Verfahren zum Heissfixieren von mindestens teilweise aus thermoplastischen Fasern bestehenden Textilbahnen
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Heissfixieren von mindestens teilweise aus thermoplastischen Fasern bestehenden Textilbahnen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die bei zwangloser Warenführung heissfixierte Textilbahn zur Behebung von beim Fixieren aufgetretenen Breiteneinsprüngen im von der Heissfixierung her noch plastischen Zustand der Fasern ohne zusätzliche Erhitzung breitstreckt und daraufhin abkühlen lässt.
Die Erfindung geht davon aus, dass bei einer Vielzahl von Textilbahnen sowohl ein Heissfixieren als auch ein Breitstrecken erforderlich ist. Bei den bisherigen Verfahren hat man zunächst in einer Maschine heissfixiert und dann unter erneuter Erhitzung der Materialbahn in einer anderen Maschine breitgestreckt. Diese aufwendige und komplizierte Verfahrensweise soll erfindungsgemäss vereinfacht werden.
Die erfindungsgemässe Lehre besteht im Prinzip darin, dass eine ohnehin heiss zu fixierende Textilbahn im von der Heissfixierung her noch plastischen Zustand - ohne Hinzufügung neuer Wärme - breitgestreckt und im Anschluss daran abkühlen gelassen wird.
Erfindungsgemäss wird die Textilbahn bei der Heissbehandlung also nicht plastisch gemacht, um sie anschliessend strecken zu können, sondern sie wird plastisch gemacht, um sie zu fixieren. Beim Strecken wird lediglich ausgenutzt, dass die Textilbahn ohnehin plastisch ist, wenn man eine Streckapparatur verwendet, die unmittelbar nach der Heissbehandlungseinrichtung angeordnet ist.
In der englischen Patentschrift Nr. 713 367 wird zwar beschrieben, dass man eine Textilbahn unter Hinzufügung von Wärme breitstrecken kann. Eine solche aufwendige Verfahrensweise soll aber durch die Erfindung gerade überflüssig werden. Die englische Patentschrift gibt keinen Hinweis darauf, dass man eine in einer vorhergehenden Verfahrensstufe ohnehin plastifizierte Textilbahn der Breitstreckstufe im noch plastischen Zustande zuführt.
In der amerikanischen Patentschrift Nr. 3 021 607 ist die Kombination einer Trocken- und einer Spannmaschine beschrieben. Danach wird die Textilbahn zunächst getrocknet und dann entweder unter weiterem Trocknen gestreckt oder gestreckt und anschliessend nochmals getrocknet. Die Lehre, die bei einer vorhergehenden Verfahrensstufe zugeführten Wärmemenge zum anschliessenden Breitstrecken einer thermoplastischen Warenbahn auszunutzen, kann der amerikanischen Patentschrift nicht entnommen werden. Es geht bei der amerikanischen Patentschrift vielmehr darum, dass man das Trocknen und Strecken überlagert, so dass die fraglichen Maschinen eine möglichst kleine räumliche Ausdehnung erhalten.
Der Absatz über das Thermosolieren auf Seite 2142 des Handbuches Internationales Lexikon Textilveredelung und Grenzgebiete von Fischer-Bobsien betrifft mehrere mögliche Heissbehandlungsverfahren, unter anderem das Thermofixieren von Farbstoffen in der Faser. Von den drei genannten Ausführungsformen (Spannrahmen, Hotflue und Hotroll) kommt nur die Behandlung auf der Hotflue als Heissbehandlungsverfahren im Sinne des erfindungsgemässen Verfahrens in Betracht, denn sie erfolgt bei zwangloser Warenführung. Spannrahmen und Hotroll lassen infolge der zweifachen (mechanischen und thermischen) Zwangsaus übung von vornherein keine Dimensionsänderungen der Bahn zu.
Über die beim Hotflue-Prozess erzeugte Randwelligkeit und die Notwendigkeit der anschliessenden Breitstreckung sagt der kurze Handbuchabschnitt nichts aus.
Er hat ebensowenig Bezug zum Erfindungsgedanken, wie der Abschnitt über das Thermosolieren auf Seite 375 und 128 des Buches Praxis des Bleichens und Färbens von Textilien von Bernard, der sich inhalt lich weitgehend mit den Ausführungen im oben erwähnten Lexikon deckt.
Der Feinbau der Fasern ist dadurch gekennzeichnet, dass die geordneten kristallinen Bereiche durch weniger regelmässig angeordnete, verschlaufte Moleküle entweder unmittelbar oder in den Grenzflächen von Über- strukturen verhängt sind. Infolge der Temperaturbewegung der Molekülverbände treten je nach Höhe der Temperatur und Zeit der Temperatureinwirkung charakteristische Umordnungen im Feinbau ein, die ohne die äussere Form der Fasern praktisch zu verändern zu energetisch günstigeren Grundformen des Aufbaus führen.
Der Zeitfaktor spielt eine um so grössere Rolle, da die natürliche Tendenz der Moleküle, energetisch günstigere Gruppierungen zu bilden und Lagen einzunehmen, nicht nur durch ihren sperrigen Bau, sondern auch durch die bei Hochpolymeren unterhalb des Schmelzintervalls enorme innere Reibung stark behindert wird. Diese Überlegungen gelten für alle Verfahren, die unter Wärmeeinwirkung durchgeführt werden, also auch für das Breitstrecken.
Bisher erfolgte das Breitstrecken durch Spannen der Textilbahn, Applizierung eines Wärmeschocks und nachfolgende abrupte Abkühlung (Abschreckung). Die Ausrichtung der Moleküle erfolgt dabei erstens unter mechanischem Zwange, und es stand zweitens nur kurze Zeit für sie zur Verfügung. Durch die zweifache Gewaltsamkeit des Verfahrens (mechanisch und thermisch) wurde der Erzeugung bzw. Beibehaltung von thermischen, mechanischen und Spannungsinhomogenitäten Vorschub geleistet. Vor allem wurden die Ordnungsvorgänge der Molekulverbände vorzeitig abgebrochen, woraus unvollkommene Mikrotexturen resultieren.
Der Erfindungsgedanke des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass auf dem flachen Ast der Abkühlungskurve von einer vorangegangenen, anderen Zwekken dienenden Heissbehandlung breitgestreckt wird, und zwar räumlich und zeitlich in einen Bereich, in dem die Kunststoffasern noch plastisch sind. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass dadurch nicht nur -wegen des Fortfalls der Zwangsabkühlungsvorrichtungen nach der Heissbehandlung und der Wiederaufheizvorrichtungen vor dem Breitstrecken - Vorrichtungen, Raum, Zeit und Kosten gespart werden, sondern dass damit gleichzeitig eine bessere Textilqualität erzielbar ist, weil sich die Molekülverbände auf dem flachen Ast der Abkühlungskurve frei orientieren können.
Daraus resultieren primär eine grössere thermische Homogenität, eine grössere Spannungshomogenität und vor allem eine bessere Mikrotextur. Sekundär ergeben sich so eine höhere Reissfestigkeit, bessere Formhaltigkeit (auch nach mehrmaligem Waschen und nach teilweisem Verlust der Ausrüstung), geringere Knitterneigung, ein günstigeres Längs-Quer-Verhältnis usw.
Dazu kommen noch die Einsparungen an Wärmeenergie, an Mitteln für die Zwangskühlung nach der Heissbehandlung, an Mitteln für die Wiederaufheizung vor dem Breitstreckeln sowie an Raum und Zeit.
Eine erfindungsgemäss verwendbare Vorrichtung ist unter anderem dadurch gekennzeichnet, dass die Breit streckvorrichtung f, i, ganz oder teilweise in einer Heissbehandlungskammer g, welche eine Heissbehandlungsanlage e enthält, auslaufseitig angeordnet ist.
Ein Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass ein Erstarren des Behandlungsgutes zwischen dem Abschluss der Heissbehandlung und dem Beginn der Breitstreckung vermieden wird. Somit kann die während der Heissbehandlung durch das Gut aufgenommene Wärme noch zur Breitstreckung ausgenützt werden, so dass sich die bisher übliche Zwangsabkühlung nach der Heissbehandlung und die erneute Wärmezufuhr vor dem Breitstrecken erübrigen.
Bei dieser Behandlungsart wird in vorteilhafter Weise die Bewegungsfreiheit des Molekülverbandes des Behandlungsgutes sowohl zeitlich als auch temperaturmässig voll ausgenützt.
Im folgenden werden verwendbare Vorrichtungen anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Heissbehandlungsmaschine mit am Ende senkrecht angeordnetem Breitstreckfeld,
Fig. 2 eine Heissbehandlungsmaschine mit einem Palmer, und
Fig. 3 eine ähnliche Maschine wie Fig. 2, wobei aber der Palmer teilweise aus der Heissbehandlungsmaschine herausragt.
Die zu behandelnde Textilbahn a kann z. B. zuerst in einem Foulard b mit einer Behandlungsflotte getränkt werden. Sie durchläuft dann nach Fig. 1 einen mit Infrarotstrahlern c ausgestatteten Vortrockner d und schliesslich eine Heissbehandlungskammer g. Innerhalb dieser Kammer g wird sie mit einer Hotflue e einer Hitzebehandlung zu ihrer Fixierung unterworfen und darauf im noch thermoplastischen Zustand auf dem Breitstreckfeld f auf das gewünschte Fertigmass gebracht.
Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist der Vortrockner, in dem die Textilbahn a durch ein Düsenfeld h läuft, im Inneren einer Heisshehandlungskammer g angel ordnet.
Innerhalb dieser Kammer g erfolgt die Breitstrekkung durch den Palmer i; das sind zwei schiefwinklig zum Warenlauf verstellbare Radkränze, auf denen die Kanten der Textilbahn durch Nadeln oder andere Festhaltevorrichtungen breitgestreckt werden.
Die Breitstreckvorrichtung f, i kann in beliebiger Art ausgebildet werden. Das Breitstreckfeld kann z. B.
schräg oder waagrecht angeordnet sein und gegebenenfalls teilweise aus der Heissbehandlungskammer g herausragen. Letzteres zeigt die Fig. 3, die im übrigen der Fig. 2 gleicht. Auch kann die Breitstreckung durch eine oder mehrere Walzen mit schräg angeordneten Nadelringen oder durch andere Festhaltemittel, die steuerbar axial verstellt werden können, erfolgen. Dazu wären z. B. auch Klemmvorrichtungen unter Verwendung von Kugeln, die ähnlich wie bei der Fahrrad Rücktrittbremse wirken, geeignet.
Da die Textilbahn nach dem Verlassen des Heissbehandlungsapparates nur kurze Zeit thermoplastisch bleibt, kann die Breitstreckvorrichtung f, i, in Warenlaufrichtung gesehen, verhältnismässig kurz sein. Es ist dabei wesentlich, dass die Bewegungsfreiheit des Mole kül-Verbandes des Behandlungsgutes sowohl zeitlich als auch temperaturmässig voll ausgenützt wird bevor die Textilbahn in üblicher Weise abgeschreckt und zur Erstarrung gebracht wird.
Da Verfahren zur Hitzfixierung von Textilbahnen auch zur Fixierung von Ausrüstungsmitteln, wie z. B.
Farbstoffen, die dem Behandlungsgut zugegeben worden sind, dienen können, kann in solchen Fällen die Vorrichtung zum Breitstrecken so angeordnet sein, dass sich die Breitstreckung des Gutes mit dem Diffusionsvorgang solcher Ausrüstungsmittel überdeckt.