EP1165868A1 - Verfahren und vorrichtung für die behandlung von filamentgarn sowie verwendung der vorrichtung - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung für die Behandlung von Filamentgarn sowie Verwendung der Vorrichtung

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung für die Behandlung von Filamentgarn in einem Garnkanal einer Düse, mit Zufuhr des Blasmediums in den Garnkanal.

Stand der Technik

Die Behandlung von Endlosfilamentgarn hat vor allem zwei Aufgabenstellungen. Zum einen sollen dem Garn, hergestellt aus industriell erzeugten Filamenten, ein textiler Charakter und auch textiltechnische Eigenschaften gegeben werden. Zum zweiten wird das Garn im Hinblick auf spezifische Qualitätsmerkmale für die weitere Verarbeitung und/oder für das Endprodukt behandelt. Es müssen teils Garnqualitäten hergestellt werden, welche bei den mit natürlichen Fasern hergestellten Produkten nicht notwendig, und nicht erreichbar sind. Die Anwendungsgebiete liegen in der industriellen Verarbeitung von Textilen z.B. für den Bausektor, den Automobilbau, aber auch für die Teppichherstellung und für spezielle Textilprodukte im Rahmen der Sport- und Freizeitindustrie. Ferner soll gesponnenes Garn durch bestimmte Präparationen für die bestmögliche industrielle Verarbeitung behandelt und der Verarbeitungsprozess für Garne und Flächengebilde optimiert werden. Optimieren bedeutet hier auch Erhaltung oder Steigerung bestimmter Qualitätskriterien und Senkung der Produktionskosten, was Stillstandszeiten auf dem ganzen Verarbeitungsweg einschliesst.

Im Rahmen der Filamentspinnerei sind verschiedene Behandlungen, so die Praparation und die Veredelung von Garn über Garnbehandlungsdüsen ein wichtiger Abschnitt. Die Strukturänderung von Glattgarn zu einem texturierten oder verwirbelten Garn wird durch mechanische Luftkräfte hervorgerufen. Im Falle der Texturierung möchte man dem glatten Garn einen textilen Charakter geben. Mit einer Überschallströmung werden an den Filamenten kleine Schlingen und dadurch am ganzen Garn ein grösseres Volumen erzeugt. Bei der Verwirbelung werden am Garn in kurzen Abständen Knoten gebildet, welche den Zusammenhalt des Garnes erhöhen und einen stabileren Lauf des Garnes bei der Verarbeitung und beim Aufspulen ergeben. Luftbehandlungsdüsen werden zur Verbesserung der Struktur eines Garnes eingesetzt. Ein sehr anspruchsvoller Prozess ist die Verbesserung der Qualität durch eine Behandlung mit Heissdampf z.B. für das Relaxieren im Rahmen eines Streckprozesses oder nach einem anderen vorangegangenen Verfahrenseingriff. In allen Fällen werden die Düsenkörper aus hochverschleissfestem Werkstoff hergestellt, da sonst deren Standzeit viel zu kurz wäre. Eine nicht unbedeutende Problemquelle für Garnbehandlungsdüsen liegt bei der Praparation. Dabei wird das Garn unmittelbar nach dem Spinnvorgang, bzw. der Erzeugung von einzelnen Filamenten, mit Schutzstoffen versehen. Die Schutzstoffe sollen eine Hilfe für die nachfolgende Verarbeitung sein. Die für die Praparation verwendeten Substanzen ergeben eine oelige Gleiteigenschaft, so dass die Gleitreibung des Garnes über den ganzen Weg der Verarbeitung möglichst tief bleibt, die Gefahr der Beschädigung oder eines Garnbruches verringert, und der Abrieb an den Gleitflächen der Transport- und Verarbeitungsanlagen so klein wie möglich gehalten werden können. Es gibt aber noch eine ganze Reihe von weiteren Faktoren, welche durch die Praparation bzw. die Präparationsmittel günstig beeinflusst werden, so z.B. statische Aufladungen. Ein weites Gebiet ist der Schutz gegen Pilzbefall des Garnes während den Lagerzeiten, zwischen den verschiedenen Verarbeitungsstufen.

Eine weitere sehr wichtige Verfahrensstufe für Filamentgarn ist das Verstrecken. Nachdem die Filamente die Spinndüsen verlassen, müssen die daraus gebildeten Garne verstreckt werden. Das Verstrecken setzt ein mehr oder weniger glattes Garn voraus, welches im Falle eines texturierten Garnes nicht mehr gegeben ist. In beachtlich vielen Anwendungen besteht ein Bedürfnis, dem Garn einen minimalen Verbund zu geben. Der Verbund darf jedoch nur so intensiv sein, dass die nachfolgenden Verarbeitungesstufen nicht negativ beeinflusst werden. Es ist bekannt, in einem Spinnprozess nach dem Auftrag von Präparationsmitteln eine Verwirbelungs- düse anzuordnen. Damit werden am Garn nur ganz schwache Knoten, besser nur Ansätze von Knoten gebildet, um die direkt anschliessenden Transporte zu stabilisieren. Nachteilig dabei ist das Finden optimaler Bedingungen bzw. eines optimalen Kompromisses zwischen keinen Knoten und doch Ansätzen von Knoten. Dafür werden bis heute bekannte Verwirbelungsdüsen mit schlechter Ausnützung der Luftbehandlung bzw. mit nur schwacher Wirbelbildung, vor allem mit relativ tiefem Druck der Behandlungsluft eingesetzt. In der Praxis leidet oft die Gleichmässigkeit und Konstanz der sich daraus ergebenden Garnstruktur. Im Stand der Technik fehlt eine stabile Behandlungs-möglichkeit von Garn bzw. eine entsprechende Vorrichtung, welche gerade soviel an Filamentverbindung erzeugen, dass ein ruhiger und stabiler Garnlauf sichergestellt wird, ohne Nachteil für nachfolgende Eingriffe und Strukturänderungen bzw. Prozessstufen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie Garnbehandlungsdüsen zu entwickeln, welche eine Vorverfestigung der Garnverbindung erlauben, insbesondere mit höchstmöglicher Konstanz eines leichten Struktureingriffes. Ziel war es, die Verbindung auch bei höchsten Geschwindigkeiten des Garntransportes unmittelbar nach dem Spinndüsen und z.B. direkt im Zusammenhang mit dem Auftrag von Präparationsmitteln von z.B. 3'000 - 7O00 m/min zu erzeugen. Es war insbesondere Teil der Aufgabe, die Verhältnisse für die Behandlung von Garn im Hinblick auf Präparationsmittel, die Produktivität, insbesondere die Qualität auch bei höchsten Geschwindigkeiten zu verbessern.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Biasmedium in Fadenlaufrichtung unter einem Einführwinkel mit einer Abweichung von der Senkrechten zu der Fadenlaufrichtung grösser 1 5° in den Garnkanal eingeführt, und Präparationsmittel direkt vor der Blasmediumeinführung oder über das Blasmedium selbst dem Garn zugegeben wird.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Migrationsdüse ausgebildet ist, mit einem in Garnlaufrichtung gerichteten Drucklufzufuhrkanal in den Garnkanal, welcher mit einer Abweichung von einer senkrechten zur Garnlaufrichtung grösser 1 5° in den Garnkanal gerichtet ist.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der Vorrichtung für eine gute Durchmischung sowie gleichmässigem Verteilen von Präparationsmittel auf Filamentgarn, wobei die Filamente zu einem leicht verkreuzten jedoch knotenfreien Garn verbunden und das Präparationsmittel gleichzeitig optimaler am ganzen Garn verteilt wird.

Die Erfindung erlaubt eine ganze Anzahl besonders vorteilhafter Ausgestaltungen. Es wird dazu auf die Ansprüche 2 bis 10, sowie 1 2 - 1 6 Bezug genommen. Die Praxis zeigt, dass bei zunehmender Transportgeschwindigkeit des Garnes, im Rahmen z.B. bei Polyester höher 3500 m/min., PP höher 3000 m/min. und bei Polyamid höher 4200 m/min. der Fadenlauf trotz der Praparation unruhig und instabil wird. Diese Instabilität nimmt mit weiterer Steigerung der Spinngarngeschwindigkeit noch zu. Problematisch wird dies bei höheren Mehrend-Spinnpositionen. dies gilbt vor allem bei Umlenk- bzw. Streckrollen in vororientierten POY und fertigorientierten FOY- / sowie vollverstreckten FDY-Spinnprozessen. Ein weiterer Aspekt liegt darin, dass nicht zuletzt aus maschinenbaulichen und verfahrenstechnischen Gründen eine immer engere Teilung angestrebt wird, so dass in der selben Maschinentiefe über die früher vier Garnläufe bestanden, heute 8 bis 10 angestrebt werden. Bei engerer Teilung erhöht sich die Gefahr, dass die Filamente von benachbarten Garnläufen zueinander in Kontakt treten und überspringen und dann sofort einen Fadenbruch verursachen können. Nicht zuletzt aus oekologischen aber auch ökonomischen Gründen kann der Auftrag von Präparationsmitteln durch entsprechenden Kontakt auf Präparationslippen nicht beliebig gesteigert werden.

Alle früheren Versuche zeigten, dass der Bereich gegen 1 5° für den Einführwinkel der Blasluft in den Garnkanal bzw. auf die Längsmittenachse LM einer Verwirbelungsdüse gleichsam eine Barriere darstellt. Mehrheitlich wird bei Verwirbelungsdüsen der Luftstrahl senkrecht auf die Längsmittenachse gerichtet, zur Erzeugung von zwei gleichmässigen Wirbeln in den Garnkanal. Alle bisherigen Erfahrungen haben gezeigt, dass je mehr die Richtung der Blasluft geneigt wurde, etwa in dem Bereich von etwa 10 - bis gegen 1 5 ° zu einer Senkrechten in Bezug auf den Garnlauf, desto mehr hat die Luft eine Förderkomponente und desto mehr verlor die Verwirbelungsdüse ihre eigentliche Funktion, nämlich die Erzeugung von Verwirbelungsknoten. Naheliegend war, deshalb in den Fällen, bei denen eine gewisse Luftbehandlung in der Art der Verwirbelungsdüsen gesucht war, jedoch ohne Knotenbildung in dem Garn, eine Verwirbelungsdüse des Standes der Technik zu nehmen, jedoch einfach den Luftdruck soweit abzusenken, bis mangels Energie der Druckluft keine Knoten mehr gebildet wurden. Nachteilig dabei war, dass die Reproduzierbarkeit des Ergebnisses zu wünschen übrig Hess.

Systematische Versuchsreihen mit der neuen Lösung zeigten überraschenderweise, dass in dem Bereich grösser 1 5 ° für den Einführwinkel bei geeigneter Einstellung des Blasluftdruckes neue Effekte entsteht, nämlich ein leichtes Verkreuzen der Filamente und ein entsprechender Durchmischeffekt. Ais eigentliche Überraschung konnte bei einigen Versuchen festgestellt werden, dass im Falle von vorgängiger Aufgabe von Präparationsmittel auf das Garn, dieses optimaler auf das Garn bzw. die einzelnen Filamente verteilt wurde, und insbesondere, dass die Wirkung des Präparationsmittels selbst bei einer Reduktion der Menge des Präparationsmittels von 5 bis 20 % noch deutlich grösser war, gegenüber der bekannten Praxis. Es können ruhiger Lauf, Stabilität und eine Vergrösserung der Betriebssicherheit mit der neuen Lösung erzielt werden. Es lassen sich damit in vielen Fällen 10 - 20 % und mehr Präparationsmittel sparen. Es ergeben sich viele Einsatzmöglichkeiten. Es zeigte sich sehr rasch, dass der Effekt der leichten Verkreuzung keine der nachfolgenden Behandlungsstufen stört, z.B. weder das Verstrecken noch die Erzeugung eines Knotengarnes, oder thermische Einwirkungen wie z.B. das Relaxieren. Für den Präparationsmitteleinsatz erfüllt die neue Lösung eine Doppelfunktion, nämlich das Verkreuzen und die Optimierung des Präparationsmittelauftrages und dessen Verteilung. Dadurch, dass der Luftströmung in Garnlaufrichtung eine starke Förderwirkung gegeben wird, kann nicht nur die Transportgeschwindigkeit des Garnes gesteigert, sondern die Wirkung der Luft, im Sinne von intensiven Luftwirbeln gesteigert werden, ohne die Erzeugung von Knoten. Der Praxis kann dadurch ein neues Element zur Verfügung gestellt werden, mit sehr positiven Effekten, welche bisher in der Art nicht möglich waren, und erlaubt eine vielfältige Einsatzmöglichkeit. In der überwiegenden Mehrzahl der Anwendungsfälle ist Luft das optimale Blasmedium. Es zeigt sich jedoch, dass in besonderen Anwendungen auch Dampf als Medium verwendbar ist, z.B. für das Relaxieren. Die neue Verfahrensstufe wird in der Folge als Migrationsstufe und die neue Luftdüse als Migrationsdüse bezeichnet.

In POY- und FOY-/FDY-Spinnprozessen wird der Fadenlauf mit einer zusätzlichen Migrationsstufe ruhiger. Es ergibt sich eine Stabilisierung des Fadens auf den nachfolgenden Umlenk- oder Streckrollen, nicht zuletzt auch durch die gleichmässigere Verteilung der Spinnpräparation zwischen den Filamenten und damit auch durch eine Kompensation von Fadenspannungsunterschieden. Je nach Spinnprozess geschieht dies folgendermassen:

- Im FOY-/FDY-Prozess soll die Stabilisierung des Fadens auf den Streck- bzw. Umlenkrollen durch eine gleichmässige Verteilung der Spinnpräparation im Faden, sowie einer leichten Durchmischung der Filamente erfolgen (eine Art kontinuierlicher Verwirbelung ohne Knotenbildung). Es darf dabei keine Verwirbelungspunkte geben, da diese im Streckprozess zu Reibungsunterschieden auf den Streckrollen führen würden. Die Migrationsdüse befindet sich vor der ersten Streckrolle. Wenn verwirbelt werden muss, wird das vor dem Spuler mit zusätzlicher Luftverwirbelungs-Düse gemacht. - Im POY-Prozess wird ebenfalls eine Stabilisierung des Fadens auf den Rollen (Hier Umlenkrollen), durch eine gleichmassigere Verteilung der Spinnpraparation zwischen den Filamenten angestrebt; die Montageposition ist die gleiche.

- Im BCF-Prozess wird eine Stabilisierung der einzelnen Filamente im Garn und eine Verteilung der Praparation erzeugt. Beim Tπcolor-Prozess wird zusatzlich eine leichte Farbentrennung im Garn erreicht. Montageposition ist die gleiche wie bei den anderen Prozessen.

Bevorzugt wird der Blasluftstrom mit Druckluft von weniger als 6 bar, vorzugsweise weniger als 1 ,5 bar besonders vorzugsweise von 0,3 bar bis 1 ,2 bar erzeugt. Bei feineren Garnen hat sich ein Druck von etwa 0,5 bar als optimal erwiesen. Über die Migrationsduse wird mit der Verkreuzung der Filamente ein neuer Weg beschπtten, der in der bisherigen Praxis nicht bekannt war. Die am nächsten kommende Technik ist die Verwirbelung. Bei der Verwirbelung wird eine Vermischung und Verbindung der einzelnen Filamente eines Garnes gesucht, welche im Ergebnis durch sichtbare Knoten erkennbar ist. Bei der Migration sollen keine Knoten gebildet werden, was einerseits durch einen Einblaswinkel von grösser als 1 5° bevorzugt 20 - 60°, besonders vorzugsweise kleiner 45° und anderseits auch mit einem geringeren Druck der Behandlungsluft erreicht wird. Anstelle der Knotenbildung wird nur eine Vermischung und Kreuzung der Filamente angestrebt. Der in Garnlaufrichtung gerichtete Luftstrahl hat in dem Garnkanal eine genügend intensive Verteil- und Mischfunktion für das Praparationsmittel. Das Praparationsmittel wird mittels der Wirbelstromung und der sehr intensiven Bewegung der Filamente auf relativ zueinander durch ortliche Schleuder- und Reibbewegungen der Filamente viel gleichmassiger auf das ganze Garn verteilt und gibt mit der recht guten Verbindungswirkung für die Filamente eines Garnes einen sichtbar stabileren Fadenlauf, selbst bei den zur Zeit höchsten Transportgeschwindigkeiten für das Garn. Das genannte Überspringen wurde nach dem Einsatz der neuen Losung nicht mehr festgestellt, so dass auch die Gefahr des Fadenbruches wesentlich reduziert werden kann. Die Behandlung in der Migrationsduse erfolgt im Rahmen des Spinnprozesses bevorzugt unmittelbar nach der Praparation bei sehr hohen Transportgeschwindigkeiten des Garnes.

Die Migrationsduse weist einen durchgehenden und und in vielen Anwendungen sich in Fadenlaufrichtung erweiternden Behandlungskanal auf, mit einer in Transportrichtung gerichteten Druckluftzuführung in den Garnkanal, welche mit einer Abweichung von einer senkrechten grösser 1 5° in den Garnkanal mündet. Die Migrationsduse wird mit einem freien Abstand unmittelbar nach einer Vorrichtung zur Aufbringung von Präparationsmitteln angeordnet. Die wirksame Garnkanallänge wird vorzugsweise stetig erweitert ausgebildet, mit dem kleinsten Querschnitt in dem Bereich der Garnzuführung und dem grössten Querschnitt in dem Bereich des Garnabzuges aus dem Garnkanal der Migrationsdüse. Die bisherigen Versuche haben gezeigt, dass gute Resultate erzielt werden, wenn das Verhältnis Eintrittsquerschnitt zu Austrittsquerschnitt bei etwa 1 : 2 liegt. Die Luftzuführung mündet etwa am ende des ersten Drittels des Behandlungskanales. Vorzugsweise weist die Migrationsdüse über die Länge des Garnkanales einen Einfädelschlitz auf. Diese wird bevorzugt im oberen Drittel des Garnakanels in der Trennebene zwischen Düsenplatte und Prallplatte angeordnet. Die Migrationsdüse kann als einfache als Doppel- oder als Mehrfachdüse ausgebildet werden.

Anstelle der Migration kann die selbe oder eine nleicht modifizierte Düse auch für eine Relaxion verwendet werden, wobei Dampf anstelle von Druckluft benötigt wird. Je nach Anwendung kann die Düse als geschlossene oder als offene Düse mit Einfädelschlitz verwendet werden.

Von den Erfindern ist erkannt worden, dass eine Düse mit Verbindungsmittel nur dann betriebssicher bleibt, wenn die Düse, Druck, Wärme, Dampf oder chemischen Stoffen stand hält. Mittels den bisherigen Leimverbindungen konnten nicht alle Praxisprobleme zufriedenstellend gelöst werden. Leimverbindungen können zudem nur insofern untersucht werden, als die Praxisbedingungen schon bekannt sind. Eine Leimverbindung kann in ihrer Zusammensetzung aber nicht festgelegt werden im Hinblick auf den Angriff von noch unbekannten, zukünftig in Einsatz kommenden Chemikalien, allenfalls mit zusätzlicher Wärme und Feuchtigkeitseinwirkung. Bevorzugt werden bei der neuen Lösung die Verbindungsmittel in einer gemeinsamen Ausrichtung, bevorzugt fluchtend mit dem Garnlauf angeordnet. Überraschenderweise konnte bei einer entsprechenden Stiftverbindung festgestellt werden, dass damit gegenüber dem Stand der Technik die ganzen Düsenkörper beachtlich viel kleiner, gleichsam in miniaturisierter Form gebaut werden können. Besonders bei der Verwendung einer Doppeldüse, oder von mehreren Düsen nebeneinander, ist die Teilung zwischen zwei benachbarten Garnläufen wesentlich kleiner wählbar als bisher. In einigen Anwendungsfällen hat dies sogar eine Rückwirkung auf die Galettengrösse. Auf ein und der selben Maschinengrösse können durch die Möglichkeit der Miniaturisierung, dank der neuen Verbindung, zusätzliche Garnläufe vorgesehen und entsprechend die Gesamtleistung der Maschine gesteigert werden. Dies bedeutet, dass das sonst eher in der Uhrentechnik eingesetzte Verbindungsmittel auf ganz anderen Ebenen unerwartete Vorteile bringt. Der kraftmässige Zusammenhalt der Teile kann wie im Stand der Technik durch eine klassische Schraubenverbindung sichergestellt werden Die neue Losung ist insbesondere bei der Anwendung als Verwirbelungsdüse und als thermische Behandlungs- korper und, wie noch gezeigt wird, als Migrationsduse sehr vorteilhaft.

In Übereinstimmung mit den bekannten Verwirbelungsdüsen wird das Behandlungsmedium moglicht genau auf die Langsmittenachse des Garnkanales gerichtet, jedoch mit einer Neigung grösser 1 5° in Garntransportrichtung. Damit werden beidseits gleichmassige Wirbel jedoch keine Knoten erzeugt.

Kurze Beschreibung der Erfindung

In der Folge wird die neue Losung an Hand von mehreren Ausfuhrungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen in starker Vergrösserung

die Figur 1 eine Praparation mit anschhessender Migrationsduse je im Schnitt; die Figur 2a die Migrationsduse der Figur 1 in grosserem Massstab, die Figur 2b die Luftverwirbelstromung in dem Garnkanal, die Figur 2c eine einfache und die Figur 2d eine Doppelmigrationsduse als offene Bauform mit Emfadelschlitz; die Figuren 3a - 3c eine optimale Verbindung einer geteilten Düse mit Passstiften; die Figuren 4a und 4b zeigen zwei Migrationsdusen mit unterschiedlichem

Offnungswinkel ß des Garnkanales; die Figuren 5a - 5c verschiedene Ausgestaltungen einer Migrationsduse mit integrierter Praparationsmittelzufuhrung; die Figur 6a eine Vergrösserung von unbehandeltem Glattgarn; die Figur 6b Glattgarn mit Verkreuzungen der Filamente; die Figur 6c verwirbeltes Garn mit zwei typischen Knoten mit Links- bzw.

Rechtsdrehung; die Figuren 7a - 7c schematisch drei verschiedene Einsatzgebiete, sowohl einer

Migrationsduse wie einer Verwirbelungsdüse des Standes der Technik; die Figuren 8a und 8b zwei Einsatzbeispiele für POY-Garn; die Figuren 9a - 9c drei Einsatzgebiete für FDY-Garn; die Figur 10a den Einsatz bei technischen Garnen; die Figur 10b den Einsatz für BCF-Garn. Wege und Ausführung der Erfindung

Die Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Garnbehandlungsstufe 1 , wobei links die chemische Praparationsstufe 2 und rechts die Migrationsstufe 3 dargestellt ist Garn 4 kommt direkt von einem Spinnprozess und wird über eine Praparationsvorπchtung gefuhrt, welche einen Grundkorper 5 aufweist, in welcher ein Zufuhrkanal für das Praparationsmittel CH Pr von unten bis in den Bereich des Fadenlaufes gefuhrt ist und mit den sogenannten Praparationslippen 7 endet Über den Praparationslippen 7 sind U-formig zwei Fuhrungsstege 8 angeordnet, welche das Garn 4 seitlich über die Praparationslippen 7 fuhren Der Grundkorper 5 weist bevorzugt eine gewölbte Fuhrungsnut 9 auf, derart, dass der Fadenlauf schonend über die Stelle der Kontaktierung des Garnes 4 mit dem Praparationsmitteln CH Pr zwangsgefuhrt ist Der Auftrag des Praparationsmittels CH Pr auf das Garn 4 erfolgt in der Art eines Mitreisseffektes durch Schleifkontakt Weil im Zufuhrkanal 6 das Praparationsmittel CH Pr nur insofern unter Druck ist, als ein sicheres Nachfliessen gewahrleistet ist, ist es nicht möglich, alle Filamente des Garnes gleichmassig zu benetzen. Die Folge ist, dass das Garn 4 über den Praparationslippen 7 nicht homogen mit dem Praparationsmitteln versehen werden kann. Je nach Art des Praparationsmittels trocknet der teils einseitig aufgebrachte Praparationsmittelfilm rasch, so dass die Wirksamkeit reduziert bleibt Von den Erfindern ist erkannt worden, dass dieses Problem gemass einer ersten Ausgestaltung dadurch behoben werden kann, dass das Garn 4 kurz nach der Praparation in einem Abstand FA einer intensiveren Luftwirbelstromung in einer Migrationsduse 10 unterworfen wird Als optimal hat sich eine Doppelwirbelstromung erwiesen, die eine gute Durchmischung des Praparationsmittels in dem ganzen Garnverbund und gleichzeitig eine Kreuzung der Filamente in dem Faden 4' erzeugt Dabei sollen Verwirbelungsknoten (Fig 6c) vermieden werden Das Garn wird durch die Doppelwirbelstromung geöffnet und die einzelnen Filamente gegeneinander leicht verkreuzt (siehe Figur 6b)

Eine Migrationsduse 10 ist in Figur 2a in grosserem Massstab nochmals im Schnitt dargestellt. Die Migrationsduse 10 ist zweiteilig ausgebildet und besteht aus einer oberen Deckplatte oder Pallplatte 1 1 sowie einer unteren Dusenplatte 1 2 mit dem Anschluss 1 3 für das Behandlungsmedium. Vom Anschluss 1 3 wird das Medium über eine erste Bohrung 14 sowie einen Druckmediumzufuhrkanal 1 5 in den Garnkanal 1 6 gefuhrt. Wichtig dabei ist die Einblasrichtung, welche mit dem Winkel α bezeichnet ist. Der Winkel α muss grösser sein als 10° zu einer Senkrechten in Bezug auf den Garnlauf in den Garnkanal 1 6 . Nach bisherigen Versuchen soll der Winkel α sogar grösser sein als etwa 1 5 ° . Durch den Winkelbereich von 1 5 ° - 60° wird nach wie vor ein Doppelwirbel, gleichzeitig aber auch eine starke Förderwirkung in Garntransportrichtung erzeugt. Wie in der Figur 2a dargestellt ist, liegt die Mündung des Druckmediumzuführkanales 1 5 am Ende etwa des ersten Drittels des Garnkanales 1 6, wie aus den Massangaben X und Y erkennbar ist. An den drei, durch die Masspfeile markierten Abschnitten (Behandlungkanalanfang A, Mündung der Lufteinblasung B sowie Ende Des Behandlungskanales C) wird der freie Querschnitt des Garnkanales 16 in Garntransportrichtung zunehmend grösser. Die Grosse des engsten Querschnittes richtet sich nach dem Titer des Garnes, wie bei Verwirbelungsdüsen bereits bekannt ist. Die Fläche F3 ist zirka doppelt so gross wie F1 je nach Winkel, F2 entsprechend proportional zwischen den beiden Werten F1 und F3. Im Gegensatz zu der Praparationsstufe 2, bei der ein chemisches Praparationsmittel (ChPr) zugeführt wird, arbeitet die Migrationsstufe 3 mit einem gasförmigen Medium. Es kann sich dabei um blosse Druckluft, erhitzte Luft oder Dampf handeln, je nach Art der beabsichtigten Behandlung. Ein freier Abstand FA zwischen der Präparationsvorrichtung 5 sowie der Migrationsdüse 10 ist von grossem Vorteil für den nachträglichen Einbau einer Migrationsdüse in bestehenden Anlagen. Das bei der Migrationsdüse 10 verwendete gasförmige Medium soll zumindest dominant in Garntransportrichtung einwirken, derart, dass möglichst wenig des gasförmigen Mediums in den Eintrittsbereich 20 des Garnkanales 16 zurückbläst und dadurch den Auftrag des chemischen Praparationsmittels CH.Pr stören könnte. Wi zuvor bereits erwähnt, wird für die Migration ein relativ kleiner Druck des Behandlungsgases benötigt, der in vielen Anwendungsfällen bei etwa 0,3 bis 1 ,5 bar liegt. Bevorzugt wird die Prallfläche 21 als ebene Fläche ausgebildet, wohingegen die gegenüberliegende Seite 22 (Lufteinblasseite) gerundet ist. Die Kanalbreite in dem Bereich der Düsenplatte KBD soll wenigsens gemass Figur 2b gleich oder grösser sein, als die Kanalbreite KBP in der Prallplatte, damit die einzelnen Filamente an den Übergängen, insbesondere in dem Bereich des Einfädelschlitzes 23 nicht hängen bleiben bzw. keine entsprechenden Störungen verursachen werden. Die Figur 2c zeigt eine einfache Garnbehandlungsdüse, die Figur 2d eine zweifache oder Doppeldüse. Bei der Figur 2d ist die Teilung T zwischen zwei benachbarten Garnläufen eingezeichnet. In vielen Fällen ist es möglich, anstelle nur eines einzigen Druckmediumzuführkanales 1 5 zwei oder mehrere Kanäle vorzusehen, welche sinngemäss wirken.

Die Figuren 3a und 3b zeigen eine zweiteilige Migrationsdüse 10 als Schnitt der Figur 3c. Die Figur 3a ist ein Schnitt lila - lila, die Figur 3b ein Schnitt lllb - lllb der Figur 3c. Die Figur 3c ist ein Schnitt III - III der Figur 3a. Die Migrationsdüse 10 besteht aus einer Düsenplatte 1 1 sowie einer Deckplatte 1 2. Beide Teile sind mit einer Schraube 32 starr verbindbar (Figur 3b). Für die exakte Positionierung, insbesondere als Montagehilfe, sind die Düsenplatte 1 1 und die Deckplatte 1 2 mit zwei Passstiften 33, 33' gegen ein Verschieben in einer Ebene (in Figur 3b mit X - X bezeichnet) entsprechend Pfeil 34 gesichert. Die gezeigten Passstifte 33, 33' haben in dem dargestellten Beispiel eine Doppelfunktion. Sie dienen neben der Positionierung von Düsenplatte und Deckplatte zueinander auch der örtlichen Fixierung der ganzen Migrationsdüse 1 0 an einer nicht dargestellten Halterung 35. Die Passstifte 33, 33' werden bereits beim Hersteller in eines der Düsenteile montiert. Wichtig dabei ist, dass nicht auf eine Leim-, Schweiss- oder Lötverbindung abgestützt wird, sondern dass die mechanischen Klemmmittel die Verankerung in dem Werkstoff der Luftbehandlungskörper ergeben. Eine Spannfeder bzw. Spannring 36 stellt die mechanischen Klemmmittel dar. Für den Spannring 36 ist ein zu dem Spannmittel etwa formähnlicher Hinterschliff im Anschluss an einen Einführkonus in der Düsenplatte 1 1 angebracht. Ein Einführungskonus erleichtert die automatische Montage der Passstifte. Die Düsenplatte 1 1 weist zwei Passbohrungen auf. Der Passstift kann auch von Hand in eine strichliert dargestellte Durchgangs-bohrung 37 eingeführt werden, bis der Spannring 36 an der Engstelle des Einführkonus ansteht. Der Rest der Bewegung für das Einsetzen des Passstiftes 33 kann mit einem leichten Schlag z.B. mittels Gummihammer erfolgen, so dass die Spannfeder 36 in den Hinterschliff springt. Im fertig montierten Zustand übersteht der Passstift 33 beidseits. Das Gegenstück zur Düsenplatte 1 1 ist die Deckplatte 12, welche in einem identischen Abstand entsprechend zwei achsparallelen Pass-bohrungen aufweist. Der Zusammenbau beider Teile 1 1 , 12 geschieht erstmals beim Hersteller. Im Anwenderbetrieb können z.B. für eine Reinigung der Teile nach Lösen der Schraube 32 die Teile in Achsrichtungen der Passstifte auseinander genommen werden. Ein weiterer grösser Vorteil der vorgeschlagenen Lösung liegt darin, dass das spätere Recycling durch die leichte Trennbarkeit der Teile verbessert und jedes Material gesondert verarbeitbar ist. Dies ist deshalb auch wichtig, weil die Garnbehandlungsdüsen Verschleissteile sind.

Die Figuren 3a und 3c zeigen eine mögliche Form eines Garnkanales 16 für die Behandlung von Garn mit Druckluft oder Dampf. Mit DL ist die Stelle für einen Mediumanschluss markiert, wobei das Medium von z.B. 1 bis 10 bar über eine Zuführbohrung 1 5 in den Garnkanal 1 6 eingeführt wird. Bevorzugt werden die beiden Passstifte 33, 33' auf einer gemeinsamen Gerade 37 (VE) zusammen mit der Schraube 32 angeordnet. Dadurch wird die Passverbindung sowie die Kraftverbindung optimal, und erlaubt eine besonders enge Teilung für den Garnlauf. Die beiden Grundkorper der Migrationsdusen sind aus einem hochverschleissfesten und sehr kostspieligen Werkstoff, insbesondere Keramik, hergestellt. Die Bohrungen bzw. Sitze für die Klemmmittel können in Bezug auf die Durchmesser und Durchmesserverhaltnisse standardisiert bzw automatisiert hergestellt werden. Die Passstifte können dagegen als preisgünstige Decoltageteile in verschiedenen Langen für die jeweilige Anwendung fabriziert werden.

Die Figuren 2b, 2c und 2c sowie 3a bis 3c sind auch Beispiele für eine thermische Behandlung in einem oder zwei Durchlaufkammern, besonders für die Behandlung von Garn mit Heissdampf oder Heissluft ohne unmittelbar vorangehende Praparation. Jede Durchlaufkammer weist einen Garneinlass 38, einen Garnauslass 39 sowie in dem mittleren Bereich eine Mediumzufuhroff nung 1 5 auf Ist das Medium Heissdampf, ergeben sich bei den heute sehr hohen Garntransportgeschwindigkeiten als Nachteil mit Garn, das irgend wann zuvor mit Praparatiosmitteln behandelt wurde, extrem aggressive Bedingungen. Das besonders Interessante an dem gezeigten Beispiel hegt nun darin, dass die beiden Durchlaufkammern bzw. Dampfkammern eine beachtlich grosse Langsabmessung aufweisen, die arbeitsprozessbedingt ist, bzw. von Fall zu Fall bestimmt werden muss. Wie aus der Figur 2b, 2c und 2d ersichtlich ist, weist der Garnbehandlungskorper, nicht nur eine, sondern zwei oder mehrere Durchlaufkammern auf. Mit der neuen Ausgestaltung der Verbindungsmittel können die beiden Kammern besonders nahe aneinander gebaut werden. Werden viele parallele Garnlaufe benotigt, ist dies besonders vorteilhaft, weil dadurch die Teilung T zwischen zwei benachbarten Garnlaufen extrem klein gewählt werden kann. Die Passstift- und Schraubenverbindung wird bevorzugt auf einer Linie 37 parallel zu dem Garnlauf angebracht und ist resistent gegenüber Praparationsmitteln. Das über die Zufuhroffnung 1 5 zugefuhrte Medium kann die Durchlaufkammer über den Garneinlass 38 sowie den Garnauslass 39 verlassen Ist nur eine einzige Behandlungsposition im Einsatz, ist die Medienmenge noch klein, und kann in den Raum abströmen. Werden jedoch viele Dampfpositionen im selben Raum eingesetzt, so muss besonders bei Heissdampf dieser aus der Durchlaufkammer gesammelt und abgeführt werden Vorteilhafterwelse werden eine oder mehrere Positionen mit einem gemeinsamen Mediumsammelgehause umgeben. Bei der thermischen Behandlung soll eine Strahlwirkung vermieden werden. Die Dampfzufuhrung kann auch über mehrere Bohrungen erfolgen. Wichtig ist die Vermeidung einer starken Strahlwirkung durch das thermische Medium bei der thermischen Behandlung, sei es Heissluft, Heissdampf oder irgend ein heisses Mediumsgemisch, das z.B. auch Praparationsmittel enthalten kann. Die Figuren 4a und 4b zeigen je ein Beispiel für unterschiedliche Erweiterungswinkel ß des Garnkanales. Die Figur 4a zeigt einen grosseren Winkel ß2 mit 5 - 10° Die Figur 4b einen Winkel von weniger als 6° .

Bei der Figur 5a ist mit je zwei kurzen parallelen Strichen die Möglichkeit eines im Querschnitt konstanten Garnkanales dargestellt. Die Figuren 5a bis 5c zeigen die grundsätzliche Möglichkeit in einer Migrationsduse Praparationsmittel Ch Pr über einen Zufuhrkanal 6 zuzugeben. Das Praparationsmittel Ch-Pr wird über eine feine Bohrung 40 direkt in den Garnkanal 1 6 gespiesen. An der Eintrittsstelle kann das Praparationsmittel sinngemass wie im Falle der Praparationslippen durch Abstreifen direkt auf das laufende Garn aufgetragen werden. Da es eine enorme Vielfalt an verschiedenen Praparationsmitteln auch im Hinblick auf die Konsistenz gibt, muss der spezielle Praparationsmittelauftrag in speziellen Fallen angepasst werden. Eine weitere Möglichkeit ist in der Figur 5c dargestellt Hier wird das Praparationsmittel über die Bohrung 40 im Druckmediumzufurhkanal 1 5 in den Garnkanal 1 6 gegeben. Wie bei der Verwendung von Dampf als Behandlungsmedium, kann es auch bei den Losungen gemass Figuren 5a - 5c notwendig sein, die austretende Luft abzusaugen. Für eine optimalere Vermischung und Auftragung des Praparationsmittels können im Bereich der Bohrungen ein oder mehrere Taschen 41 angeordnet werden.

Die Figur 6a zeigt eine starke Vergrösserung eines Glattgarnes 4, wobei die einzelnen Filamente nahezu parallel im Faden verlaufen. Die parallele Bündelung der Filamente hat als grossen Nachteil, dass erstens der Fadenverbund nur sehr locker ist und zweitens leicht einzelne Filamente sich vom Verbund losen und bei der Verarbeitung Schwierigkeiten bereiten können Die Figur 6c zeigt als Gegenstuck ein Knotengarn, welches in einer klassischen Verwirbelungsdüse erzeugt wurde, man erkennt oben und unten je einen Knoten, wobei L einen linksdrehenden Knoten und R einen rechtsdrehenden Knoten darstellt. Die Knotenverbindung ist relativ stabil, kann jedoch mittels starkem und mehrmaligem ruckartigem Zerren an einem Stuck Knotengarn wieder aufgelost werden. Die Knotenbildung setzt ein Filamentgarn voraus. Wenn das Garn schon halbe bzw. schwache Knoten aufweist, wird die eigentliche Knoten- bildung in einer Verwirbelungsdüse erschwert und verschlechtert. Das Garnmuster zwischen dem Knotengarn (Figur 6c) sowie dem Glattgarn (Figur 6a) ist das neue gekreuzte Garn (Figur 6b). Die einzelnen Filamente sind gegeneinander leicht verkreuzt oder anders betrachtet, laufend in anderer Konstellation vermischt. Das Verkreuzen gibt einen genugenden Zusammenhalt, dass in der unmittelbar nachfolgenden Verarbeitung sich der Verbund nicht mehr losen kann, insbesondere können einzelne Filamente sich nicht mehr vom Verbund entfernen. Das gekreuzte Garn gibt der nachfolgenden Verarbeitung genau die erforderliche Sicherheit für den Transport bzw. ein allfälliges Aufspulen oder die besonderen Behandlungsstufen wie in der Folge noch erklärt wird.

Die Figur 7a zeigt schematisch von oben nach unten eine Spinnlinie für POY, die Figur 7b für FDY/FOY als Spinnstrecklinie und die Figur 7c die Anwendung bei einer Spinnstrecktexturierlinie BCF-Garn, welche das Spinnen 50, eine Migrationsstufe 51 , eine Streckstufe 52, eine Texturierstufe 53 sowie eine Verwirbelung 54, und zuunterst eine Aufspulung 55 aufweist. In der Figur 7a fehlt die Stufe Verstrecken und Texturieren und in der Figur 7b fehlt gegenüber der Figur 7c nur das Texturieren.

Die Figuren 8a und 8b sowie 9a bis 9c zeigen Einsätze einer Migrationsstufe 51 in verschiedenen Spinnprozessen, wobei mit 50 das sogenannte Spinneret, bzw. der Spinnbalken mit anschlissendem Spinnschacht sowie der Anblasung, mit 2 die Praparationsstufe und mit 60 eine automatische Garnschneideinrichtung bezeichnet ist. Vor der Wickelstufe ist mit 54 die Verwirbelung bezeichnet. 3 ist die Migrationsstufe und 55 die Wickelstufe. Bei der Figur 8a und 8b ist mit DrTw "Draw Twisting" bzw. mit DRW "Drawwindung" bezeichnet, welche anschlies-send folgt. Die Figuren 8a und 8b sind für POY-Garn, wohingegen die Figuren 9a bis 9c eine Anwendung für FDY-Garn darstellen. Mit HEAT sind jeweils die Stellen markiert, an denen Wärme eingesetzt wird.

Mit der Figur 10a ist ein Prozess von Technisch Garn gezeigt und bei der Figur 10b ein BCF-Prozess.

Die Bezugsziffer 60 in der Figur 8, 9 und 10 ist in Klammern gesetzt. Damit soll zum Ausdruck kommen, dass der konkrete Einsatz einer Migrationsdüse allein, oder Kombination mit einer Praparationsstufe oder als dritte Möglichkeit der Einsatz einer kombinierten Düse etwa gemass den Figuren 5a - 5c möglich ist.

Für die Ausgestaltung, der Querschnittsformen wird auf die Möglichkeiten z.B. gemass EP-PS 564 400, EP-PS 465 407 oder US-PS 5 010 631 Bezug genommen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren für die Behandlung von Filamentgarn in einem Garnkanal einer Düse mit Zufuhr des Blasmediums in den Garnkanal, insbesondere auf die Langsmittenachse des Garnkanals gerichtet, d ad u rc h g e ke n nze ic hn et, dass das Blasmedium leicht in Fadenlaufrichtung gerichtet und unter einem Einführwinkel mit einer Abweichung von der Senkrechten zu der Fadenlaufrichtung grösser 15° in den Garnkanal eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 2, d ad u rc h g e ke n nze i c h n et, dass Praparationsmittel vor der Blasmediumeinführung oder über das Blasmedium selbst dem Garn zugegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d ad urch ge ke n nze i ch n et, dass das Blasmedium, insbesondere Blasluft vor der Längsmitte des Garnkanales, bevorzugt im ersten Drittel eingeführt und bevorzugt auf die Mittellinie des Garnkanales gerichtet ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d ad u rc h ge k e n n z e i c h n et, dass der Einführwinkel grösser 15° jedoch kleiner als 60°, bevorzugt kleiner als 45° beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d ad u rc h g e ke n nze i c h n et, dass Praparationsmittel im Abstand vor oder in der Blasmediumeinführung direkt auf das Garn aufgetragen und anschliessend an den Auftrag der Blasmediumstrom in Garntransportrichtung die Filamente durchmischt und leicht verkreuzt und das Praparationsmittel gleichzeitig optimal im Garn verteilt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, d ad u rc h ge ke n nz e i c h n et, dass die Düse mit einem freien Abstand, unmittelbar nach einer Vorrichtung zur Aufbringung von Praparationsmitteln, insbesondere von Praparationslippen angeordnet ist, oder durch die Düse das Praparationsmittel auf das Garn aufgetragen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüchen 1 bis 4, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n et, dass das Praparationsmittel direkt in den Garnkanal vor oder nach der Blasmediumeinführung dem laufenden Garn zugegeben wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u rc h g e k e n nz e i c h n et, dass das Praparationsmittel in die Blasmediumzufuhr unmittelbar beim Eintritt in den Garnkanal oder in den Zufuhrkanal der Blasluft zugegeben wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dad urch ge ke nnze ic hn et, dass der Blasmediumstrom mit Druckluft von weniger als 6 bar vorzugsweise weniger als 1,5 bar, besonders vorzugsweise von 0,3 bar bis 1,2 bar erzeugt wird und der Einführwinkel in den Garnkanal vorzugsweise 15 - 30° beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, d ad urc h ge ke n nze i c h net, dass der Blasmediumstrom mit Dampf mit einem Druck von 4- 10 bar, vorzugsweise 6 - 8 bar erzeugt wird, und der Einführwinkel in den Garnkanal 25 - 45° beträgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d ad u rc h g e ke n n z e i c h n et, dass die Behandlung im Rahmen eines Filament-Spinnprozesses bei entsprechend hohen Transportgeschwindigkeiten des Garnes erfolgt.

12. Vorrichtung für die Behandlung von Filamentgarn d ad u rc h g e ke n nze i c h net, dass die Vorrichtung als Migrationsdüse ausgebildet ist, mit einem in Garnlaufrichtung gerichteten Druckmediumzufuhrkanal in den Garnkanal, welcher mit einer Abweichung von einer senkrechten zur Garnlaufrichtung bzw. zur Langsmittenachse des Garnkanales grösser 15° in den Garnkanal gerichtet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, d ad u rc h g e k e n n z e i c h n et, dass die wirksame Garnkanallänge in Garnlaufrichtung eine bevorzugt etwa stetige Erweiterung von 0 - 10°, vorzugsweise 1 - 6° aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n et, dass die Migrationsdüse zweiteilig als Düsenplatte und Prallplatte ausgebildet ist und über die Länge des Garnkanales einen Einfädelschlitz aufweist, der bevorzugt in der Trennebene zwischen Düsenplatte und Prallplatte angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, d ad u rc h g e k e n n z e i c h n et, dass die Migrationsdüese als einfache oder als Mehrfachdüse ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, d ad u rc h g e k e n n z e i c h n et, dass die Migrationsdüse eine Zuführbohrung für Praparationsmittel, unmittelbar in den Garnkanal oder in den Druckluftzuführkanal aufweist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n et, dass der Garnkanal eine oder mehrere Taschen für das Praparationsmittel aufweist, welche auf der gegenüberliegenden Seite zu der Mündung der Zuführbohrung für das Praparationsmittel angeordnet ist.

18. Verwendung der Vorrichtung für eine gute Durchmischung sowie gleichmässigem Verteilen von Praparationsmittel auf Filamentgarn, wobei die Filamente zu einem leicht verkreuzten jedoch knotenfreien Garn verbunden und das Praparationsmittel gleichzeitig optimal am ganzen Garn verteilt wird.