Schrumpfbehandlung nur dann intensiv durchgeführt werden, wenn eine "Kontaktbeheizung" des Fadens erfolgt, d.h. wenn der Faden über eine heiße Platte oder eine heiße Galette geführt wird. Das ist jedoch für texturierte Fäden deswegen im allgemeinen nicht zweckmäßig, da sich hierdurch ein Bügeleffekt ergibt. Das heißt: Die zuvor eingebrachte Fadentextur wird durch den Kontakt mit der heißen Fläche zum Teil wieder entfernt, und zwar vor allem an einer Seite des Fadens entfernt.
Ein Nachbehandlungsverfahren zur Verminderung der Schrumpfung eines lufttexturierten Fadens ist durch US-Patent 3,892,020 = OS 24 59 102 bekannt. Bei diesem Verfahren wird der lufttexturierte Faden auf einer sehr weichen Spule unter geringer Fadenspannung von weniger als 0,4 g/den aufgewickelt. Diese Spule wird anschließend in einer erwärmten Färbeflotte gefärbt. Dadurch wird die Schrumpfung ausgelöst und dementsprechend der im Faden verbleibende Restschrumpf vermindert. Bei diesem Verfahren kann die Behandlung zur Verminderung des Restschrumpfes nicht auf der Lufttexturiermaschine stattfinden. Besonders nachteilig ist, daß die Spule unter einer geringen Fadenspannung aufgewickelt werden muß. Denn dadurch wird die Transportfähigkeit der Spule beeinträchtigt. Außerdem werden die Spule und der Faden durch die erhöhte Fadenspannung, die sich bei Auslösung der Schrumpfung aufbaut, beschädigt.
Die Verminderung des Restschrumpfes könnte auch vor der Texturierung erfolgen. Hierzu ist aus der EP-A 0032 067 bekannt, daß sich an die thermoplastische Verstreckung von thermoplastischen Fäden eine Behandlung zur Verminderung des Schrumpfes in einer Relaxierzone anschließen kann. Diese Relaxierzone schließt sich an die eigentliche Streckzone an. Die Relaxierzone wird zwischen zwei Galetten oder Lieferwerken gebildet, wobei in der Relaxierzone eine Heizung des Fadens erfolgt. Hierdurch würde die Fadenlauflänge und damit die Höhe der Lufttexturiermaschine vergrößert. Vor allem ergibt sich bei dieser Relaxierbehandlung stets das Problem, daß die Verminderung des Schrumpfes in einer derartigen Relaxierzone auf Grenzen stößt, weil die Fadenspannung eines zwischen Galetten laufenden Fadens nicht beliebig vermindert werden kann und weil deswegen der Schrumpf von der begrenzten Geschwindigkeitsdifferenz der Galetten abhängt.
Das beruht darauf, daß ein Faden zwischen zwei Lieferwerken stets geradlinig laufen und daher unter einer gewissen Mindestfadenspannung stehen muß. Die tatsächlich durchgeführte Schrumpfung ergibt sich aus dem Gleichgewichtszustand zwischen der Schrumpfneigung einerseits und der Fadenspannung andererseits.
Ein solches Verfahren zur Verminderung des Restschrumpfes, bei dem gleichzeitig eine Verflechtung (interlacing, entangling) des Multifilament-Fadens erfolgt, ist durch das US-Patent 3,069,836 bekannt. Dabei wird der zuvor zwischen zwei Galetten mit Hilfe eines unbeheizten Streckstiftes verstreckte Faden durch eine Relaxierzone geführt, wobei die Zuliefergeschwindigkeit größer als die Abzugsgeschwindigkeit ist. In der Relaxierzone wird der Faden durch eine Düse geführt, die mit einem geheizten Gas beschickt wird. Die hierbei erreichte Schrumpfung hängt - wie gesagt - von der Differenz dieser Geschwindigkeit ab. Das Aufblasen von heißer Luft dient zum einen der Auslösung des Schrumpfes und zum anderen zur Herstellung eines Garns, dessen Filamente miteinander verflochten (entangled) sind. Zur Herstellung einer Kräuselung ist das Verfahren nicht geeignet. Denn es entsteht ein Garn, dessen Filamente durch Hitzeeinwirkung während der Lufttexturierung chemisch-physikalisch in ihrer inneren Struktur verändert worden sind. Auch wenn in den Filamenten Schlaufen und Schlingen hergestellt würden, so wäre eine solche Kräuselung dieses Garnes nicht stabil: Das heißt durch Anwendung von Zugkräften würde diese Kräuselung wieder aus dem Garn entfernt. Zugkräfte, die zur Entfernung dieser Kräuselung ausreichen, treten jedoch bereits durch die Schrumpfung in der Relaxierzone, aber auch bei der Nachbehandlung durch nachträgliche Stabilisierung und Wärmefixierung, die nach dem US-Patent Re 32047 zur Verbesserung der Längenstabilität des Garnes vorgesehen sind, und insbesondere beim Weben und Stricken auf. Daher wäre ein solches Garn als Kräuselgarn nicht brauchbar.
Schließlich wurde durch die EP-A2 0 295 601 ein Verfahren zur Herstellung eines Garnes bekannt, bei dem man ein synthetisches vororientiertes Multifilamentgarn (POY) durch Umlenkung mit einem Winkel zwischen 270° und 360° um einen unbeheizten Stift, dessen Durchmesser kleiner ist als 10 mm, nachverstreckt, wobei man das Garn unmittelbar nach dem Umlenken um den Stift für 0,01 bis 10 s auf eine Temperatur zwischen 100 °C und 250 °C erwärmt. Hiernach wird das Kerugarn freischrumpfeud oder unter vorgegebeuer Spannung auf eine Temperatur von etwa 50°C abgekühlt, je nachdem ob ein Garn niedrigen Thermoschrumpfwerten oder ein volumenarmes Garn hergestellt werden sollen. Das verstreckte Garn kann unmittelbar anschließend in einem Fluidstrom mit einem zweiten Garn (Effektgarn) unter Ausbildung eines mit Schlaufen und Schlingen versehenen Kern-Mantel-Garnes verwirbelt werden, wobei die Verwirbelung derart durchgeführt werden soll, daß das Multifilamentgarn den innenliegenden Kern und das zweite Garn den den Kern umhüllenden Mantel bildet.
Unter einem Lufttexturierverfahren im Sinne dieser Anmeldung ist ein Verfahren gemeint, in dem ein endloser, synthetischer Faden, der aus einer Vielzahl von Einzelfilamenten besteht, der Einwirkung einer Lufttexturierdüse unterworfen wird. In der Lufttexturierdüse wird ein nicht erhitzter Luftstrahl auf den Faden geblasen. Dadurch werden die Einzelfilamente zu Schlingen, Schlaufen, Bögen und dgl. verformt, ohne daß dadurch die chemisch-physikalische Struktur der Filamente wesentlich verändert wird. Die zunächst im wesentlichen parallel liegenden Filamente werden also lediglich geometrisch in eine unregelmäßige Form verlagert. Insbesondere entstehen Schlingen, Schlaufen, Bögen. Ein besonders geeignetes und zur Herstellung hochwertiger Fäden geeignetes Verfahren ergibt sich aus dem deutschen Patent 27 49 867 (Bag. 1045) = US-Patent Re 32047. Geeignete Düsen sind z.B. in der Dissertation von Bock "Die Texturierung von Filamentgarnen im Luftstrom", Aachen 1984/1985, gezeigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen lufttexturierten Faden herzustellen, der schrumpfarm ist, d.h. der einen geringen Restschrumpf besitzt.
Die Lösung ergibt sich aus den Kennzeichen der Ansprüche 1 bzw. 7.
Mit dieser Lösung läßt sich die Restschrumpfneigung sehr viel stärker herabsetzen als bei den zuvor diskutierten, bekannten Verfahren. Der besondere Vorteil besteht darin, daß keine Beeinträchtigung der Texturierung erfolgt. Dazu ist von besonderer Bedeutung, daß die Erhitzung des Fadens zwar intensiv ist. Daher kann der Faden auf eine Temperatur über dem Umwandlungspunkt 2. Ordnung erhitzt werden, so daß die bis dahin fest verankerte Kristallstruktur erweicht und innere Spannungen abgebaut werden. Andererseits aber wird der Faden in der Lufttexturierdüse sehr stark abgekühlt, so daß die Schrumpfung zum Stillstand kommt und die Texturierung am kalten Faden erfolgt.
Die Lösung stellt eine glückliche Integration des Relaxierprozesses in den Lufttexturierprozeß dar. Die Heizung des Fadens kann beim Ausgang der Streckzone oder im Eingang der Texturierzone erfolgen. Eine intensive Heizung und sehr niedrige Fadenspannungen in der Texturierzone und damit eine gute Schrumpfwirkung lassen sich durch die Maßnahme nach Anspruch 2 erzielen. Hierzu wird das Streckwerk als Heizgalette ausgebildet.
Im Vergleich zu Fäden, die nach den geschilderten, bekannten Verfahren zur Verminderung des Restschrumpfes behandelt worden sind, beträgt die Restschrumpfneigung (residual shrinkage) der nach der Erfindung behandelten Fäden weniger als die Hälfte. Das ist darauf zurückzuführen, daß das Verfahren nach der Erfindung nicht die erwähnten Begrenzungen der bekannten Verfahren besitzt. Denn nach der Erfindung ist die einzustellende Schrumpfung nicht von der Geschwindigkeitsdifferenz der Relaxierzone (Zufuhrgeschwindigkeit minus Abzuggeschwindigkeit) abhängig und die Fadenspannung erhöht sich nicht durch die Auslösung der Schrumpfung. Vielmehr beruht die einzustellende Fadenspannung und damit auch die schrumpfung allein auf der Zugkraft der Lufttexturierdüse.
Das Verfahren wird insbesondere dadurch begünstigt, daß die niedrigen Fadenspannungen der Texturierzone - wie in Anspruch 1 angegeben - vor und hinter der Lufttexturierdüse unterschiedlich eingestellt werden. Dabei wird der Faden am Ausgang der Lufttexturierdüse stark, vorzugsweise mit ca. 90° umgelenkt. Diese Maßnahme steht im Gegensatz zu dem geraden Fadenlauf, der beim Tangeln (interlacing, entangling) üblich und auch bei Lufttexturierdüsen möglich ist.
Durch die Wärme- und Schrumpfbehandlung nach der Erfindung werden auch Unzulänglichkeiten oder Fehler des vorausgegangenen Streckprozesses ausgeglichen. Insbesondere wird es möglich, auch Polyesterfäden mit einem unbeheizten Streckstift zu strecken, was bisher nur bei Nylon-6.6-Fäden geht (Anspruch 4). Da die Wärme- und Schrumpfbehandlung vor der Texturierung erfolgt, können sich Unzulänglichkeiten bzw. Fehler der Verstreckung nicht mehr durch Ungleichmäßigkeit des Texturierergebnisses auswirken. Es wird daher auch das weitere Problem gelöst, den Verfahrens- und maschinentechnischen Aufwand für eine gute, gleichmäßige Verstreckung herabzusetzen und auf einer Maschine ohne Änderung wahlweise Nylon-6.6- oder Polyesterfäden, textile oder technische Fäden zu texturieren.
Hierbei wird es möglich, den Faden durch die beim Strecken entstehende Eigenwärme zu verstrecken, wobei die bei einem solchen Verfahren sonst auftretenden Ungleichmaßigkeiten der Verstreckung durch die nachfolgende intensive Schrumpfbehandlung schon vor der eigentlichen Texturierung beseitigt werden. Es können Fäden mit hoher Festigkeit und den gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Dehnung und Restschrumpf hergestellt werden.
Das Verfahren nach dieser Erfindung ist insbesondere zum Verstrecken und Lufttexturieren vororientierter Fäden (preoriented yarn), insbesondere Polyesterfäden geeignet (s. hierzu US-PS 3,772,872).
Die für die Schrumpfung maßgebliche Fadenspannung entsteht durch die Zugkraft der Texturierdüse. Die Zugkraft der Texturierdüse wiederum ist von der Fadengeschwindigkeit abhängig. Die Fadengeschwindigkeit wird bestimmt durch die Umfangsgeschwindigkeit der Streckgalette, welche der Texturierdüse vorgeschaltet ist. Die Differenz der Umfangsgeschwindigkeit der Streckgalette und des Lieferwerks, welches der Texturierdüse folgt, ist nicht für die Schrumpfung maßgebend. Denn nach der Erfindung ist diese Differenz - wie in Anspruch 6 angegeben ist - stets größer als der Betrag der gewünschten Schrumpfung. Der Betrag der gewünschten Schrumpfung wird allein durch die Zugkraft der Düse und durch die Temperatureinwirkung der Streckgalette bestimmt. Das bedeutet mit anderen Worten, daß die Überlieferung (overfeed) des Fadens in die Texturierzone stets größer ist als die durch die Zugkraft der Düse und die Temperatur der Streckgalette eingestellte Schrumpfung. Dabei ist die Überlieferung O = (v5 - v10) x 100 / v10 mit

v10 =: Umfangsgeschwindigkeit des Lieferwerks, welches der Texturierdüse nachgeschaltet ist,
v5 =: Umfangsgeschwindigkeit der Streckgalette.

S = (L1 - L2) x 100 / L1

L1 =: ursprüngliche Länge des Fadens
L2 =: Länge des Fadens nach der Schrumpfung.

Dadurch, daß die Überlieferung größer ist als die eingestellte Schrumpfung, wird erreicht, daß der Faden in der gewünschten Weise gekräuselt werden kann. Die Differenz zwischen Überlieferung und eingestellter Schrumpfung beträgt 1 bis 10% für technische Fäden, bei denen die Texturierung insbesondere dem Zwecke dient, den Faden aufzurauhen, um z.B. seine Lauffähigkeit zu verbessern (Nähfäden) oder seine Haftung gegenüber anderen Stoffen zu verbessern (technische Gewebe, Reifenkord).
Die Differenz zwischen Überlieferung und eingestellter Schrumpfung beträgt 10 bis 300% für textile Fäden. Bei textilen Fäden kommt es darauf an, das Aussehen, den Griff, die Fülligkeit und andere Eigenschaften so zu beeinflussen, wie es für Kleidung und andere textile Anwendungen erwünscht ist.
Durch diese Erfindung wird es möglich, die Lufttexturiermaschine trotz der zusätzlich eingebauten Möglichkeiten zur Verminderung des Restschrumpfes einfacher und mit geringerer Bauhöhe aufzubauen als bisher übliche Lufttexturiermaschinen, welche die Möglichkeit zur Verminderung des Restschrumpfes nicht bieten. Hierzu wird auf die Ansprüche 7 bis 13 sowie die folgende Beschreibung verwiesen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Es zeigen

Fig. 1: eine schematische Darstellung zur Ausführung des Verfahrens;
Fig. 2: eine Einrichtung zur Messung des Restschrumpfes;
Fig. 3: die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung von Vergleichsversuchen;
Fig. 4: Querschnitt durch eine Lufttexturiermaschine.

Wie in Fig. 1 dargestellt, wird ein vororientierter Faden von der Vorlagespule 1 über den Kopffadenführer 2 durch das Eingangslieferwerk 3 abgezogen und durch eine Streckzone 4 geführt. Der Faden wird aus der Streckzone 4 durch das Streckwerk (Streckgalette) 5 abgezogen. In der Streckzone 4 wird der Faden mit einer Umschlingung von 360° über den beheizbaren Streckstift 6 geführt. Hinter dem Streckwerk 5 durchläuft der Faden die Lufttexturierdüse 7. Der Lufttexturierdüse 7 wird nicht beheizte Druckluft zugeführt. Der Faden wird bei der Lufttexturierbehandlung keinesfalls bis zur Erweichung erhitzt. Die durch die Luftstrahlbehandlung hervorgerufenen Verformungen sind daher der chemisch-physikalischen Fadenstruktur nicht eingeprägt. Beim Auftreffen auf den Faden expandiert die Luft und kühlt sich dadurch weiter ab. Durch den expandierenden Luftstrahl werden die einzelnen Filamente des multifilen Chemiefadens zu Schlingen, Schlaufen, Bögen und dgl. verblasen. Dabei handelt es sich lediglich um geometrische Verformungen, die sich miteinander verschlingen und verhaken und dadurch die Textur des Fadens ergeben.
Es ist also hervorzuheben, daß die Luft, mit der die Texturierdüse beschickt wird, unbeheizt ist und eine Temperatur hat, die unter der Temperatur liegt, bei der die Kristallstruktur des Fadens einfriert und daher jede Schrumpfung zum Stillstand kommt. Üblicherweise liegt die Lufttemperatur unter 40 °C. Durch die Expansion wird diese Luft weiter abgekühlt. Die Luft, die die Düse verläßt, hat eine Temperatur von weniger als 10°. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Texturierdüse mit Druckluft von einem Druck zwischen 6 und 10 bar betrieben wird. Daher wird der Faden, der zuvor durch die Streckgalette erwärmt wurde, in der Texturierdüse gleichzeitig auch sehr stark abgeschreckt, so daß auch seine Temperatur unter die Temperatur fällt, bei der die Kristallstruktur einfriert. Es ist daher davon auszugehen, daß der Faden durch die Lufttexturierdüse abgekühlt und dadurch die Schrumpfung zum Stillstand gebracht wird. Das hat den Vorteil, daß die Texturierung durch Bildung der Schlingen, Schlaufen, Bögen und dgl. erst erfolgt, wenn die Schrumpfung zum Stillstand gekommen ist. Daher wird die Texturierung durch die Schrumpfung nicht mehr beeinträchtigt oder beeinflußt. Das ist deswegen von großer Bedeutung, weil zur Herstellung eines lufttexturierten Fadens mit guter Längenstabilität nach der Texturierung zunächst eine Zugkraft auf den Faden aufgebracht werden muß, bevor durch eine anschließende weitere Wärme- und Schrumpfbehandlung die Kompaktierung des Fadens erfolgt. Insofern wird auf die bereits zitierten Patente DE 27 49 867 = US-Re 32047 verwiesen. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt daher eine wichtige Frgänzung des bekannten Verfahrens dar.
Es ist schematisch angedeutet, daß die Luftkanäle 8, die in der Texturierdüse 7 auf den Fadenkanal 9 gerichtet sind, eine Richtungskomponente in der Fadenlaufrichtung haben. Dadurch übt die Lufttexturierdüse 7 auch eine Förderwirkung und eine Zugkraft auf den Faden aus. Der Faden verläßt die Lufttexturierdüse 7 im wesentlichen ohne Fadenspannung, wobei der Faden umgelenkt und zu dem Lieferwerk 10 geführt wird. Die Umlenkung beträgt dabei 30 bis 90°, vorzugsweise 90°. Die Umlenkung wird dadurch erzielt, daß das Lieferwerk 10 nicht auf der Achse des Fadenkanals 9 der Texturierdüse 7, sondern seitlich dazu versetzt liegt. Die Umlenkung erfolgt also nicht dadurch, daß der Faden über einen Fadenführer gezogen wird, sondern dadurch, daß der Faden beim Austritt aus dem Fadenkanal 9 durch die Luftstrahlen zunächst geradeaus weiter gefördert wird und dann aber seine Richtung zu dem Lieferwerk 10 ändern muß. Durch diese Art der Umlenkung ergibt sich ein wesentlicher Abbau der Fadenspannung. Daher ist die Fadenspannung zwischen dem Streckwerk 5 und der Texturierdüse 7 höher als die Fadenspannung, die sich hinter der Texturierdüse 7 und nach der Umlenkung vor dem Lieferwerk 10 wieder aufbaut. Die Fadenspannungen vor und hinter der Lufttexturierdüse betrugen z.B. 6 cN und 5 cN.
An das Lieferwerk 10 schließt sich eine geeignete Fadenbehandlung an, wie sie insbesondere z.B. durch das deutsche Patent 27 49 867 = US-Patent Re 32047 (Bag. 1045) gezeigt ist. Insbesondere kann der Faden in einer Stabilisierzone zwischen zwei Galetten ohne elastische oder plastische Verformungen erwärmungsfrei verzogen werden. Alternativ oder vorzugsweise im Anschluß an die Stabilisierung kann der Faden durch eine Fixierzone bei Temperaturen bis zu 245 °C geführt werden. Durch die Hintereinanderschaltung von Stabilisierzone und Fixierzone entsteht ein besonders kompakter Faden mit geringer Instabilität. Anschließend wird der Faden durch die Changiereinrichtung 11 quer zu seiner Laufrichtung hin- und hergeführt und auf der Spule 12 aufgewickelt. Die Spule 12 ist durch Treibwalze 13 mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit angetrieben.
Erfindungsgemaß wird die Galette 5 beheizt. Hervorgehoben sei, daß die Temperatur der Streckgalette 5 jedenfalls höher als die Temperatur des Streckstiftes 6 ist. Bei der Verstreckung und Relaxierung von Polyester-, Polyäthylenterephthalat-Fäden liegt die Temperatur des Streckwerkes 5 bei 200° bis 245 °C. Wenn der Streckstift 6 beheizt ist, so liegt seine Temperatur bei ca. 80 bis 140 °C.
Bei Polyamidfäden, also Nylon- und Perlonfäden, ist auch bisher schon eine Kaltverstreckung möglich und üblich. Dabei werden die Fäden um einen Streckstift geschlungen, dem von außen keine Wärme zugeführt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch bei Polyester möglich, die Beheizung des Streckstiftes 6 ganz abzuschalten. Dabei stellen sich im Faden infolge der Verstreckung automatisch Temperaturen ein, die im Bereich zwischen 80 und 140° liegen. Die Verwendung des unbeheizten Streckstiftes ist insbesondere dann möglich, wenn durch entsprechende Einstellung der Umfangsgeschwindigkeiten des Lieferwerks 3 einerseits und der Streckgalette 5 andererseits sehr hoher Streckverhältnisse eingestellt werden, die bedeutend über der Fließgrenze des Fadens liegen.
In einem solchen Versuch wurde ein vororientiertes Garn von 295 dtex zwischen den Galetten 3 und 5 verstreckt. Die Geschwindigkeit der Galette 3 betrug 205 m/min, die der Galette 5 400 m/min. Die Galette 5 war mit 240 °C beheizt. Zuvor wurde die Fließgrenze des Fadens bei einer Verstreckung von 1,95 ermittelt. Es entstand ein Faden von 159 dtex mit einer Reißfestigkeit von 4,6 cN/dtex, einer Dehnbarkeit von 21% und einem testrite-Schrumpf von 0. Der Heißluftschrumpf wurde mit 1,4% ermittelt. Nunmehr wurde das Verstreckverhältnis vermindert und derselbe Versuch wurde durchgeführt, wobei die Galette 3 eine Geschwindigkeit von 216 m/min hatte. Hierbei ergab sich ein Faden von 167 dtex mit einer Bruchfestigkeit von 2,5 cN/dtex, einer Bruchdehnung von 9,7% und einem testrite-Schrumpf von 0,5%.
Es zeigt sich also, daß durch die Einstellung des Streckverhältnisses die Fadeneigenschaften, insbesondere Bruchfestigkeit, Bruchdehnung und Restschrumpf sehr weitgehend eingestellt werden können. Mit der Einstellung des Verstreckverhältnisses und der Temperatur der Streckgalette 5 erhält man die Möglichkeit, selbst bei Verwendung eines nicht beheizten Streckstiftes Fäden mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften, insbesondere Bruchfestigkeit, Bruchdehnung, Restschrumpf herzustellen. Durch die Erfindung entsteht daher die Möglichkeit, ein und dieselbe Texturiermaschine ohne Änderung zur Herstellung unterschiedlicher Fäden zu verwenden. Insbesondere können mit derselben Maschine technische und textile Fäden hergestellt werden. Mit technischen Fäden werden dabei Fäden bezeichnet, die für technische Zwecke Anwendung finden, z.B. Nähfäden, Verstärkungsfäden für Gewebebahnen, Kunststoffbahnen, Gummibahnen, Reifenkord. Textile Fäden sind insbesondere solche, die unmittelbar dem menschlichen Gebrauch dienen, insbesondere Kleidung.
In Fig. 2 ist eine geeignete Einrichtung zur schnellen Messung des Restschrumpfes schematisch dargestellt. Eine solche Einrichtung ist unter dem Handelsnamen testrite handelsüblich. Dieses Gerät wird insbesondere eingesetzt für Vergleichsversuche. Durch das Gerät wird ermittelt, um wieviel Prozent $(L1 - L2 / L1 x 100)$

ein vorbehandelter Faden schrumpft, wenn er bei gleicher Einspannlänge, bei gleicher Heizlänge, bei gleicher Heiztemperatur und gleicher Heizzeit sowie gleicher Fadenspannung der Schrumpfbehandlung auf dem testrite-Gerät ausgesetzt wird.
Der Faden wird an einem Ende 15 fest eingespannt und am anderen Ende über eine Meßrolle 16 geführt. Das Fadenende hinter der Meßrolle 16 ist durch ein Gewicht 17 belastet. Die Meßrolle 16 ist mit einem Zeiger 18 verbunden, so daß an einer Skala die Änderung der Fadenlänge angezeigt wird. Der Faden wird durch einen Heizer 19 mit einem Fadenschlitz 20 beheizt. Es ergibt sich aus allgemeinen Versuchsgrundsätzen, daß bei der Durchführung eines Versuchs die Behandlungszeit, die Einspannlänge des Fadens zwischen der Einspannung 15 und der Meßrolle 16, die Länge des Heizers 19, die Temperatur des Heizers 19 und das Gewicht 17 konstant bleiben.
Zur Durchführung von Vergleichsversuchen wurde die Vorrichtung nach Fig. 3 verwandt. Dabei wurde ein Polyäthylenterephthalat-Faden zwischen den Lieferwerken 3 und 5 zu einem Endtiter von 167 dtex verstreckt und sodann lufttexturiert. Im ersten Fall erfolgte die Verstreckung - wie in Fig. 3 schematisch angedeutet - zwischen den Lieferwerken 3 und 5 dadurch, daß der Faden zunächst über den hot pin - beheizten Streckstift 6 - und sodann über eine Heizplatte 21 geführt wurde. Der Streckstift war mit einer Temperatur im Bereich von 90 bis 120 °C und die Heizplatte mit einer Temperatur im Bereich von 240 °C beheizt. Es entstand ein Faden mit einer Festigkeit von 4,1 cN/dtex, einer Dehnbarkeit (Bruchdehnung) von 12% und einem testrite-Restschrumpf von 6 bis 7%, wobei jedoch die Temperaturführung auf dem Streckstift und der Heizplatte sehr kritisch waren und eine sehr sorgfältige Einstellung der Temperaturen erforderlich war. Demgegenüber war nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, d.h. bei Heizung der Streckgalette statt der Benutzung der Heizplatte 21, eine Heißverstrekkung durch Beheizung des Streckstiftes trotz der nachfolgenden Heißschrumpfbehandlung ohne weiteres möglich. Dies ergibt sich aus dem folgenden Vergleichsversuch.
Zum Vergleich wurde derselbe Faden in einem Verfahrensablauf wie Fig. 1 lufttexturiert. Das heißt: Der Faden wurde in der Streckzone nur über den auf 140 °C beheizten Streckstift 6, nicht aber über eine Heizplatte geführt. Dafür war die Galette 5 beheizt, und zwar mit einer Temperatur von 240 °C. Dabei war der Faden so oft um die Galette geschlungen, daß sich eine beheizte Fadenlänge von 1 m ergab. Der Faden wurde von der beheizten Galette mit einer Fadenspannung von 6 cN durch die Lufttexturierdüse abgezogen und sodann aus dem Bereich der Lufttexturierdüse unter entsprechend verminderter Geschwindigkeit mit einer Zugkraft von 5 cN von dem Lieferwerk 10 abgezogen. Es entstand ein lufttexturierter Faden, der im wesentlichen dieselben Festigkeitswerte (Bruchfestigkeit und Bruchdehnung) wie der nach dem konventionellen Verfahren behandelte Faden aufwies. Der testrite-Schrumpf war jedoch auf weniger als 1% herabgesetzt.
In Fig. 4 ist schematisch der Querschnitt, d.h. eine Stelle einer vielstelligen Lufttexturiermaschine gezeigt. In dieser Lufttexturiermaschine ist die Erfindung verwirklicht. Die Besonderheit besteht darin, daß durch die Anwendung der Erfindung eine sehr einfache Ausgestaltung der Streckzonen möglich ist und daß dadurch eine niedrige Bauhöhe der Maschine verwirklicht werden kann. Die Maschine weist ein Gatter auf für Vorlagespulen 1.1 und 1.2. Auf den Vorlagespulen ist vororientiertes Fadenmaterial aufgewickelt. Es handelt sich dabei um Polyester-, insbesondere Polyäthylenterephthalat-Fäden. Die Fäden werden über die Kopffadenführer 2.1 und 2.2 mittels der Lieferwerke 3.1 und 3.2 abgezogen und den Streckzonen 4.1 und 4.2 zugeführt. Die Streckzonen bestehen jeweils aus dem bereits erwähnten Lieferwerk 3.1 bzw. 3.2, einem Streckstift 6.1 und 6.2 sowie dem Streckwerk 5.1 und 5.2. Die Drehzahlen der Lieferwerke 3.1, 3.2 und der Streckwerke 5.1, 5.2 können unterschiedlich voneinander eingestellt werden. Daher ist es möglich, die Fäden mit unterschiedlichem Streckverhältnis zu verstrecken. Besonders hervorzuheben ist, daß die Streckzonen 4.1 bzw. 4.2 mit entgegengesetzter Fadenlaufrichtung, jedoch fluchtend übereinander angeordnet sind. Die beiden Fäden, die von ihren Vorlagespulen kommen, werden zwischen den beiden Streckzonen hindurchgeführt und dann einerseits auf das Lieferwerk 3.1 und andererseits auf das Lieferwerk 3.2 geführt. Der eine Faden läuft von dem Lieferwerk 3.1 nach unten über den Streckstift 6.1 auf das Streckwerk 5.1. Der andere Faden läuft von dem Lieferwerk 3.2 nach oben über den Streckstift 6.2 auf das Streckwerk 5.2. Zum Verstrecken umschlingt jeder Faden den Streckstift 6.1 bzw. 6.2 jeweils mit 360°. Der Streckstift 6.1 ist kalt. Das heißt, daß keine Heizeinrichtung vorgesehen ist, um den Streckstift zu erhitzen. Der Streckstift 6.2 besitzt einen größeren Durchmesser und kann erhitzt werden. Die Galette 5.1 besitzt eine Heizeinrichtung und kann mit dieser auf geeignete Temperaturen bis zu 300 °C erhitzt werden. Geeignete Galetten sind z.B. in dem US-Patent 3,435,171 (Lohest, Bag. 599), US-Patent 3,487,187 (Schippers u.a., Bag. 634) gezeigt.
Der gezeigte Fadenlauf hat den Vorteil, daß die Lieferwerke 3.1 und 3.2 nicht sehr tief am Boden liegen. Daher kann der Faden einfach an diese Lieferwerke angelegt werden. Ein weiterer Vorteil besteht aber auch darin, daß der von der beheizten Galette 5.1 ablaufende Faden eine große Lauflänge bis zu der folgenden Texturierdüse 7 besitzt.
Die beiden von den Galetten 5.1 bzw. 5.2 ablaufenden Fäden werden nunmehr in die Texturierdüse 7 geführt, die oberhalb der Streckzone 4.2 liegt. Dabei wird mindestens einer der Fäden vorher durch eine Wasserdüse geführt oder in sonst geeigneter Weise, z.B. Wasserbad, befeuchtet. Wasserdüse und Lufttexturierdüse befinden sich in einer Wasserbox, die zur Bedienung geöffnet werden kann. In der Lufttexturierdüse werden die beiden Fäden miteinander vereinigt und es wird ein Luftstrom auf die beiden Faden geblasen, der gleichzeitig eine Komponente in Förderrichtung hat. Durch das Auftreffen des Luftstromes werden die Filamente der beiden Fäden gekühlt und miteinander vermischt und zu Schlingen, Schlaufen, Bögen u.ä. verformt. Da die Geschwindigkeit der Streckwerke 5.1 und 5.2 unterschiedlich sein kann, können die Fäden mit unterschiedlicher Überlieferung (overfeed) in die Lufttexturierdüse geführt werden. Dadurch lassen sich Effektgarne herstellen mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften.
Der in der Lufttexturierdüse 7 hergestellte Verbundfaden wird zwischen dem Lieferwerk 10 und dem weiteren Lieferwerk 21 einer Streckung unterworfen, wie es in der US-Patentschrift Re 32047 beschrieben ist. Dabei ist die Stabilisierzone im wesentlichen horizontal über dem Bedienungsgang angeordnet, da das Lieferwerk 10 auf der einen Seite und das Lieferwerk 21 auf der anderen Seite des Bedienungsganges in gleicher Höhe angeordnet werden. Das Geschwindigkeitsverhältnis der Lieferwerke 21 und 10 bestimmt das Verhältnis, mit dem der Verbundfaden in der Stabilisierzone 25 gestreckt wird. Die Streckung liegt jedenfalls im elastischen Bereich und soll nicht zu einer plastischen Verformung des Fadens führen. Die Geschwindigkeit des Lieferwerkes 21 kann bis 15% größer sein als die Geschwindigkeit des Lieferwerkes 10.
Anschließend an das Lieferwerk 21 durchläuft der Verbundfaden das Heizrohr 23 eines Heizers 22. Aus der Fixierzone 26 wird der Faden durch das Lieferwerk 24 abgezogen. Das Heizrohr 23 liegt im wesentlichen senkrecht unterhalb des Lieferwerkes 21, so daß der Faden senkrecht von oben nach unten läuft. Die Geschwindigkeiten des Lieferwerkes 24 und des Lieferwerkes 21 sind so abgestimmt, daß die Abzugsgeschwindigkeit des Lieferwerkes 24 vorzugsweise etwas kleiner ist als die Geschwindigkeit des Lieferwerkes 21, und zwar etwa 2 bis 10% kleiner. Hierdurch kann in der Fixierzone noch einmal eine kontrollierte, durch die Geschwindigkeitsdifferenz begrenzte Schrumpfung des Fadens herbeigeführt werden, sofern dies erforderlich ist. Anschließend wird der Faden zur Spule 12 aufgespult. Die Aufwicklung ist in günstiger Bedienungshöhe auf der Seite des Heizers 22 angeordnet, welche dem Bedienungsgang zugewandt ist.
Die Spule ist an ihrem Umfang durch die mit konstanter Geschwindigkeit angetriebene Treibwalze 13 angetrieben. Mit 11 ist eine Changiereinrichtung bezeichnet. Auch die Geschwindigkeit der Lieferwerke 21 und 24 sowie die Geschwindigkeit der Treibwalze 13 können unabhängig voneinander eingestellt werden. Hierdurch lassen sich in der Stabilisierzone 25 und in der Fixierzone 26 unterschiedliche Fadenspannungen einstellen. Wegen weiterer Einzelheiten wird auf die zitierte US-Patentschrift verwiesen. Es sei erwähnt, daß die Lieferwerke 10 und 21 mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben werden können. In diesem Falle entfällt die Stabilisierung. Ebenso ist es möglich, den Heizer 22 außer Betrieb zu setzen. In diesem Falle entfällt die Wärmefixierung. Durch die Kombination von Stabilisierung in Stabilisierzone 25 und Wärmefixierung in Fixierzone 26 wird jedoch ein besonders für die Weiterverarbeitung gut geeigneter Faden erzeugt, der sich im übrigen auch durch gute textile Eigenschaften auszeichnet.
Es sei erwähnt, daß das Streckwerk 5.2 unbeheizt oder beheizt sein kann. Wenn das Streckwerk 5.2 beheizt ist, kann der Streckstift 6.2 ebenfalls unbeheizt sein.
Mit dieser Auslegung der Maschine läßt sich eine geringe Bauhöhe erreichen. Insbesondere liegen die Lieferwerke 10 und 21 so hoch, daß sie vom Boden aus bedient werden können. Das wird dadurch erreicht, daß die Streckzonen 4.1 und 4.2 jeweils nur mit Galetten und Streckstift ausgerüstet sind. Besonders vorteilhaft ist auch, daß der über die beheizte Streckgalette 5.1 geführte Faden einen großen Laufweg bis zur Texturierdüse hat. Hierdurch hat der Faden ausreichend Zeit zum Schrumpfen, bevor er in der Texturierdüse abgeschreckt und dadurch die Schrumpfung zum Stillstand gebracht wird.

In der nachfolgenden Tabelle sind Versuchsergebnisse für die Herstellung eines textilen und eines technischen Fadens wiedergegeben. Die dabei angegebenen Meßstellen I bis IX sind in Fig. 1 angegeben. Die Geschwindigkeiten der Lieferwerke 3, 5, 10 sind durch Angabe der Prozentzahlen in Beziehung zueinander gesetzt. Es wurde bei diesen Versuchen an der Meßstelle IV die Fadeneigenschaften Restschrumpf, Dehnung vor der Schrumpfung bzw. ohne Schrumpfung und an der Meßstelle IX dieselben Werte mit der erfindungsgemäßen Schrumpfbehandlung wiedergegeben. Es zeigt sich, daß es auch bei Verwendung eines nicht beheizten Streckstiftes sowohl für einen textilen als auch für einen technischen Faden möglich ist, die erforderlichen Eigenschaften einzustellen, obwohl die Verstreckung selbst, d.h. ohne die Restschrumpfbehandlung noch nicht zu brauchbaren Fadeneigenschaften führt.

TABELLE

POY PES Meßstelle	Meßgröße	textiler Faden	technischer Faden
I	Spinntiter	410 dtex	410 dtex
I	Fließgrenze	180%	180%
II	Geschwindigkeit v3 %	100%	100%
III	Temperatur Faden	80°C	130°C
IV	Restschrumpf (bei 177°C)	10%	12%
IV	Dehnung E	18%	8%
IV	Strecktiter	210 dtex	178 dtex
V	Geschwindigkeit v5 %	195%	230%
V	Temperatur Streckgalette T5	190°C	240°C
VI	Fadenspannung S1	7,0 cN	6,8 cN
VII	Fadenspannung S2	6,0 cN	5,8 cN
VII	Temperatur Faden	<40°C	<40°C
VIII	Überlieferung	(7+20)%	(7+4)%
VIII	Geschwindigkeit v10	142%	197,8%
IX	Restschrumpf S (bei 177°C)	1,8%	2% (177°C)
IX	Dehnung E	25%	14%

BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG

1: Vorlagespule
2: Kopffadenführer
3: Lieferwerk
4: Streckzone
5: Streckwerk, Streckgalette
6: Streckstift
7: Texturierdüse
8: Luftkanal
9: Fadenkanal
10: Lieferwerk
11: Changiereinrichtung
12: Spule
13: Treibwalze
14
15: Ende, Einspannende
16: Meßrolle
17: Gewicht
18: Zeiger
19: Heizer
20: Fadenschlitz
21: Lieferwerk
22: Heizer
23: Heizrohr
24: Lieferwerk
25: Stabilisierzone
26: Fixierzone
27: Wasserdüse
28: Wasserbox

Claims

Verfahren zur Herstellung eines lufttexturierten Fadens, bei dem ein nicht vollständig orientierter Faden von der Lieferspule (1) abgezogen, sodann im Streckwerk (5) einer Streckzone (4) verstreckt und im unmittelbaren Anschluß daran in eine Lufttexturierzone gefördert, darin durch eine Lufttexturierdüse (7) geführt und mittels dieser Lufttexturierdüse (7) gefördert sowie ohne thermoplastische Erweichung zu Schlingen, Schlaufen, Bögen und dergleichen verblasen, durch ein Lieferwerk (10) aus der Lufttexturierdüse abgezogen und nach einer geeigneten Zwischenbehandlung aufgewickelt wird,
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensmerkmale:
Beim Einlaufen in die Lufttexturierzone wird der Faden durch eine Heizzone geführt und darin auf eine Temperatur erhitzt, die zur Auslösung der Schrumpfung für die Herabsetzung des Restschrumpfes geeignet ist und über dem Umwandlungspunkt zweiter Ordnung, vorzugsweise über 80 °C liegt;
aus der Heizzone wird der Faden mittels der Lufttexturierdüse (7) unter einer Spannung kleiner als 0,1 cN/dtex abgezogen, wobei sich die Fadenspannung durch die Auslösung des Schrumpfes nicht erhöht, und in der Lufttexturierdüse (7) unter den Umwandlungspunkt zweiter Ordnung, vorzugsweise auf weniger als 40 °C abgekühlt;
hinter der Lufttexturierdüse (7) wird der Faden aus der Achse des Fadenkanals (9) der Düse (7) umgelenkt und aus dem Bereich der Lufttexturierdüse (7) mit geringer Fadenspannung von weniger als 0,08 cN/dtex durch ein der Lufttexturierdüse (7) folgendes Lieferwerk (10) abgezogen, wobei die Differenz zwischen der Geschwindigkeit, mit der der Faden in die Lufttexturierzone gefördert wird und der Gewschwindigkeit, mit der der Faden aus der Lufttexturierdüse abgezogen wird, großer ist als der Betrag der ausgelösten Schrumpfung.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Erhitzung des Fadens durch die als beheizte Streckgalette (5) ausgebildete Streckeinrichtung erfolgt, welche der Faden mehrfach umschlingt und mit welcher der Faden aus der Streckzone abgezogen und verstreckt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Faden aus dem Bereich der Lufttexturierdüse (7) mit einer Fadenspannung von weniger als 0,05 cN/dtex abgezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Faden ein Polyester, insbesondere ein Polyäthylenterephtalat-Faden ist,
daß die Verstreckung dadurch erfolgt, daß der Faden mit einem Umschlingungswinkel von mehr als 180° um einen Streckstift (6) geschlungen wird,
daß dem Streckstift (6) von außen keine Wärmeenergie zugeführt wird,
daß das Streckverhältnis so hoch eingestellt wird, daß es über der Fließgrenze des kalten Fadens liegt.
Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
der der Streckzone (4) vorgelegte Faden eine hohe Spinnorientierung besitzt (ein vororientierter Faden - POY - ist), welcher durch Abziehen von der Spinndüse mit einer Abzugsgeschwindigkeit von mehr als 2500 m/min eine Vororientierung erhalten hat.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Differenz der Geschwindigkeit, mit welcher der Faden in die Texturierzone gefördert wird, und der Geschwindigkeit mit der der Faden aus der Lufttexturierdüse abgezogen wird mindestens 1% größer, vorzugsweise für technische Zwecke anwendbare Fäden 1% bis 10%, für textile Zwecke anwendbare Fäden 10% bis 300% größer als die in der Texturierzone durch Einstellung der Zugkraft der Düse (7) und der Temperatur der Streckgalette (5) gewünschte Schrumpfung ist.
Lufttexturiermaschine, bei welcher der Texturierzone eine Streckzone vorgeordnet sowie der Lufttexturierdüse (7) ein Lieferwerk (10) nachgeordnet ist,
zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen Streckzone (4) und Texturierzone eine Heizeinrichtung (22) für den laufenden Faden angeordnet ist.
Maschine nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Heizeinrichtung eine beheizte, vom Faden zumindest teilweise umschlungene Galette (5) ist, welche einerseits die Streckgalette der Streckzone (4) und andererseits die Eingangsgalette der Texturierzone bildet.
Maschine nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
in der zwischen einem Lieferwerk (3) und der Streckgalette (5) gebildeten Streckzone (4) lediglich ein vom Faden mit mindestens 300° umschlungener Streckstift (6) angeordnet ist.
Maschine nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Streckstift (6) kalt ist, das heißt, daß dem Streckstift (6) keine Heizeinrichtung zur Erhitzung des Streckstiftes zugeordnet ist.
Maschine nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Streckzone (4) und die Texturierzone übereinander und vorzugsweise mit Fadenlauf von unten nach oben angeordnet sind.
Maschine nach Anspruch 9 oder 10,
zum Herstellen eines lufttexturierten Verbundfadens aus zwei Fäden,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine erste (4.1) und eine zweite Streckzone (4.2) sowie die Texturierzone senkrecht übereinander angeordnet sind, daß jede Streckzone aus einem Lieferwerk (3.1, 3.2) und einem Streckstift (6.1, 6.2) und einer Streckgalette (5.1, 5.2) besteht.
und daß mindestens eine der Streckgaletten als beheizte Streckgalette (5.1) ausgebildet ist.
Maschine nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die unterste Streckzone (4.1), welche die größte Entfernung von der Texturierzone hat, mit einer beheizten Streckgalette (5.1) und vorzugsweise mit einem kalten Streckstift (6.1) ausgerüstet ist,
und daß zur Herstellung eines lufttexturierten Verbundfadens aus zwei Fäden beide Fäden zwischen den Streckzonen (4.1, 4.2) jeweils in eine der beiden Streckzonen geführt werden.