DE19743697A1 - Verfahren zum Fixieren von auf Wickelkörpern befindlichen Garnen und Zwirnen - Google Patents

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.

Beispiel 1

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.

Beispiel 2

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.

Beispiel 3

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.