DE2166684C3 - Verwendung einer Strahldüse zum Einführen thermoplastischer Fäden in eine Stauchkammer - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft die Verwendung einer Strahldüse zum Einführen thermoplastischer Fäden in eine Stauchkammer.

Aus der österreichischen Patentschrift 2 27 125 ist eine vergleichba-e Strahldüse bekannt Die bekannte Strahldüse weist einen hohlen Düsenkörper mit venturiförmigem Austrittskanal auf. In den Düsenkörper kann ein hohler Einsatz mit Außengewinde und konusförmig ausgestaltetem Endabschnitt eingeschraubt und dort in einer solchen Stellung festgelegt werden, daß das konusförmige Ende in den Eingang der venturiförmigen Düse hineinragt. Der hohle Einsatz dient als Garnführungsrohr, dessen Auslaß mit der Innenwand des äußeren Rohres einen einstellbaren ringförmigen Spalt bildet Mit der bekannten Strahldüse sollen die endlosen Fäden eines zu kräuselnden Garnes in einem schnell strömenden Medium verwirbelt werden, um im Ergebnis die Fäden in unregelmäßigen Abständen zu zerreißen. Hierzu wird das Garn zunächst geöffnet, anschließend in einzelne Garnfäden aufgetrennt und die erhaltenen Fäden durch eine entsprechende Turbulenz des strömenden Mediums mit einer solchen Schnelligkeit herumgewirbelt, daß die Dauerbiegefestigkeit des Materials rasch überschritten wird und einige oder viele Fäden reißen.

Mit der US-Patentschrift 31 88 713 wird eine weitere vergleichbare Strahldüse beschrieben. Zu dieser Strahldüse gehört ein Garnführungsrohr, das in einer Düse endet, an weiche sich in konzentrischer Ausrichtung eine Venturidüse anschließt. Das Garnführungsrohr ist von einem Ringraum umgeben, aus dem Dampf durch eine durchlöcherte Platte in den Einlaß des Venturirohres strömt Durch Bohrungen kann gegebenenfalls auch Dampf aus dem Ringraum direkt in das Garnführungsrohr eingeführt werden. Mit dieser Strahldüse sollen thermoplastische Fäden in plastifiziertem Zustand in ein Venturirohr eingebracht werden, in dem solche Bedingungen herrschen, daß dort eine ausreichende Kräuselung der Fäden eintritt. Auch hierbei treten Fadenbrüche auf, und die erzielte Kräuselung befriedigt noch nicht vollkommen.

Schließlich ist aus der US-Patentschrift 31 56 028 ein Verfahren zum Kräuseln von Garn bekannt. Bei diesem Verfahren wird das Garn in einer Strahldüse mittels laminar strömendem heißem Medium kontinuierlich ; plastifiziert und von diesem Medium mit hoher Geschwindigkeit gegen eine Prallplatte getrieben, welche für das Medium durchlässig ist. Beim Auftreffen auf die Prallplatte wird das Garn mechanisch deformiert, wobei die Faserbündel geöffnet werden. Das

id danach vorliegende deformierte Garn verbleibt kurzfristig auf der Prallplatte, bis zur weitgehend vollständigen Erstarrung und Verfestigung der Kräuselung durch natürliche oder verstärkte Kühlung, bevor irgendwelche erneuten Spannungen auf das gekräuselte Produkt

ι -, ausgeübt werden. Die Prallplatte kann als Siebtrommel ausgebildet sein, weiche sich innerhalb einer Umhüllung befindet, um einen geschlossenen Kreislauf für das erwärmte fluide Medium zu bilden. Die Kräuselung des Garnes in einer Stauchkammer ist mit diesem Verfahren

jo nicht vorgesehen.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, durch Zuordnung einer bestimmten Strahldüse zu einer bestimmten Stauchkammer die Wirkung beim Stauchkräuseln zu verbessern, so daß endlose Fäden mit verbesserter

j3 Kräuselung, insbesondere mit hoher Kräuseldehnung und hoher Kräuselung unter hohen Arbeitsgeschwindigkeiten erhalten werden.

Die erfindungsgeinäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Verwendung einer an sich

Μ bekannten Strahldüse mit einem Garnführungsrohr, das konzentrisch untp_r Bildung eines Ringraumes von einem weiteren äußeren Rohr umgeben ist, das am Auslaß des Garnführungsrohres eine konische Verjüngung aufweist und mit der Außenwand des in

r> Längsrichtung verstellbaren Garnführungsrohres einen einstellbaren ringförmigen Spalt bildet durch den aus dem Ringraum heißes Medium strömt, zum Einführen von thermoplastischen Fäden in plastifiziertem Zustand in eine längliche, gekrümmte, tur.nelartige Stauchkam tner, deren Begrenzungen durch eii.e ortsfeste Wider standsdeckplatte und eine bewegliche perforierte Ringnut am Umfang eines Drehzylinders gebildet werden, wozu der stromabwärts gelegene Endabschnitt des äußeren Rohres tangential am Umfang des

4-, Drehzylinders bis in das Innere der Stauchkammer hineinragt

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das in das Innere der Stauchkammer hineinragende äußere Rohr schräg abgeschnitten.

-,o Die erfindungsgemäße Zuordnung von Strahldüse und Stauchkammer gewährleistet daß die in der Strahldüse plastifizierten Fäden ohne nennenswerte Abkühlung gemeinsam mit dem Heizmedium rasch in eine Stauchkammer befördert werden, wo den Fäden

-,-, eine wirksame und dauerhafte Kräuselung gefolgt von einer Thermofixierung erteilt wird. Dadurch können auch bei Garngeschwindigkeiten von mehr als 300 m/min ohne weiteres eine hohe Kräuseldehnung von 40% und mehr sowie eine hohe Kräuselung von

ho 25% und mehr erzielt werden. Die gekräuselten Fäden weisen in siedendem Wasser einen außerordentlich geringen Schrumpf auf.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen auch 3 Blatt Abbildungen mit den F i g. 1 bis 11; im einzelnen

hi zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Kräuseleinrichtung mit der erfindungsgemäßen Zuordnung von Strahldüse und Stauchkammer,

F i g. 2 und 3 Einzelheiten der Stauchkammer,

Fig,4 bis 8 verschiedene Ausführungsformen der Strahldüse und

F i g. 9 bis 11 verschiedene Kräuselungen.

Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung Einzelheiten einer Kräuseleinrichtung, an der die erfindungsgemäße Verwendung vorgesehen ist

Zu der Kräuseleinrichtung gehört ein Drehzylinder 1 und eine Stauchkammer 2, die an einem Teil des Umfangs des Drehzylinders 1 angeordnet ist Einzelheiten der Stauchkammer 2 lassen sich insbesondere den Fig.2 und 3 entnehmen. Der Drehzylinder 1 ist an seinem Umfang mit einer Siebfläche 4 versehen und läuft in Richtung des Pfeiles 6 um. Im Bereich der dadurch gebildeten Einlaßseite der Stauchkzmmer 2 ist eine Strahldüse 3 angeordnet die mit ihrer Auslaßöffnung in die Stauchkammer 2 hineinragt Besondere Ausführungen der Strahldüse 3 sind mit den F i g. 4 bis 8 dargestellt

Die Stauclikammer 2 wird durch die Siebfläche 4 am Drehzylindeir 1 sowie zwei pralle! angeordnete Seitenwände 7a und 76, welche fest mit dem Drehzylinder 1 verbunden sind und über die Siebfläche 4 hinausragen, sowie die ortsfeste Deckplatte 8 gebildet Die Länge der Stauchkammer ergibt sich im wesentlichen aus der Länge der Deckplatte 8. An einer Stelle, die etwa auf halber Länge der Stauchkammer liegt verläuft innerhalb des Drehzylinders 1 eine radiale Trennwand 9. Innerhalb des Drehzylinders t ist eine Kühleinrichtung 11 in der Weise angeordnet daß sie Kühlluft in den stromabwäns von der Kammermitte liegenden Abschnitt der Sitauchkammer 2 ausstößt

Die Strahldüse 3 ist ortsfest angeordnet und reicht mit ihrer Auslaßöffnung in die Stauchkammer 2 hinein. Der Strahldüse 3 wird aus einer (nicht dargestellten) Quelle heißes Gas wie etwa Wasserdampf zugeführt wie das mit Fig. 12angedeutet ist

Stromaufwärts zur Kräuseleinrichtung sind zwei Zuführrollen 13a und 136 sowie eine Führungsrolle 14 angeordnet Stromabwärts zur Kräuseleinrichtung ist eine Aufwickelvorrichtung für das gekräuselte Garn mit zwei ersten Aufnahmerollen 16a und 166, Führungsstiften 17,18 und 19, zweiten Aufnahmerollen 21a und 216, einer Querführung 22, einer Aufnahmerolle 23 und einer Spannvorrichtung 24 vorgesehen, die dem gekräuselten Garn während des Aufwickeins eine gleichmäßige Zugspannung erteilt

Zur Kräuselung wird dieser Einrichtung ein mehrfädiges Garn 26 aus thermoplastischen Fäden über die Rollen 13a, 136 und 14 der Strahldüse 3 zugeführt und gemeinsam mit dem ebenfalls der Strahldüse 3 zugeführten heißen Gas in die Stauchkammer 2 ausgestoßen. Während des Durchtritts durch die Strahldüse wird das mehrfädige Garn 26 mit dem heißen Gas vereinigt, wobei die Einzelfäden plastifiziert werden. In diesem plastifizierten Zustand wird dis mehrfädige Garn 26 in die Stauchkammer 2 ausgestoßen. Im Zeitpunkt der Zufuhr zur Strahldüse 3 muß der Druck des heißen Gases so groß sein, daß die Ausstoßgeschwindigkeit am Auslaß der Strahldüse 3 größer ist als die Umfangsgeschwindigkeit des Drehzylinders 1.

Da die Zufuhrgeschwindigkeit des mehrfädigen Garns größer ist als die Umfangsgeschwindigkeit des Drehzylinders 1, wird das Garn 26 zeitweise in verdichtetem Zustand in der Stauchkammer 2 gestaut (vgl. F i g. 2]i. Durch dieses Zusammendrücken im nlastifizierten Zustand werden die das Garn bildenden Fäden regellos gekräuselt. Das heiße Gas entweicht über die Siebfläche 4 in den Drehzylinder 1 und wird auf übliche Weise entfernt Ein Teil des heißen Gases strömt in die stromaufwärts liegende Hälfte der Stauchkammer 2 und unterstützt dort die Thermofixierung der Kräuselung. Der stromabwärts gelegenen Hälfte der Stauchkammer 2 wird von der Kühleinrichtung Il Kühlmedium zugeführt und dort die gekräuselten Fäden abgekühlt Anschließend wird das gekräuselte mehrfädige Garn 27 über die Bauteile 16a, 166,17,18,19,21a, 21 b und 22 auf die Aufnahmerolle 23 aufgewickelt Für eine erfolgreiche Kräuselung ist es von großer Bedeutung, daß das Garn gemeinsam mit dem heißen Gas ausgestoßen wird. Hierzu muß das ausgestoQene Garn mit Sicherheit von der Stauchkammer 2 aufgenommen werden, wozu das Austrittsende der Strahldüse 3 bis in die Stauchkammer 2 hineinragt Innerhalb der Stauchkammer 2 werden dann den Fäden regellose, voluminöse und runde (nicht scharfkantige) dreidimensionale Kräuselungen erteilt.

Mit den F i g. 4 bis 8 sind spezie"·. Ausführungsforrnen geeigneter Strahldüsen 3 dargestellt

Zur Strahldüse nach F i g. 4 gehört ein rohrförmiger Hauptabschnitt 31, der an seinem Umfang von einer wärmeisolierenden Schicht 32 umschlossen ist und einen konischen Düsenkopf aufweist. Koaxial zum Hauptabschnitt 31 verläuft ein Garnführungsrohr 33, so daß zwischen der Innenwand des Hauptabschnittes 31 und dem Garnführungsrohr ein Ringraum 34 verbleibt. Am stromaufwärts gelegenen Ende ist dau Garnführungsrohr 33 mit einem Gewindeflansch 36 versehen, welcher in ein entsprechendes Gewinde der Wärmeisolationsschicht 32 eingeschraubt werden kann. Der Ringraum 34 ist über eine Zuführleitung 37 an eine (nicht dargestellte) Quelle für heißes Gas angeschlossen. Das stromabwäns gelegene Ende des Garnführungsrohres 33, also dessen Auslaßseite, öffnet sich zur stromabwärts gelegenen öffnung des Hauptabschnittes 31. Über die Schraubverbindung läßt sich die Lage des Garnführungsrolres 33 gegenüber dem Hauptabschnitt 31 in Längsrichtung verstellen, so daß ein einstellbarer ringförmiger Spalt gebildet wird. Um das Garn zu Beginn des Kräuselvorganges in das Garnführungsrohr 33 einzuführen, wird die Gewindeverbindung dahingehend eingestellt, daß das stromabwäns liegende Ende des Garnführungsrohres 33 in unmittelbarer Nähe der stromabwärts gelegenen öffnung des Hauptabschnittes 31 gebracht wird, so daß dazwischen lediglich ein schmaler Spalt verbleibt. Anschließend läßt man das unter Druck stehende heiße Gas, beispielsweise erhitzte Luft, durch den schmalen Spalt strömen, wodurch eine Saugwirkung hervorgerufen wird, die auf die Innenbohrung des Garnführungsrohres 33 wirkt und das Garn in das Garnführungsrohr 33 hineinsaugt, nachdem das vordere Ende des Garns vorne in das Garnführungsrohr 33 eingeführt worden ^t.

Mit Fig.5 ist eine weitere geeignete Strahldüse dargestellt, bei welcher das Garnführungsrohr 33 am Umfang mit mehreren Durchbrüchen 38 versehen ist. welche gegenübet der Achse des Garnführungsrohres 33 in einen", vorgegebenen Winkel schräg in Garnförderrichturig angeordnet sind. Durch diese in Garnförderrichtung auf das Garnführungsrohr 33 zuführenden Öffnungen 38 gelangt das heiße Gas auch teilweise in die Innenbohrung 39 des Garnführungsrohres 33, wodurch das Garn zusätzlich aufgeheizt wird. Die vorgesehene Strömung des heißen Gases innerhalb der Innenbohrung 39 fördert das Hindurchgleiten des

Garnes durch die Innenbohrung des Garnführungsroh res 33 zu Beginn der Kräuselung.

Die Strahldüse nach F i g. 6 weist ein erheblich verlängertes Garnführungsrohr 33 auf. wodurch die Plastifizierung des Garnes gesteigert werden kann. Weiterhin wird bei dieser Ausführungsform das heiUe Gas vom Ringraum 34 her über einen Ringspalt am stromaufwärts gelegenen Ende des Garnführungsrohres 33 in dessen Innenbohrung 39 eingeführt, wodurch die Verwirbelung der Einzelfaden verstärkt wird.

Bei der mit F i g. 7 dargestellten Ausfuhrungsform der Strahldüse ist deren Hauptabschnitt 31 mit einem nach außen divergierenden, stromabwärts gelegenen Auslaßabschnitt versehen; dieser divergierende, bis in die Siauchkammer 2 hineinragende Auslaß der Strahldüse fördert eine günstige Kräuselbildung.

Bei der mit I i g. 8 dargestellten Ausführungsform der Strahldüse ist das stromabwärts gelegene Ausladende 41 der Düse ähnlich der Spitze einer injektionsnadel schräg abgeschnitten. Hierdurch kann das Auslaßende des Auslaßteils 41 innerhalb der Stauchkammer so nah wie möglich tangential an den Umfang des Drehzylinders herangeführt werden, so daß eine besonders gute Verteilung des ausgestoßenen Garnes gewährleistet wird.

Die erfindungsgemäße Zuordnung von Strahldüse und Stauchkammer erlaubt bei der Kräuselung sehr hohe Garngeschwindigkeiten von mehr als 300 m/min, üs sind Garngeschwindigkeiten von 1000 bis 1500 m/min möglich. Dank dieser hohen Garngeschwindigkeiten kann die beschriebene Kräuseleinrichtung direkt im Anschluß an bekannte Streckvorrichtungen vorgesehen werden.

Um die Plastifizierung des Garnes zu steigern, kann zusätzlich zu der innerhalb der Strahldüse durch das heiße Gas erfolgenden Plastifizierung eine Vorplastifizierung vorgesehen sein, wozu das Garn an Heizelementen vorbeigeführt wird, die stromaufwärts vor der Strahldüse 3 angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Zuordnung von Strahldüse und Stauchkammer erlaubt es auch, gleichzeitig mehrere Garnstränge zu kräuseln, wobei die vereinigte Fadenmasse nach Beendigung der Kräuselung wieder in Einzelgarne aufgeteilt wird, so daß diese auf entsprechend zugeordnete Aufnahmerollen aufgewickelt werden können. In diesem Falle werden aus der Strahldüse 3 gleichzeitig mehrere Garne ausgestoßen und ohne Verflechtung in der Stauchkammer 2 verteilt. Am stromabwärts liegenden Auslaß der Stauchkammer 2 sind die Garne in Form eines einzelnen Stranges zusammengebalh und werden anschließend mit Hilfe einer Zusatzeinrichtung in getrennte Stränge aufgeteilt.

Das nachfolgende Beispiel dient zur Erläuterung der Erfindung.

Beispiel

Mehrfädiges Polypropylengarn mit 120 Fäden und 1850 den wurde mit einer Geschwindigkeit von 275 m/min der mit F i g. 1 dargestellten Einrichtung zugeführt und gekräuselt Hierbei wurde die mit F i g. 4 eo dargestellte Strahldüse verwendet Dieser Strahldüse wurde als heißes Gas überhitzter Wasserdampf von I 55'C unter einem Druck von 1.85kg/em^J zugeführt. Die rotierende Siebfläche am Drehzylinder bestand aus einem rostfreien Stahlgewebe mit 26 Maschen. Das Verhältnis von Zufuhrgeschwindigkeit zu Umlaufgeschwindigkeit des Drehzylinders betrug 4 : 1. Nach der Kräuselung wurde mil Luft von 10' C gekühlt, die mit einer Geschwindigkeit von 4,5 m/sec zugeführt wurde. Hierbei wurde dem Garn eine regellose, runde, voluminöse und weiche Kräuselung erteilt, wie sie mit den F i g. 9 und 10 dargestellt ist.

Ein Garn ähnlicher Eigenschaften wurde in einer herkömmlichen Kräuselvorrichtung mit Stauchkammer gekräuselt: hierbei wurde Garn mit schwach voluminösen, scharfkantigen Kräuseln erhalten, welches groben Griff aufwies und wobei ein geringer Unterschied in der Phase der Kräusel zwischen den einzelnen Fäden bestand, wie das mil F-" i g. 11 dargestellt ist.

Üie ermitteiten Oarneigenschalten sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.

	Kräuselung	Kräuselung
	in crf.	in bek.
	Anlage	Anlage
Bruchfestigkeit (g/den)	3.54	3.15
Bruchdehnung ("/„)	40,3	32,9
Kräuscldchnung (%)	38.7	30,1
Kräuselung (%)	25.4	15,3
Rückbildung	91,0	83,4
der Dehnung ("O)

Für dieses und die nachfolgenden Beispiele wurden die Kräuselwerte wie folgt bestimmt:

Ein Garnwickel mit fünf Windungen von jeweils 1 m Windungslänge wurde 16 Std. lang auf eine Metallstange gehängt und zwecks max. Kräuselbildung bei 70⁰C 10 Min. lang getrocknet. Nach 4 Std. wurde der Garnwickel zunächst mit einem mg/den belastet, und 1 Min. später wurde die Länge k des Garnwickels ermittelt. Anschließend wurde der Garnwickel mit 100 mg/den belastet und 1 Min. später wiederum seine Länge U ermittelt. 2 Min. nach der Entlastung wurde der Garnwickel erneut mit 1 mg/den belastet und 1 Min. später die Länge h ermittelt. Aus den ermittelten Längen ergeben sich die nachfolgenden Kräuseleigenschaften:

Prozentuale Kräuseldehnung = -—-■— · 100

<o

Prozentuale Kräuselung =

Prozentuale Rückbildung _
der Kräuseldehnung

- :LzA.

100

-k

100.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verwendung einer an sich bekannten Strahldüse mit einem Gamführungsrohr, das konzentrisch unter Bildung eines Ringraumes von einem weiteren äußeren Rohr umgeben ist, das am Auslaß des Garnführungsrohres eine konische Verjüngung aufweist und mit der Außenwand des in Längsrichtung verstellbaren Garnführungsrohres einen einstellbaren ringförmigen Spalt bildet, durch den aus dem Ringraum heißes Medium strömt, zum Einführen von thermoplastischen Fäden in plastifiziertem Zustand in eine längliche, gekrümmte, tunnelartige Stauchkammer, deren Begrenzungen durch eine ortsfeste Widerstandsdeckplatte und eine bewegliche perforierte Ringnut am Umfang eines Drehzylinders gebildet werden, wozu der stromabwärts gelegene Endabschnitt des äußeren Rohres tangential am Umfang des Drehzylinders bis in das Innere der Stauchkammer hineinragt.

2. Verwendung einer Strahldüse nach Anspruch 1, wobei das in das Innere der Stauchkammer hineinragende äußere Rohr schräg abgeschnitten ist.