DE2214779A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ver strecken von Garnen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE '2'2TA 779

♦ DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISiER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCH DIPL.-ING. SELTING

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

Köln, den 2?. März 197.2 Ke/Ax/Ki

Fiber Industries» Inc., Charlotte, North Carolina (U.S.A.)

Verfahren und Vorrichtung zum Verstrecken von Garnen

Die Erfindung betrifft das Verstrecken von Garnen aus ; synthetischen thermoplastischen Materialien, insbesondere eine Verbesserung von Streckwerken, die aus wenigstens zwei benachbarten Streckrahmen bestehen, die jeweils wenigstens eine Lieferwalze und eine Streckwalze aufweisen.

Das Verstrecken oder die Dehnung von Garnen aus synthetischen thermoplastischen Materialien im festen Zustand ist erforderlich, um die die Einzelfäden des Garns bildenden Makromoleküle zu orientieren und hierdurch dem Garn selbst Festigkeit zu verleihen. Verschiedene.Typen von Streckwerken sind für die Durchführung des Verstreckens vorgeschlagen worden. Bei einer der gebräuchlichen Methoden wird'das unverstreckte Garn.um eine erste angetriebene Waise oder Gruppe von Walzen, die'gewöhnlich als Lieferwalze oder Lieferwalzen bzeichnet v/erden, und dann zu einer zweiten angetriebenen Walze oder Gruppe von Walzen, die gewöhnlich als Streckwalze oder Streckwalzen bezeichnet werden und mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit als die erste angetriebene Walze rotiert, geführt. Die erste angetriebene Walze kann zur Erleichterung der Dehnung der Fäden beheizt werden. Ferner wird das Garn so häufig um die Lieferwalze gelegt, daß im wesentlichen die gesamte VerStreckung in der Nähe des Punk-

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tes stattfindet, an dem das Garn die Lieferwalze verläßt. Es ist bekannt, sowohl die Lieferwalze als auch die Streckwalze zu beheizen, jedoch kann eine befriedigende Verstreckung auch erreicht werden, wenn entweder die Lieferwalze oder die Streckwalze bei Raumtemperatur gehalten wird. Das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Streckwalze zur Umfangsgeschwindigkeit der Lieferwalze wird als Streckverhältnis bezeichnet. ·

Es wurde jedoch bei dem vorstehend beschriebenen Verstrekkungsverfahren gefunden, daß der Schrumpfungsgrad der erhaltenen Garne nach dem Abzug, Stehenlassen oder insbesondere beim trockenen Erhitzen oder beim Erhitzen in heißem oder kochendem Wasser als Folge von Schwankungen der Abzugsspannung variiert« Eine Möglichkeit, ein gleichmäßiges Produkt zu erhalten, ist die Einbeziehung einer als Entspannungswalze bezeichneten dritten Walze in dem Streckrahmen, um dem verstreckten Garn eine geregelte Entspannung zu verleihen. Bisher bedeutete jedoch die Einbeziehung einer geregelten Entspannungsstufe in dieses Verstreckungsverfahren entweder den Kauf einer Maschine mit wenigstens einem Dreiwalzenstreckwerk oder den Kauf zusätzlicher Walzen und den weitgehenden Umbau des üblichen Zwe!walzenstreckwerks zu einem Dreiwalzenstreckwerk. Es erübrigt sich die Feststellung, daß der erstgenannte Weg durch den hohen Kapitalaufwand und die Möglichkeit, daß hierdurch die ursprüngliche Maschine mit dem Zweiwalzenstreckwerk überflüssig wird, wirtschaftlich uninteressant ist, während der letztgenannte Weg ebenfalls einen hohen Kapitalaufwand für den Umbau der Maschine erfordert.

Die Erfindung schafft insbesondere die Möglichkeit, eine Maschine, die Zweiwalzenstreckwerke enthält, so umzuändern, daß sie als Maschine mit Dreiwalzenstreckwerken arbeitet, so daß eine Stufe zur geregelten Entspannung eingefügt werden kann ohne daß vorhandene Maschinen wesentlich umgebaut oder größere Mittel

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zur Verbesserung vorhandener Maschinen oder zum Kauf neuer' Maschinen aufgewendet werden müssen.Von besonderem Vor- : teil ist die Möglichkeit, die ursprüngliche Kapazität des Zweiwalzenstreckwerks nach dieser Umwandlung aufrechtzuerhalten, obwohl alternierende Streckwalzen und ihr Umbau in einer solchen Weise, däß eine dritte Walze eingefügt wird, bei deren Verwendung mit einer Senkung der Gesamtkapazität der Maschine um wenigstens 50 % zu rechnen "ist, unnötig sind. Die Gesamtprodukti onsko s ten des Verfahrens gemäß der Erfindung sind vielmehr durch Ausschaltung wenigstens der Hälfte der beheizten Streckwalzen bei Aufrechterhaltung der Gesamtkapazität der Maschine gesenkt worden.

Die Erfindung betrifft den Umbau einer Streckmaschine, die mehrere Streekwerke aufweist, die mit wenigstens je zwei Walzen versehen sind. Der hier gebrauchte Ausdruck "Streckwerk¹¹ bezeichnet eine Gruppe von Walzen oder Walzensätzen, vorzugsweise zwei zur Verarbeitung jeweils eines einzelnen, von einer gesonderten Vorlage, z.B. einer Vorlagespule oder direkt von einer Spinnmaschine kommenden Garns aus synthetischem thermoplastischem Material. Normalerweise werden bei dieser üblichen Streckmaschine wenigstens zwei Garne parallel mit Abstand zueinander einer Lieferwalze zugeführt, anschließend zu einer Streckwalze geführt und dann mit einer Ringlaufer-Aufwickelvorrichtung oder einer anderen bekannten Aufwickelvorrichtung aufgewickelt. Unter dem Ausdruck "Garn¹¹ sind Monofilamente oder Multifilamente aus bis zu 1000 Fäden oder mehr im gebräuchlichen Sinne zu verstehen.

Die Erfindung ist ferner auf eine Vorrichtung gerichtet, die wenigstens zwei benachbarte Streekwerke aufweist, die mit je η Walzen versehen sind, wobei η eine ganze Zahl von 2 bis etwa 4 ist und die VJalzen in einer solchen Weise verwendet werden, daß sieh ein Streckwerk mit η + χ-Walzen ergibt, worin χ eine ganze Zahl von 1 bis.etwa h ist.

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Die Erfindung betrifft im einzelnen die Abänderung der Streckwerke in einer üblichen Streckmaschine durch Ausbildung eines Garn- oder Fadenweges unter Einbeziehung von zwei benachbarten Streckwerken, wobei das Garn wenigstens während eines Teils seiner Behandlung von einem Streckwerk zum anderen geführt und im benachbarten Streckwerk behandelt (d.h. verstreckt und/oder entspannt) wird. Es kann somit eine erste und zweite Verstreckungsstufe zwischen senkrecht oder waagerecht ausgerichteten Walzen ausgebildet und das Garn dann im.gleichen Streckwerk oder in einem benachbarten Streckwerk zu einer weiteren Streckwalze oder Entspannungswalze geführt werden. Vorzugsweise wird die Erfindung verwirklicht, indem abwechselnde Streckwalzen ausgebaut und durch unbeheizte Entspannungswalzen ersetzt werden. Die unbeheizten Entspannung,swalzen können entweder einen etwas kleineren Durchmesser als die Streckwalze haben, so daß eine geregelte Entspannung erfolgt oder sie können bei Verwendung einer geeigneten Übersetzung den gleichen oder einen größeren Durchmesser haben, um das Garn zu entspannen, d.h. die Entspannungswalze muß eine niedrigere lineare Geschwindigkeit haben als die Streckwalze. Bei zwei benachbarten parallelen Fadenwegen wird demgemäß für jeden Weg die Lieferwalze der jeweiligen benachbarten Streckwerke verwendet, jedoch laufen beide Fäden oder Garne über die im ersten Streckwerk angeordnete Streckwalze und dann zum zweiten Streckwerk, dessen abgeänderte Streckwalze als Entspannungswalze dient, wodurch es möglich ist, eine Maschine mit Zweiwalzen-Streckwerken als Maschine mit Dreiwalzen-Streckwerken zu fahren. Natürlich ist die Art des Einzuges des Garns in benachbarten Streckwerken freigestellt, um mehrere Stufen, z.B. Verstreckungs- und/oder Entspannungsstufen, zu verwirklichen. Hierauf wird nachstehend näher eingegangen.

Die Abbildung zeigt zwei benachbarte Streckwerke einer üblichen Streckzwirnmaschine, die normalerweise mit mehreren

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Streckwerken arbeitet. Zwei Garne 12 und 22 kommen von (nicht dargestellten) Vorspannern und laufen in mehreren Windungen um ihre jeweiligen Lieferwalzen 14 und 24 und die zugehörigen Distanzrollen l6 und 26. Beide Garne 12: · und 22 laufen anschließend zurStreckwalze l8, d.h. zur Streckwalze, die normalerweise zur Lieferwalze 14 gehört. Die Garne laufen in mehreren Windungen um die Streckwalze l8 und die zugehörige Distanzrolle 20 und dannparallel zur Entspannungswalze 28, die relativ zu ihrer Lieferwalze 24 im wesentlichen in der gleichen Weise"wie die: Streckwalze l8 zu ihrer Lieferwalze 14 angeordnet ist. Die Entspannungswalze 28 ist jedoch in diesem Fall nicht beheizt und hat. einen etwas kleineren Durchmesser als die Streckwalze.^;"l8. Nachdem die beiden Garne mehrmals um die Entspannungswalze 28 und ihre zugehörige Distanzrolle 30 gelaufen sind, wird das Garn 12 der Garnführungsöse 21 einer (nicht dargestellten) Ringläufer-Spulmaschine zugeführt, während das Garn 22 unabhängig zu einer anderen Garnführungsöse 32 der (nicht dargestellten) Ringläufer-Spulmaschine geführt wird, die in entsprechender Lage an der Maschine angeordnet ist. In dieser Weise werden die Lieferung, Verstreckung und Entspannung, die normalerweise ein Dreiwalzen-Streckwerk erfordern,/ einer mit Zweiwalzen-Streckwerken ausgestatteten Maschine durchgeführt.

Die vorstehend beschriebene Abänderung stellt zwar die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar, jedoch kann das Konzept der Erfindung zur Erzielung eines höheren Grades von Flexibilität beim Verstrecken mit einem verhältnismäßig geringen Zeit- oder Kapitalaufwand durch Verwendung ,. von drei benachbarten Garnwegen, die parallel ihren jeweiligen Lieferwalzen zugeführt und anschließend sämtlich auf einer gemeinsamen Streckwalze verstreckt werden, ausgenutzt werden. An diesem Punkt könnten die drei parallelen Garne oder Fäden dann einer Entspannungswalze eines der Fäden oder Garne zugeführt und dann aufgewickelt werden.

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Dies würde bedeuten, daß von den drei Streckwalzen in den jeweiligen Streckwerken nur eine als solche gebraucht würde. Die zweite Streckwalze würde zu einer Entspannungswalze in der oben beschriebenen V/eise umgebaut und die dritte Streckwalze leer gelassen werden. Der Verarbeiter würde ferner die Möglichkeit· haben, zwei von den Streckwalzen als solche -zu verwenden und die dritte Streckwalze zu einer Entspannungswalze abzuändern, so daß eine zweistufige Verstreckung und Entspannung mit einem Zweiwalzen-Streckwerk vorgenommen werden könnte. Mit Hilfe der Erfindung wäre es ferner möglich, ein Vierwalzen-Streckwerk zu verwirklichen, wenn nur ein Zweiwalzen-Streckwerk verfügbar ist. Wesentlich mehr Alternativen sind möglich, wenn die Lieferwalzen als Streckwalzen verwendet werden, d.h. wenn die benachbarten Garne einer gemeinsamen Lieferwalze zugeführt werden. In dieser Weise ist es möglich, die Garne so zu führen, daß unter Verwendung von zwei benachbarten Streckwerken mit je zwei Walzen eine vierstufige Verstreckung oder eine dreistufige Verstreckung/Entspannung vorgenommen wird. Mit der Kenntnis des Prinzips gemäß der Erfindung sind dem Fachmann weitere Garnführungsmöglichkeiten unter Verwendung mehrerer benachbarter Streckwerke verfügbar.

Dieses Prinzip ist auch wirksam bei einer ganzen Reihe von Streckwerken anwendbar, bei denen eine Vielzahl von benachbarten parallelen Fäden oder Garnen von ihren jeweiligen Lieferwalzen zu einer gemeinsamen Streckwalze geführt werden, worauf es dem Verarbeiter freigestellt ist, wie viele Verstreckungsstufen und/oder Entspannungsstufen verwendet werden. Es ist jedoch zu bemerken, daß mit größer werdender Zahl von Fäden oder Garnen,die mit einer einzigen Streckwalze verstreckt werden, die Streckwalze gewöhnlich verlängert werden muß, damit sie die ihr zugeführte Vielzahl von Fäden oder Garnen aufnehmen kann.

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Die Erfindung umfaßt demgemäß eine Vorrichtung mit wenigstens zwei benachbarten Streckwerken mit je η Walzen, wobei η eine ganze Zahl von 2 bis etwa 4 ist und die Walzen so verwendet werden, daß ein Streckwerk mit η + χ Walzen aus-. gebildet wird, wobei χ eine ganze Zahl von 1 bis etwa 4 ist. Wie bereits erwähnt, hat η bevorzugt einen Wert von 2, wie es bei einer üblichen* Zweiwalzen-Streekzwirnmaschine üblich ist, wobei χ vorzugsweise einen Wert von 1 oder 2 hat. Besonders bevorzugt ist ein Wert von 1 für n.

Die Erfindung eignet sich insbesondere zum Betreiben einer mit Zweiwalzen-Streckwerken versehenen Maschine als Maschine mit Dreiwalzen-Streckwerken in einer solchen Weise, daß eine geregelte Entspannung des heißfixierten verstreckten Garns einbezogen wird. Das bei dieser Arbeitsweise erhaltene Produkt ist ein wärmebeständiges gleichmäßiges Garn aus Endlosfäden mit gleichmäßiger Schrumpfung. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform erwies es sich als zweckmässig, die Lieferwalzen bei einer Temperatur von 8o° bis etwa 110°C, vorzugsweise von etwa 90°C, zu halten, während die Streckwalzen bei einer Temperatur von 150° bis 245^QC, vorzugsweise von etwa l8o° bis 245°C, insbesondere von etwa 235⁰C gehalten werden, wobei das Streckverhältnis etwa 1,1:1 bis etwa 7,0:1, vorzugsweise etwa 5:1 beträgt. Vorzugsweise wird die Entspannungswalze bei Raumtemperatur gehalten und eine Entspannung um 0 bis etwa 50 % oder mehr vorgenommen. Bevorzugt wird jedoch eine Entspannung von 0 bis etwa 12 $, insbesondere von etwa 8 %>.

Natürlich können auch andere Materialien mit leichter Abwandlung, z.B. ein gleichmäßig einfärbbares Garn für Stoffe zur Herstellung von Kleidungsstücken und dergl., in zweistuf iger Verstreckung ohne geregelte Entspannung hergestellt werden.

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Aus beliebigen fadenbildenden synthetischen thermoplastischen Polymerisaten hergestellte Garne, die durch Verstrecken orientiert und verfestigt werden können, lassen sich mit Hilfe der verbesserten Streckvorrichtung gemäß der Erfindung verstrecken. In Fragte kommen beispielsweise fadenbiidende Polymerisate, wie Polyester, Polyamide, Polyolefine, Polyacetale, Celluloseester, Aerylpolymerisate, Modacrylpolymerisate, Produkte der Handelsbezeichnung "Spandex" und Polyvinylchloride. Besonders bevorzugt werden Polyester, insbesondere Polyäthylenterephthalat, jedoch eignet sich die Vorrichtung; gemäß der Erfindung, wie bereits erwähnt, zur Verarbeitung von beliebigen verstreckbaren .faserbildenden Polymerisaten.

Beispiel

Polyäthylenterephthalatgarn mit einer Grenzviskosität (intrinsic viscosity) von 0,745, gemessen in o-Chlorphenol bei 25,00 - 0,02⁰C, bestehend aus 24 Fäden mit einem Einzeltiter von 4,58 den, wurde durch einen Spanntrichter, in dem es um etwa 0,5 % gereckt wurde, einer Lieferwalze zugeführt. Die bei etwa 9O⁰C gehaltene Lieferwalze führte das Garn mit einem Streckverhältnis von 4,91 zu einer auf 2j55°C erhitzten Streckwalze. Durch mehrfache Führung um die jeweiligen Lieferwalzen und die gemeinsame Streckwalze und die zugehörigen Distanzrollen wurde sichergestellt, daß das Garn im wesentlichen die gleiche Temperatur wie die Walzen hatte. Von der gemeinsamen Streckwalze wurde das Garn anschließend einer bei Raumtemperatur gehaltenen gemeinsamen Entspannungswalze so zugeführt, daS ihm eine geregelte Entspannung von etwa 8 % verliehen wurde. Das Garn wurde dann mit Ringläufer-Spulmaschinen aufgewickelt. Die Fäden hatten eine Reißfestigkeit von 7,8 g/den, eine Dehnung von 17*4 %_t einen Anfangsmodul von 76 g/den und eine Schrumpfung von 6,6 % in Heißluft von 177°C

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Claims (1)

1. Patentansprüche/ ; ^:

   1.) Streckmaschine für das gleichzeitige Verstreck en mehrerer Garne mit mehreren benachbarten Stireckwerken, die mit wenigstens zwei Walzen, nämlich einer Lieferwalze und einer Streckwalze versehen sind, Mitteln zur getrennten Zuführung einzelner Garne zu den Lieferwalzem der getrennten Streckwerke, die mit Mitteln zur Führung; der getrennt zugeführten Einzelgarne zu den Streckwalzen dear getrennten Streckwerke versehen sind, und Vorrichtungen ziam Aufwickeln der. verstreckten Garne, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen so abgeändert sind, daß ein Streckwerk mit η ■"+ χ Walzen, erhalten worden ist, wobei η eine ganze Zahl von 2 bis etwa 4 ist und die tatsächliche Zafel von Walzen in jedem > Streckwerk darstellt, und χ eine ganze Zahl von" 1 bis etwa 4 ist, wobei durch die Abänderung Mittel zür^ Führung von wenigstens zwei Garnen (12,22) zu getrennten benachbarten Streckwerken, von getrennten Lieferwalzen (l4,24) zu einer einzelnen Streckwalze (l8) und Mittel zur Führung der getrennten Garne von der einzelnen Streckwalze (l8) zu wenigstens einer weiteren einzelnen Streckwalze (28) in einem zxveiten Streckwerk vorgesehen sind.

   2.) Streckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen in Walzensätzen angeordnet sind.

   3.) Streckmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß η einen Wert von '2 und χ einen Wert von 1 bis 2 hat. .

   4.) Streckmaschine nach Anspruch >, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere einzelne Streckwalze (28) so abgeändert ist, daß sie sich mit einer solchen niedrigeren linearen Geschwindigkeit als die einzelne Streckwalze (l8) dreht, daß eine geregelte Entspannung vorgenommen wird, und als Entspannungswalze wirksam wird.

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   5.) Streckmaschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Abänderung durch Verwendung einer Entspannungswalze (28), die einen kleineren Durchmesser als die einzelne Streckwalze (l8) hat, erreicht worden ist.

   6.) Streckmaschine nach Anspruch 4 und 5* dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Abänderung durch Verwendung einer Übersetzung an der Entspannungswalze (28) erreicht worden ist.

   7.) Verfahren zum Verstrecken und Entspannen mehrerer syntheti-* scher Garne aus Endlosfäden, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens zwei benachbarte Garne parallel den Lieferwalzen ihrer jeweiligen Streckwerke zuführt, die parallelen Garne von ihren jeweiligen Lieferwalzen zu einer gemeinsamen Streckwalze führt, die eine Streckwalze im Streckwerk eines der Garne darstellt, die Garne mehrmals um die Streckwalze führt und anschließend mit Abstand parallel zueinander einer gemeinsamen Entspannungswalze zuführt, die früher als Streckwalze im Streckwerk eines anderen Garns arbeitete, und hierdurch die Garne in geregelter V/eise entspannt und die verstreckten Garne anschließend aufwickelt.

   8.) Verfahren nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Entspannungswalze mit einer solchen niedrigeren linearen Geschwindigkeit gedreht wird, daß den Garnen eine Entspannung von 0 % bis etwa 12 % verliehen wird.

   9·) Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet,

   daß Garne aus Polyestern verarbeitet werden und die gemeintreckwalze bei
   gehalten wird.

   same Streckwalze bei einer Temperatur von 150 bis etwa

   10.) Verfahren nach Anspruch 7 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungswalze bei Raumtemperatur gehalten wird,

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