Vorrichtung zur Kräuselung von Fasern. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dauerhaften Kräuselung von Fasern und eignet sich z. B. für von Natur aus elastische, proteinhaltige Fasern, wie W'olle und Seide, für pflanzliche Fasern, wie Baumwolle, Hanf, Jute, Ramie und Flachs, für synthetische thermoplastische Fasern aus nicht vernetzten Kunststoffen wie Viskose fasern, Acetatkunstseidefäden, Nylon, die Kondensationsprodukte der Terephthalsäure mit Glykol (Terylene) und Polyvinylchlorid produkte, sowohl in Stapel- als auch Faden form.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann sowohl zur Erteilung einer Kräuselung an in der Regel ungekräuselte natürliche oder syn thetische Fasern als auch zur Erteilung einer zusätzlichen Kräuselung an wenig gekräuselte Wollhaare sowie zur Verbesserung der Eigen schaften hochgradig gekräuselter Naturwolle dienen. Die so gewonnenen Produkte wiesen eine gleiehmässige Beschaffenheit auf.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist ge kennzeichnet durch eine Kammer, deren eines Ende durch ein Paar angetriebener Zufüh rungszylinder für die Fasern abgeschlossen ist und an deren anderem Ende Verschluss mittel vorgesehen sind, die die Fasermasse in der Kammer durch Stauung unter Druck halten, welche Kammer Mittel zum Erhitzen der Fasermasse in derselben aufweist.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen: Fig.1 die Draufsicht auf eine Vorrichtung, Fig. 2 eisen Vertikalschnitt längs der Linie 2-2 nach Fig.1, Fig. 3 einen Horizontalschnitt längs der Linie 3-3 nach Fig. 2, Fig.4 einen vertikalen Querschnitt längs der Linie 4-4 nach Fig.2, Fig. 5 die Teilansicht des sattelförmigen Abnehmers, Fig.6 die Teilansicht in grösserem Mass stab einer typischen Wollfaser in natürlichem Zustand, Fig.7 die Teilansicht in grösserem Mass stab einer typischen Wollfaser nach einer Behandlung in der Vorrichtung und Fig. 8 die Teilansicht in grösserem Mass stab einer Flordecke, die einen Flor aus einem Garn zeigt, welches aus Fasern besteht, wie sie in Fig.7 dargestellt sind.
Der Kräuseler besteht aus einem Rahmen 10 mit einem Paar Einzugszylindern 11 und 12 und der Antriebswelle 13. Die Antriebs welle 13 ist drehbar in dem Rahmen 10 ge lagert und trägt ein Kettenrad 14, das von einem nicht dargestellten geeigneten Trieb werk angetrieben wird, und ausserdem sitzt auf der Welle das Ritzel 15. Der Einzugs zylinder 11 ist fest auf der Welle 1.6 verkeilt. die in den Lagerschalen 17 sich dreht, welche fest. mit dem Rahmen 10 verbunden sind. Auf der Welle 16 sitzt ferner das Zahnrad 18, das mit, dem Ritzel 15 in Eingriff steht.
Der andere Einzugszylinder 12 ist. durch einen Keil fest mit der Welle 20 verbinden, die in den Lagerböcken 21 ruht, welche jedoch ver schiebbar in dem Rahmen 10 angeordnet sind. Der Zylinder 12 wird unter einem gewissen Druck gegen das zwischen die Zylinder ein geführte Fasermaterial gepresst, und zwar durch die Federn 22, die um die mit Gewinde versehenen Stangen 23 angeordnet sind. Diese Schraubstangen 23 stossen einerseits gegen die Lager 21 und erstrecken sieh mit den andern Enden durch einen Arm 24 des Rahmens 10 hindurch und sind mit Mutterscheiben 25 und Einstellrädern 26 versehen. Die Mutterschei ben 25 werden durch den Rahmen 10 an einer Drehung gehindert.
Die Schraubenfedern 22 sind zwischen diesen Mutterscheiben 25 und dem Arm 24 angeordnet und können in ihrer Spannung mittels der Einstellräder 26 variiert werden.
Die Welle 20 trägt das Zahnrad 30, das mit dem Zahnrad 18 kämmt. Die Zahnungen der Zahnräder 18 und 30 haben eine solche Tiefe, dass diese ausreicht, um die Zahnräder in der üblichen Spanne bei der Verstellung der Welle 20 des Kräuselers im Betrieb in Eingriff zu halten.
Unterhalb der Zylinder 11 und 12 ist ein vertikales Rohr 33 vorgesehen, das eine koni sche Bohrung 34 aufweist und die Setzkam mer bildet. Das Rohr 33 ist an einem Sattel stück 35 befestigt, das eine sieh verjüngende Bohrung 36 besitzt, die die Kräuselkammer bildet. Der obere Teil zeigt eine kurvenför mige Ausbildung entsprechend der Rundung der Zylinder 11 und 12, die so bemessen ist, dass ein geringer Luftspalt gegenüber den Zylinderflächen verbleibt. Das Sattelstück 35 trägt ferner die Lappen 40, die durch die Schrauben 41 an dem Rahmen 10 befestigt sind. Ausserdem besitzt es eine Anzahl ra dialer Durchbohrungen 42, die zur Einsprit zung eines Verfestigungsmittels in die Kräu selungskammer dienen.
Diese radialen Durch bohrungen 42 stehen mit einem ringförmigen Kanal 43 in dem Sattelstück 35 in kommuni zierender Verbindung, der selbst durch den Kragen 44 abgeschlossen wird und so für ganzen einen mehrfachen Einlass bildet. Das Zusatzmittel wird dem Ringkanal 43 durch ein Rohr 45 zugeführt, das in die Zuführ öffnung 46 des beschriebenen Kragens passt. Die Wände der Kammer sind poliert zwecks Verminderung der Reibung der Fasern bei ihrem Durchgang.
An dem untern Ende trägt das Rohr 33 eine Verlängerung in Form eines Flansches 50, an welcher die beiden Konsolen 51 be festigt sind. An diesen Konsolen 51 sind die beiden Klappen 52 durch die Scharniere 53 angelenkt. Diese werden gegen das spitz zu laufende Ende 54 des Verlängerungsstückes 50 mittels der Gewichte 55 dicht angedrückt. Die Gewichte hängen an den Armen 56, die an den Klappen angebracht sind.
Zur Erzielung der Kräuselung werden die vorbehandelten Fasern zwischen den Zufüh rungszylindern 11, 12 hindurch in eine Kräu selungskammer gedrückt, die ständig mit Fa sern gefüllt gehalten wird. Während die Fa sern in die Kräuselungskammer eingepresst werden, legen sie sieh in Ziekzackform und werden gezwungen, engwinklige Bogen mit da. zwischenliegenden geraden Strecken zu bilden, wobei die Länge der letzteren von mehreren Faktoren abhängt, wie beispielsweise von der Art der Vorbehandlung und von dem Druck, welchem die Fasern in der Kräuselungskam- mer unterworfen sind.
Die Kräuselung wird durch die Behand lung in der Fixierkammer 31 unter kontrol lierten Bedingungen der Zeit, Temperatur, Feuchtigkeit und des pH-Wertes fixiert, und zwar in einem Bereich, unterhalb welchem die natürliche Elastizität der Fasern einer Ver formung widersteht und oberhalb welchem eine Zersetzung- erfolgt. Die Bedingungen wer den derart aufeinander abgestimmt, dass die Fasern in einen plastischen Zustand überge führt werden, wie er für die Bildung einer dauerhaften Kräuselung erforderlich ist.
Beim Betrieb des Kräuselers werden die Zylinder 11 und 12 durch einen beliebigen Antrieb angetrieben und die zu kräuselnden Fasern diesen vorzugsweise in ,Strang- oder Bandform zugeführt.. Zunähst verbleiben die Fasern in der Krä.uselungs- und Setzkanuner, bis diese so stark gestopft sind, dass die ein- gepressten Fasern gegen die Pressung der Ge wichte 55 die Klappen ein wenig aufdrücken.
Durch den Gegendruck der zusammengepress ten Fasern werden die durch die Einzugs zylinder eingezogenen Fasern gegen die Pak- kung gepresst und übereinander in Zickzack kräuselungen gefaltet. Die Stärke der Kräuse lung hängt von der Natur der Faser und diesem Gegendruck ab. Da der zugeführte Strang durch die Zylinder zu einem dünnen Band zusammengepresst wird, werden die Kräuselungen durch eine Beugung der Fasern vor- und rückwärts in Richtung quer zu den Zy linderachsen gebildet. Demgemäss sind die Kräuselbogen jeder Faser alle in derselben Längsebene gelagert.
Die Rohfasern werden zunächst geöffnet, entfettet, beispielsweise mit Seife und Soda in verschiedenen Verfahrensstufen, dann ge waschen und in bekannter Weise getrocknet, um einen gewissen Vorrat zu haben. Das Ent fetten und Waschen kann unter solchen Be dingungen durchgeführt werden, dass diesem Vorrat der gewünschte PH-Wert für die Kräu selung belassen wird. Das so vorbehandelte Material wird in gleichmässiger Menge un mittelbar den Einzugszylindern 11 und 12 des Kräuselers durch einen geeigneten Trichter zugeführt oder auch zunächst durch eine bandformende Vorrichtung, beispielsweise eine Karde, gegeben und als Band oder zu einem Strang verdichtet den Einzugszylindern 11 und 12 in lockerer oder festerer Form zuge leitet.
Wenn eine möglichst gleichmässige Zu fuhr verlangt wird, kann das Material auch gerissen, gekrempelt und zu diesem Zweck nach ein- oder mehrmaligem Durchgang durch eine Krempel zu einem Strang verdichtet wer den.
In jedem Falle aber werden durch die Fasern mittels der Zylinder 11 und 12 die Kräuselkammer und die ganze Setzkammer vollgestopft, wobei die Fasern aus dem Bo den der Setzkammer entgegen dem Druck, der durch die Auslassklappen 52 ausgeübt wird, hinausgepresst werden.
Der Gegendruck beim Eintritt in die Kräuselkammer bestimmt, die Grösse der Kräu- selungen, und zwar bewirkt ein höherer Druck eine feinere Kräuselung - mehr Faltungen je emn - und umgekehrt.
Bei gleichbleibendem Feuchtigkeitsgehalt und pH-Wert ändert sich die Verfestigungs zeit in umgekehrtem Sinne mit der Tempera tur. Bei Temperaturen unter 100 C kann durch das Rohr 45 heisses Wasser als Setz mittel in die Kräusel- und Setzkammer einge spritzt werden, das auch zusätzlich Chemika lien enthalten mag, die die Erzeugung einer dauerhaften Verfestigung unterstützen.
So können beispielsweise als Verfestigungsmittel Thioglycolsäure und deren Salze, thioglycol- saures Calcium oder Natrium, Formaldehyd, ein Sulfoxylatformaldehyd mit Zink oder Na trium, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Mel- amin-Formaldehyd-Harze, die Salze der Schwermetalle wie Zirkonium, Chrom, Queck silber, Silber, Kupfer, Blei usw., oder gewisse bekannte Proteinfällungsmittel wie Pikrin- säure, Phosphorwolframsäure, Gerbsäure und andere bekannte Verfestigungsmittel Verwen dung finden.
Bei einer Temperatur von 100 C ist die maximale Konzentration dieser Agen- tien, ohne dass eine merkliche Verschlechte rung eintritt, wie folgt:
EMI0003.0019
Gew. <SEP> % <SEP> der <SEP> Faser
<tb> Thioglycolsäure <SEP> 3
<tb> Zinksulfoxylatformaldehyd <SEP> 5
<tb> Harnstoff-Formaldehyd-Harze <SEP> 15
<tb> Melaminformaldehyd-Harze <SEP> 15 Die andern Zusätze greifen die Fasern nicht an und können in den handelsüblichen geeigneten Konzentrationen angewandt wer den.
Bei höheren Temperaturen ist Dampf unter Druck oder überhitztes Wasser anzu wenden. Der Zustand des Dampfes soll so beschaffen sein, dass die Fasern die gewünschte Temperatur und einen entsprechenden Feuch tigkeitsgehalt erhalten. Entsprechend der Packung der Fasermasse ist diese verhältnis mässig undurchlässig für Dampf, und es sind somit Dampfdrucke einzuhalten, die sich zur Erreichung der gewünschten hohen Tempera turen eignen. Bei der Behandlung von WVolle können die Fasern mit einem pH-Wert von 4,0 bis 9,0 dem Kräuseler zugeführt werden.
Der zuge leitete Dampf oder das eingespritzte heisse Wasser muss so beschaffen sein, dass sie die Temperatur der Fasern auf etwa 100 bis 150 C erhöhen und einen Feuchtigkeitsgehalt in den die Setzkammer verlassenden Fasern von 20 bis 55% herbeiführen. Ein höherer Feuchtigkeitsgehalt ist nicht schädlich und kann in gewissen Fällen erwünscht sein. Bei einem pH-Wert von 8,0 bis 9,0 ist eine Ver festigungszeit von 60 bis 70 Sekunden bei etwa 115 bis 120 C ausreichend, um eine Ver festigung zu geben, die einem Kochen über 3 Minuten in Wasser widersteht oder einer Färbebehandlung von 90 Minuten mit einem geringfügigen Verlust in der Kräuselung, wie er sich gemäss der Anzahl und dem Umfang der Einwirkungen nach ergibt.
Bei einem pH-Wert von 4,0 bis 4,5 ist bei der gleichen Temperatur eine Verfestigungszeit von 120 bis 160 Sekunden nötig, um die gleiche Wider standsfähigkeit hinsichtlich eines Kräuselungs verlustes zu erzeugen. Im allgemeinen ändert sieh die Verfestigungszeit in umgekehrtem Sinne wie der pH-Wert, wenn die andern Bedingungen die gleichen bleiben. Als Ausführungsbeispiel für die Behand lung einer Stapelfaser aus Kunstseide sei an genommen, dass die Fasern mit einem pH-Wert von 8,0 in den Kräuseler gelangen. Die Dampf zufuhr erfolge so, dass die Temperatur der Fasern auf fast 100 C sich einstellt und ein Feuchtigkeitsgehalt in den die Setzkammer verlassenden Fasern von 70 bis 90% einge halten wird. Ein höherer Feuchtigkeitsgehalt ist nicht schädlich und kann in gewissen Fäl len von Vorteil sein.
Bei einem PH-Wert voll 8,0 bis 9,0 genügt eine Verfestigungszeit voll 10 Sekunden bei etwa 100 C, um eine Ver festigung zu geben, die einem Kochen über 3 Minuten in Wasser widersteht oder einer Färbebehandlung von 90 Minuten mit einem geringfügigen Verlust in der Kräuselung. Im allgemeinen ändert sich die Verfestigungszeit in umgekehrtem Sinne mit dem pH-Wert und der Temperatur, wenn die andern Bedingun gen die gleichen bleiben.
Zur Behandlung von pflanzlichen Fasern und synthetischen thernmoplastischen Fasern aus nicht vernetzten Kunststoffen kann heisse Luft der Kräuselkammer zugeführt werden, um die Fasern auf die geeignete Weichma- chungstemperatur zur Kräuselung, das sind etwa 100 bis 150 C, zu bringen. In die Setz kammer sind Kühlmittel, wie etwa. kalte Luft, einzuführen, so dass die Fasern auf die Ver- festigungstemperatur gekühlt werden, also etwa unterhalb 80 C bei ihrem Austritt.
Die gekräuselten Fasern verlassen den Krä.useler in Form eines stark verdichteten Taues oder Stranges; diese können leicht ge öffnet und getrennt werden.
Fig. 6 zeigt eine typische Wollfaser vor einer Kräuselung mit der dargestellten Vor richtung, und Fig. 7 zeigt dieselbe Faser nach erfolgter Kräuselung. Wie ersichtlich, ist die Faser in. Fig. 6 durch grosse Krümmungs- radien ihrer Kräuselbogen a gekennzeichnet, mit dazwischenliegenden, unregelmässig leicht gebogenen Teilen b. Die relative Anzahl und Stärke der Bogen hängt von der Herkunft der 'Volle ab.
Die Faser nach Fi-. 7, nach der Behandlung, zeichnet sieh durch das Vorherr schen von scharfwinkligen Knieken in den Kräuselbogen c aus, welche in gleichen oder ungleichen Abständen vorliegen, jedoch durch ziemlich gradlinige Faserstücke d voneinander getrennt sind. Die Abstände dieser Kräusel- bogen und damit ihre Anzahl pro em können durch Abwatidhlngen beim Verfahren verän dert und nach Wunsch geregelt werden.
Die erhaltene Faser ist aber stark voll dem Aus sehen der unbehandelten Fasern verschieden, infolge des Vorherrsehens von scharfen wink ligen Faltungen an Stelle der grossen Bogen der unbehandelten Fasern.
Die Fasern können gekrempelt, zu Bän dern geformt und in üblicher Weise verspon nen und gewünsclltenfalls als Garn gefärbt werden; auch können sie gerissen werden, um die Fasern zii trennen und in der Flocke zu färben, worauf man sie krempeln und zu Garn verspinnen kann. Das aus solchen künstlich gekräuselten Fasern hergestellte Garn zeich- net sich durch grössere Elastizität und Fülle aus gegenüber dem in ähnlicher Weise ver arbeiteten Garn, das aus Fasern erzeugt ist, die nicht einem solchen Kräuselungsprozess unterworfen wurden.
Die künstlich gekräusel ten Fasern können auch mit andern Fasern gemischt und nach Wunsch zu Garnen weiter verarbeitet werden.
Solches künstlich gekräuseltes Garn kann zum Weben der verschiedenartigsten Textilien verwandt werden. Beispielsweise kann es zur Bildung einer Flordecke benutzt und zu Flor geweben etwa nach Art der Axminsterstoffe oder -teppiche auf den üblichen Axminster- webstühlen verwebt werden. Fig.8 zeigt ein solches Gewebe in grösserem Massstab und lässt ein Vorgewebe erkennen, dessen Kette aus dem Kettenfaden e, den Füllfäden f und den Schussfäden g besteht. In das Grundgewebe sind reihenweise die Florfadenstücke uh einge webt.
Die Fadenstücke h sind, wie erkennbar, aus dem oben beschriebenen Garn hergestellt, und es ist zu ersehen, dass die Fadenstiücke eine starke Ausbreitung aufweisen und somit, eine grössere Deckfähigkeit besitzen als unge- kräuselte oder nur von Natur aus gekräuselte Wolle. Die gekräuselten Garne können auch zum Weben von glatten Stoffen, z. B. für Decken, Verwendung finden, die dann durch Fülle, Elastizität und grössere geschlossene Luft räume ausgezeichnet sind.