DE2506635A1

DE2506635A1 - Verfahren und vorrichtung zum texturieren von garn

Info

Publication number: DE2506635A1
Application number: DE19752506635
Authority: DE
Inventors: Hans Heinrich Richter
Original assignee: Leesona Corp
Current assignee: Leesona Corp
Priority date: 1974-03-06
Filing date: 1975-02-17
Publication date: 1975-09-11
Also published as: GB1503924A; US3971200A; FR2263316A1; GB1503923A

Description

"Verfahren und Vorrichtung zum Texturieren von Garn"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Texturieren oder Strukturieren von Garn und insbesondere ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von wärmefixierten Garnen.

Texturierte Garne, z.B. Kräuselgarne für die Teppichherstellung, sind bekannt. Derartige Garne werden herkömmlicherweise nach einem Verfahren hergestellt, bei dem ein Strang in einem Autoklaven wärmefixiert wird. Bei diesem Verfahren wird ein zwei- oder raehrfädiger Zwirn zu einem Strang geformt und das Garn wird einer Dampftrommelbehandlung (steam tumbling) und danach in einem Autoklaven bei erhöhter Temperatur der Einwirkung von Dampf ausgesetzt. Das Garn wird danach getrocknet und in an sich bekannter Weise breitgezogen, um hierauf aus dem Strang zu einem Garnwickel umgespult zu werden. Die Dampftrommelbehandlung dient zur Entwicklung der latenten Kräuselung im Garn, während durch

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die Autoklavenbehandlung die gebildete Kräuselung (Volumen) und der Drall im Einzelfaden des Garns fixiert werden. Das nach diesem Verfahren hergestellte Garn stellt derzeit den Qualitätsstandard dar, der dadurch erreicht wurde, daß das Garn zur Entwicklung der latenten Kräuselung durch eine erste Erwärmungszone und sodann durch eine zweite Erwärmungszone geführt wird, in welcher das Garn auf eine wesentlich höhere Temperatur erwärmt wird als in der ersten Erwärraungszone, und schließlich zur Fixierung durch eine Kühlzone geleitet wird. Während sich das Garn in der zweiten Erwärmungszone und in der Kühlzone befindet, wird ihm ein Falschdrall erteilt.

Aufgabe der Erfindung ist also die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Kräuseln, Wärmefixieren und Aufspulen von Garn zu einem Garnwickel in einem kontinuierlichen Arbeitsgang, wodurch ein Garn mit ebenso guten Eigenschaften wie bei den nach dem Autoklaven-Wärmefixierverfahren hergestellten Garnen erhalten wird.

Bei diesem Verfahren sollen die Größe des Garnvolumens bzw. der Kräuselung und der positive Drall des mehrfädigen, gezwirnten Garns variabel sein, wodurch der Vorteil eines hohen Vielseitigkeitsgrads des Verfahrens zur Gewährleistung verschiedenartiger Teppichstrukturen geboten wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Garnfaden zur Erwärmung von einem Garnvorrat zu einer ersten Heisaone geleitet wird, daß der Garnfaden sodann zu einer zweiten Heizzone überführt wird, in welcher er auf eine höhere Temperatur erwärmt wird als in der ersten Heizzone, daß der Garnfaden sodann abgekühlt wird, daß dem Garnfaden in der zweiten Heizzone und in der Abkühlzone ein Falschdrall erteile wird, daß der Garnfaden in der zweiten Heizzone und in der Ab-

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kühlzone unter eine Fadenspannung gesetzt wird und daß der Garnfaden schließlich aufgespult wird.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 eine Fig. 2 ähnelnde Darstellung einer weiter abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer noch weiter abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,

Pig· 5 eine schematische perspektivische Darstellung einer noch weiter abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine graphische Darstellung des Verzwirnungs- oder Drall-Ansprechverhaltens von Garnproben in Abhängigkeit von den Verarbeitungsgeschwindigkeiten der Garnproben unter den zu erläuternden Versuohßbedingungen,

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Ergebnisse der erfindungsgemäß durchgeführten Versuche zur Veranschaulichung der "Drall-Lebendigkeit" (twist live,JLines$ in den Garnproben,

Fig. 8 eine Wiedergabe einer vergrößerten photographischen Aufnahme einer nach dem Autoklavenverfahren hergestellten Garnprobe,

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Fig. 9 bis 1? Wiedergaben vergrößerter photographischer Aufnahmen von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Garnproben, die entsprechend den Erläuterungen der einzelnen Abbildungen bei unterschiedlichen Durchlaufgeschwindigkeiten und Drallgraden erzeugt wurden,

Pig. 14 eine vergrößerte Wiedergabe einer photographischen Aufnahme eines Florteppichmusters, das aus einem nach dem Autoklavenverfahren gewonnenen Garn hergestellt wurde, und

Fig. 15 eine Fig. 14 ähnelnde Darstellung eines Florteppichmusters, das aus dem erfindungsgemäß unter den Verfahrensbedingungen von 4 Drehungen je 25,4 mm und einer Durchlaufgeschwindigkeit von etwa 100,65 m/min (110 YPM) gewonnenen Garn hergestellt wurde.

Gemäß Fig. 1 wird zwei- oder raehrfädiger Garnfaden Y, dem vorher durch entsprechende Behandlung eine latente Kräuselung (Volumen) erteilt worden 1st, in normaler Weise von einem Garnwickel 12 mittels einer Speisewalze 16 und damit zusammenwirkenden Kleramrollen 18 und 20 abgezogen. Ein Reservevorrat des latent gekräuselten Garns ist auf einem Garnwickel 10 vorgesehen, und die beiden Garnwickel 10 und 12 sind durch ein Übertragende 11 mitteinander verbunden. Zwischen dem Garnwickel 12 und der Speisewalze 16 ist ein zweckmäßiger Fadenführer 22 zur Führung des Garnfadens Y zur Speisewalze vorgesehen. Das Garn Y läuft von der Speisewalze 16 aus durch eine Krauselheizeinheit 24, in welcher das Garn Y erwärmt wird, so daß in ihm eine latente Kräuselung entwickelt wird. Die Heizeinheit 24 besteht aus zwei lotrecht verlaufenden Abschnitten 25 und 26, die unter Bildung einer im wesentlichen U-förmigen Heizeinheit

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durch einen Krümmungsabschnitt 27 miteinander verbunden sind. Aus der Heizeinheit 24 läuft das Garn Y über Quetsch- oder Klemmrollen 52 und 55 zu einer zweiten bzw. "Fixier"-Heizeinheit 28, die gemäß Pig. I ebenfalls lotrecht verlaufende Abschnitte 29 und 50 aufweist, welche wiederum unter Bildung einer U-förmigen Heizeinheit durch einen Krümmungsabschnitt 51 miteinander verbunden sind. Das Garn Y wird in der Heizeinheit 28 auf eine höhere Temperatur erwärmt als in der Kräuselheizeinheit 24, da die Heizeinheit 28 ein Fixieren des Garns bewirkt.

In der Kräuselheizeinheit 24 wird das Garn Y vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von etwa I60 bis 190⁰C und in der zweiten Heizeinheit auf eine Temperatur im Bereich von etwa 220⁰C bis zu etwa 5⁰C unter dem Schmelzpunkt des Garns Y erwärmt. Vorzugsweise sollte der Temperaturbereich in der ersten Heizeinheit bei etwa I60 bis l8o°C und am günstigsten bei etwa I65 bis 175°C liegen.

Nach dem Austritt aus der Heizeinheit 28 durchläuft das Garn Y eine Kühlzone C und anschließend eine Falschzwirnspindel Jk, wobei der dem Garn Y durch die Spindel 54 erteilte Falschdrall in T^wegungsrichtung rückwärts in den in der Heizeinheit 28 befindlichen Garnabschnitt wandert. Der Übergang des Falschdralls in den in de" Heizeinheit 24 befindlichen Abschnitt des Garns Y wird dadurch verhindert, daß die Rollen 52 und 55 als Zwirn- oder Drallfalle wirken. Nach dem Durchlauf durch die Kühlzone G und die Falschzwirnspindel 54 wird das Garn Y durch Speise- und Klemmwalzen und 44 zu einer Spuleinheit T geführt. Die Einheit T weiso eine übliche Spindel S, auf welcher ein Garnwickel P gebildet wird, sowie einen damit zusammenwirkenden Rollenbügel für den Reibantrieb der Spindel und des Garnwickels auf.

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Zwischen dem Rollenbügel 46 und den Speise- und Klemmwalzen 42, 44 ist ein Fadenführer 48 angeordnet, welcher das Garn Y zur Spuleinheit zuführt.

Das in der Heizeinheit 24 befindliche Garn Y wird durch Regelung der Relativdrehzahlen der Speisewalze 16 und der Klemmrollen 32, 33 unter einer vergleichsweise geringen Zugspannung von vorzugsweise 1 bis 2 g gehalten. In der Heizelnheit 28 wird das Garn Y dagegen unter einer höheren Zugspannung gehalten als in der Heizeinheit 24, nämlich vorzugsweise unter einer Zugspannung von 4 bis 16 g. Die Zugspannungsregelung erfolgt dabei durch Regelung der Drehzahl der Walze 42 relativ zu derjenigen der Rollen 32 und 33·

Die Fig. 2 bis 5 veranschaulichen abgewandelte Ausführungsformen der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.

Wie aus den Fig. 2 bis 5 hervorgeht, können ohne weiteres unterschiedliche Konfigurationen von Heizeinheiten zum Kräuseln und Fixieren des Garns Y angewandt werden. Gemäß Fig. 2 kann die Fixier-Heizeinrichtung 52, genauer gesagt, einen praktisch geraden, waagerechten Abschnitt 53 zwischen ihren lotrecht verlaufenden Abschnitten 54 und 56 aufweisen. Gemäß Fig. 2 kann das Garn Y außerdem gewünsentenfalls durch die Speisewalze 16 und Klemmrollen 18 und 20 nach oben abgezogen werden. Ein zwischen dem Garnwickel 12 und diesen Walzen bzw. Rollen angeordneter Fadenführer 60 unterstützt die Aufwärtsführung des Garns Y.

Fig. 3 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher die Fixier-Heizeinheit 52 die gleiche Konfiguration besitzt wie die ent-

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sprechende Einheit gemäß Fig. 2, während die Kräuselheizeinheit 70 eine geradlinige Heizeinheit ist, die derart angeordnet ist, daß das Garn Y zunächst vom Garnwickel 12 abwärts und dann geradlinig aufwärts durch die Heizeinheit 70 und in die Fixier-Heizeinheit 52 läuft.

Fig. 4 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform dieser Vorrichtung, bei welcher sowohl die Kräuselheizeinheit 72 als auch die Fixierheizeinheit 74 geradlinig ausgebildet und so angeordnet sind, daß das Garn Y in einer im wesentlichen waagerechten Bewegungsbahn vom Garnwickel 12 zum Aufspulgarnwickel P läuft.

Beispiel 1

Ein nicht fixiertes zweifädiges Nylonfasergarn von IJOO den mit latenter Kräuselung (Volumen) und einem Drall von 3,3 Drehungen auf 25,4 mm wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Geschwindigkeit von etwa 91,5 m/mfh verarbeitet. Die Temperatur in der eine Länge von etwa 2,44 m (8 Fuß) besitzenden Kräuselheizeinrichtung betrug 190⁰C, und das Garn Y wurde in dieser Heizeinheit unter einer Zugspannung von 1 g gehalten. Die Temperatur in der eine Länge von etwa 4,575 m (I5 Fuß) besitzenden Fixierheizeinheit betrug 225°C, und die auf das Garn ausgeübte Zugspannung lag bei 4 bis 8 g, wobei dem Garn ein Drall von 6,6 Drehungen je 25,4 mm erteilt wurde. Das Garn lief durch die auf Umgebungstemperatur gehaltene Kühlzone hindurch, während es falschgezwirnt wurde. Die Länge der Kühlzone von der Fixierheizeinheit zur Falschzwirnspindel betrug etwa 1,525 m. Anschließend wurde das Garn unter einer Zugspannung von 50 g zu einem Garnwickel aufgespult. Nach dem Noppensetzen (tufting), Schneiden und Färben zeigte das Garn eine ausgezeichnete Bauschigkeit bzw. Kräuselung

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lind guten Endzusammenhalt bzw. Endbegrenzung (end definition), ausgezeichnete Fixiereigenschaften sowie hervorragende Drall- und Farbgleichmäßigkeit.

Beispiel 2

Bei einem weiteren erfindungsgemäß durchgeführten Beispiel wurde ein nicht fixiertes, gesponnenes Nylongarn von Ij500 den mit latenter Kräuselung und einem Drall von 3*0 Drehungen je 25,4 mm nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Geschwindigkeit von 63,9 m/min verarbeitet. Die Längen der Heizeinheiten und der Kühlzone waren dabei die gleichen wie in Beispiel 1. Die Temperatur in der Kräuselheizeinheit wurde auf 170⁰C gehalten, und das Garn wurde in dieser Einheit einer Zugspannung von 2 g unterworfen. In der Fixierheizeinheit, in welcher die Temperatur auf 225⁰C eingestellt war, wurde das Garn unter einer Zugspannung von 6 bis 14 g gehalten, und dem Garn wurde ein Drall von 6 Drehungen auf 25,4 mm verliehen. Sodann wurde das Garn durch die auf Umgebungstemperatur befindliche Kühlzone geleitet, während es durch die Falschzwirnvorrichtung falschgezwirnt wurde. Hierauf wurde das verarbeitete Garn unter einer Zugspannung von 50 g zu einem Garnwickel gespult. Nach dem Noppensetzen, Schneiden und Färben besaß das Garn die gewünschte Kräuselung (Volumen) sowie ausgezeichneten Endzusammenhalt, ausgezeichnete Fixiereigenschaften sowie gute Drall- und Farbgleichmäßigkeit.

In Fig. 5 ist noch eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform dient ein Vorratswickel 12 mit Garn, das latente Kräuselungseigenschaften besitzt, als Garnvorrat, wobei das Garn vom Garnwickel über dessen Ende abgezogen, über einen Fadenführer 22 und in ein geschlossenes Einfädel- oder Führungsrohr 80 geführt wird, dessen Aufgabe darin besteht, einen Führungsweg für das

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Garn zu einem ersten Satz von zwangsgetriebenen Speisewalzen 82 festzulegen. Von letzteren wird das Garn in eine U-förmige Rohr-Kräuselheizeinrichtung 84 eingeleitet, aus welcher es an einem aufwärts gerichteten Abschnitt austritt, um durch einen zweiten Satz von zwangsgetriebenen Speisewalzen 86 erfaßt zu werden. Das Garn Y gelangt von den Speisewalzen 86 zu einer umgekehrt U-förmigen Rohr-Fixierheizeinrichtung 88, in welcher das Garn erwärmt und gleichzeitig zu einem Rauchabzugsrohr 90 geleitet wird, welches die bei der Erwärmung des Garns in der Heizeinheit 88 entstehenden Dämpfe absaugt. Nach dem Austritt aus dem Rohr 90 wird das Garn Y von einer Falschzwirnspindel ;54 erfaßt und durch diese einer Falschzwirnung unterworfen. Die Spindel J>k vermag hierbei dem Garn einen Drall zu erteilen, der sich in Rückwärtsrichtung durch das Rauchabsaugrohr 90 und die Fixierheizeinheit 88 zurück verlagert. Die dem Garn erteilte Drehung wird schließlich von den Speisewalzen 86 abgefangen, so daß ihre weitere Ausbreitung verhindert wird. Die zwischen dem stromabseitigen, d.h. in Bewegungsrichtung des Garnfadens vorderen Ende der Fixierheizeinheit 88 und der Falschzwirnspindel J>k gebildete Zone stellt eine Kühlzone 92 für das Garn dar, und diese Zone umfaßt gemäß Fig. 5 die Gesamtlänge des Rohrs 90. Ersichtlicherweise bewirkt somit die Falschzwirnspindel ~$k in Verbindung mit der Fixierheizeinheit und der Kühlzone eine Falschzwirnung des gekräuselten C^rrris, d.h. letzteres wird in einem kontinuierlichen Arbeitsgang und ohne Unterbrechung zwischen den einzelnen Schritten um seine eigene Achse herum verdreht bzw. verdralit, erwärmt, dann abgekühlt (was üblicherweise als "Wärmefixierung" des Dralls bezeichnet wird) und dann entzwirnt. Bei der Durchführung des erfindungsgeraässen Verfahrens wird mithin dem gekräuselten Garn eine Falschzwirnung überlagert. Wie noch näher erläutert werden wird, verläuft dabei die Drehrichtung der Falschzwirnung in die-

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selbe Richtung wie der (Einzel-)Padendrall des Zufuhrgarns. Infolgedessen besitzt das so behandelte Garn, dem durch den Verzwirnungs-Wärmefixiervorgang "Gedächtnis-" bzw. "Rückstelleigenschaften" (memory) verliehen wurden, die Eigenschaft, daß es sich in seinem wärmefixierten Zustand um seine eigene Achse herum verdreht oder verdrallt. Wenn beispielsweise ein Teppich mit dem so behandelten Garn mit Noppen oder Flor besetzt und dann einer Trittprüfung (walk out test) unterzogen wird, sind die in den Teppich eingearbeiteten Garnfäden infolge der ihnen innewohnenden Torsionskrafte bestrebt, auch nach längeren Beanspruchungszeiträumen ihre ursprüngliche Lage wieder einzunehmen.

Nach dem Durchlauf durch die Palschzwirnspindel j54 wird der Garnfaden Y über eine frei drehbare Zwischenrolle 94 sowie durch zwangsgetriebene Speisewalzen 96 geführt und dann an der Spuleinheit T, welche die gleiche Vorrichtung wie die in Verbindung mit den Pig. I bis 4 beschriebene Vorrichtung sein kann,zu einem Garnwickel P aufgespult. Die Einführung des Garnfadens durch die Rohre 80, 84 und 88 kann dadurch erfolgen, daß das Garn durch diese Rohre hindurchgeblasen wird.

Die Zugspannung des in der beschriebenen Vorrichtung behandelten Garns wird auf übliche Weise in Abhängigkeit von den Eigenschaften des zu verarbeitenden Garns und den gewünschten Eigenschaften des Garnendprodukts auf einen bestimmten, vorgeschriebenen Wert eingestellt. Diese Zugspannung wird in der Kräuselheizeinheit 84 dadurch eingestellt, daß die Drehzahl der Speisewalzen 82 relativ zur Drehzahl der Speisewalzen 86 entsprechend geregelt wird, um die Fadenspannung in dieser Heizeinheit auf einem gleichmäßigen Wert zu halten. Genauer gesagt, werden die Speisewalzen 82 mit etwas höherer Drehzahl angetrieben als die Speisewalzen 86,

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so daß eine sogenannte "Überspeisung" erreicht wird, die für gewöhnlich in Prozenten ausgedrückt wird. Diese Überspeisung ermöglicht ein kontrolliertes Maß von Entspannung (des Garnfadens) in der Krauselheizeinrichtung 84, welches ausreicht, um das Garn Y sich in dieser Heizeinrichtung so weit entspannen zu lassen, daß sich die Kräuselung im Garn entwickeln kann. Auf ähnliche Weise werden die Speisewalzen 86 und 96 mit vorbestimmten Drehzahlen angetrieben, um in der Zone zwischen diesen Speisewalzen eine kontrollierte, gleichmäßige Überspeisung bzw. Entspannungsgröße im Garnfaden zu gewährleisten, wobei diese Überspeisung in der Zone zwischen diesen Speisewalzen einen negativen Wert besitzen kann, um eine zweckmäßige Fadenspannung des Kräuselgarns für das Verzwirnen zu erreichen.

An dieser Stelle sollte möglicherweise erwähnt werden, daß bei der Verarbeitung von "Zwirnkräuselgarnen" (torque stretch yarn) Kunstfasergarne mittels einer Palschzwirnvorrichtung verzwirnt werden, so daß sie eine gekräuselte und "gewundene" (pigtailed ■ Schweineschwanzartige) Struktur sowie Stretchbzw. Dehnungs- und Rückstelleigenschaften besitzen, welche sie von unbehandelten Garnen unterscheiden. Verfahren zur Herstellung solcher Zwirnkräuselgarne sind bekannt und brauchen daher nicht näher erörtert zu werden. Es sollte jedoch darauf hingewiesen werden, daß sich ein derartiges Garn, wenn es Faden für Faden in spannungsfreiem Zustand untersucht wird, durch zwei verschiedene Arten von Verformungen auszeichnet, von denen die eine als Kräuselung (crimp) und die zweite als "Windungen" (pigtails) bezeichnet wird.

Wenn man einen Einzelfaden des Zwirnkräuselgarns an beiden Enden erfaßt und sich dann vollständig entspannen läßt, wird die als "Windungen" bezeichnete Verformung deutlicher sichtbar. Der Faden verschlingt sich dabei an verschiedenen,

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wahllos verteilten Stellen um sich selbst, wodurch die "Windungen" gebildet werden. Wenn dieser Faden dann bis zu dem Punkt gestreckt wird, an welchem sich die "Windungen" eben aufgerollt Viaben, wird die als "Kräuselung" bezeichnete Verformung besser sichtbar. Der Faden besitzt dabei aufgrund der ihm durch den Verzwirnungs- und Wärmefixierungsvorgang verliehenen Konfiguration ein wellenförmiges Aussehen, doch ist er dabei nicht in sich selbst verschlungen. Selbstverständlich ist die Kräuselung auch in den Fadenwindungen vorhanden, doch da die Windungen-Verformung stärker ist als die Kräuselverformung, wird letztere weitgehend durch die Windungenbildung verdeckt, bis die Windungen durch Strecken des Fadens aus ihm entfernt werden. Wird der Faden dann noch weiter gestreckt, so verschwindet die Kräuselung und man erhält einen geraden bzw. glatten Faden. Bei Entspannung des Fadens tritt jedoch die Kräuselung und schließlich auch die Windungenbildung wieder auf.

Bei den nachfolgend zu beschreibenden Beispielen wird das gekräuselte Garn mit so vielen Drehungen falschgezwirnt, daß dem Garn eine Torsionsvorbelastung bzw. "Rückstellfähigkeit" in Richtung des Fadendralls verliehen wird. Die in den Beispielen angegebene geringe Zahl von Drehungen (1 bis 6 Drehungen auf je 25,4 mm) ruft jedoch noch keine Windungenbildung oder eine erkennbare Kräuselung in den Fäden hervor. Ersichtlicherweise kann jedoch eine entsprechend hohe Zahl von Falschzwirndrehungen in das Garn eingeführt werden, um die Windungenbildung und Kräuselung einzuleiten, falls ein Garn mit diesen Eigenschaften gewünscht wird.

Obgleich die Vorrichtung gemäß Fig. 5 ersichtlicherweise so bemessen werden kann, daß sie einer großen Vielfalt von Bedingungen und Aufstellraumüberlegungen angepaßt ist, wurde

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bei einer bereits erprobten Vorrichtung dieser Art eine Kräuselheizeinrichtung 84 mit einer Gesamtlänge von etwa 3,05 m vorgesehen, deren waagerechter Abschnitt etwa 1,8 m lang war und bei welcher die einander gegenüberliegenden, hochgezogenen Abschnitte gleiche Länge besaßen. Die Fixierheizeinheit 86 der Vorrichtung besaß dabei eine Gesamtlänge von 6,10 m mit einem Radius von 91*5 om, und sie war mit einer polierten Innenfläche versehen, um eine praktisch gleichmäßige Drallwanderung von der Falschzwirnspindel 34 zu den Speisewalzen 86 zuzulassen. Vorteilhafterweise werden die Temperaturen der Heizeinheiten 84 und 88 mit + 1°C gehalten. Bei der Falschzwirnspindel J4 kann es sich um diejenige gemäß der USA-Patentschrift 5 O44 247 handeln. Zur besseren Verdeutlichung der Erfindung sind im folgenden anhand der Fig. 6 und 7 Proben von Garn, die einerseits mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 5 und andererseits mit der gleichen Vorrichtung, aber mit außer Betrieb gesetzter Falschzwirnspindel behandelt wurden, sowie eine Vergleichsprobe eines unbehandelten Garns näher erläutert.

Bei den in den Fig. 6 und 7 veranschaulichten Versuchen war das Zufuhrgarn ein von der Firma E.I. du Pont de Nemours & Co. (Inc.), Wilmington, Delaware/USA, hergestelltes zweifädiges Endlosfaden-Kräuselgarn aus Nylon 6~6_t Typ 847, mit 1300 den und S-Drehung mit 2,6 Z-Drehungen auf 25,4 mm in den Einzelfäden und 2,9 S-Drehungen auf 25,4 mm im gefachten Garn, so daß sich ein Garn mit ausgeglichener Drehung bzw. Verzwirnung ergab. Dieses Garn wird im folgenden als "unbehandeltes Garn" bezeichnet. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß das Garn, obgleich es als "gekräuselt¹¹ bezeichnet wird, tatsächlich in der Weise hergestellt worden ist, daß es eine beträchtliche Restkräuselung oder latente Kräuselung besitzt, d.h. eine Kräuselung, die nach der Lieferung des Garns vom

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Hersteller zum Abnehmer entwickelt wird. Erfindungsgemäß wird diese latente Kräuselung im Kräuselungsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens entwickelt oder aktiviert, wobei bei diesem Verfahrensschritt - wie erwähnt - das Garn unter geregelter Wärmeeinwirkzeit und Fadenspannung erwärmt wird. Nach der Kräuselung ist es außerdem notwendig, das so behandelte Garn stärker zu "tempern" (to anneal), um ein "fixiertes Garn" zu erzeugen. Bei diesem Verfahren wird das zur Kräuselung behandelte Garn unter geregelten Zeit- und Temperaturbedingungen einer ausreichend hohen Temperatur ausgesetzt und dann abgekühlt, um dabei eine weitere Änderung des Kräuselzustands des Garns auszuschließen. Erfindungsgemäß bilden die Fixierheizeinheit 88, die Kühleinheit 92 und die durch die Speisewalzen 86 und 96 gewährleistete Fadenspannungsregelung eine ganz spezielle Zone, in welcher die Fixierung der Kräuselung und der Drall im gefachten Garn gleichzeitig mit dem erwähnten Falschzwirnen des Garns erreicht wird.

Die in den Fig. 6 und 7 mit "autoklav_wbehandeltes Garn" bezeichnete Probe wurde nach dem von der Firma E.I. du Pont de Nemours & Co. (Inc.) herausgegebenen Du Pont Technical Information Bulletin N-2J5 vom Juni I969 hergestellt.

Vier Proben des unbehandelten Garns wurden in der Vorrichtung gemäß Fig. 5 mit Durchlaufgeschwindigkeiten im Bereich von 41,18 bis 109,8 m/min behandelt. Im Fall der verzwirnten Proben wurde die Falschzwirnspindel 24 betätigt, um den einzelnen Proben Falschzwirngrade von 1, 2, 3, 4 und 6 Drehungen auf jeweils 25,4 mm zu erteilen. Die restlichen Verfahrensbedingungen für alle vier verzwirnten Proben sowie für die unverzwirnten Proben sind nachstehend aufgeführt:

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Temperatur der Krauselheizeinheit 84 19O°C Temperatur der Fixierheizeinheit 88 225⁰C Fadenspannung an der Spuleinheit T 100 g Garnüberspeisung zur Krauselheizeinheit 84 6,7 % Garnüberspeisung zur Fixierheizeinheit 88 3,9 %

Proben dieses 1500 den-Nylongarns wurden nach der Behandlung vom Garnwickel P entnommen. Im Fall des unverzwirnten Garns wurde die Spindel durch Abschalten des Antriebs außer Betrieb gesetzt und im Stillstand gehalten, und das Garn lief die unwirksam gemachte Spindel hindurch.

In den Fig. 6 und 7 sind die Ergebnisse von an den genannten Proben durchgeführten Versuchen veranschaulicht. Die Versuche waren dabei zur Messung der rückgewinnbaren Drehung in Jeder Garnprobe ausgelegt. Da es kein genormtes Verfahren zur Prüfung der "Lebendigkeit" (liveliness) von verzwirntem Garn gibt, wurde ein Versuch zur quantitativen Messung des in Jeder Garnprobe vorhandenen Drehmoments bzw. der Torsion entwickelt, wobei diese Torsion die Rückstellfähigkeit angibt. Die entsprechende Vorrichtung bestand aus zwei Klemmstücken, von denen das eine vorrichtungsfest und das andere bewegbar, in einem Abstand von lOO cm, auf einer Schneckenwelle montiert war. Jede zu untersuchende Probe wurde von einem Garnwickel abgespult, wobei darauf geachtet wurde, daß der Drall der betreffenden Probe nicht aufgehoben wurde. Das eine Ende jeder Probe wurde am festen Klemmstück und das andere Ende am bewegbaren Klemmstück befestigt, wobei eine Gewichtsbelastung von 20 g angewandt wurde, um eine festgelegte Fadenspannung der Garnprobe zu erreichen. Ein 2,5 g schweres Gewicht wurde in einer Entfernung von 50 cm von jedem Klemmstück'an der Garnprobe aufgehängt. Die Schneckenwelle wurde durch einen Elektromotor angetrieben, so daß sich das beweg-

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bare Klemmstück auf das feste Klemmstück zubewegte. Der Motor wurde abgestellt, wenn sich die Garnprobe in sich selbst zu verdrehen bzw. zu verdrallen begann. Jeder Versuch wurde fünfmal wiederholt, und der Durchschnitt der fünf Messungen des Abstands zwischen den beiden Klemmstüoken, die Richtung des Dralls (S- oder Z-Drall) und die Zahl der Drehungen, d.h. die Zahl der Drehungen, mit denen sich der Garnfaden in seiner Mitte um sich selbst verdrallte, wurden aufgezeichnet. Ersichtlicherweise würde dabei ein völlig drallfreies bzw. unverzwirntes Garn ohne Schlingenbildung, d.h. ohne jede Verdrehung in sich, herabhängen. Je näher die beiden Klemmstücke gegeneinander verschoben werden, um so geringer ist die im Garn vorhandene Torsion bzw. Drehung. Je größer andererseits der Drall in Strangriohtung (ply direction) ist, um so größer ist die Torsion bzw. Drehung. Die bei diesen Versuchen erhaltenen Daten sind in den graphischen Darstellungen von Fig. 6 und 7 wiedergegeben. Aus Fig. 6 geht hervor, daß die unbehandelten Garnproben, das autoklav behandelte Garn und das Garn ohne Falschzwirnung eine geringfügige Tendenz zu einem Aufdrehen, d.h. zu einer Drehung in Z-Richtung besaßen, während alle Proben, die durch die Falschzwirnspindel zusätzlich verzwirnt worden waren, eine Drehtendenz in S-Richtung besaßen, und zwar zumindest bei einigen Durchlaufgeschwindigkeiten im Bereich von 41,18 bis 109,8 m/min. Aus Fig. 7, gemäß welcher die Rückstellfähigkeit jeder Probe dem Abstand zwischen den Klemmstücken auf dem Prüfstand, bei welchem sich das Garn in sich verdreht, proportional ist, geht hervor, daß die unbehandelten Proben, ebenso wie die unverzwirnten Proben, eine Neigung zu einem Aufdrehen, d.h. zu einer Drehung in Z-Richtung besaßen. Das autoklav»J>ehandelte Garn zeigte eine geringfügige Tendenz zum Aufdrehen. Dagegen besaßen alle anderen, mit Hilfe der Vorrichtung gemäß Fig. 5 behandelten Proben, d.h. diejenigen mit

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eingeführtem Falschdrall, eine Tendenz, sich in S-Richtung zu drehen, wobei die diese Rückstellfähigkeit verursachenden Drehmoment- oder Torsionskräfte eine Funktion der Betriebsbedingungen darstellen, unter denen die Proben behandelt wurden.

Hierbei ist zu beachten, daß die erwähnten Proben, welche der Wirkung der Falschzwirnspindel 34 unterworfen wurden, einen Falschdrall in derselben Richtung besitzen, in welcher der Strangdrall (ply twist) eingeführt wurde, nämlich einen S-Drall im Fall dieser Proben; hierdurch wird ein ziemlich überraschendes Ergebnis erzielt. Genauer gesagt: Beim bekannten Falschzwirnen von Kunstfasergarnen erfolgt das Falschzwirnen, um dem Garn eine gekräuselte Struktur zu verleihen, die eine Vergrößerung des Querschnitts des behandelten Garns bewirkt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren bewirkt der Falschzwirnschritt dagegen tatsächlich eine Verringerung der Kräuselung oder Bauschigkeit, d.h. des Volumens, so daß sich die Garn-Einzelfäden beim Schneiden des Garns, beispielsweise während eines Noppensetzvorgangs, fester gegeneinander drehen. Diese Wirkung wird deutlich durch die Photographien gemäß den Fig. 9 bis 13 veranschaulicht, welche verschiedene der vorstehend erläuterten und in den graphischen Darstellungen von Fig. 6 und 7 behandelten Garnproben zeigen. Diese Photographien veranschaulichen einen Vergleich eines Endes eines autoklavjDehandelten Garnfadens (Probe gemäß Fig. 8) mit den Enden von Garnproben, die mit einem Falschdrall von O, 3 und 6 Drehungen pro 25,4 mm bei Durchlaufgeschwindigkeiten von 41,18, 54,9, 73,2, 91,5 und 109,8 m/rain behandelt wurden. In diesen Photographien sind der Zusammenhalt der Enden (end definition) der einzelnen Proben sowie die gerade Form und die Gleichmäßigkeit des Garndurchmessers ohne weiteres er-

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sichtlich. Hierbei ist zu beachten, daß die Probe gemäß Fig. 8, welche eine Aufnahme des autoklav^behandelten Garns zeigt, einen ziemlich gleichmäßigen Durchmesser besitzt, wobei das Ende der Probe im wesentlichen den gleichen Durchmesser besitzt wie ihr restlicher Abschnitt. Die erfindungsgemäß erzielten Ergebnisse sind z.B. aus Fig. 9 besonders deutlich ersichtlich, welche das mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 5 mit einer Durchlauf geschwindigkeit von 41,18 m/min bei O, 5 und 6 Drehungen auf 25,4 mm behandelte Garn zeigt. Dabei ist der ziemlich lockere Endzusammenhalt bei der Probe mit einer Drehungszahl gleich Null, der festere Zusammenhalt der Enden bei der Probe mit

3 Drehungen auf 25,4 mm und der noch festere Endzusammenhalt bei β Drehungen auf 25,4 mm zu beachten. Ähnliche Ergebnisse lassen sich bei den anderen Proben gemäß diesen Photographien erkennen.

In den Fig. 14 und 15 sind Proben textiler Bodenbeläge dargestellt, die einmal aus einer Probe des vorher beschriebenen, erfindungsgemäß mit einem Falschdrall von

4 Drehungen auf 25,4 mm und bei einer Durchlauf geschwindigkeit von 100,6 m/min behandelten Garns und zum anderen aus dem nach dem erwähnten Aut okla werf ahren erhaltenen Garn hergestellt wurden, wobei diese Figuren die Ähnlichkeit der beiden Produkte im Aussehen zeigen.

Eine andere Beobachtung, die in Verbindung mit dem erfindungsgemäß hergestellten Garn gemacht wurde, besteht darin, daß dann, wenn das Garn als Noppen oder Flor in einen sog. Hirtenteppich (shag carpet) eingezogen und letzterer einer Trittprobe unterworfen und anschließend in einem warmen Bad gewaschen wird, die die Noppen bzw. den Flor bildenden Garnenden unter dem Einfluß der Wärme und der Feuchtigkeit im

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Waschbad in Verbindung mit der während der Verzwirnungs- und Wärmefixierbehandlung in das Garn eingeführten "Rückstellfähigkeit¹¹ (memory effect) bzw. der Torsi ons vor be lastung ihren geraden Zustand wieder einnehmen. Auf diese Weise wird eine Erneuerung des Teppichs auf einen sich seinem ursprünglichen Aussehen annähernden Zustand erzielt. Außerdem hat es sich gezeigt« daß das Erneuerungsausmaß bei Teppichproben aus dem erfindungsgemäß behandelten Gar- demjenigen bei Teppichproben aus dem autoklav^Jaehandelten Garn überlegen ist. In dieser Hinsicht sind also die erfindungsgemäfi hergestellten Garne den autoklav^Jjehandelten Garnen überlegen.

Selbstverständlich ist die vorstehend offenbarte Erfindung weiteren Änderungen und Abwandlungen zugänglich« ohne daß vom Rahmen und Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird.

Zusammenfassend werden mit der Erfindung also eine Vorrichtung und ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von wärmefixierten Garnen geschaffen. Bei diesem Verfahren werden zwei- oder mehrfädige Garne mit .verzwirnten Einzelfäden oder Spinngarne mit latenter Kräuselung in den Einzelfäden zur Entwicklung der latenten Kräuselung in eine erste Heizzone eingeleitet, worauf das Garn in eine zweite Heizzone eingeführt, in welcher es auf eine höhere Temperatur als diejenige in der ersten Heizzone erwärmt wird, und sodann in eine Abkühlzone eingeleitet wird, während ihm ein in die zweite Heizzone zurücklaufender Falschdrall erteilt wird. Die zweite Heizzone und die Abkühlzone dienen zur Verfestigung bzw. Fixierung der Kräuselung und des Dralls sowie, zur Erhöhung der Torsion des Garns. Das Garn wird sodann zu einer Spulvorrichtung überführt und zu einem Garnwickel aufgespult.

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Claims

Fatentan Sprüche

O Verfahren, zum Texturieren bzw. Strukturieren von Garn, dadurch gekennzeichnet, daß ein Garnfaden zur Erwärmung von einem Garnvorrat zu einer ersten Heizzone geleitet wird, daß der Garnfaden sodann zu einer zweiten Heizzone überführt wird, in welcher er auf eine höhere Temperatur erwärmt wird als in der ersten Heizzone, daß der Garnfaden sodann abgekühlt wird, daß dem Garnfaden in der zweiten Heizzone und in der Abkühlzone ein Falschdrall erteilt wird, daß der Garnfaden in der zweiten Heizzone und in der Abkühlzone unter eine Fadenspannung gesetzt wird und daß der Garnfaden schließlich aufgespult wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Falschdrall von der ersten Heizzone ferngehalten wird.

J. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Garnfaden in der ersten Heizzone auf eine Temperatur von I6o bis 20O⁰C und in der zweiten Heizzone auf eine Temperatur von etwa 220⁰C bis zu etwa 5°C unter dem Schmelzpunkt des Garns erwärmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Garnfaden in der ersten Heizzone unter eine geringere Fadenspannung gesetzt wird als in der zweiten Heizzone.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Garnfaden in der ersten Heiz-

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zone auf etwa 1βθ bis Ι8θ C erwärmt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenspannung in der ersten Heizzone auf etwa 1 bis 2 g und in der zweiten Heizzone auf etwa 4 bis 16 g gehalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Garnfaden ein zumindest zweifädiges Garn verwendet wird.

8. Vorrichtung zum Texturieren bzw. Strukturieren von Garn insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine erste Heizeinheit zum Erwärmen des Garns, eine der ersten Heizeinheit nachgeschaltete zweite Heizeinheit zur Erwärmung des Garns auf eine höhere Temperatur als in der ersten Heizeinheit, eine der zweiten Heizeinheit nachgeschaltete Abkühlzone, eine Einrichtung, um dem Garn einen Falschdrall zu erteilen, während es sich in der Abkühlzone und in der zweiten Heizeinheit befindet, eine Einrichtung zur Förderung des Garns von einem Garnvorrat aus durch die beiden Heizeinheiten, die Abkühlzone und die Falschzwirneinrichtung und eine der Falschzwirneinrichtung nachgesohaltete Einrichtung zum Aufnehmen bzw. Aufspulen des Garns.

9. Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von gekräuseltem bzw. voluminösem und wärmefixiertem Garn, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kräuselgarn mit einem geregelten Entspannungsgrad in eine erste Heizzone eingeführt wird, um darin zumindest einen Teil der Kräuselung des Garns zu konditionieren, daß das Garn sodann mit einer ausgewählten Lineargeschwindigkeit von der ersten Heizzone

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aus durch eine zweite Heizzone und eine Abkühlzone geleitet wird, während es einer Falschzwirnung unterworfen wird, um das falschgezwirnte Garn durch Wärmeeinfluß zu fixieren, und daß das behandelte Garn schließlich gesammelt bzw. aufgespult wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kräuselgarn mit einer latenten Kräuselung versehen ist, die während des Durchlaufs des
Garns durch die erste Heizzone entwickelt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn ein gezwirntes (ply twisted) Garn ist und daß das Garn beim Falschzwirnen in derselben
Richtung falschgezwirnt wird, in welcher der Drall (ply
twist) des Garns verläuft.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn beim Falschzwirnen um seine Achse herum verdraiit wird, während eine Drehung des Garns in sich selbst unter Bildung von Windungen (pigtails) verhindert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanderung des dem Garn erteilten Dralls von der zweiten Heizzone zur ersten Heizzone verhindert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn in der zweiten Heizzone
auf eine solche Temperatur erwärmt wird, daß es nach der
Kräuselung getempert wird und gleichzeitig den ihm durch
das Falschzwirnen erteilten Drall aufnimmt.

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15· Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in den beiden Heizzonen in Abhängigkeit von der Durchlaufgeschwindigkeit des Garns durch die einzelnen Zonen geregelt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn in der zweiten Heizzone auf eine solche Temperatur erwärmt wird, daß es nach der Kräuselung getempert wird und gleichzeitig den ihm durch das Falschzwirnen erteilten Drall aufnimmt, wobei das Garn nach dem Durchlauf durch die Abkühlzone im verzwirnten bzw. gedrallten Zustand wärmefixiert ist, und daß die Wanderung des dem Garn verliehenen Falschdralls in die erste Heizzone verhindert wird.

17· Vorrichtung zur Herstellung von gekräuseltem bzw. voluminösem und wärmefixiertem Garn, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9 bis 16, gekennzeichnet durch eine erste Heizzone, eine Einrichtung zur Überspeisung eines latent gekräuselten, gezwirnten (ply twisted) Garns in die erste Heizzone, um dabei zumindest einen Teil der Kräuselung des Garns zu entwickeln, durch eine zweite Heizzone, welche das Garn nach seinem Durchlauf durch die erste Heizzone aufnimmt, durch eine Falschzwirneinrichtung, welche das Garn vor seinem Durchlauf durch die zweite Heizzone in der gleichen Richtung bzw. im gleichen Drehsinn wie der Einzelfadendrall des Garns zu verdrallen vermag und das Garn nach dem Durchlauf durch die zweite Heizzone aufdreht bzw. entzwirnt, um dabei das Garn im verzwirnten Zustand durch Wärmeeinfluß zu fixieren, durch eine Einrichtung zur Regelung der Fadenspannung des Garns auf einen vorbestimmten Wert, während es durch . die Falschzwirneinrichtung verzwirnt und entzwirnt wird, und durch eine Einrichtung zum Sammeln bzw. Aufspulen des so behandelten Garns.

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