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Es sind zahlreiche Verfahren bekannt, die erlauben, die im allgemeinen endlosen glatten Fäden aus synthetischen organischen linearen hochmolekularen Stoffen zu kräuseln. Beispielsweise kann man hiefür Stauchkammer-, Falschdrall-, Kantenziehverfahren oder schliesslich Verwirbelungsverfahren mittels strömender Medien anwenden.
Gemäss dem aus der DL-PS 17 786 bekannten Verfahren wird der zu kräuselnde Faden mit Hilfe eines Gasstromes in eine Stauchkammer mit gasdurchlässiger Wandung geführt, darin gestaucht und gekräuselt, mit einem Gasstrom, der in die Kammer eingeblasen wird, gekühlt und mit einer solchen Geschwindigkeit aus der Kammer abgeführt, dass die dem Faden verliehene Kräuselung erhalten bleibt. Hier werden die Gasströme zum Aufheizen und zum Kühlen durch eine Trennwand auseinandergehalten. Beide Gasströme werden direkt mit dem Behandlungsgut in Berührung gebracht.
Bezüglich der anzuwendenden Gasgeschwindigkeiten wird lediglich in der Definition angegeben, dass sie so gross sein soll, dass die dem Faden verliehene Kräuselung erhalten bleibt. Wie aus der Beschreibung ersichtlich ist, wird die Behandlungskammer zuerst zu einem gewissen Teil gefüllt, und erst dann wird mit dem Abzug der gekräuselten Fäden bzw. Fadenbündel begonnen. Es ist leicht einzusehen, dass Zuführung und Abführung unter Berücksichtigung eines gewissen Faden- schrumpfes abgestimmt, d. h. geregelt werden müssen, damit kein Leerlaufen oder Überlaufen der Stauchkammer eintritt. Im Falle des Leerlaufens wird nämlich der Faden ohne Kräuselung aus der Stauchkammer herausgezogen, im Falle des Überlaufens käme der Fadentransport zum Erliegen.
Aus der DT-OS 2 111 163 ist ein Verfahren zum Kräuseln von Fäden bekannt, bei dem die Fäden durch einen Strom erhitzten Gases in eine Kammer gedrückt werden, welche das erhitzte Gas in radialer Richtung verlässt, bei dem entgegen der Abzugsrichtung der Fäden ein Strom kalten Gases in die Kammer selbst geblasen wird, der diese ebenfalls in radialer Richtung verlässt. Hierbei wird der Faden in der Kammer gestaucht und wandert in diesem Zustand durch die Kammer in das Abführungsrohr, in welchem das entgegenströmende kalte Gas den Faden kühlt. Der gekräuselte Faden wird dann durch eine Auslassdüse abgezogen.
Auch bei diesem Verfahren müssen die zugeführte und die abgezogene Fadenmenge über eine Geschwindigkeitsregelung genau aufeinander abgestimmt werden. Es ergeben sich im Prinzip die gleichen Schwierigkeiten wie zuvor. Ein weiterer Nachteil dieser Ausführung besteht darin, dass der Faden direkt während des Kühlvorganges abgezogen wird. Bei höheren Geschwindigkeiten treten hierdurch im Faden Spannungen auf, durch die die Kräuselung wieder herausgezogen wird. Es hat sich gezeigt, dass bei Geschwindigkeiten von über 800 m/min diese Bedingungen nicht mehr aufeinander abstimmbar sind, was nötig wäre, um einen gleichmässig gekräuselten Faden zu erzeugen.
Es wurde nun gefunden, dass sich das Kräuseln von Fäden oder Fadenbündeln durch Behandlung der zu kräuselnden, durch ein erhitztes Gas geförderten Fäden in einer ersten Behandlungskammer und durch Kräuseln in einer länglichen zweiten Behandlungskammer, aus der das erhitzte Gasmedium durch Längsschlitze seitlich abströmt, auch bei hohen Geschwindigkeiten durchführen lässt, und man gekräuselte Fäden mit gleichmässigen Kräuselwerten und gleichmässigen Anfärbeeigenschaften erhält, wenn man von aussen gegen das untere Drittel der länglichen zweiten Behandlungskammer einen Strom eines kalten Gases führt, ohne dass man wesentliche Mengen dieses kalten Gases in die Behandlungskammer eindringen lässt.
Unter dem Begriff Fäden werden im vorliegenden Zusammenhang endlose Gebilde, Einzelfäden oder Fadenbündel, Bänder, Flachfäden oder Spleissfasern aus Folien sowie Folien- streifen verstanden. Der Titer der Einzelfäden kann beispielsweise zwischen 1 und 32 dtex liegen. Vorzugsweise werden solche Einzelfäden verwendet, deren Titer zwischen 10 und 30 dtex liegt. Die Zahl der Einzelfäden im Fadenbündel kann zwischen 2 und einigen Hundert, z. B. bis zu 800, liegen. Vorzugsweise werden Fadenbündel verwendet, die 60 bis 150 Einzelfäden enthalten. Die Fäden in den Fadenbündeln oder Garnen können sowohl verstreckt als auch teilverstreckt der Kräuselbehandlung zugeführt werden.
Ferner ist es möglich, Fäden mit rundem oder profiliertem, beispielsweise trilobalem, Querschnitt zu verwenden.
Als synthetische lineare bzw. praktisch lineare fadenbildende, organische hochmolekulare Stoffe zur Herstellung erfindungsgemäss kräuselbarer Fäden kommen besonders übliche lineare synthetische hochmolekulare Polyamide mit in der Hauptkette wiederkehrenden Carbonamidgruppen, lineare synthetische hochmolekulare Polyester mit in der Hauptgruppe wiederkehrenden Estergruppierungen, fadenbildende Olefin- Polymerisate, fadenbildende Polyacrylnitril- bzw. überwiegend Acrylnitril-Einheiten enthaltende fadenbildende Acrylnitril- Copolymerisate sowie Cellulose-Derivate als auch Cellulose- ester in Betracht.
Geeignete hochmolekulare Verbindungen sind beispielsweise Nylon-6, Nylon-6,6, Polyäthylenterephtha- lat, lineares Polyäthylen oder isotaktisches Polypropylen.
Für die Förderung der Fäden und für die Kräuselung werden die hierfür üblichen gasförmigen Medien verwendet, beispielsweise Stickstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf und - insbesondere aus wirtschaftlichen Gründen - Luft. Die erforderlichen Temperaturen des Gasmediums können in weiten Grenzen liegen. Ein Temperaturbereich von 80 bis 550'C hat sich als zweckmässig erwiesen. Im einzelnen hängen die günstigsten Bedingungen von den Schmelz- bzw. Plastifizie- rungstemperaturen der fadenbildenden Materialien ab sowie von der Zeit, während welcher die Gasmengen auf die Fäden einwirken können, sowie von etwaigen Vorerwärmungen und schliesslich von der Dicke der Fäden.
Naturgemäss kann man keine Temperaturen anwenden, die unter den angewendeten Bedingungen zu einem Schmelzen der Fäden führen, obwohl die Temperaturen selbst oberhalb der Schmelz- bzw. der Zersetzungspunkte der verwendeten fadenbildenden Materialien liegen können, vorausgesetzt, dass die Fäden mit entsprechend hoher Geschwindigkeit, d. h. kleiner Verweilzeit, durch die Behandlungszone geführt werden. Je höher die Texturierge- schwindigkeit ist, desto höher kann die Temperatur des Textu- riermediums über dem Schmelz- bzw. Zersetzungspunkt des verwendeten Fadenmaterials liegen.
Eine für das Verfahren geeignete Vorrichtung ist beispielsweise in DT-OS 20 060 22.4 beschrieben. Diese Vorrichtung besteht aus einer im Gegenstrom durch das erhitzte Gasmedium beheizten Vorheizkammer und einer daran anschliessenden Schlitzdüse. Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird das kalte Gas gegen das untere Drittel der länglichen Behandlungskammer, d. h. bei der genannten Vorrichtung gegen diese Schlitzdüse, geführt.
In den Fig. 1 und 2 ist eine einfache, für das Verfahren geeignete Vorrichtung wiedergegeben. Sie besteht aus der in der DT-AS 2 006 022 beschriebenen Vorrichtung mit einer ersten Behandlungskammer 1 und anschliessender zweiter Behandlungskammer (Schlitzdüse) 2, die in diesem Fall mit einem Mündungsschoner 3 umgeben ist. Der Mündungsschoner 3 ist gleichzeitig Träger für die Ringdüse 4, aus der durch eine Anzahl von Öffnungen 5 im gewünschten Anblaswinkel die (kalte) Anblasluft auf das untere Drittel der Schlitzdüse strömt. Die Ringdüse 4 erhält über Stutzen 6 die Anblasluft. In Fig. 2 ist ein Schnitt in Höhe A-B der Fig. 1 wiedergegeben.
Anstelle der Ringdüse kann natürlich auch ein Kranz von Einzeldüsen treten. Ebenso kann die Ringdüse anders befestigt sein als am Mündungsschoner. Schliesslich verwendet man
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vorteilhaft Schlitzdüsen mit einem am Austrittsende geschlossenen Ring, weil man sich dann den Mündungsschoner sparen kann, aber doch die Formtreue der Schlitzdüse gewährleistet ist.
Das zum Kaltblasen verwendete Gas - hierfür kann man das gleiche Gas verwenden wie für das Fördern und Kräuseln, in der Regel wird man Luft bevorzugen - weist im allgemeinen Temperaturen zwischen 0 und 40 C auf und wird mit einem Überdruck von 0,5 bis 8 bar, vornehmlich 1 bis 4 bar, zugeführt.
Die Temperatur der zweiten Behandlungskammer (der Schlitzdüse) 2 selbst liegt vorteilhaft bei 60 bis 160 C. Man erhält diese Temperatur natürlich nur bei Einhaltung entsprechender Gasgeschwindigkeiten (und damit auch Gasmengen). Durch das Kaltblasen des unteren Endes der Düse stellt sich in der Behandlungskammer 2 ein Temperaturgefälle ein, wobei der kältere Teil in der Förderrichtung am Ende liegt; es ist vorteilhaft, ein Temperaturgefälle von 50 bis 100 C, insbesondere von 70 bis 90 C, über die Schlitzlänge einzustellen. Man kann diesen Effekt z. B. durch Zwischenschalten von Materialien mit geringen Wärmeleitzahlen zwischen der ersten (oberen) und der zweiten (unteren) Behandlungskammer verstärken, z.
B. von Materialien mit Wärmeleitzahlen zwischen 0,05 und 13 kcal/h.m.grad. Als solche Materialien eignen sich beispielsweise Kohle-Graphit gefüllte Phenolformaldehydharze mit Wärmeleitzahlen von 2,4 bis 3,0 kcal/h.m.grad, wie sie unter dem Handelsnamen Bascodur oder Epoxidharze mit Wärmeleitzahlen von 0,126 bis 0,45 kcal/h.m.grad, wie sie unter dem Handelsnamen Lekutherm bekannt sind. Aber selbst nickellegierte Stähle mit Wärmeleitzahlen bis 9,5 kcal/h.m.grad - sie enthalten im allgemeinen nicht mehr als 35 % Nickel - bringen noch immer einen merklichen Effekt.
Aus der Temperatur des zum Kaltblasen verwendeten Gases ergibt sich, dass eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit gegeben sein muss, wenn man einen über das natürliche Abkühlen durch die Umgebungsluft hinausgehenden Effekt erreichen will. Diese Geschwindigkeit soll daher zweckmässig nicht unter 30 m/sec liegen; sie kann aber bis zu Schallgeschwindigkeit betragen. Vorteilhaft sind Geschwindigkeiten an der Düse von 60 bis 300 m/sec zu verwenden. Da man eine gleichmässige Kühlung von allen Seiten anstrebt, ist es zweckmässig, die Kaltluft über mehrere Düsen, beispielsweise zwei bis acht, zuzuführen, die rings um die längliche Behandlungskammer (Schlitzdüse) angeordnet sind.
Die Menge des benötigten kalten Gases liegt je nach Düsenart und Durchmesser bei 0,5 bis 5 Nm'/h, vornehmlich 1 bis 4 Nm'/h.
Das kalte Gas kann in der senkrechten Ebene zur Laufrichtung des Garnes gegen die Düse geblasen werden oder aber unter einem Winkel zur Garnlaufrichtung, wobei dieser Winkel 30 bis 90 beträgt, wenn ein Schenkel des Winkels in Garnlaufrichtung zeigt und der andere auf einem Mantel eines Kegels liegt, dessen Spitze gegen die Garnlaufrichtung zeigt und dessen Achse in der Garnlaufrichtung liegt (dieser Winkel wird als Anblaswinkel bezeichnet).
Die Strömungsgeschwindigkeit ist dabei so zu bemessen, dass nur unwesentliche Mengen des kalten Gases durch die Schlitze der länglichen Behandlungskammer in diese selbst eintreten.
Wie bekannt, ist die Durchtrittsmenge eines strömenden Mediums von der Druckdifferenz und damit von der Strömungsgeschwindigkeit und der Durchtrittsfläche abhängig. Die Druckdifferenz kann durch Staudruckmessungen in den beiden hier wirksamen Strömen festgestellt und dann aufeinander abgestimmt werden. Bei Gleichgewicht wird man einen Punkt mit dem Staudruck 0 und bei Überwiegen einer Strömungsrichtung einen positiven oder negativen Staudruck, je nachdem, in welcher Richtung die Sonde geöffnet ist, messen.
Beispielsweise kann man mit einer Staudrucksonde im Abstand von 1 mm von den Schlitzen der Behandlungskammer, um 30 geneigt nach der Definition des Anblaswinkels 0 bis 20 mm in Garnlaufrichtung gesehen und vom freien Durchtritt durch die Schlitze in die äussere Umgebung an gerechnet, den (Stau-)Druck messen. Auf diese Weise gemessene Drücke im Bereich von 300 mm Wassersäule bis -25 mm Wassersäule (wobei der negative Wert sich auf Einsaugen der Schlitzdüse bezieht) führen mit Sicherheit nur zum Eintritt unwesentlicher Mengen des kalten Gases durch die Schlitze.
Die für die Kräuselung jeweils anzuwendenden Temperaturen sind für die verschiedenen fadenbildenden Polymeren, aus denen die Fäden bestehen, unterschiedlich und hängen auch vom Spinntiter und der Zahl der Einzelfäden ab. So liegen die Plastifizierungsbereiche beispielsweise für lineares Polyäthylen bei 80 bis 90 C, für Polypropylen bei 80 bis 120 C, für Nylon-6 bei 165 bis 190 C, für Nylon-6,6 bei 120 bis 240 C, für Polyäthylenterephthalat bei 190 bis 230 C. Wird ein Fadenbündel z.
B. mit 2000 m/min in die Kräu- selvorrichtung eingeführt, so kann die Temperatur des Gasmediums 150 bis 250 C über der Temperatur des Plastifi- zierungsbereiches des hochmolekularen Fadenmaterials liegen.
Für ein aus Nylon-6 mit dem Spinntiter 4200 dtex und 67 Einzelfäden hergestelltes, verstrecktes Fadenbündel empfiehlt sich beispielsweise eine Einführungsgeschwindigkeit von 2000 m/min und eine Temperatur von 340 bis 440 C für das Gasmedium, wobei das verstreckte Fadenbündel zweckmässi- gerweise über eine Heizgalette mit einer Oberflächentemperatur von 140 bis 180'C geführt wird. Die obere Grenze der Temperatur des verwendeten Gasmediums liegt bei etwa 550 C und ist von der Belastbarkeit der Werkstoffe der Kräuselvorrichtung abhängig.
Für andere polymere Fadensorten sind die optimalen Temperaturen durch Versuche zu ermitteln. Für die Förderung der Fadenbündel verwendet man im allgemeinen 4 bis 16 Nm'/h strömendes Medium, vorzugsweise 6 bis 10 Nm'/h.
Um das Kaltblasen besonders wirksam werden zu lassen, kann es vorteilhaft sein, den Profilen der Behandlungskammer (der Schlitzdüse) eine besondere Form zu geben, indem man die Stege so gestaltet, dass sie die Wärmeableitung verbessern, z. B. indem man Kühlbleche oder Kühlrippen anbringt oder indem man die Stege in Dreikantform ausbildet, aber nicht aus Vollmaterial, sondern aus abgekanteten Profilen bei Wandstärken zwischen 0,2 und 1 mm, wobei man die dem Garn abgewandte Seite offen hält, wodurch der zum Kaltblasen verwendete Luftstrom gleichsam eine Führung erhält und die Kühlfläche vergrössert wird.
Der Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass Texturiergeschwindigkeiten von 2000 m/min und mehr, beispielsweise 2500 m/min, erreicht werden, wobei man sehr gute und gleichmässige Kräuselwerte des Garnes erhält, das ausserdem hervorragend gleichmässige Färbeeigenschaften aufweist. Die grosse Gleichmässigkeit des Garnes ist darauf zurückzuführen, dass keinerlei mechanische Elemente für die Übernahme des Garnes oder für das Abziehen des Garnes erforderlich sind, so dass das Garn keiner direkten mechanischen Belastung durch Förderelemente oder durch den angewendeten Luftstrom unterworfen ist.
Als Masszahl für die Qualität der Kräuselung wird der Kräuselwert verwendet. Zur Bestimmung des Kräuselwertes wird ein Strang Garn 5 Minuten in Wasser gekocht, 20 Minuten spannungslos bei Zimmertemperatur gelagert, dann mit 0,5 p/dtex belastet und bei dieser Belastung die Länge L bestimmt, danach auf 0,001 p/dtex entlastet und danach der Wert 1 bestimmt.
Mit diesen Längen errechnet sich der Kräu- selwert nach folgender Gleichung:
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EMI3.1
Beispiel 1 Ein Textilgarn, das aus einem unverstreckten Polyamid- 6-Garn mit einem Gesamttiter von 4200 f 67 dtex, welches von einem Wickelkörper abgenommen und über eine Ver- streckvorrichtung geführt worden war, erhalten wurde, wird einer Texturiervorrichtung mit Behandlungskammern zugeführt. Die Temperatur der Einlaufgalette beträgt 150 C.
Das vorgewärmte, verstreckte Textilgarn wird mit einer Geschwindigkeit von 2000 m/min in die Texturiervorrichtung eingeführt. Der Texturiervorrichtung wird Luft mit einer Temperatur von 380 C bei einem Druck von 7 bar absolut zugeführt. Die Luftmenge beträgt 7,8 Nm'/h. Bei einer Gesamtlänge der Behandlungskammer 2 von 56 mm wird die Blas- luft in einem Abstand von 25 mm vom Garnaustritt unter einem Winkel von 30 aus ringförmig angeordneten Düsen gegen die Behandlungskammer geblasen. Es werden hierfür 3,5 Nm'/h Luft von 22 C verwendet. Die Geschwindigkeit der Luft beträgt an den jeweiligen Düsen 200 m/sec.
Das hierbei erhaltene Garn hat folgende Eigenschaften:
EMI3.23
<tb> Titer: <SEP> 1420 <SEP> dtex
<tb> Dehnung: <SEP> 45
<tb> Festigkeit: <SEP> 2,56 <SEP> p/dtex
<tb> Kochschrumpf: <SEP> 1,6%
<tb> Kräuselwert: <SEP> 10,6%
Hierbei ist die Kräuselung gleichmässig, räumlich und feinbogig, so dass ein hoher Bausch entsteht.
Lässt man hingegen die Anblasluft weg, dann erhält man bei 2000 m/min Einlaufgeschwindigkeit nur noch einen Kräu- selwert von 4,9%. Will man ohne die zuvor beschriebene Mass- nahme wieder ein in der gleichen Grössenordnung gekräuseltes Garn bekommen, so muss man auf eine Einlaufgeschwin- digkeit von 1200 m/min und weniger zurückgehen. Beispiel 2 Ein aus einem unverstreckten Polyamid-6-Garn mit einem Gesamttiter von 4200 f 67 dtex so, wie in Beispiel 1 beschrie- ben,
hergestelltes Textilgarn wird einer Texturiervorrichtung zugeführt. Die Temperatur der Einlaufgalette beträgt 133'C. Der Texturiervorrichtung wird Luft mit einer Temperatur von 380 C bei einem Druck von 5,8 bar absolut zugeführt. Das Garn wird der Behandlungskammer mit einer Geschwindigkeit von 1200 m/min zugeführt. Misst man, wie zuvor definiert, mit einer Staudrucksonde, dann erhält man hier bei der Durchführung des Verfahrens ohne Kaltblasen einen Staudruck von 54 mm WS und bei der Durchführung des Verfahrens mit Kaltblasen einen Staudruck von 20 mm Ws. Für das Kaltblasen wurden 3,5 Nm'/h Luft von 22'C verwendet.
Die Geschwindigkeit der Luft beträgt an den jeweiligen Düsen 200 m/sec.