DE2331045A1

DE2331045A1 - Vorrichtung zum texturieren von faeden

Info

Publication number: DE2331045A1
Application number: DE19732331045
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl Ing Feldhoff; Hans Schmid
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1973-06-19
Filing date: 1973-06-19
Publication date: 1975-01-23
Also published as: BE816549A; JPS5035453A; NL176285B; IT1014813B; DE2331045B2; GB1463694A; FR2234399B1; NL7408080A; CA1012373A; FR2234399A1; NL176285C; CH575024A5

Description

Aus DT-OS 2 006 022 ist eine Vorrichtung zur Herstellung texturierter Fäden aus synthetischen linearen hochmolekularen Stoffen mittels erhitzter strömender Medien bekannt, bei der eine geschlossene erste Behandlungskammer mit einem Rohrstutzen für die. Zufuhr des strömenden Mediums, einem Fadeneinführungskanal an der einen Stirnseitte der ersten Behandlungskammer, einem Fadenführungskanal, der von der anderen Stirnseite in die erste Behandlungskammer hineinragt, wobei dieser Fadenführungskanal starr mit der Behandlungskammer verbunden ist und das Verhältnis der lichten Weite von Fadenführungskanal zu Fadeneinführungskanal 1,1:1 bis 4:1 beträgt und Fadenführungskanal und Fadeneinführungskanal in einem Abstand von 0,1 bis 3 mm angeordnet sind, mit einer zweiten, auf dem freien Ende des Fadenführungskanals angebrachten kanalförmigen Behändlungskammer mit Schlitzen verbunden ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung verlaufen die Schlitze der zweiten Behandlungskammer radial und in Längsrichtung der zylindrischen Düse. Solche Schlitzdüsen weisen im allgemeinen 2 bis 20 Schlitze auf, deren Zahl je nach Titer und Düsenumfang erhöht werden kann. Die Schlitzweiten betragen 0,2 bis 1 mm. Derartige Schlitzdüsen sind verhältnismäßig empfindlich. Daher wurde schon in DT-OS 2 006 022 die Verwendung eines Mündungsschoners empfohlen. Es hat sich für die Verwendung als Texturiervorrichtung als günstig erwiesen, wenn die Schlitze, wie in der Zeichnung von DT-OS 2 006 022 dargestellt - bis zum unteren Ende der Vorrichtung fortgeführt werden, d. h. die feststehenden Teile zwischen den Schlitzen ( - man kann sie auch als Lamellen bezeichnen -) frei enden. Andererseits ist dann die Empfindlichkeit, insbesondere wegen der Wärmebeanspruchung noch größer, es kommt verhältnismäßig rasch zu Querschnittsänderungen an den Düsen, wodurch ihre Wirkung verändert wird.

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Die Gleichmäßigkeit der Kräuselung läßt nach. In jedem Fall müssen die Betriebsbedingungen diesen Veränderungen an den Schlitzdüsen angepaßt werden. Es besteht daher ein Bedürfnis nach einer Düsenkonstruktion, bei der die erwähnten Nachteile nicht oder wenigstens in geringerem Grad auftreten.

Es wurde gefunden, daß eine Vorrichtung zur Herstellung texturierter Fäden aus synthetischen linearen hochmolekularen Stoffen mittels erhitzter strömender Medien bestehend aus einer geschlossenen ersten Behandlungskammer mit einem Rohrstutzen für die Zufuhr des strömenden Mediums, einem Fadeneinführungskanal an der einen Stirnseite der Behandlungskammer 1, einem Fadenführungskananl, der von der anderen Stirnseite in die Behandlungskammer 1 hineinragt, wobei der Fadenführungskanal starr mit Behandlungskammer verbunden ist und das Verhältnis der lichten Weiten von Fadenführungskanal zu Fadeneinführungskanal etwa 1,1:1 bis 4:1 beträgt und der Fadeneinführungskanal in einem Abstand von etwa 0,1 bis 3 mm angeordnet ist, und einer zweiten auf dem freien Ende des Fadenführungskanals anbrachten kanalförmigen Behandlungskammer mit radialen Schlitzen in Längsrichtung des Kanals dieser Behandlungskammer die erwähnten Nachteile in wesentlich geringerem Maße aufweist, wenn die zweite als zylindrische mit radialen Schlitzen in Längsrichtung des Kanals versehene Behandlungskammer sich im unteren Teil außen konisch oder absatzmäßig erweitert, im Innern eine plötzliche Querschnittserweiterung auf das 2 bis 1Ofache, insbesondere das 2- bis 5fache, des Kanals aufweist, wobei die Längsschlitze sich auch in den konisch erweiterten Bereich erstrecken, und am Ende dieses Bereiches durch einen geschlossenen Ring abgeschlossen sind.

In der Figur 1 ist eine vollständige Texturiereinrichtung mit den erfindungswesentlichen Schlitzdüsen schematisch wiedergegeben. Die erste Behandlungskammer mit Fadenzuführungskanal 4 und Fadenführungskanal 5 entspricht der bekannten Konstruktion. Sie besteht aus einem zylindrischen Rohr. In dieses Rohr sind

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einmal der Fadeneinführungskanal 4 zur Einspeisung der Fäden in die Behandlungskammer 1 und zum anderen der Fadenführungskanal 5 eingeschraubt oder in anderer Weise befestigt. Der Fadenführungskanal weist auf der dem Fadeneinführungskanal M zugewandten Seite einen Zentrierkörper 6 auf, der mit gleichrichtenden Luftkanälen 7 versehen ist und eine Buchse 8 mit Außengewinde auf der anderen Seite hat. An dem aus der Behandlungskammer 1 herausragenden freien Ende des Fadenführungskanals 5 ist die zweite Behandlungskammer 2 angeordnet. Diese besteht aus einer zylindrischen Schlitzdüse, die koaxial auf den Fadenführungskanal 5 aufgeschoben ist und auf diesem mittels einer Feststellschraube 9 fixiert werden kann. Die Schlitzdüse ist an den über dem Fadenführungskanal 5 hinausragenden Ende mit die Rohrwandung in radialer Richtung durchsetzenden Schlitzen versehen. Der Abstand zwischen dem Ende des Fadenführungskanals und dem Anfang der Schlitze 10 beträgt das 0,1- bis 3fache, vorzugsweise das 0,8- bis l,4fache des Außendurchmessers des Fadenführungskanals 5· Der Texturiereffekt steigt mit der Zahl der Schlitze, H bis 18 haben sich als günstig erweisen, im allgemeinen werden IO bis 16 verwendet. Die Schlitzbreite beträgt zweckmäßig 0,3 bis 1, vorzugsweise 0,4 bis 0,6 mm. Diese Schlitzdüse erweitert sich außen konisch oder auch absatzweise, wobei die Länge des zylindrischen Teiles vor der Erweiterung etwa 0,6 bis 0,8 Teile der gesamten Länge ausmacht. Die Gesamtlänge liegt im allgemeinen etwa bei 80 bis 150 mm. Die Schlitze werden auch im konisch oder absatzweise erweiterten Teil der zweiten Behandlungskammer radial nach außen geführt. Innen erweitert sich dagegen der Querschnitt des die Schlitzdüse durchlaufenden Kanals an einer Stelle, an der der volle Außendurchmesser erreicht wird plötzlich auf das 2- bis 1Ofache, vorzugsweise auf das 2- bis 5fache. Die Schlitze werden dann noch durch den erweiterten Teil des Zylinders radial in der Längsachse des Zylinders über eine Länge, die etwa dem nunmehrigen Innendurchmesser entspricht, nach außen geführt. Der zylindrische Teil mit dem größeren Durchmesser wird dann durch einen massiven Ring 11 abgeschlossen. Um die Länge der Schlitze variieren zu

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können, ist es vorteilhaft, über die Schlitzdüse ein zylindri-,sches Metallelement 12 zu schieben, das mit geeigneten Mitteln beispielsweise der Schraube 13 auf der Schlitzdüse fixiert werden kann.

Die Betriebsweise der Texturiervorrichtung entspricht der der bekannten Vorrichtungen für denselben Zweck: die zu kräuselnden Fäden oder Fadenscharen werden durch den Fadeneinführungskanal 3 zunächst in die Kammer 1 geführt und dann mit dem über den Stutzen 14 zugeführten erhitzten Strom eines Gasmediums, insbesondere Luft, durch den Fadenführungskanal in die Behandlungskammer 2 gefördert. Die lichte Weite von Fadeneinführungskanal 4 und Fadenführungskanal 5 sind so aufeinander abgestimmt, daß der größte Teil des gasförmigen Mediums in den Fadenführungskanal 5 eintritt und die über den Fadeneinführungskanal 4 zugeführten Fäden 3 fördert. Das Verhältnis der lichten Weite des Fadenführungskanals 5 zur lichten Weite des Fadeneinführungskanals beträgt daher zweckmäßig 1:1 bis 4, vorteilhaft 1,8 bis 2:2 wobei sich die Abmessung selbst nach der Dicke der kräuselnden Fäden und der Fädenbündel richtet. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, die lichten Weiten nicht größer zu wählen, als für den Garntransport nötig ist. Der Abstand zwischen dem Fadeneinführungskanal 4 und dem Fadenführungskanal 5 beträgt etwa 0,1 bis 3, vorzugsweise 0,15 bis 0,3 mm. Als Gasmedien für die Förderung eignen sich die für Fadenbehandlung üblichen, beispielsweise Stickstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf und insbesondere aus wirtschaftlichen Gründen Luft. Gegebenenfalls empfiehlt sich die Filterung der Gasmedien, um feste Partikel zu entfernen. Die Fäden werden im Fadenführungskanal durch das erhitzte Gasmedium auf eine Temperatur, bei der Umorientierungs- und Umkristiallisationsvorgänge stattfinden erwärmt, Fadenbündel werden aufgeschlüsselt, d. h. in Einzelfäden aufgelockert und in die Behandlungszone der Schlitzdüse transportiert. Dort erfolgt die eigentliche Texturierung der Fäden durch die Turbulenzwirbel beim Austritt des strömenden Mediums in radialer Richtung. Die StrömungsVerhältnisse, d. h. der Grad der Turbulenz,

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werden durch die Länge der Schlitze, welche vorteilhaft durch ein verschiebbares Metallelement eingestellt werden kann, und außerdem durch den Abstand zwischen dem Ende des Fadenführungskanals und dem Anfang der in Längsrichtung verlaufenden Schlitze so eingestellt, daß eine resonanzverstärkende Wirkung bei strömendem Medium eintritt. Der Resonanzpunkt ist am Geräuschpegel leicht zu erkennen und durch einfache Vorversuche zu ermitteln. Dabei entsteht in Strömungsrichtung gesehen am Anfang der Schlitze ein Unterdruck, durch die daraus resultierende Sogwirkung und dem damit verbundenen sprunghaften Temperaturabfall des strömenden Mediums werden die Fäden an die Innenwand der Schlitzdüse gepreßt durch Reibung gestaut und die Stauung fixiert. Vorrichtungen zum Abziehen der behandelten Fäden sind nicht erforderlich. Da die Fäden beim Austritt aus der Schlitzdüse noch eine höhere Temperatur aufweisen, ist es zweckmäßig, sie erst spannungslos oder unter geringer Spannung abzukühlen und erst dann aufzuspulen. Geeignet ist beispielsweise eine Kühlvorrichtung bei der die Fäden zwischen einer Transportwalze und einer durch ein Kühlmittel gekühlten Kühlmanschette gekühlt werden. Damit die Fäden zuverlässig von der rotierenden Transportwalze mitgenommen werden, hat die Transportwalze eine präparierte Oberfläche, beispielsweise einen Samtbelag. Die Oberfläche der Kühlmanschette besteht zweckmäßig aus poliertem Metall. Anschließend werden die Fäden in üblicher Weise aufgespult. Für die Erzielung einer bleibenden Kräuselung ist es erforderlich, die Fäden während des Durchtritts durch die Vorrichtung in einen plastischen Zustand gebracht werden, ohne daß ein Verkleben erfolgt. Die erforderlichen Temperaturen des Gasmediums können daher in gewissem Bereich schwanken. Ein Temperaturbereich von 80 bis 55O°C hat sich insgesamt als zweckmäßig erwiesen. Im einzelnen hängen die günstigsten Bedingungen von den Schmelz- bzw. Plastifizierungstemperaturen der fadenbildenden Materialien, von der Zeit, in der die Gasmengen auf die Fäden einwirken können, von einer etwaigen Vorerwärmung, sowie von der Dicke der Fäden ab. Naturgemäß kann man keine Temperaturen verwenden die unter den angewendeten Bedingungen zu einem Schmelzen der Fäden führen, obwohl die Temperatur selbst oberhalb des Schmelz- bzw. des

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Zersetzungspunktes der verwendeten Faden bildenden Materialien liegen kann, vorausgesetzt, daß die Fäden mit entsprechend hoher· Geschwindigkeit und kleiner Verweilzeit durch die Behandlungszonen geführt werden. Werden Fadenbündel mit relativ geringer Geschwindigkeit in die Kräuselvorrichtung eingeführt, beispielsweise mit nur 50 bis 100 m pro Minute, so ist es zweckmäßig, eine Temperatur für das Gasmedium zu wählen, die wenig, beispielsweise 10 bis 30° oberhalb des Plastifizierungstemperaturbereiches der verwendeten hochmolekularen Materialien liegt. Dieser liegt beispielsweise für lineares Polyäthylen bei 80 bis 90°, für Polypropylen bei 80 bis 120⁰C, für Nylon-6,6 bei 210 bis 24O°C, für Nylon-6 bei 145 bis 190⁰C, für Polyacrylnitril bei 215 bis 255°C und für Polyäthylenterephthalat bei 190 bis 23O°C. Wird ein Fadenbündel mit höheren Geschwindigkeiten in die erste Behandlungszone eingeführt, so werden wegen der kürzeren Verweilzeiten des Fadenbündels in den Zonen steigende Temperaturen der Gasmedien erforderlich. Für Fadenbündel aus Nylon-6 mit dem Gesamttiter von 4400 dtex aus 268 Einzelfäden beispielsweise empfiehlt sich bei einer Fadeneinführungsgeschwindigkeit von etwa 800 m eine Temperatur von 350 bis 43O⁰C für das Gasmedium, bei einer Fadeneinführungsgeschwindigkeit von 1200 m eine Temperatur von 440 bis 52O°C (wobei davon ausgegangen wird, daß das Fadenbündel nicht vorerwärmt der Texturiervorrichtung zugeführt wird). Die obere Grenze der Temperatur des verwendeten Gasmediums liegt bei etwa 55O°C sie ist auch von der Belastbarkeit der Werkstoffe der Kräuselvorrichtung abhängig.

Man kann natürlich auch die Temperatur des Gasmediums absenken und dann die Fadenbündel vorerwärmt zuführen, beispielsweise ist es zweckmäßig, die bei den für das jeweilige Fadenmaterial günstigen Temperaturen verstreckten, noch heißen Fäden der Fadenbündel unmittelbar in die Texturiervorrichtung einzuführen. Die Geschwindigkeit der strömenden Gasmedien wird durch den Druck, mit dem das Gasmedium in die verwendete Vorrichtung eingeführt wird und durch die Abmessung der Vorrichtung bestimmt. Eingangsdrücke von 3 bis 7 atü, insbesondere von 4 bis 6 atü haben sich bei Innendurchmessern von 1,5 bis 3 mm als günstig erwiesen. Der Gasdurchsatz erreicht dann Werte zwischen 3 und 7 Nnr/Std. Der Vorteil

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der Vorrichtung liegt insbesondere darin, daß sie auch bei langen Betriebszeiten in ihren Maßen praktisch keine Veränderung erfährt, so daß sie ohne Nachstellung der Bedingungen über lange Zeit betrieben werden kann und die Kräuselung sehr gleichmäßig ausfällt.

Unter Fäden werden endlose Gebilde, wie Garne, Fadenbündel, Einzelfäden oder auch Bänder, Flachfäden und Spleißfasern aus Folien sowie Folienstreifen verstanden. Der Titer der Einzelfäden kann beispielsweise zwischen 1 und 30, vorzugsweise zwischen 10 und 30 den betragen. Die Zahl der Einzelfäden in den Fadenbündeln oder Garnen kann zwischen 2 und einigen Tausend liegen. Die Fäden in den Fadenbündeln oder Garnen können verstreckt oder teilverstreckt der Kräuselbehandlung zugeführt werden. Es ist weiterhin möglich, Fäden mit rundem oder profiliertem, beispielsweise trilobalem Querschnitt zu verwenden. Es kann zweckmäßig sein, wenn die Fadenbündel oder Garne einen gewissen Vordrall haben, beispielsweise einen Drall von bis zu 30, insbesondere bis zu 25 Drehungen/m. Ein solcher Vordrall gibt den Fadenbündeln oder Garnen einen gewissen Zusammenhalt, so daß sich solche Gebilde leichter handhaben lassen.

Als synthetische lineare bzw. praktisch lineare fadenbildende organische Hochmolekulare zur Herstellung der Fäden kommen besonders übliche lineare synthetische hochmolekulare Polyamide mit in der Hauptkette wiederkehrenden Carbonamidgruppen, lineare synthetische hochmolekulare Polyester mit in der Hauptkette wiederkehrenden Estergruppierungen, fadenbildende Olefinpolymerisate, fadenbildendes Polyacrylnitril bzw. überwiegend Acrylnitrileinheiten enthaltende fadenbildende Acrylnitrilcopolymerisate sowie Cellulosederivate, wie Celluloseester in Betracht. Geeignete hochmolekulare Verbindungen sind z. B. Nylon-6, Nylon-6,6, Polyäthylenterephthalat, lineares Polyäthylen oder isotaktisches Polypropylen.

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Claims

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Patentanspruch

Vorrichtung zur Herstellung texturierter Fäden aus synthetischen linearen hochmolekularen Stoffen mittels erhitzter strömender Medien bestehend aus einer geschlossenen ersten Verhandlungskammer mit einem Rohrstutzen für die Zufuhr des strömenden Mediums einem Fadeneinführungskanal an der einen Stirnseite dieser Behandlungskammer, einem Fadenführungskanal, der von der anderen Stirnseite in die Behandlungskammer hineinragt, wobei der Fadenführungskanal starr mit der Behandlungskammer verbunden ist und das Verhältnis der lichten Weite von Fadeneinführungskanal zu Fadenführungskanal bei 1:1 bis 1·Λ liegt, und der Fadeneinführungskanal in einem Abstand von 0,1 bis 3 mm angeordnet ist, und einer zweiten, auf dem freien Ende des Fadenführungskanals angebrachten kanalförmigen Behandlungskammer mit radialen Schlitzen in Längsrichtung des Kanals diese Behandlungskammer dadurch gekennzeichnet, daß die zweite zylindrische mit radialen Schlitzen in Längsrichtung des Kanals versehene Behandlungskammer sich in ihrem unteren Teil außen konisch oder absatzmäßig erweitert und im Innern eine plötzliche Querschnittserweiterung auf das 2- bis 1Ofache des Kanals •aufweist, wobei die Längsschlitze sich auch in den, gegebenenfalls konisch, erweiteren Bereich erstrecken, am Ende jedoch durch einen geschlossenen Ring abgeschlossen sind.

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG Zeichn.

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