DE19614026A1 - Verfahren zum Nachweis untexturierter Garnabschnitte mittels optischer Vorrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachweis von untexturierten beziehungsweise fehlerhaft tex­ turierten Garnabschnitten in texturierten Filament­ garnen während des Texturierprozesses.

Das Texturieren von Filamentgarnen, insbesondere Multifilamentgarnen, ist bekannt. Das Texturieren dient dazu, aus einem kunststoffartigen, flachen und glatten Multifilamentgarn ein gekräuseltes und strukturiertes Garn herzustellen, das aufgrund sei­ ner voluminösen und bauschigen Struktur textilen Charakter aufweist. Dazu wird das Multifilamentgarn im allgemeinen von einer Spule abgewickelt, durch ein erstes Lieferwerk geführt, anschließend in ei­ nem Heizer erhitzt, auf einer Kühlschiene abge­ kühlt, durch einen Drallgeber und ein dahinter an­ geordnetes zweites Lieferwerk, ein sogenanntes Ab­ zugslieferwerk, geführt, um anschließend auf einer Garnspule aufgewickelt zu werden. Der Drallgeber dient dazu, das Multifilamentgarn in einem Arbeits­ gang vorübergehend hochzudrehen (eine vorüberge­ hende Drehung wird auch als Falschdraht bezeichnet) und ermöglicht es durch den sich gleichzeitig aus­ bildenden Drehungsrückstau, den tordierten Zustand im Bereich vor dem Drallgeber durch Erhitzen und Abkühlen thermisch zu fixieren. Hinter dem Drallge­ ber wird die Drehung wieder herausgenommen und das Filamentgarn aufgedreht. Aufgrund der im tordierten Zustand erfolgten thermischen Fixierbehandlung weist das Garn die gewünschte gekräuselte Struktur auf.

Die Drallerteilung erfolgt vorwiegend mit einem dreiachsigen Scheibenfriktionaggregat oder mittels sogenannter gekreuzter Riemchen. Die Drallerteilung mittels Friktion ermöglicht sehr hohe Rotations- und damit auch hohe Produktionsgeschwindigkeiten. Sind jedoch die Reibungsverhältnisse zwischen Drallgeber und Garn nicht konstant, dann führt dies zu Störungen des Prozesses, die auch als Instabili­ täten bezeichnet werden und damit zu Qualitätsver­ lusten im Garn führen. Derartige Fehler können aus Störungen in der Spinnerei, aus ungleichmäßigem Auftrag oder ungleichmäßiger Verteilung der Spinn­ präparation auf der Fadenoberfläche, aus Tempera­ turschwankungen beim Texturieren oder auch aus Ver­ schmutzungen von Heiz- und/oder Kühlschienen resul­ tieren. Die Störungen können ein sogenanntes Ballo­ nieren des Garns bewirken, was insbesondere bei ho­ hen Rotationsgeschwindigkeiten auftritt. Ein Ballo­ nieren des Garns führt zu einem unkontrollierten Fadenlauf, zu Fadenspannungsschwankungen und zu Qualitätsverlusten.

Insbesondere bei instabilen Prozessen kann der Fa­ den über die Scheibenoberfläche des Friktionsaggre­ gates springen. Dieser sogenannte Drallschlupf führt zu einem Drehungsdefizit innerhalb der Drallzone. Vor dem Drallgeber hochgedrehtes Garn kann also kurzzeitig, ohne Auflösung der Drehung, das Aggregat passieren. Dies führt zu kurzen, untextu­ rierten Garnabschnitten, sogenannten "tight spots".

Die Qualität des texturierten Garns wird im allge­ meinen durch stichprobenartige Prüfung des fertig texturierten Garns kontrolliert. Dabei kann nur ein sehr kleiner Bruchteil der gesamten Produktions­ menge geprüft werden. In den letzten Jahren wurden sogenannte On-Line-Produktionskontrollen beim Tex­ turieren eingeführt, so daß weitgehend die gesamte Produktionsmenge auf ihre Qualität hin kontrolliert werden kann. Dabei werden jedoch die Garne nicht lückenlos meßtechnisch erfaßt, weil die verwendeten Meßsensoren und die Abtastraten niedrigfrequent ar­ beiten, und so unerwünschte, kurze Störstellen ("tight spots") häufig nicht erkannt werden. Die On-Line-Kontrolle im Texturierprozeß wird im allge­ meinen mittels Fadenzugkraftmessung durchgeführt. Bekannt sind Kontrollsysteme, die niedrigfrequente Fadenzugkraftschwankungen- beziehungsweise spitzen erfassen können. Die Erfassung von kurzen Störungen und Fehlstellen ist mit diesen Systemen nicht mög­ lich.

Der vorliegenden Erfindung liegt also das techni­ sche Problem zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Nachweis von unerwünschten, untexturierten be­ ziehungsweise fehlerhaft texturierten Garnabschnit­ ten insbesondere kurzer Längen in insbesondere nach dem Friktionsfalschdraht-Verfahren hergestellten texturierten Filamentgarnen bereitzustellen, das während des Texturierens durchgeführt wird.

Die Lösung dieses technischen Problemes liegt in der Bereitstellung eines Verfahrens gemäß Haupt­ anspruch, insbesondere eines Verfahrens zum Nach­ weis von untexturierten beziehungsweise fehlerhaft texturierten Garnabschnitten in texturierten Fila­ mentgarnen während des Texturierprozesses, wobei die Garndicke optisch oder laseroptisch bestimmt und anschließend ausgewertet wird. Die Überprüfung der Garndicke gibt in vorteilhafter Weise Aufschluß über den Texturierprozeß und die Qualität des er­ haltenen Garnes, da optisch oder laseroptisch er­ kennbare vergleichsweise dünne Garnstellen auf un­ texturierte, beziehungsweise fehlerhaft textu­ rierte, nicht aufgedrehte Garnabschnitte hinweisen. Erfindungsgemäß deuten insbesondere Garndickenab­ weichungen von mehr als 20% auf kurze, untextu­ rierte Garnstellen hin. Insbesondere kurze Stör­ stellen konnten mit den bisher bekannten Verfahren nicht nachgewiesen werden, was nun mit Hilfe der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise mög­ lich ist. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Er­ findung wird unter kurzen Störstellen ein Garnab­ schnitt der Länge von maximal 50 mm, vorzugsweise 1 mm bis 20 mm, verstanden. In vorteilhafter Weise können also kurze Instabilitäten, beispielsweise das Rutschen des Fadens auf einer Scheibe des Frik­ tionsaggregates, die zu "tight spots" führen, nach­ gewiesen werden.

Die Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Nachweis von untexturierten beziehungsweise fehlerhaft tex­ turierten Garnabschnitten in texturierten Filament­ garnen während des Texturierprozesses vor, wobei die Garnposition und/oder Garnpositionsveränder­ ungen, insbesondere Garnquerlaufschwankungen op­ tisch und/oder laseroptisch bestimmt und aus­ gewertet werden. Die Verwendung optischer oder la­ seroptischer Vorrichtungen ermöglicht es, auch in dieser Ausführungsform der Erfindung kurzzeitige Instabilitäten, die zu unerwünschten, kurzen Stör­ stellen führen, nachzuweisen. Die vorliegende Er­ findung beruht also unter anderem darauf, erkannt zu haben, daß die Garnposition beziehungsweise die Veränderung der Garnposition beim Lauf über eine Scheibenoberfläche des vorzugsweise als Friktions­ aggregates ausgeführten Drallgebers den Nachweis von kurzen, untexturierten beziehungsweise fehler­ haft texturierten Garnabschnitten ermöglicht. Er­ findungsgemäß ist besonders bevorzugt vorgesehen, das Garnlaufverhalten auf der Ausgangsscheibe, also der letzten Friktionsscheibe - meist ist diese eine Fadenführungsscheibe - des Friktionsaggregates zu bestimmen. Bei einem stabilen Texturierprozeß, das heißt einem Texturierprozeß ohne Bildung von Stör­ stellen, läuft der Faden an der Ausgangsscheibe auf einer stärker gekrümmten Kurve, die anzeigt, daß auf den Faden eine Reibkraft einwirkt. Die Krümmung des Garnlaufs verkleinert sich bei einem leicht in­ stabilen Prozeß, wobei bei einem sehr instabilen Prozeß der Faden fast gerade über die letzte Scheibe läuft, was anzeigt, daß die einwirkende Reibkraft gegen 0 geht. Bei einem instabilen Prozeß treten insbesondere Veränderungen des Garnlaufwegs auf der Ausgangsscheibe auf, die wie eine Welle er­ scheinen. Daraus ist erkennbar, daß beim instabilen Prozeß der Faden über die Scheibenoberfläche springt. Dieser Drallschlupf führt zu einem Dre­ hungsdefizit innerhalb der Drallzone. Tritt diese Welle auf der Ausgangsscheibe auf, kann hochge­ drehtes Garn kurzzeitig, ohne Auflösung der Dre­ hung, das Aggregat passieren und "tight spots" bil­ den.

Die optische oder laseroptische Überprüfung des Garnlaufverhaltens, insbesondere auf der Ausgangs­ scheibe, ermöglicht also den Nachweis von kurzen Störstellen im texturierten Garn. Der Nachweis kur­ zer untexturierter Garnabschnitte durch Bestimmung und Auswertung der Garnposition und des Garnlauf­ verhaltens kann sowohl alleine als auch in Kombina­ tion mit der bereits beschriebenen Garndicke-Nach­ weismethode zur Bestimmung kurzer untexturierter Garnabschnitte verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung sieht in besonders bevor­ zugter Weise ein Verfahren zum Nachweis kurzer, un­ texturierter beziehungsweise fehlerhaft texturier­ ter Garnabschnitte in texturierten Filamentgarnen während des Texturierprozesses vor, die sowohl für die Bestimmung der Garndicke als auch für die Be­ stimmung der Garnposition und/oder des Garnlaufver­ haltens optische und/oder laseroptische Vorrich­ tungen verwendet, die in der Lage sind, kurze Stör­ stellen im Garn nachzuweisen, also hohe Abtastra­ ten, vorzugsweise < 10 kHz, aufweisen. Erfindungs­ gemäß sind insbesondere Abtastraten zu wählen, die so hoch sind, daß bei der gewählten Produktionsge­ schwindigkeit die Garndicke in 1 mm-Abständen abge­ tastet wird und Garnpositionsschwankungen von 6 kHz und mehr erfaßt werden können. Je höher die Ab­ tastraten und die Auflösung der verwendeten opti­ schen und/oder laseroptischen Vorrichtungen sind, desto kürzere Störstellen können erfaßt und/oder bei desto höheren Produktionsgeschwindigkeiten kann das Verfahren angewandt werden. Die Garndicke kann mit Hilfe einer Photozelle, die Veränderung der Garnposition mittels einer Photozellenleiste (CCD- Zeile) bestimmt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, sowohl die Bestimmung der Garndicke, als auch die Bestimmung der Garnpo­ sition und/oder des Garnlaufverhaltens während der Drallerteilung im Bereich der Friktionsscheiben des Scheibenfriktionsaggregates durchzuführen, insbe­ sondere die Bestimmung auf oder an der letzten Ar­ beitsscheibe oder der letzten Fadenführungsscheibe, das heißt der Ausgangsscheibe, durchzuführen. Ins­ besondere das Garnlaufverhalten weist, je nach In­ stabilität des Texturierprozesses, deutliche Unter­ schiede an beziehungsweise auf der Ausgangsscheibe auf, so daß die optischen oder laseroptischen Mes­ sungen vorzugsweise dort durchzuführen sind. Die Erfassung der Garndicke kann jedoch auch auf der gesamten Strecke von der Ausgangsscheibe des Drall­ gebers 13 bis zur Aufwindung des texturierten Garns auf der Spule 19 erfolgen.

Selbstverständlich ist es auch möglich, mittels der beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahren, lange untexturierte Garnabschnitte (sogenannte "Surging- Stellen") nachzuweisen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbei­ spiels und der dazugehörigen Figuren näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Anordnung zum Textu­ rieren von Multifilamentgarnen;

Fig. 2 ein Friktionsaggregat und

Fig. 3 schematisch die Fadenlaufgeometrie auf der Ausgangsscheibe eines Friktionsaggre­ gates.

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 1 zum Texturieren von Filamentgarnen mittels eines Friktionsfalschdraht-Verfahrens. Die Vorrichtung 1 weist eine Spule 3 auf, von der das Multifilament­ garn 5 abgespult wird und durch ein Lieferwerk 7 in einen Heizer 9 geführt wird. Das Multifilamentgarn 5 wird aus dem Heizer 9 über eine Kühlschiene 11 und durch einen als Scheibenfriktionsaggregat aus­ geführten Drallgeber 13 in ein Abzugslieferwerk 17 und von dort auf die Garnspule 19 geführt. Zwischen Drallgeber 13 und Abzugslieferwerk 17 befindet sich eine Vorrichtung 15 zum Nachweis von unstrukturier­ ten Garnabschnitten in texturierten Filamentgarnen. Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, daß die Vorrichtung 15 stromabwärts, das heißt hinter dem Abzugslieferwerk 17 und vor der Garnspule 19 ange­ ordnet ist.

Die Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau eines als Friktionsaggregat 48 ausgebildeten Drallgebers 13. Die Fig. 2 verdeutlicht den Aufbau des drei Achsen 50, 52, 54 aufweisenden Scheibenfriktionsaggregates 48. Auf jeder der drei Achsen 50, 52, 54 sind konzen­ trisch Friktionsscheiben 56 angeordnet. Die Garn­ laufrichtung VF ist durch einen Pfeil dargestellt. Die erfindungsgemäß vorgesehene Bestimmung der Garndicke beziehungsweise des Garnlaufverhaltens wird bevorzugt an oder auf der letzten Ar­ beitsscheibe 56′ oder der Ausgangsscheibe 56′′ durchgeführt.

Die Fig. 3 stellt schematisch die Garnlaufgeome­ trie auf der Ausgangsscheibe 56′′ bei unterschied­ lichen Prozeßbedingungen dar. Die Figur verdeut­ licht den Verlauf des Garns in Richtung VF vom Ein­ laufspunkt E über die Ausgangsscheibe 56′′ mit de­ ren Äquator M (Scheibenmitte) in Richtung Auslaufs­ punkt A des Aggregates 48. Dargestellt ist ferner die Scheibendrehachse 58. Das Garnlaufverhalten und/oder die Garndicke auf der Ausgangsscheibe 56′′ wurde mittels einer High-speed-Videokamera mit Aus­ wertesystem bestimmt, die bis maximal 6 000 Bilder/s aufnehmen kann. Die optische oder laseroptische Bestimmung der Garndicke und/oder des Garnlauf­ verhaltens läßt sich auf (beispielsweise Feld 60) oder hinter der Ausgangsscheibe 56′′ (beispiels­ weise Feld 62) durchführen. Den Aufnahmen der High­ speed-Videokamera läßt sich entnehmen, daß sich der Faden grundsätzlich auf der Scheibe 56′′ quer zur Fadenlaufrichtung VF, das heißt in der Richtung VD bewegt, und zwar sowohl bei einem stabilen Prozeß als auch bei einem instabilen, das heißt zu Stör­ stellen führendem, Texturierungsprozeß. Bei einem stabilen Prozeß, das heißt einem Prozeß, bei dem keine Störstellen auftreten, verläuft der Faden auf einer stark gekrümmten Kurve (Position 1). Die Am­ plitude der Garnquerbewegung ist klein. Die maxi­ male Amplitude der Garnquerbewegung in der Schei­ benmitte M liegt bei ca. 0,2 mm (Durchmesser des verwendeten PES-Garns 50 dtext f 80 im Friktions­ aggregat liegt bei 0,09 mm, Garnlaufgeschwindigkeit beispielsweise 600 m/min).

Bei einem leicht instabilen Prozeß tritt eine rela­ tiv große Garnquerbewegung auf, wobei die maximale Amplitude der Garnquerbewegung bei 0,5 mm liegt. Der Faden schwingt periodisch mit niedriger Fre­ quenz zwischen den Positionen 1 und 3 hin und her.

Bei einem ausgesprochen instabilen Prozeß befindet sich der Faden meistens in der Position 4. Der Fa­ den schwingt periodisch mit niedriger Frequenz zwi­ schen den Positionen 4 und 2 hin und her, wobei die maximale Amplitude der Garnquerbewegungen bei ca. 1 mm liegt.

Unerwünschte kurze, untexturierte Stellen des Garns ("tight spots") treten auf, wenn der Prozeß insta­ bil ist.

Da der Nachweis von Störstellen in texturierten Garnen auch mittels Messung der Fadenzugkraft im kHz-Frequenzbereich möglich ist, können die erfin­ dungsgemäßen Verfahren dazu verwendet werden, Fa­ denzugkraftmessungen zu überprüfen oder zu erset­ zen. Erfindungsgemäß können Ergebnisse der Garn­ laufverhalten oder Garndickenbestimmung mit Ergeb­ nissen der Fadenzugkraftmessung korreliert werden, um "tight spots" nachzuweisen. Der Faden neigt bei höheren Fadenzugkräften zu einem geraden, schwächer gekrümmten Lauf über die Scheibe 56′′, das heißt er versucht, den kürzesten Weg einzuschlagen. Dabei kann der Faden beispielsweise von Position 1 auf Position 2 rutschen, wobei Drallschlupf und uner­ wünschte "tight spots" entstehen können. Die Garn­ dicke ändert sich bei einem stabilen Prozeß in der M-A-Zone (vgl. Fig. 3) kaum, während ein instabi­ ler Prozeß unter Bildung kurzer Störstellen durch schwankende Garndicke erkennbar wird.

Selbstverständlich ist es mit den erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur möglich, kurze Störstellen, sondern auch lange, untexturierte Garnabschnitte ("Surging-Stellen") nachzuweisen.

Claims (10)

1. Verfahren zum Nachweis von untexturierten bezie­ hungsweise fehlerhaft texturierten Garnabschnitten in texturierten Filamentgarnen während des Textu­ rierprozesses, dadurch gekennzeichnet, daß die Garndicke beziehungsweise Abweichungen von der mittleren Garndicke optisch und/oder laseroptisch bestimmt und anschließend ausgewertet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zusätzlich oder alternativ zur Garndicken­ bestimmung optisch und/oder laseroptisch die Garn­ position und/oder das Garnlaufverhalten, insbeson­ dere die Garnquerbewegung bestimmt und ausgewertet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Texturierprozeß das Friktionsfalschdrahtverfahren ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß kurze, untexturierte Garnabschnitte nachgewiesen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die optische und/oder la­ seroptische Bestimmung mittels Vorrichtungen durch­ geführt wird, die hohe Abtastraten, vorzugsweise < 10 kHz, aufweisen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die optische und/oder la­ seroptische Bestimmung während der im Texturier­ prozeß erfolgenden Drallerteilung im Bereich der Friktionsscheiben eines Scheibenfriktionsaggregates durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die optische und/oder la­ seroptische Bestimmung an oder auf der letzten Ar­ beitsscheibe oder der Ausgangsscheibe eines Schei­ benfriktionsaggregates durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die optische und/oder la­ seroptische Bestimmung auf der Strecke zwischen Drallgeber und Aufwindegarnspule durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß das Filamentgarn aus ei­ nem Thermoplast, wie Polyester, Polyethylen, Poly­ amid oder Polypropylen, besteht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die bestimmten optischen und/oder laseroptischen Daten mit Ergebnissen von Fadenzugkraftmessungen korreliert und ausgewertet werden.