DE2121674A1

DE2121674A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Auslösen der Kräuselung an dreidimensional gekräuselten synthetischen Fasern und Fäden

Info

Publication number: DE2121674A1
Application number: DE19712121674
Authority: DE
Inventors: Ingolf Dipl.-Phys. Dr.; Büttner Gert Dipl.-Chem.Dr.; Heinrich Karl Dipl.-Ing.; 8901 Bobingen Jacob
Original assignee: Farbwerke Hoechst AG, vormals Meister Lucius & Brüning, 6000 Frankfurt
Priority date: 1969-06-03
Filing date: 1971-05-03
Publication date: 1972-11-23
Also published as: NL7205813A; FR2135600A2; FR2135600B2

Description

FARBWERKE HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT, vormals Meister Lucius & Brüning

Aktenzeichen: - HOE 71/F Ho

Datum: 29. April 1971 - Dr.v.F./Ga

"Vorrichtung zum kontinuierlichen Auslösen der Kräuselung an dreidimensional gekräuselten synthetischen Fasern und Fäden"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Auslösen der latenten Kräuselung von Faserkabeln aus synthetischen linearen Hochpolymeren nach dem Verfahren des deutschen Patentes (Anmeldung P 19 28 243.0).

Bei dem Verfahren der Hauptanmeldung werden die latent gekräuselten Fäden verstreckt, anschließend bei Temperaturen zwischen 5o und 23o°C ohne Zulassung eines Schrumpfes getrocknet, und in völlig entspanntem Zustand die Auslösung der Kräuselung mittels einer Wärmebehand]
vorgenommen,

Wärmebehandlung bei 6o bis 23o C, vorzugsweise bei 9o bis 13o°C

Bei der Durchführung des Auslösevorganges entsprechend der Hauptanmeldung läßt man das latent gekräuselte Faserkabel im freien Fall 1 Meter nach unten auf das Transportband auflaufen und löst dabei die Kräuselung unmittelbar über dem Transportband im Zustand geringster Zugspannung beispielsweise mit überhitztem Wasserdampf aus und fixiert sie anschließend.

Aus dem britischen Patent 1 ol6 loo ist ein vertikales Erhitzungsrohr bekannt, in dem die Auslösung der Kräuselung in einem Temperaturbereich von 9o bis 16o°C erfolgt. Das französische Patent 1 579 beschreibt die Entwicklung der Kräuselung mittels eines heißen. Gasstrahls und anschließender Ablage und Weitertransport der Fäden auf einem Förderband. In der DOS 1 817 492 erfolgt die Auslösung in einem zylindrischen Heizblaskasten bei 15o bis 25o C unter Schrumpfungsbedingungen und in der DOS 1 66o 456 an einem entspannten Kabel aus Bi-Komponentenfäden mit einem 2oo C heißen Strahl

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aus Luft oder Dampf.

Diese bekanntenVerfahren sind entweder für Fäden entwickelt worden und es ist nicht möglich, sie auf die Auslösung der Kräuselung bei starken Faserkabeln zu übertragen und dabei über die gesamte Kabelstärke eine gleichmäßige Kräuselung zu erhalten oder es wird, wie im französischen Patent, mit einem heißen Gasstrahl durchgeführt, was zwar ein schnelles Durchdringen des Kabels mit dem
heißen Gas bewirkt, aber ein.Verblasen und Verwirbeln der Fasern zur Folge hat, das für die Durchführung des Herstellungsprozesses und die Qualität des Kabels unvorteilhaft ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine geeignete Vorrichtung zu entwickeln, mit deren Hilfe in einem voll kontinuierlichen Verfahren an den Streckprozeß anschließend eine über den
gesamten Kabelquerschnitt zufriedenstellend gleichmäßige dreidimensionale Kräuselung erhalten wird. Besondere Bedeutung kommt dabei dem für diesen Zweck entwickelten Heizkasten zu, in welchem das latent gekräuselte Faserkabel mit dem erwärmten Behandlungsmedium in Berührung gebracht wird. Das Kabel darf durch das einströmende Behandlungsmittel auf keinen Fall verblasen und damit
unkontrollierbaren, den empfindlichen Auslösevorgang störenden
Kräften ausgesetzt werden. Das Behandlungsmedium soll vielmehr
langsam und diffus in den Heizkasten gelangen, muß aber dabei
in genügend großen Mengen eingeführt werden, damit es während
der relativ kurzen Einwirkungszeit das gesamte Kabel durchdringen und auf die erforderliche Temperatur erwärmen kann. Es ist wichtig, daß das Kabel in freiem Fall senkrecht in den Auslösekasten gelangt, was durch eine besondere Ausführungsform des Umlenkorgans und einem bestimmten Mindestabstand dieses Umlenkorgans zum Auslösekasten erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, die aus einer Abzugsvorrichtung (1), einem Umlenkorgan (2)

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einem in einem Abstand von mindestens 5o cm, vorzugsweise von mindestens 15o cm, in der Fallinie unter dem Umlenkorgan (2) angeordneten Heizkasten (3) mit Schlitzdüsen (4) und beheizten Wänden (5), mit Hilfe derer Kondensation des Wasserdampfes an diesen Wänden vermieden wird, sowie einem horizontal bewegtem -Förderband (6), einem weiteren Heizkasten (7) zur Nachfixierung des gekräuselten Faserkabels sowie einer Abzugsvorrichtung (8) besteht.

Eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß die beheizten Wände (5) als Doppelwände ausgebildet sind, durch deren Inneres das heiße die Kräuselung auslösende Gas geführt wird. (

Eine v/eitere besondere Auöführungsform dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Heizkasten (3) mit einer Höhe von höchstens loo cm, vorzugsweise 5-5o cm, einer Tiefe von Io - 25 cm, vorzugsweise 14 - 18 cm, und einer durch die Beziehung

B /~cm_7 I κ /~dtex_7 · lo"⁴

gegebenen Breite verwendet wird, wobei B für die Breite des Heizkastens (3) und K für die Kabelstärke in dtex steht.

Ferner ist eine Vorrichtung besonders gut geeignet, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Heizkasten (3) auf seiner in der Laufrichtung des Förderbandes (6) liegenden Seite. (9) am unteren Ende kürzer ist als auf der der Laufrichtung des Förderbandes (6) abgewandten Seite (lo) und daß die Seite (9) 5 bis 2o cm, vorzugsweise Io bis 15 cm über dem Förderband (6) endet, wobei der untere Teil dieser Seite (lo) bis zu einem Winkel von 9o in Laufrichtung des Förderbandes (6) gebogen ist und eine Düse (4) mit Blasvorrichtung in Richtung des Förderbandes (6) besitzt.

Desweiteren sind die Düsen (4) vorzugsweise konzentrische Doppeldüsen, deren Schlitze um 18o versetzt sind.

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Bevorzugt ist der äußere Schlitz der Düsen (4) mit einem Drahtgegewebe einer Maschendichte von vorzugsweise 2 ooo bis 6 ooo Maschen pro Quadratzentimeter abgeschlossen.

Im einzelnen können die genannten Vori'ichtungen beispielsweise folgendermaßen ausgeführt werden: Das Umlenkorgan (2) ist vorteilhafterweise als Stabgalette ausgeführt (Fig. 1), deren z.B. 16 Stäbe von 3o mm Durchmesser mit ihren Enden am Rande von zwei Kreisscheiben von 4o cm Durchmesser befestigt sind. Man vermeidet auf diese Weise größere Oberflächen, auf denen sich Wasserdampf niederschlagen kann und erreicht, daß das Kabel nur an wenigen Stellen mit dem Umlenkorgan in Berührung kommt, wodurch die Gefahr des Anhaftens einzelner Fäden vermieden wird.

Bei der beanspruchten Anordnung der Vorrichtung kommt dem Abstand

zwischen der Umlenkvorrichtung (2) und dem Förderband (6) eine besondere Bedeutung zu: Um ein sicheres Ablaufen des spannungslosen, leicht gekräuselten Kabels zu gewährleisten, ist es notwendig, daß das Gewicht von mindestens 1 m Kabel als Kraft an der Stelle auf das Fadenkabel einwirkt, an der es sich von der Stabgalette lösen und nach unten fallen soll.

Das Laufverhalten des Kabels auf dem Umlenkorgan (2) wird mit einer Vergrößerung der Fall-Länge des Kabels vom Umlenkorgan bis zum Förderorgan (6) immer günstiger.

Auch der richtige Abstand zwischen dem Heizkasten und dem Förderband ist ein wichtiger Bestandteil der vorliegenden Erfindung. Er wird zur Erzielung einer bestmöglichen Kräuselung so eingestellt, daß die für den günstigen Ablauf des Verfahrens notwendige Anblasung des Kabels mit einem Wärmeüberträger im Augenblick der geringsten Zugspannung verwirklicht wird. Gleichzeitig muß eine vollständige Durchwärmung des Faserkabels gewährleistet sein. Deshalb soll derjenige Teil des Heizkastens, in dem das latent gekräuselte Fadenkabel mit dem die Kräuselung auslösenden Warmeüberträger, z.B. Wasserdampf, in Berührung kommt, höchstens 5o cm über dem Förderband liegen, vorzugsweise 25 cm oder weniger.

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In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, wenn das Kabel vorgewärmt wird, ehe es zur Auslösung der Kräuselung in den Heizkasten gelangt. Eine bsondere Ausführungsform des Heizkastens besitzt deshalb im oberen Teil Heißluftdüsen zur Vorwärmung des Kabels.

Durch die beanspruchte Anordnung mit den erfindungsgemäßen Abständen der wesentlichen Vorrichtungsbestandteile wird erreicht, daß die Auslösung der Kräuselung zu einem Zeitpunkt erfolgt, in dem das Kabel in dem dafür optimalen, nahezu spannungslosen Zustand vorliegt.

Beim Eintritt in den Auslösekasten steht das Kabel zunächst noch unter der geringen Spannung, die das Eigengewicht des Kabelstückes zwischen dem oberen Heizkastenende und dem Förderband erzeugt. Wenn das Kabel keinen weiteren Kräften ausgesetzt wäre, würde diese Spannung immer kleiner werden, je mehr sich das Kabel dem Förderband nähert und beim Auftreffen auf dieses etwa den Wert Null annehmen. In Wirklichkeit wird der Wert Null schon früher erreicht, weil das Kabel etwas gestaucht wird. Das Kabel besitzt deshalb den dür die Auslösung der Kräuselung idealen Spannungswert gerade beim Durchlaufen des Heizkastens, wo bei Beachtung der Abstände die günstigsten Bedingungen für das Auslösen der Kräuselung vorliegen.

Der Heizkasten zur Auslösung der Kräuselung ist als rechteckiger Doppelwandkasten (Fig. 2) ausgebildet, in dessem Längsseiten Düsen eingelassen sind, durch die ein Wärmeüberträger mit dem Fadenkabel in Berührung gebracht wird. Auf den Innenwänden kann sich kein störendes Kondenswasser niederschlagen, was erfindungsgemäß durch Beheizen der Doppelwand mit Wasserdampf erreicht wird, der die gleiche Temperatur besitzt, wie der zur Auslösung der Kräuselung verwendete Dampf, z.B. loo°C. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß Wasserdampf kondensiert, und die Einzelfäden des praktisch spannungsfreien Kabels an der Wand anhaften, wodurch der Lauf des Kabels durch den Dampfkasten unterbrochen würde. Für den Innenraum des Dampfkastens, den das Fadenkabel zu durchlaufen hat, haben sich bestimmte Maßverhältnisse als vorteilhaft erwiesen: Die Schmalseite A des Innenraumes (Fig. 2) soll Io bis 25 cm, vorzugsweise 14 bis 18 cm, betragen, damit eine gute Durchdringung des Kabels durch den Wasserdampf gewährleistet bleibt. Die Längsseite

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B soll der Kabelstärke angepaßt und nicht kleiner sein, als durch folgende Beziehung ausgedrückt wird:

B /f"cm_7 = K /~dtex_7 ' lo"⁴

wobei B = die innere Kantenlänge des Auslösekastens K = die Kabelstärke in dtex bedeutet.

Beispielsweise wird für ein Fadenkabel von 4oo ooo dtex ein Auslösekasten von mindestens 4o cm innerer Breite verwendet. In diesen Längsseiten sind die Düsen eingelassen, durch die der Wasserdampf zur Auslösung in den Kasten gelangt.

Die Höhe des Kastens sollte loo cm nicht wesentlich überschreiten, beträgt aber vorzugsweise 5 bis 5o cm.

Diejenige Seite des Heizkastens, die der Laufrichtung des Förderbandes zugewandt ist, kann vorzugsweise kürzer sein und 5 bis 2o cm, vorzugsweise Io bis 15 cm, oberhalb des Förderbandes enden (Fig. 2a). In einer besonders günstigen Ausführungsform der Vorrichtung ist der letzte Teil dieser Heizkastenwand soweit gebogen, daß er mit seinem ursprünglichen Verlauf einen 'winkel bis zu 9o° bildet (Fig. 2b). In diesem waagerechten Teil der Heizkastenwand befindet sich vorzugsweise ein zusätzliche Dampfdüse, durch die Dampf senkrecht von oben nach unten auf das Kabel geblasen wird, welches unmittelbar unter dieser Düse auf dem Förderband abgelegt ist. Hier vervollständigt sich der Auslösevorgang an dem völlig spannungslosen Kabel.

Die Düsen, durch die Wasserdampf in den Behandlungsraum einströmt, sind vorzugsweise als Schlitzdüsen ausgebildet und o,5 mm bis Io mm breit, vorzugsweise 3 mm bis 6 mm. Sie sind in einer besonders güstigen Ausführungsform der Vorrichtung als konzentrische Doppeldüse ;
sind.

düse ausgebildet, deren Schlitze um 18o° gegeneinander versetzt

Die Auslösung einer latent vorhandenen Kräuselung in einem Fadenkabel ist ein sehr empfindlicher Prozess, der mit größter Sorg-

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fait durchgeführt werden muß. Es wurde festgestellt, daß es zur Erzeugung einer qualitativ hochwertigen Kräuselung vorteilhaft ist, wenn das als Wärmeüberträger wirkende Beliandlungsmedium möglichst diffus in den Auslösekasten einströmt. Es soll keinesfalls in scharfem Strahl auf das Kabel gerichtet sein, sondern soll nur langsam einströmen. Dabei hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn der Dampf in kleineren Bereichen verwirbelt ist, wodurch eine schnelle und gleichmäßige Durchwärmung auch sehr starker Kabel gewährleistet wird.

Bei einer sehr vorteilhaften Ausführungsform des Heizkastens sind deshalb die Düsen von einem Drahtgewebe überzogen, das vorzugsweise

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2 ooo bis 6 ooo Maschen pro cm besitzt. Ein solches Drahtnetz bewirkt, daß der Dampf aus einer Vielzahl kleiner Öffnungen austritt, wodurch der angestrebte VerwirbeLungseffekt in sehr kleinen Bereichen auftritt, was für eine gleichmäßige Durchdringung starker Faserkabel wichtig ist. Eine zu hohe Strömungsgeschwindigkeit des Wasserdamptes würde die Ausbildung eines solchen Verwii-belungseffektes verhindern, weshalb sie unter 15 m/sec, vorzugsweise unter 5 m/sec, liegen sollte. Andererseits ist es wichtig, eine ausreichende Menge Dampf zur Erwärmung des Kabels heranzuführen. Man erreicht dies, wenn man die Gesamtfläche der Düsen möglichst groß wählt. Durch die Kombination von breiten Schlitzdüsen mit einem darübergezogenen Drahtgewebe gelingt es, in der Zeiteinheit sehr viel Dampf in den Behandlungsraum zu befördern, ohne dabei das Kabel zu verblasen und ( damit den empfindlichen AuslöseVorgang zu stören. Die Geschwindigkeit des unter dem Heizkasten horizontal laufenden Förderbandes wird auf die Zulieferungsgeschwindigkeit des Kabels abgestimmt, derart, daß unter Berücksichtigung des recht erheblichen Längeneinsprungs beim Auslösen der Kräuselung das Kabel ohne Spannung mit einer geringen Fältelung auf dem Förderband abgelegt wird.

Die anschließende Fixierung der Kräuselung wird in einer bevorzugten Variante des Hauptpatentes in heißer Luft vorgenommen. Hierzu ist es besonders günstig, dem Kabel vor Eintritt in die Fixierzone Gelegenheit zu geben, den Wasserdampf aus der Auslösezone mög-

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liehst weitgehend an die Umgebung abzugeben. Aus diesem Grunde läßt man zwischen Auslösekasten und Fixierofen 1 bis 2 m Abstand. Auf dieser Strecke hat das beförderte Kabel 3 bis Io see, vorzugsweise 4 bis 5 see, Zeit um den mitgeführten Dampf abzugeben,ohne stark abzukühlen. Auf diese Weise gelangt das Kabel trocken und vorgewärmt in den Fixierofen, in dem es bei Temperaturen zwischen 12o und 2oo C, vorzugsweise zwischen 17o und 18o°C, fixiert wird.

Im Fixierofen bewirkt die hohe Temperatur einen hohen Schrumpf der stark gekräuselten einseinen Fäden. Herdurch, sowie infolge der stark ausgeprägten dreidimensionalen Kräuselung, haftet das Fadenkabel an dem Transportband. Dieses Anhaften macht es notwendig, das Kabel durch ein Walzenaggregat nach oben vom Förderband abzuheben, bevor es der weiteren Verarbeitung zugeführt wird.

Verglichen mit den bisher bekannten Vorrichtungen , hat die erfindungsgemäße Vorrichtungskombination den Vorteil, daß sie eine Wärmebehandlung an einem spannungslosen Kabel erlaubt, die die Ausbildung einer Kräuselung auch bei sehr geringen ICräuse 11eräften ermöglicht, selbst dann, wenn mit dem Kräuselvorgang ein größerer Längeneinsprung im Kabel verbunden ist, der über 5o % betragen kann. In Verbindung mit herkömmlichen Streckaggregaten und einem Fixierofen bekannter Bauart ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtungskombination die vollkontinuierliche Herstellung spiralig gekräuselter Fäden oder Fasern aus der entsprechenden unverstreckten Spinnware.

Beispiel;

Gemäß dem belgischen Patent 7o8 919 wird ein asymmetrisch abgekühltes Spinnkabel vom Titer 4oo ooo dtex hergestellt. Dieses latent gekräuselte Kabel wird gemäß Beispiel 1 des deutschen Patentes (Patentanmeldung P 19 28 243.0) aviviert, verstreckt·und getrocknet. Das getrocknete Kabel wird mit einer Geschwindigkeit von 55 m/min abgezogen und einer Stabgalette von 4o cm Durchmesser zugeleitet. Von dieser läßt man es 12o cm senkrecht nach unten auf ein Förderband fallen. Auf den letzten 6o cm, bevor das Kabel auf diese Förderband auftrifft, durchläuft es den doppelwandigen heizkasten, der mit Wasserdampf auf loo?c

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beheizt ist. Seine Innenmaße betragen: Höhe : 55 cm Breite: 6o cm Tiefe: 16 cm

Durch 6 Schlitzdüsen, die eine Länge von 6o cm besitzen, wird Wasserdampf von loo°C auf das Faserkabel geblasen,wobei eine dreidimensionale Kräuselung entwickelt wird. Das gekräuselte Kabel wird auf dem Förderband abgelegt, das sich mit Io m/min, bewegt und gelangt auf diesem in einen beheizten Fixierkanal, in dem es 9o see mit heißer Luft auf 15o C aufgeheizt wird, um die Kräuselung zu fixieren.

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Claims

- Io -

PATENTANSPRÜCHE:

(iy Vorrichtung zum kontinuierlichen Auslösen der latenten Kräuselung und zum Fixieren der ausgelösten Kräuselung von Faserkabeln aus synthetischen linearen Hochpolymeren nach dem Verfahren des deutschen Patentes . ... ... (Patentanmeldung P 19 28 243,0), gekennzeichnet durch eine Abzugsvorrichtung (1), ein Umlenkorgan (2), einen in einem Abstand von mindestens 5o cm, vorzugsweise von mindestens 15o cm, in der Fallinie unter dem Umlenkorgan (2) angeordneten Heizkasten (3) mit Schlitzdüsen (4) und beheizten Wänden (5), mit Hilfe derer Kondensation des Wasserdampfes an diesen Wänden vermieden wird, sowie ein horizontal bewegtes Förderband (6), einen weiteren Heizkasten (7) zur Nachfixierung des gekräuselten Faserkabels und durch eine Abzugsvorrichtung (8).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beheizten Wände (5) als Doppelwände ausgebildet sind» durch deren Inneres das heiße die Kräuselung auslösende Gas geführt wird.
3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizkasten (3) mit einer Höhe von höchstens loo era, vorzugsweise 5 - 5o cm, einer Tiefe von Io - 25 cm, vorzugsweise 14 <-. 18 cm, und einer durch die Beziehung

B /cm7 ^ K /Jt ex/ · lo"⁴

■ ~

gegebene Breite verwendet wird, wobei B für die Breite des Heizkastens (3) und K für die Kabelstärke in dtex steht.
4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkasten (3) auf seiner in der Laufrichtung des Förderbandes (6) liegenden Seite (9) am unteren Ende kürzer ist als auf der der Laufrichtung des Förderbandes (6) abgewandten Seite (Iq) und daß die Seite (9) 5 bis 2o cm, vorzugsweise Io bis 15 ein über dem Förderband (6 ) endet, wobei der untere Teil dieser Seite (lo) bis zu einem Winkel von 9o° in Laufrichtung des Förderbandes (6) gebogen ist und eine Düse (4) mit Blasvorrichtung in Richtung des Förderbandes (6) . besitzt.

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5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (4) konzentrische Doppeldüsen sind, deren Schlitze um 18o° versetzt sind.

0. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Schlitz der Düsen (4) mit einem Drahtgewebe abgeschlossen ist, das vorzugsweise 2 ooo bis 6 ooo Maschen pro Quadratzentimeter besitzt.

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