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Verfahren zum Öffnen eines endlosen, laufenden Kunstfadenstranges
Die Erfindung bezieht sich auf das Öffnen eines verhältnismäßig festen Stranges
aus laufenden Kunstfäden.
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Ein nach dem Viskoseverfahren nach bekannten Arbeitsmethoden hergestellter
Fadenstrang besitzt besimmte Nachteile. Der getrocknete Strang ist sehr dicht, d.
h. die einzelnen Fäden haften fest zusammen, ein solches Material kann erst durch
eine gründliche und kostspielige Öffnungsbehandlung, z. B. durch Schwingen, Rupfen
oder Krempeln, für .eine einwandfreie Weiterverarbeitung brauchbar gemacht werden.
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Es ist außerdem zweckmäßig, dem laufenden Faden eine geeignete Kräuselung
zu verleihen. Zur Erzielung einer Kräuselung mußte man indessen die Fäden entweder
im gelartigen oder im trockenen Zustand einer besonderen Behandlung unterwerfen,
die im allgemeinen eine schlechte Kräuselung ergibt und außerdem ein dichtes Zusammenballen
der Fäden bewirkt, was eine Öffnungsbehandlung zur Trennung der Fäden nötig macht.
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Ein laufender Fadenstrang hat den weiteren Nachteil, daß, wenn er
unter Spannung, z.B. nach Aufwickeln auf einen Spulenkern, getrocknet wird, die
Fäden des Stranges eine geringe Dehnung und eine hohe Schrumpfung aufweisen. Auch
kann der Strang nicht unmittelbar, z. B. durch eine Streckbehandlung einschließlich
Reißen der Fäden in Stapelfaserlänge, zu Kammzug verarbeitet werden, da infolge
der Dichte des Fadenbündels die Verstreckung des Bündels nicht gleichmäßig erfolgt
und die Fäden nicht in geeigneter Weise überlappen, um die gewünschte Gleichmäßigkeit
des Faserzusammenhalts zu ergeben, die zur Herstellung eines Stapelfasergarns von
guter Qualität notwendig ist.
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Die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung eines Stranges aus
laufenden Fäden aus gelartiger, regenerierter Cellulose, bei dem die Fäden nicht
aneinanderhaften und gute physikalische Eigenschaften haben, bedeutet große Vorteile,
da ein solches Material unmittelbar in Kammzug übergeführt werden kann, wodurch
vorherige Verfahrensschritte des Streckens, Krempelns, Rupfens oder anderweitige
Öffnungsbehandlungen des getrockneten Stranges überflüssig werden.
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Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Öffnen von dicken und kompakten
Bündeln aus laufenden Fäden, hesonders solchen Faserbündeln, die noch beträchtliche
Feuchtigkeitsmengen enthalten und bei denen das Trocknen der alsdann aus getrennten
Fäden bestehenden Bündel unter solchen Bedingungen erfolgt, daß die Fäden eine Kräuselung
oder Wellung erfahren, wobei die Fäden vor dem Reißen eine erhöhte Dehnung und eine
verminderte Schrumpfung besitzen. Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird der zu
öffnende geschlossene Kunstfadenstrang mit einem komprimierten Gas zunächst in einer
injektorartigen Vorrichtung in Berührung gebracht, und die Fäden und das Gas werden
alsdann in eine Zone mit einem wesentlich niedrigeren Druck als demjenigen in dem
Injektor übergeführt, wobei dann die plötzliche Ausdehnung des Gases eine Trennung
der Fäden bewirkt: Zweckmäßig legt man den aus getrennten Einzelfäden bestehenden
Strang auf einer Fläche ab, die verhältnismäßig dicht unter dem Ende des Injektors
vorbeigeführt wird.
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Die Gasentspannung bewirkt auch die gewünschte Kräuselung der Fäden,
welche noch dadurch begünstigt werden kann, daß man die erhaltenen Fadenbündel unter
einer geringen Spannurig bzw. in einem im wesentlichen spannungsfreien`Zustand trocknet.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung. Es zeigt Fig. 1 einen senkrechten
Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Strahlöffners, Fig. 2 einen
Schnitt nach Linie A-A der Fig. 1 und Fig.3 eine schematische Ansicht einer geeigneten
Gesamtanordnung.
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In Fig. 1 und 2 besteht der Strahlöffner aus einem nach außen sich
erweiternden Einfuhrtrichter 1; der mittels Gewindeverbindung-.'verstellbar an einem
Träger
2 befestigt ist. Das Gewinde ermöglicht eine Einstellung des Zwischenraums zwischen
dem Trichter 1 und dem Träger 2, so daß der dazwischen gebildete Abstand für den
Durchgang eines Gases geändert werden kann. Durch die Leitungen 8 wird Luft oder
ein anderes leicht expandierbares Gas unter Druck in den zwischen den Teilen 1 und
2 gebildeten Zwischenraum eingeleitet. Es kann eine beliebige Zahl von Luftzuführungsleitungen
vorgesehen sein, z. B. eine, -zwei, drei, vier oder mehr. Da es sich jedoch als
zweckmäßig erwiesen hat, Luft an mehreren Punkten in diesen Zwischenraum einzuführen,
so sind nach Fig.2 vier Zuführungsleitungen vorgesehen. Der obere Teil der Anordnung
ist mittels einer Stellschraube 6, die durch den unteren ringförmigen Teil des Trägers
2 hindurchgeht, mit einem Führungsrohr 3 verbunden, das auf seiner ganzen Länge
einen gleichmäßigen Durchmesser hat. Die gesamte Anordnung ist mittels einer Schraubenverbindung
7 verstellbar auf einem ortsfesten Arm 4 gelagert.
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Gemäß Fig. 3 wird ein Strang 10 aus regenerierter Cellulose mittels
der angetriebenen Förderrollen 12 und 13 mit konstanter Geschwindigkeit aus einem
Vorratsbehälter 11 abgezogen. Der Strang läuft über die ebenfalls angetriebenen
Führungsrollen 14 und 15, die sich zweckmäßig mit gleicher oder mit etwas größerer
Umfangsgeschwindigkeit als die Förderrollen 12 und 13 drehen. Der Strang kann zwischen
den Rollen 12 und 13 und dem Strahlöffner frei laufen, so daß eine vorübergehende
bzw. ungewollte Verdrehung des Strangs wieder zurückgehen kann, bevor er in den
Strahlöffner eintritt. Der Strang wird dann in den Einführtrichter 1 des Strahlöffners
geführt, wobei Luft oder ein anderes Gas unter beträchtlichem Druck durch die Leitungen
8 in den Öffner ei.ngepreßt wird. Die Luft und der Strang treffen kurz nach Verlassen
des Rohres 3 auf eine feste Fläche oder ein umlaufendes Band. Das z. B. in Pfeilrichtung
laufende Band 16 ist verhältnismäßig dicht am Ausstoßpunkt des Rohres 3 angebracht,
wenn man optimale Ergebnisse erzielen will. Zweckmäßig wird ein laufendes Band benutzt,
da die Geschwindigkeit eines solchen Bandes z. B. auf 60 bis 90% der Umfangsgeschwindigkeit
der Förderrollen 12 und 13 eingestellt werden kann, um eine Trocknung des geöffneten
Stranges in entspanntem Zustand einzuleiten. Der Strang aus geöffneten Fäden wird
auf -dem verhältnismäßig kurzen Band 16 nur teilweise getrocknet und dann auf ein
zweites, langsam umlaufendes Band 1:7 z. B.-mit einer geeigneten Querführungsvorrichtung:18
:zickzackförmig abgelegt. Das zweite umlaufende Band 17 läuft durch einen Trocknungskanal
19 oder eine :andere 'Trockenvorrichtung, die im Gegenstrom mit -trockner Luft gespeist
wird, wobei die Luft durch eine Öffnung-20 herausgeblasen wird. Der Strang.liegt
zickzackförrnig auf dem Band-18 auf, damit er während der gesamten Trocknungszeit
in entspanntem Zustand bleibt.
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Die folgenden Beispiele-beschreiben eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung. Beispiel Ein Strang aus 46-500 nach dem Viskoseverfahren hergestellten
Fäden, bei dem jeder Faden nach dem Waschen und Entschwefeln etwa--5,5 Denier hat,
-wird durch den Strahlöffner geführt. Wenn.er-aus dem Vorratsbehälter 11 abgezogen
wird, enthält er z..B..noch etwa 160% Feuchtigkeit, bezogen auf -sein Trockengewicht.
Die Förderrollen 1:2 und 1;3 werden so. eingestellt, daß sie den Strang aus
dem =Bthälter abziehen und gleichzeitig sein Vorrücken .infolge der Wifkung der
in den Öffner eingeblasenen Luft bremsen, d. h., sie laufen mit einer Umfangsgeschwindigkeit
von 9,15 m pro Minute um. Von den Förderrollen läuft der Strang etwa 6,1 m bis zu
der oberen Führungsrolle 14, um die Entfernung aller etwa in dem Strang enthaltenen
unerwünschten Verdrehungen zu gewährleisten. Für einen Strang dieser Größe mit etwas
mehr als 255 000 Denier wird ein Trichter verwendet, der am Ausgangspunkt mindestens
einen Durchmesser von 9,3 mm hat, wobei der innere Durchmesser des langgestreckten
Rohres 3 12,5 mm beträgt. Durch die Leitungen 8 wird unter einem Manometerdruck
zwischen 2,1 und 2,8 at komprimierte Luft in den Öffner eingeführt. Das Ausgangsende
des röhrenförmigen Teils 3 befindet sich 10 cm über der oberen Fläche eines langsam
umlaufenden Bandes 16. Die Geschwindigkeit dieses Bandes wird auf 7,6 m je Minute
.eingestellt, was etwa 840% der Umfangsgeschwindigkeit der Förderrollen entspricht.
Nach einer nur wenig langen Beförderungsstrecke auf diesem Band wird der Strang
nach Verlassen dieses Bandes durch eine Querführungsvorrichtung zickzackförmig auf
das Trockenband 17 aufgelegt. Das Band 17 läuft durch den Lufttrocknungskanal 20,
und zwar mit einer Geschwindigkeit von etwa 90 cm/min. Der am anderen Ende der Trocknungsvorrich:tung
erhaltene trockene Strang ist voluminös und wollartig, und jeder einzelne Faden
liegt im wesentlichen frei und haftet mit den benachbarten Fäden nicht merklich
zusammen. Jeder der Fäden hat infolge der bei seiner Ausstoßung aus dem Öffner stattfindenden
Ausdehnung des Gases und infolge des langsameren Abnehmens und der nachfolgenden
Trocknung, -was beides im entspannten Zustand erfolgt, eine leichte Kräuselung oder
Wellung. Es hat außerdem eine gewisse Schrumpfung stattgefunden, und die Fäden haben
sowohl eine wesentlich höhere Reißdehnung als auch eine beträchtlich geringere Schrumpfung,
verglichen mit gleichen Fäden, die ohne Durchgang .durch den Öffner getrocknet wurden.
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Wenn eine kräftigere Kräuselung gewünscht wird, kann die Geschwindigkeit
der Aufnahmefläche am Entnahmeende des Öffners so weit verlangsamt werden, daß sie
nur 70% oder sogar 60% oder weniger der Geschwindigkeit der Förderrollen beträgt.
Zusammen mit .einer verstärkten Kräuselung erhöht sich auch die Dehnung der Fäden
noch weiter, und die Schrumpfung der Fäden -wird weiter herabgesetzt. Wenn keine
Kräuselung erfolgen soll, kann die Geschwindigkeit der Aufnahmefläche am Öffner
in bezug auf die Zuführungsgeschwindigkeit des Stranges 900/aoder mehr ,der 'letzteren
betragen. Wenn indessen diese Geschwindigkeit wesentlich mehr als 900lo der Zuführungsgeschwindigkeit
beträgt, haben die Fäden nicht genug Möglichkeit, sich zu entspannen und dadurch
verbesserte Eigenschaften zu erhalten; auch ist :der Umfang und die Öffnung des
getrockneten Stranges etwas geringer.
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Bei Strängen anderer Größe soll die Fläche der Trichteröffnung und
der Öffnung des Wnggestreck@m, rohrförmigen Teils 3 in der Größe im wesentlichen
im Verhältnis zur Änderung der Querschnittfläche des Stranges variiert werden. Der
:Luftdr=k an den Luftzuführungsleitungen des Öffners kann mit guten 'Ergebnissen
in einem weiten.Druizkbereich variieren, wie z. B. von 1,4 bis zu 7. at (Manometerdruck)
.Wie vorstehend erwähnt, sollte der Abstand der Sammel- oder Aufnahmevorrichtung
von dem Öffner nicht zu groß sein und zweckmäßig zwischen 5 und 20 cm betragen.
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Es ist unzweckmäßig, eine_überschüssige Luftmenge durch das Umfassungsrohr
fließen zu lassen. Wahrscheinlicb
bewirkt nämlich nicht die Geschwindigkeit
des Luftdurchflusses durch das Rohr die Kräuselung und Öffnung des Gebildes, sondern
die Verdichtung des Gebildes in dem Rohr infolge der Anwesenheit des Gases in, um
und zwischen den einzelnen Fäden unter beträchtlichem Druck, wobei zahlreiche Gastaschen
gebildet werden und wobei das Gas beim Austreten aus dem Rohr sich plötzlich ausdehnt
und die Fäden aus-einander»se hleudert«. Es ist daher zweckmäßig, daß die Querschnittsfläche
des langgestreckten Rohrteils des Öffners nicht mehr als 20% größer als die nicht
zusammengepreßte Querschnittsfläche des nassen Stranges ist. In einigen Fällen kann
der innere Durchmesser des langgestreckten Rohrteils sogar gleich dem mittleren
Durchmesser des nicht zusammengepreßten nassen Stranges sein. Wenn die Querschnittsflächen
im wesentlichen gleich sind, drückt der Luftdruck im Öffner den Strang etwas zusammen,
und der Strang läuft durch Schichten von komprimierter Luft, vor nachteiliger Reibungsberührung
mit der Rohrwand geschützt, durch. Die Öffnung darf indessen nicht zu eng sein;
denn wenn der Widerstand gegen den Durchgang des Stranges zu groß wird, erzielt
man nur eine geringe Öffnung des Stranges, und zwar weil die Lufttaschen nicht ausreichen,
um den Strang bei seinem Austreten aus dem Rohr auszudehnen, oder aber der Strang
kann in dem Rohr festsitzen und überhaupt nicht durchlaufen. Das optimale Verhältnis
zwischen dem Durchmesser des Stranges und der Größe der Öffnung in dem langgestreckten
Rohr sowie die Öffnung in dem trichterförmigen Teil werden experimentell bestimmt.
Obwohl in dem Beispiel Luft als das am leichtesten expandierbare Mittel zum Öffnen
des Stranges beschrieben ist, können auch andere Gase und in einigen Fällen sogar
Dämpfe mit guten Ergebnissen verwendet werden. Es mag in einigen Fällen zweckmäßig
sein, die Fäden gleichzeitig mit dem Öffnen zu imprägnieren, wobei die imprägnierenden
Stoffe z. B. in Form eines Gases oder Dampfes oder gemischt mit einem Gas oder Dampf
aufgebracht werden. Unter manchen Bedingungen ist trockner oder überhitzter Wasserdampf
vorteilhaft. Auch kann die Luft erhitzt werden, um so gleichzeitig mit dem Öffnen
und Kräuseln des Fadens eine beträchtliche Trocknung zu bewirken.
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Andere Trocknungsverfahren können mitverwendet werden; z. B. kann
die Aufnahmefläche bzw. das Band 16 eine ausreichende Länge haben, um eine vollständige
Trocknung der Fäden zu ermöglichen. Günstig wirkt die Trocknung des Stranges in
entspanntem Zustand. Auch kann man den geöffneten Strang über eine Reihe von Stäben
hängen, während man ihn mit einem geeigneten Trocknungsm,edium in Berührung hält.
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Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Behandlung eines nach dem Viskoseverfahren
hergestellten Stranges, während derselbe noch mindestens 25 % Feuchtigkeit enthält,
obwohl der Feuchtigkeitsgehalt 300% oder sogar noch etwas mehr betragen kann, bezogen
auf das Gewicht der vollständig trockenen regenerierten Cellulose. Auch nach dem
Kupferoxydammoniakverfahren hergestellte Fadenstränge sowie solche aus Gelluloseestern
und -äthern mit einem niedrigen Substitutionsgrad, d. h. die Substitution beträgt
1/4 bis s/4 Mol pro Mol Cellulose, ferner aus Kasein erhaltene oder andere, ähnliche
nach dem Naßspinnverfahren hergestellte Fadenstränge sind als Ausgangsgut geeignet.
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Die den Fäden erteilte Kräuselung oder Wellung erleichtert die unmittelbare
Überführung in Stapelfasern oder ähnliche Fasergebilde nach bekannten Verfahren.
Es ist daher möglich, in einem einzigen Verfahrensabschnitt das zu erreichen, was
bisher in zwei oder noch mehr Verfahrensstufen nicht durchgeführt werden konnte.
Außerdem zeigen die gemäß der Erfindung hergestellten, trockenen, fortlaufenden
Fäden eine erhöhte Dehnung und eine geringere Schrumpfung.
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Fadenstränge sind aus sehr vielen Einzelfäden zusammengesetzt und
haben eine hohe Gesamtdenierzahl, z. B. je Strang zwischen 100 000 und 300 000 Denier,
und bestehen aus 25 000 bis 50 000 Einzelfäden.