DE19743697A1 - Verfahren zum Fixieren von auf Wickelkörpern befindlichen Garnen und Zwirnen - Google Patents
Verfahren zum Fixieren von auf Wickelkörpern befindlichen Garnen und ZwirnenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fixieren von auf Wickelkörpern
befindlichen Garnen und Zwirnen durch thermisches Behandeln nach einem
vorgegebenen Temperaturzeitverlauf, wie es in der Textilindustrie zur
Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften, insbesondere der Minderung
der Kringelneigung und der Verbesserung der Elastizitätseigenschaften,
benötigt wird.
Die Verminderung der Drehungsneigung von Garnen oder Zwirnen ist für
viele textiltechnologische Prozesse eine unerläßliche Voraussetzung. Es sind
technische Lösungen entwickelt worden, um die Oberflächenbeschichtung
der Garne und Zwirne mit sogenannten Avivagen im Zuge des Kontaktes mit
entsprechenden Dämpfen oder Lösungen vor oder nach dem Aufspulen auf
Wickelkörper zu realisieren.
Immer erfordert bekanntermaßen das Fixieren eine Feucht-/Heißbehandlung
des Fixiergutes, da hierdurch die Drehungsneigung infolge der beim Spinnen
im Garn entstandenen Spannungen reduziert werden kann.
Verbreitet sind in der Praxis diskontinuierlich ablaufende Behandlungen in
sogenannten Autoklaven.
Der Stand der Technik auf diesem technischen Gebiet wird durch die
DE 36 01 099 C2 charakterisiert.
Nach dieser technischen Lösung ist vorgesehen, einseitig verschlossene
Wickelkörper zu verwenden, darauf das zu fixierende Garn zu wickeln,
anschließend durch Einleiten von Wasserdampf in den Wickelkörper und
durch das Durchströmen des aufgewickelten Garns mittels Wasserdampf mit
einem Überdruck von 1,4 bis 1,8.105 Pa über einen Zeitraum von 10 bis 60
sec. thermisch zu behandeln.
Bei dieser Prozedur, die durchaus in speziellen Einrichtungen zwischen
verschiedenen Textilmaschinen vorgenommen werden kann, müssen die
Kopse in Form der mit Garnen umwickelten Wickelkörper auf speziellen
Einrichtungen zunächst dieser Dampfbehandlung und unter besonderen
Voraussetzungen danach einem Trocknungsprozeß unterworfen werden.
Man geht davon aus, daß in Abhängigkeit von der Art des verwendeten
Fasermaterials (Naturfasern oder synthetische Fasern) die Eigenfeuchte
zwischen 15 und 18% beträgt, die sich infolge der Dampfbehandlung um 3
bis 5% erhöhen kann. Sofern die sich einstellende Endfeuchte über einer zu
gewährleistenden Handelsfeuchte liegt, muß dem thermischen Fixieren
mittels Naßdampf ein Trocknungsprozeß nachgeschaltet werden.
Das bekanntgemachte Verfahren erfüllt zwar die Anforderungen an eine
kontinuierliche Arbeitsweise, erfordert jedoch die Anwendung von
speziellen Wickelkörpern und speziellen Bedampfungs- und
Trocknungseinrichtungen.
Der Stand der Technik ist außerdem durch einen verhältnismäßig hohen
Energieaufwand durch den Einsatz des Heizmediums Naßdampf und durch
die anschließend notwendige Feuchtereduzierung gekennzeichnet.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die bekannten Mängel des
Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere geht es um das Schaffen
einer technischen Lösung für das kosten- und energiegünstige thermische
Behandeln von auf üblichen Wickelkörpern befindlichen Garnen und
Zwirnen zum Zwecke des thermischen Fixierens.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Danach wird die thermische Behandlung nach einem vorgegebenen
Temperatur-/Zeitverlauf durch einen zweistufigen Bearbeitungsprozeß
erreicht.
In einem ersten Arbeitsschritt wird dabei unter Nutzung der Eigenfeuchte
des auf den Wickelkörpern befindlichen Garns oder Zwirns mit Hilfe von
Mikrowellen ein schnelles Erwärmen des Fixiergutes auf die gewählte
Fixiertemperatur vorgenommen.
In einem zweiten Arbeitsschritt wird anschließend die Fixiertemperatur im
gesamten Garnkörper über einen spezifischen Wirkzeitraum
aufrechterhalten.
Es wurde festgestellt, daß bei Mikrowelleneinsatz die Temperaturerhöhung
analog der unterschiedlichen Verteilung des absoluten Feuchtevolumens im
auf den Wickelkörpern befindlichen Garn unterschieden ist.
Es kommt zu einer stärkeren Erwärmung im Kern des Garnkörpers
gegenüber der Erwärmung an dessen Oberfläche.
Für eine effektive Erwärmung des Garns mit Hilfe von energiereichen
Mikrowellen sind offensichtlich die üblichen Eigenfeuchten von 15-18%
völlig ausreichend. Die Neigung zur unterschiedlich schnellen Erwärmung
des aufgewickelten Garnes von innen nach außen wird durch die mögliche
Wärmeabstrahlung von der Oberfläche des Kopses noch verstärkt.
Wegen des Erfordernisses einer gleichmäßigen thermischen Behandlung des
aufgewickelten Garnes oder Zwirns vor einer Weiterverarbeitung muß die
ausreichende thermische Belastung des Garnes im gesamten Wickelkörper
gewährleistet werden. Dazu wird in einem zweiten Arbeitsschritt nicht das
Aufheizen mit schneller Energiezufuhr sondern der Temperaturausgleich
innerhalb des aufgewickelten Garnes und das thermische Belasten über
einen gewählten Wirkzeitraum angestrebt.
Bei diesem Vorgehen wird ein zusätzlicher Feuchteeintrag in das Textilgut
vermieden. Bei Vermeidung von erzwungener Luftzirkulation in den
Behandlungsapparaten kommt es nicht zu solchen Trocknungseffekten des
Garnes, die sich nicht im weiteren Verarbeitungsprozeß bis zu den
gewünschten Handelsfeuchten ausgleichen würden.
Der zweite die gleichmäßige Temperaturverteilung im auf dem
Wickelkörper befindlichen Garn oder Zwirn bewirkende Arbeitsschritt kann
vorzugsweise in einer unbeheizten isolierten Thermokammer durchgeführt
werden. In dieser Kammer kommt es dabei unter Vermeidung von Feuchte-
und Energieverlusten zum weitgehenden Temperaturausgleich innerhalb des
Kopses.
Es ist jedoch auch möglich, den zweiten Arbeitsschritt in einer besonderen
Behandlungskammer unter Einsatz von Heizmedien durchzuführen, wobei
im wesentlichen dainit mögliche Energieverluste ausgeglichen und zugleich
die gewünschte thermische Belastung des Garns über den erforderlichen
Zeitraum aufrechterhalten werden kann.
Als besonders effektive Form der Heizenergiezuführung hat sich auch in
diesem Falle der Einsatz von Mikrowellenstrahlern erwiesen, der allerdings
nur noch einen Bruchteil der Energiedichte des ersten Arbeitsschrittes
erfordert.
Wegen der unterschiedlichen Energiezuführung und wegen der
unterschiedlichen Dauer der Behandlung wird das Verfahren vorzugsweise
in zwei voneinander getrennten Behandlungskammern durchgeführt,
in denen bei kontinuierlichem Durchlauf in der Regel unterschiedliche
Aufenthaltszeiten eingehalten werden.
Zur Steuerung des Zeitverlaufes der thermischen Behandlung sind die
Behandlungskammern mit Stetigförderern ausgestattet, deren
Transportgeschwindigkeit regelbar ist.
Es besteht die grundsätzliche Möglichkeit, der Aufheizphase einen
Vorbehandlungsschritt vorzuschalten, in dem bedarfsweise dem Fixiergut
Wärme, Feuchte und/oder Avivagen zugeführt werden. Auf diese Weise
wird das Textilgut auf besondere nachfolgende Verarbeitungstechniken
vorbereitet.
Das Fixieren des Fixiergutes erfolgt entsprechend der dem Garnmaterial
entsprechenden Fixiertemperatur.
Der Verlauf der thermischen Behandlung des Fixiergutes wird während der
Aufheizphase und gegebenenfalls auch in der Temperatureinwirkphase
durch die Steuerung der Mikrowellenleistung in Abhängigkeit von der
jeweiligen Fixiergutbeschaffenheit in den einzelnen Behandlungskammern
bzw. in den einzelnen Abschnitten einer gemeinsamen Behandlungskammer
beeinflußt.
Die Vorzuge des Verfahrens bestehen insgesamt darin, daß auch unter
Vermeidung von zusätzlichem oder bei ininimiertem Feuchteeintrag eine
hochwirksame thermische Behandlung der weiterzuverarbeitenden Kopse
bei minimiertem Energieeinsatz erreicht wird. Die Kontinuität des Prozesses
bzw. der quasikontinuierliche Verlauf des Prozesses ist dabei eine
Voraussetzung für dessen Einordnung in den laufenden technologischen
Ablauf der Be- und Verarbeitung des Fixiergutes. Dieses Verfahren bietet
damit vorteilhafte Bedingungen auch für das nachträgliche Einordnen in
bestehende Verfahrensabläufe.
Allein durch das Regulieren der Leistung der eingesetzten Energiequellen
und der verwendeten Fördereinrichtungen lassen sich bedarfsweise
unterschiedliche Fixierverläufe realisieren. Damit besteht die Möglichkeit,
mit einer einheitlichen Verfahrenstechnik auf unterschiedliche
Anforderungen an die Behandlung des eingesetzten Fixiergutes reagieren zu
können.
Die Erfindung soll nachstehend mit Ausführungsbeispielen näher erläutert
werden.
Es sollen auf Wickelkörpern befindliche Garne aus einer Mischung von
Wolle und Polyester fixiert werden. Die einzelnen Garnkörper enthalten eine
Garnmasse von im Mittel 110 g. Die Eigenfeuchte dieses Garns beträgt ca.
10%. In einer als Hohlleiter ausgebildeten Behandlungskammer mit einer
quadratischen, dem Garnkörperdurchmesser größenmäßig angepaßten
lichten Querschnittsfläche wird zunächst ein schnelles Erwärmen des
Fixiergutes vorgenommen.
Als Energieeinleitung erfolgt durch vier Mikrowelleneinkopplungen von
jeweils 2 kW. Im ersten Verfahrensschritt wird die gewünschte
Fixiertemperatur von 95°C in einzelnen Bereichen des Fixiergutes bei einer
Transportgeschwindigkeit von im Mittel etwa 2 in/Min. nach ca. 40 sec.
erstmalig erreicht bzw. geringfügig überschritten.
Danach wird das Fixiergut einer zweiten Behandlungsstufe übergeben.
In dieser Behandlungsstufe werden die Verfahrensschritte
Temperaturausgleich und Aufrechterhalten der Fixiertemperatur über einen
benötigten Temperatureinwirkzeitraum realisiert.
Die zweite Behandlungskammer ist zur Vermeidung von Energieverlusten
wärmeisoliert ausgebildet und wird durch Zufuhr von Wärmeenergie auf
einer Raumtemperatur von 95°C gehalten.
Damit gelingt es, die Fixiertemperatur von 95°C in der Temperatur
einwirkphase über einen Mindestzeitraum von 2,5 Min. in allen Teilen des
Fixiergutes aufrechtzuerhalten. Das Fixiergut wird sodann thermisch fixiert
an die nachfolgende Verarbeitungsstufe übergeben.
Die schnelle Aufheizung des Fixiergutes, bestehend aus auf Wickelkörpern
befindlichen Garnen aus Wolle, wird analog Beispiel 1 in einer
Aufheizstation realisiert. Die Eigenfeuchte des Garns beträgt ca. 15%. Die
gewünschte Fixiertemperatur beträgt 98°C und wird in einzelnen Teilen des
Fixiergutes bereits nach 35 sec. erreicht.
Die anschließende Temperatureinwirkphase erfolgt in einer zweiten
Behandlungskammer, die als isolierte Thermokammer ausgebildet ist.
Durch die Regelung der Fördergeschwindigkeit des Fixiergutes durch diese
unbeheizte Nachbehandlungskammer wird der gewünschte
Temperatureinwirkzeitraum von etwa 2 Min. bei einer gesamten
Aufenthaltszeit in der Thermokammer von 3 Min. erreicht.
Dem ersten Behandlungsschritt des Fixiergutes, bestehend aus auf
Wickelkörpern befindlichen Garnen aus Wolle ist ein Vorbehandlungsschritt
vorgeschaltet. Dabei werden dem Fixiergut mittels kurzzeitiger
Dampfbehandlung Wärme, Feuchte und Avivagen zugeführt.
Die mittlere Feuchte des Fixiergutes erreicht dabei ca. 19%.
Die schnelle Aufheizung des Fixiergutes wird analog Beispiel 1 in einer
Aufheizstation realisiert. Die gewünschte Fixiertemperatur beträgt 98°C und
wird in einzelnen Bereichen des Fixiergutes nach 40 sec. erreicht.
Die Thermokammer ist so ausgestattet, daß das Fixiergut der
Nachbehandlungskammer in einer veränderten Lage übergeben werden
kann. Dadurch verfügt die Nachbehandlungskammer über einen lichten
rechteckigen Querschnitt von etwa 0,06 m2 und einer Länge von 1,5 m.
Durch Eintrag von zusätzlicher Wärmeenergie in Form von Infrarotstrahlung
wird in der Nachbehandlungskammer eine gleichbleibende Temperatur von
90-98°C erreicht.
Mit Hilfe des Stetigförderers der Nachbehandlungskammer wird die
gewünschte Fixiertemperatur im Fixiergut über einen Wirkzeitraum von 3
Min. aufrecht erhalten.
Claims (11)
1. Verfahren zum Fixieren von auf Wickelkörpern befindlichen Garnen
und Zwirnen durch thermisches Behandeln nach einem vorgegebenen
Temperatur-/Zeitverlauf, dadurch gekennzeichnet,
daß in einer Aufheizphase unter Nutzung der Eigenfeuchte des auf
den Wickelkörpern befindlichen Garns oder Zwirns mit Hilfe von
Mikrowellen ein schnelles Erwärmen des Fixiergutes auf die gewählte
Fixiertemperatur vorgenommen wird und
daß in einer Temperatureinwirkphase die Fixiertemperatur über einen
spezifischen Wirkzeitraum aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß analog der Verteilung des absoluten Feuchtevolumens des auf
den Wickelkörpern befindlichen Fixiergutes in der Aufheizphase als
Folge der Mikrowellenbehandlung die maximale Temperatur in
dessen Inneren erreicht wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine die gleichmäßige Temperaturverteilung im auf dem
Wickelkörper befindlichen Fixiergut bewirkende
Temperaturausgleichsphase in einer unbeheizten isolierten
Thermokammer durchgeführt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine die gleichmäßige Temperaturverteilung im auf dem
Wickelkörper befindlichen Fixiergut bewirkende
Temperaturausgleichsphase unter Zufuhr von Wärmeenergie
durchgeführt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatureinwirkphase unter Zufuhr von Wärmeenergie
durchgeführt wird.
6. Verfahren nach dem Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmeenergie durch Mikrowellen in einer besonderen
Behandlungskammer eingetragen wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Aufheizphase ein Vorbehandlungsschritt vorgeschaltet wird.
8. Verfahren nach dem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß im Vorbehandlungsschritt dem Fixiergut Wärme, Feuchte
und/oder Avivagen zugeführt werden.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Behandlung des Fixiergutes im kontinuierlichen Durchlauf
durch die unterschiedlich ausgestatteten Prozeßstufen vorgenommen
wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zeitverlauf der thermischen Behandlung durch die Steuerung
der Transportgeschwindigkeit der in den Behandlungskammern
angeordneten Stetigförderer erreicht wird.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verlauf der thermischen Behandlung des Fixiergutes
während der Aufheizphase und gegebenenfalls in der
Temperatureinwirkphase durch die Steuerung der
Mikrowellenleistung in der jeweiligen Behandlungskammer beeinflußt
wird.
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