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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Fixieren von gestreckten, gekräuselten Endlosfäden aus thermoplastischem Kunststoff durch Erhitzen des in dichter Packung vorliegenden Fadenkabels auf Temperaturen von 20 bis 700C unterhalb des Kristallitschmelzpunktes mit Hilfe eines quer zur Bewegungsrichtung durchströmenden, erhitzten, fluiden Mediums, sowie eine hiezu geeignete Vorrichtung.
Synthesefasern aus thermoplastischem Kunststoff, die über ein Schmelzspinnverfahren erzeugt und anschliessend verstreckt werden, haftet der Nachteil an, dass sie bei Wärmeeinwirkung schrump-
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Kristallitschmelzpunktes zu erhitzen und dabei die thermische Schrumpfung des Produktes vorwegzunehmen bzw. das Produkt zu fixieren. Wird die Faser durch ein übliches Verfahren, z. B. ein Stauchkräuselverfahren, gekräuselt, so ist es zweckmässig, auch die Kräuselung durch Wärmebehandlung zu fixieren, was vorteilhaft in einem einzigen Verfahrensgang vorgenommen wird.
Nach bekannten Verfahren wird diese Fixierung mittels eines erhitzten fluiden Mediums, vorzugsweise Heissluft oder Dampf, in einer geschlossenen Fixierzone vorgenommen, die das Fadenkabel durchläuft, wobei das heisse Medium die Zone senkrecht zur Bewegungsrichtung durchströmt. Anschliessend wird das Kabel in einer darauffolgenden Kühlzone abgekühlt. Für diese Fixierung wird das Fadenkabel gemäss einem bekannten Verfahren changierend, u. zw. unter Ausbildung von spitzen Winkeln zwischen den einzelnen Abschnitten des Fadenkabels auf einen entsprechend breiten Siebband abgelegt, das mit dem Fadenkabel dann die Fixierzone durchläuft. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass eine relativ grosse Baubreite erforderlich ist.
Schwerwiegender ist aber noch, dass durch die Art der Ablage unterschiedlich dicke Kabellagen mit entsprechend unterschiedlichen Durchströmwiderständen auftreten, die eine ungleichmässige Fixierung bewirken und durch den Zug während dieses Vorganges eine Streckbeanspruchung der Kräuselungen und Öffnungen der noch unfixierten Bögen auftritt. Dadurch wird der vom Kräusler kommende, an sich erwünschte Winkel der Kräuselung verschlechtert.
Es ist ferner bekannt, die Fixierung auf einer Trommel durchzuführen, an die von innen her ein Vakuum angelegt wird. Das gekräuselte Kabel wird auf eine Trommel angesaugt und nach etwa dem halben Trommelumfang wieder abgehoben. Da hiebei die Trommelgeschwindigkeit höher ist als die Geschwindigkeit des aus dem Kräusler austretenden Pakets, ist auch hier eine Dehnung der Kräuselwinkel und eine ungleichmässige Verteilung die Folge, die wieder zu einer ungleichmässigen Fixierung führt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum thermischen Fixieren eines gekräuselten Fadenkabels zu schaffen, bei dem eine Dehnung der Kräuselung vermieden wird, die Baubreite der Spinnanlage nach dem Kräusler nicht wesentlich vergrössert werden muss und trotzdem eine gleichmässige und vollständige Fixierung erzielt wird.
Dazu wird gemäss der Erfindung die Fixierung ohne Richtungsänderung des Fadenkabels nach dem Kräusler vorgenommen, wobei aber eine ungleichmässige und unvollständige Fixierung sowie eine grosse und unwirtschaftliche Baulänge des Fixierkanals nur dann vermieden werden kann, wenn das Fadenkabel vor Eintritt in die Fixierzone in bestimmter Weise unter Druck gesetzt wird. Findet diese erfindungsgemässe Druckbehandlung, die zu einer Verbreiterung des Fadenkabels und einer Vergleichmässigung der Kabeldichte führt, nicht statt, tritt nämlich entweder ein zu hoher Durchströmwiderstand oder unerwünschter Falschluftdurchtritt auf, die beide die Erwärmung des Fadenkabels entscheidend verzögern. Ferner ist eine ungleichmässige Lage des Fadenkabels ohne vorhergehende Druckbehandlung meist unvermeidbar.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zum thermischen Fixieren von gestreckten und gekräuselten Endlosfäden aus thermoplastischen Kunststoffen durch Erhitzen des aus der Kräuseleinrichtung kommenden, in dichter Packung auf einer gasdurchlässigen Unterlage liegenden, kontinuierlich vorwärtsbewegten Fadenkabels auf Temperaturen von 20 bis 700C unterhalb des Kristallitschmelzpunktes des Kunststoffes mit Hilfe eines im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung und senkrecht auf die gasdurchlässige Unterlage durch das Fadenkabel durchströmenden fluiden Mediums und anschliessende Kühlung, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die thermische Fixierung des die Kräuseleinrichtung kontinuierlich verlassenden Fadenkabels ohne Änderung seiner
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Bewegungsrichtung durch Passieren einer langgestreckten,
seitlich begrenzten und am Boden gas- durchlässig gestalteten Fixierzone durchgeführt wird, deren Breite etwa das 1,2- bis 3fache der
Breite des gekräuselten Fadenkabels nach der Kräuseleinrichtung beträgt und dass das gekräuselte
Fadenkabel vor Eintritt in die Fixierzone sowohl in Bewegungsrichtung als auch gleichzeitig senk- recht dazu periodisch abwechselnd unter Druck gesetzt und entspannt wird, bis dessen Breite nach der Entspannung unmittelbar vor Eintritt in die Fixierzone praktisch der lichten Weite der Fixier- zone entspricht.
Die erfindungsgemässe Egalisierung und Verbreiterung des Fadenkabels durch die Druckbe- handlung ist wesentlich für eine Fixierung mit optimalen Ergebnissen. Wird dies unterlassen, tritt an den Kabelrändern das der Erhitzung und Fixierung dienende fluide Medium, meist Heiss- luft oder Dampf, ungehindert durch und ist für die Fixierung verloren. Es hat sich ausserdem wei- ter gezeigt, dass die Lage der Kräuselung des Fadenkabels, sowie es den Kräusler verlässt, zu un- gleichmässig ist, um einen gleichmässigen Durchtritt des fluiden Mediums, der eine Voraussetzung für eine klaglose und gleichmässige Fixierung ist, zu gewährleisten. Durch die erfindungsgemässe Verbreiterung und Verdichtung hingegen werden die aufgestellten Fadenschlaufen von oben her plattgedrückt oder umgelegt und die Oberfläche vergrössert und weitgehend egalisiert (s.
Fig. 4), der Durchtritt des fluiden Mediums wird dadurch gleichmässig auf die gesamte Kabeloberfläche verteilt und erleichtert, und das Produkt erreicht dadurch gleichmässiger und rascher die gewünschte Fixiertemperatur. Damit kann die Verweilzeit verkürzt und damit die Baulänge niedriger gehalten werden.
Wesentlich ist ferner, dass die drückende Komponente senkrecht zur Unterlage mit einer schiebenden Komponente in Bewegungsrichtung des Fadenkabels kombiniert ist, was voraussetzt, dass es sich um eine periodische Verdichtung handelt. Zwischen den einzelnen Verdichtungshüben wird das Fadenkabel wieder entspannen gelassen, wobei es sich unter Vergrösserung der Breite wieder ausdehnt und schrittweise die der Fixierzone entsprechende Dimension annimmt. Vorschub und Verdichtung sollen hiebei so geregelt sein, dass der als Fixierzone dienende Fixierkanal praktisch vollständig ausgefüllt ist.
Da es trotzdem möglich ist, dass an den Randzonen Falschluft durchdringt, empfiehlt es sich, die unmittelbar an die seitlichen Begrenzungswände der Fixierzone anschliessenden Partien des gasdurchlässigen Trägerbandes, das gleichzeitig den Boden der Fixierzone bildet, gasdicht zu gestalten, wobei aber die Breite dieser gasdichten Randstreifen maximal 5% der lichten Weite der Fixierzone ausmachen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, bei der die Fixierzone als langgestreckter, in der Breite des Fadenkabels entsprechender Kanal ausgestaltet ist und die erfindungsgemässe Verdichtung des Fadenkabels vor dem Kanal durch eine um einen Drehpunkt beweglich angeordnete Platte ausgeübt wird, wobei der zum Drehpunkt führende Schenkel exzentrisch auf der Platte angeordnet ist.
Eine mögliche Ausführungsform ist in Fig. l in der Seitenansicht und in Fig. 2 von oben gesehen dargestellt. In diesen Figuren bedeuten --1-- das gekräuselte Fadenkabel, --2-- den Kräusler, --3-- das gasdurchlässige Trägerband, auf dem liegend das Fadenkabel die Fixiereinrichtung passiert und das hier als umlaufendes Endlosband dargestellt ist, --4-- die Fixiereinrichtung, die als Fixierkanal ausgebildet ist, und --5-- die Öffnungen im der oberen Begrenzung des Fixierkanals --4-- für den Durchtritt des heissen gasförmigen Mediums, mit dem die Fixierung vorgenommen wird. --15-- ist eine Gummischürze, die den Eingang der Fixiereinrichtung --4-- ab- schliesst.
--6-- stellt eine über den Schenkel --8-- mit dem Drehpunkt 7 exzentrisch verbundene Platte dar, die mit Nocken --9-- versehen ist, die in die Oberfläche des Kabels-l-hineinragen.
Geführt wird das Kabel --1-- zwischen Kräusler --2-- und dem gasdurchlässigen Trägerband - in einer Kräuslerauslaufrinne --10--, die in ihrer Breite entsprechend der Kabelbreite ausgeführt ist. Durch die exzentrische Befestigung der Platte --6-- bleibt das der Fixierzone zugewendete Ende dieser Platte frei beweglich und passt sich dem Fadenkabel --1-- gut an. Ausserdem kann dadurch die Komponente der Longitudinalbewegung im Verhältnis zu Transversalbewegung reguliert und den Besonderheiten in der Beschaffenheit des Kabels bzw. in der Kräuselung angepasst werden.
Für eine weitere Regelbarkeit wird ferner vorzugsweise dadurch gesorgt, dass die Platte - gegenüber dem Schenkel --8-- verschiebbar ist, wodurch erreicht wird, dass der frequenz-
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abhängige Zeitpunkt des Einsetzens der Transversalbewegung variiert werden kann. Beim Verschieben der Knetplatte --6-- in der Weise, dass der Schenkel --8-- näher der Mitte angreift, setzt am Plattenende auch bei niedrigsten Frequenzen sofort die Transversalbewegung ein, beim Verschieben zur Einlaufseite der Platte --6-- erst bei höheren Frequenzen, beispielsweise bei etwa 4 Umdr/s.
Durch diese spezielle, bevorzugte Ausgestaltung ist es möglich, jedes Kabel in Abhängigkeit der Paketdichte um das erfindungsgemässe Ausmass breitzudrücken, wobei ausserdem auch die Schlingen --11-- in sich in Längsrichtung umgelegt bzw. breitgedrückt werden, wie aus Fig. 4 ersichtlich, und dadurch die unterschiedliche Durchströmung beseitigt wird.
Das der Fixiereinrichtung zugewendete Ende der Platte --6-- ist in seiner Breite der Breite der Fixiereinrichtung --4-- angepasst, während das entgegengesetzte Ende in der Breite etwa der des Fadenkabels nach dem Kräusler entsprechen soll. Dieser Forderung kann beispielsweise dadurch entsprochen werden, dass die Platte --6-- die Form eines gleichschenkeligen Trapezes besitzt, wobei die Basis der Breite der Fixierzone und die schmälere, obere Breite jener des Fadenkabels vor der Verdichtung entspricht. Es ist aber auch möglich, dass eine trapezförmige Platte am Ende einen rechteckigen Auslauf besitzt.
Wie schon erwähnt, wird das Fadenkabel --1-- gleich nach dem Kräusler --2-- von der Kräuslerauslaufrinne --10-- aufgenommen, auf dieser liegend unter die Platte --6-- geschoben, dort breitgedrückt und verdichtet und im Takt zum Fixierkanal --4-- ausgeschoben, dessen Boden durch das Trägerband --3-- gebildet wird.
In den Fig. 3 und 4 bedeutet --1-- das Fadenkabel und --3-- das Transportband, wobei Fig. 3 den Zustand vor und Fig. 4 den Zustand nach der erfindungsgemässen Druckbehandlung darstellt.
Wie schon erwähnt, empfiehlt es sich, die Randzonen des Bodens der Fixiereinrichtung gasdicht zu gestalten, um einen Durchtritt von Falschluft zu vermeiden. Diese gasdichte Ausgestaltung kann in der erfindungsgemässen Vorrichtung bevorzugt so erreicht werden, dass die Kanalbreite
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bindung stehen. Ein Querschnitt durch eine derartig ausgestaltete Fixiereinrichtung --4-- ist in Fig. 5 dargestellt.
Eine andere mögliche Ausführungsform ist in Fig. 6 dargestellt. Hier läuft das Trägerband - im Fixierkanal-4-- in der ganzen Kanalbreite auf einer perforierten Gleitfläche --14--, wobei jedoch die Randzonen keine Perforierung aufweisen. Diese Gleitfläche --14-- kann sowohl aus einem Stück bestehen als auch aus dichten Randbereichen und einem eingesetzten perforierten Mittelteil bestehen, wobei die dichten Randzonen umgebogen sein können und damit die Gleitfläche - verstärken.
In allen Fällen sind die gasdichten Randbereiche so bemessen, dass deren gemeinsame Breite maximal 5% der lichten Weite des Fixierkanals --4-- ausmachen.
Die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens soll an Hand des folgenden Beispiels näher erläutert werden.
Beispiel : In einer Anlage gemäss Fig. l und 2 verlässt ein gekräuseltes Kabel aus Polypropylen-Endlosfäden mit 17 dtex Einzelfasertiter mit einer Breite von 75 mm den Kräusler --2--. Nach dem Kräusler geht das Kabel bis zu einer Breite von 95 mm auf. Es wird mit Hilfe der Knetplat- te -3-- auf eine Breite von 145 mm gedrückt und tritt unmittelbar nach Ende der Knetplatte in den Fixierkanal --4-- ein, der eine lichte Weite von 145 mm hat und mit Heissluft einer Temperatur von 130 C durchströmt wird. Dieser Fixierkanal wird in 60 s durchlaufen. Das Kabel kommt anschliessend in eine Kühlzone, die in 20 s passiert wird.
Durch ein auf dem Trägerband --3-- unter dem Kabel mitgeführtes Thermoelement wird laufend die Temperatur kontrolliert. Es zeigt sich, dass im Kabel nach Passieren der Hälfte des Fixierkanals bereits eine Temperatur von 1200C und im letzten Viertel des Fixierkanals die volle
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bei der Fixiertemperatur erreicht und durch die anschliessende rasche Abkühlung eine Beibehaltung der Kräuselung gewährleistet.
Wird hingegen in einer gleichen Anlage bei gleicher Verweilzeit in der Fixierzone auf das Breitdrücken verzichtet, was bedingt, dass der Fixierkanal nur eine lichte Weite von 95 mm besitzt, zeigt die Temperaturmessung, dass das Fadenkabel in der Fixierzone die Fixiertemperatur von 130 C nicht erreicht, sondern an deren Ende die Temperatur erst 100 bis 105 C beträgt. Nach Eintritt in die Kühlzone steigt die Temperatur noch weiter auf 1100C an und fällt bis zum Ende der Kühlzone nur auf 1000C ab. Die Fixiertemperatur von 130 C wird also nicht erreicht und die Kühlung ist ungenügend, was eine nicht ausreichende Fixierung und Schädigung der Kräuselung zur Folge hat.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum thermischen Fixieren von gestreckten und gekräuselten Endlosfäden aus thermoplastischen Kunststoffen durch Erhitzen des aus der Kräuseleinrichtung kommenden, in dichter Packung auf einer gasdurchlässigen Unterlage liegenden, kontinuierlich vorwärtsbewegten Fadenkabels auf Temperaturen von 20 bis 700C unterhalb des Kristallitschmelzpunktes des Kunststoffes mit Hilfe eines im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung und senkrecht auf die gasdurchlässige Unterlage durch das Fadenkabel durchströmenden fluiden Mediums und anschliessende Kühlung, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Fixierung des die Kräuseleinrichtung kontinuierlich verlassenden Fadenkabels ohne Änderung seiner Bewegungsrichtung durch Passieren einer langgestreckten,
seitlich begrenzten und am Boden gasdurchlässig gestalteten Fixierzone durchgeführt wird, deren Breite etwa das 1,2- bis 3fache der Breite des gekräuselten Fadenkabels nach der Kräuseleinrichtung beträgt und dass das gekräuselte Fadenkabel vor Eintritt in die Fixierzone sowohl in Bewegungsrichtung als auch gleichzeitig senkrecht dazu periodisch abwechselnd unter Druck gesetzt und entspannt wird, bis seine Breite nach der Entspannung unmittelbar vor Eintritt in die Fixierzone praktisch der lichten Weite der Fixierzone entspricht.