DE2604505A1 - Stauchkammer-texturiervorrichtung - Google Patents

Description

DR -ΙΝβ DIFI INQ. M. S~. rlPL-PH^·. D«*. Dl PL.-PHYS. HÖGER - STELLRECHT - GRiESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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5. Februar 1976

TEIJIN LIMITED

11, Minamihonmachi

1-chome, Higashi-ku

Osaka-shi,

Osaka, Japan

Stauchkammer-Texturiervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Stauchkanuner-Texturiervorrichtung für thermoplastische Fadenstränge mit zwei zylindrischen achsparallelen Klemmwalzen, die einen Klemmspalt definieren, hinter dem eine Stauchkammer mit zwei Backen liegt, die angrenzend an den Klemmspalt zwischen den Klemmwalzen an den Stirnflächen derselben anliegen.

Im allgemeinen besitzt eine übliche Stauchkammer-Texturiervorrichtung zwei zusammenwirkende zylindrische achsparallele

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Klemmwalzen, die einen Klemmspalt bilden, auf den eine Stauchkammer folgt, wobei jeweils eine Backe in Kontakt mit den Stirnflächen der Klemmwalzen steht. Der Fadenstrang wird dem Klemmspalt der Klemmwalzen zugeführt und gelangt durch den Klemmspalt hindurch in die Stauchkammer, in der der Fadenstrang zickzackförmig zusammengepresst wird. Die Backen stehen dabei in Kontakt mit den äusseren Stirnflächen der Klemmwalzen im Bereich des Klemmspalts derselben, um zu verhindern, dass der Fadenstrang den Klemmspalt zwischen den Klemmwalzen seitlich verlässt.

Da die Backen in Kontakt mit den äusseren Stirnflächen der Klemmwalzen stehen, ist es wichtig, einen unerwünschten Abrieb an den Stirnflächen der verhältnismässig teuren Klemmwalzen zu vermeiden. Aus diesem Grund werden die Backen bei üblichen Stauchkammer-Texturiervorrichtungen aus einem weichen Material, beispielsweise Kupfer, Messing, Phorphorbronze oder Nickelbronze hergestellt.

Ein solches weiches Material hat jedoch den Nachteil, dass es von dem Fadenstrang,der kontinuierlich in Kontakt mit den Backen steht, bereits nach kurzer Betriebszeit verhältnismässig stark abgenutzt wird. Andererseits führt aber die schnelle Abnutzung der aus weichem Material bestehenden Backen dazu, dass die Backen in kurzen Zeitabständen ausgetauscht werden müssen, was unerwünscht ist. Jedes Auswechseln der Backen bringt nämlich eine unerwünschte Stillegung der Texturiervorrichtung mit sich. Andererseits führen häufige Stillegungen zu einer niedrigen Effektivität der Texturiervorrichtung.

Es wurden bereits Versuche unternommen, die oben geschilderten Nachteile zu vermeiden. Beispielsweise wurden die Backen während

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des Betriebes der Texturiervorrichtung kontinuierlich oder intermittierend angetrieben, um ständig neue Oberflächenbereiche in Kontakt mit dem Fadenstrang zu bringen. Hierdurch wurde eine gewisse Verbesserung der Standzeit der Backen erreicht. Die erzielte Verbesserung ist für die Praxis jedoch immer noch nicht ausreichend, und der Ilauptnachteil, dass nämlich die mit dem Fadenstrang in Kontakt stehenden Bereiche der Backen sehr schnell abgenutzt werden, wird nicht vermieden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Backen für eine Stauchkammer-Texturiervorrichtung anzugeben, die einerseits gewährleisten, dass an den Stirnflächen der Klemmwalzen kein Verschleiss auftritt und die andererseits gegenüber dem Fadenstrang eine hohe Verschleissfestigkeit besitzen.

Diese Aufgabe wird durch die Stauchkammer-Texturiervorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, v/elche gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Backen eine Grundschicht aus hartem Material und eine weiche Oberflächenschicht aus weichem Material mit einer Stärke von maximal o,2

mm aufweisen und dass die weiche Oberflächenschicht zumindest auf einem Teil der Oberfläche der Grundschicht vorgesehen ist, der in Kontakt mit den Stirnflächen der Klemmwalzen bringbar ist.

Gegenstand der Erfindung ist also eine Stauchkammer-Texturiervorrichtung mit Backen, die einerseits eine hohe Standfestigkeit besitzen und deren Verwendung andererseits nicht zu einem unerwünschten Verschleiss- an den Stirnflächen der Klemmwalzen führt.

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Schutzansprüche. Es zeigen:

Fig. 1 eine vergrösserte schematische Schnittdarstellung eines Teils einer Stauchkanuner-Texturiervorrichtung gemäss der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer Backe für eine Vorrichtung gemäss Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform einer Backe für eine Vorrichtung gemäss Fig. 1;

Fig. 4 einen schematischen Querschnitt durch einen Teil einer weiteren Ausführungsform einer Stauchkammer-Texturiervorrichtung gemäss der Erfindung und

Fig. 5

und 6 Draufsichten auf weitere abgewandelte Backen für erfindungsgemässe Stauchkammer-Texturiervorrichtungen.

Im einzelnen wird gemäss Fig. 1 ein Fadenstrang 1 zwei zusammenwirkenden, zylindrischen achsparallelen Klemmwalzen 2 und 3 zugeführt, die auf Wellen 4 bzw. 5 sitzen. Die Klemmwalzen 2 und 3 sind gegeneinander vorgespannt, so dass sich zwischen ihnen ein Klemmspalt ergibt und drehen sich in dem in Fig. 1 durch Pfeile angedeuteten Drehsinn. Der Fadenstrang 1 wird zwischen den Klemmwalzen 2 und 3 festgeklemmt und in eine

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Stauchkammer 6 gefördert. Die Stauchkairaner 6 ist durch einander gegenüberliegende Seitenplatten 7 sowie durch einander gegenüberliegende Abstreifplatten 8a,8b begrenzt. Die Stauchkairaner 6 ist ferner mit einer Kompressionsplatte (nicht dargestellt) versehen, um den texturierten Fadenstrang in der Stauchkammer im zusammengepressten Zustand zu halten. Die Seitenplatten 7 reichen von der Stauchkammer 6 bis zu den Klemmwalzen 2 und 3, so dass sie die Stirnflächen der Klemmwalzen 2 und 3 überdecken. Die Enden der Abstreifplatten 8a,8b reichen dicht bis an die Klemmwalzen 2 und 3 heran. Um ein unerwünschtes seitliches Austreten des Fadenstranges 1 aus dem Klemmspalt zwischen den Klemmwalzen 2 und 3 zu vermeiden, ist an jeder der Seitenplatten 7 eine Backe 9 vorgesehen, die im Bereich des Klemmspalts mit den Stirnflächen der Klemmwalzen 2 und 3 in Kontakt steht. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 sind die Backen 9 viereckige, insbesondere rechteckige Platten.

Wie Fig. 2 zeigt,, besteht eine Platte 9 aus einem Grundkörper bzw. einer Grundschicht 21 aus einem harten Material und aus einer weichen Oberflächenschicht 2 2 aus einem weichen Material, welche eine Stärke von 0,2 mm oder weniger aufweist und von der Grundschicht 21 getragen wird. Die Grundschicht 21 besitzt vorzugsweise eine Shore-Härte von mindestens 22 oder, was noch günstiger ist, von mindestens 30. Die weiche Oberflächenschicht 22 besitzt eine Härte, die geringer als diejenige der Grundschicht ist und die vorzugsweise zwischen einer Shore-Härte von 10 bis 30, insbesondere von 10 bis 20 liegt. Als hartes Material für die Grundschicht eignen sich Stahl, rostfreier Stahl, Werkzeugstahl, Tonerde, Titanoxid und Keramik. Als weiches Material für die weiche Oberflächenschicht 22 können Kupfer, Bronzelegierungen, wie z.B. Phosphorbronze und Nickel-

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bronze, Messing und organische polymere Materialien, wie z.B. Nylon 6, Nylon 66 und Polyester verwendet werden. Die weiche Oberflächenschicht 22 hat eine Dicke von 0,2 ram oder weniger, vorzugsweise von 0,01 bis 0,1 mm und kann auch nur auf einem Teil der Oberfläche der Grundschicht vorgesehen sein, welcher in Kontakt mit den äusseren Stirnflächen der Klemmwalzen gebracht wird. Wie Fig. 2 zeigt, kann die v/eiche Oberflächenschicht 22 andererseits auch die gesamte Oberfläche der Grundschicht 21 bedecken. Wenn die Texturiervorrichtung gemäss Fig. 1 mit Backen gemäss Fig. 2 für einen längeren Zeitraum kontinuierlich arbeitet, wird die weiche Oberflächenschicht 22 der Backen 9 durch die Ränder des Fadenstranges 1, die in Kontakt mit den Backen 9 stehen, abgeschliffen. Insbesondere wird die weiche Oberflächenschicht von den Rändern des Fadenstranges unmittelbar vor und unmittelbar hinter dem Klenunspalt zwischen den Klemmwalzen 2 und 3 abgeschliffen. Da die aus einem weichen Material bestehende weiche Oberflächenschicht eine relativ geringe Abriebfestigkeit besitzt, wird der der Schleifwirkung ausgesetzte Teil der weichen Oberflächenschicht 22 innerhalb kurzer Zeit abgeschliffen, so dass sich in der weichen Oberflächenschicht 22 eine Nut ergibt. Die in Fig. 2 gezeigte Backe erhält also mit der Zeit die in Fig. 3 gezeigte Form mit einer Nut 31 in der Oberflächenschicht 22. Der Grund der Nut 31 wird durch einen Teil der freigelegten Oberfläche der Grundschicht 21 gebildet. Nach dem Abschleifen eines Teils der v/eichen Oberflächenschicht 22 stehen folglich die Seitenkanten bzw. Ränder des Fadenstranges in direktem Kontakt mit freigelegten Bereichen der Grundschicht 21. Da jedoch die Grundschicht 21 aus einem harten Material besteht und somit eine hohe Abriebfestigkeit besitzt, erreicht man mit der Backe der in Fig. 3 gezeigten Form eine hohe Standzeit. Damit die

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Seitenkanten des Fadenstranges an der freigelegten Oberfläche der Grundschicht 21 glatt entlang gleiten, besitzt die Oberfläche der Grundschicht 21 vorzugsweise eine Oberflächenrauhigkeit -S von 0,8, insbesondere von 0,5 oder weniger, wobei die Oberflächenrauhigkeit -S entsprechend der japanischen Industrienorm JIS B-0601 ermittelt wird. Ferner ist es erforderlich, dass die Nut 31 eine Tiefe von 0,2 mm oder weniger besitzt, da eine Nut mit einer grösseren Tiefe als 0,2 mm zu einem unerwünschten Brechen einzelner Fäden führt, die die Nut entlanggleiten.

Die Nut 31 zur Aufnahme der Seitenkanten des Fadenstranges 1 kann vorab in der Backe 9 hergestellt werden. Bei dieser Ausführungsform ist dann der Teil der Grundschicht 21, welcher in Kontakt mit den Seitenkanten des Fadenstranges 1 steht, nicht mit einer weichen Oberflächenschicht 22 bedeckt und liegt mit anderen Worten somit frei.

Eine Texturiervorrichtung mit einer anderen Backenform ist in Fig. 4 gezeigt. Wie die Zeichnung zeigt, ist die Backe 41 eine scheibenförmige Platte mit einer Grundschicht und einer darauf vorgesehenen weichen Oberflächenschicht. Wenn die Texturiervorrichtung für eine längere Zeit kontinuierlich betrieben wird, kann die scheibenförmige Backe 41 langsam und kontinuierlich um ihre Rotationsachse gedreht werden. In diesem Fall wird derjenige Teil der weichen Oberflächenschicht, an dem die Seitenkante des Fadenstranges schleift, entfernt und in der Backe 41 entsteht eine ringförmige Nut 51, wie dies Fig. 5 zeigt. Der Grund der ringförmigen Nut 51 wird durch die Oberfläche der Grundschicht gebildet, die eine hohe Abrieb-

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festigkeit besitzt. Die beschriebene Ausgestaltung der Backe führt aufgrund der hohen Abriebfestigkeit der Grundschicht zu einer grossen Standzeit. Die ringförmige Nut 51 gemäss Fig. kann an der scheibenförmigen Backe von Anfang an vorgesehen werden, so dass der Grund der ringförmigen Nut 51, welcher durch die harte Grundschicht 21 gebildet wird, von Anfang an freiliegt.

Bei der Texturiervorrichtung gemäss Fig. 4 kann die scheibenförmige Backe v/ährend des Betriebes auch intermittierend um vorgegebene Winkel gedreht werden. Wenn dies der Fall ist, dann wird die weiche Oberflächenschicht teilweise abgeschliffen, so dass sich eine Anzahl von Hohlräumen oder Ausnehmungen 61 ergibt, die in radialer Richtung rund um die Achse der schei-r benförmigen Backe 41 angeordnet sind, wie dies Fig. 6 zeigt.

Bei einer weiteren Ausfuhrungsform einer scheibenförmigen Backe können die Ausnehmungen, deren Grund oder Boden durch die harte Grundschicht gebildet wird, in der gezeigten Weise von Anfang an vorgesehen werden.

Bei allen vorstehend betrachteten Ausführungsformen von Backen kann die weiche Oberflächenschicht auf der Vorder- und der Rückseite der Grundschicht vorgesehen sein, so dass beide Oberflächen der Backe eingesetzt werden können, wodurch gegenüber Backen mit nur einer beschichteten Oberfläche die doppelte Standzeit erreicht wird.

Bei der Texturiervorrichtung gemäss der Erfindung kann aufgrund der Tatsache, dass ein Teil der Backen, welcher in Kontakt mit den Stirnflächen der Klemmwalzen steht, mit weichem Material

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bedeckt ist, verhindert werden, dass an den Stirnflächen der Klemmwalzen während des Texturiervorganges ein Abrieb auftritt,

Die weiche Oberflächenschicht kann auf der Grundschicht unter Anwendung irgendeines üblichen Verfahrens erzeugt werden, beispielsweise durch Plattieren, durch Kleben oder durch Aufsprühen von Metall.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die weiche Oberflächenschicht aus einem weichen metallischen Material, welches auf die Grundschicht aufplattiert wird.

Die Stauchkammer-Texturiervorrichtung gemäss der Erfindung kann für alle Typen von thermoplastischen Fadensträngen verwendet werden, beispielsweise für Fadenstränge aus Zellulosediazetat, Zellulosetriazetat und aus Polyestern, wie z.B. Polyathylenterephthalat sowie aus Polyamiden, wie Nylon 6, Nylon 66, Nylon 12 und Nylon 610, sowie aus Polyolefinen_/wie z.B. Polyäthylen u.Polypropylen, sowie ausPolyacrylnitril, Polyvinylchlorid und Akrilnitril-Vinylazetatmischpolymeren.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele noch näher erläutert, wobei hervorgehoben wird, dass die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.

Beispiel

Ein Fadenstrang mit einer Stärke von 400 000 den aus einzelnen Fäden mit einer Stärke von 1,5 den aus Polyathylenterephthalat mit einer Eigenviskosität von 0,65, welche in einer O-Chlorphenollösung bei einer Temperatur von 35°C bestimmt wurde,

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wurde texturiert, indem man ihn in eine Stauchkammer-Texturiervorrichtung gemäss Fig. 1 mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min einspeiste. Die Texturiervorrichtung besass zwei rechteckige Backen mit einer Grundschicht aus Kohlenstoffstahl mit einer Shore-Härte von 30 und einer Dicke von 4,0 mm. Die Grundschicht besass eine Oberflächenrauhigkeit -S von O_f3 und war mit einer weichen Oberflächenschicht bedeckt, die eine Dicke von 0,02 mm besass und aus Kupfer mit einer Shore-Härte von 15 bestand. Die Oberflächenschicht wurde durch Aufplattieren von Kupfer auf die Grundschicht hergestellt. Die Texturiervorrichtung konnte ohne Auswechseln der Backen kontinuierlich für eine Dauer von sieben Stunden betrieben werden. Die Standzeit der Backen betrug also sieben Stunden. Als Standzeit wird dabei die Zeitdauer angegeben, die zwischen dem Beginn des Texturiervorganges und dem Zeitpunkt liegt, an welchem von den einzelnen Fäden, die in Kontakt mit der Backe gelangen, pro etwa 2,5 cm drei Stück brechen.

Vergleichsbeispiel 1

Der gleiche Texturiervorgang, der in dem obigen Beispiel beschrieben wurde, wurde mit rechteckigen Backen aus Phosphorbronze mit einer Shore-Härte von 21 durchgeführt. Die Standzeit der Backen betrug dabei 0,5 Stunden.

Beispiel 2

Der in Fig. 1 beschriebene Texturiervorgang wurde unter den gleichen Bedingungen wiederholt mit der Ausnahme, dass die aus Kupfer bestehende weiche Oberflächenschicht in einer Dicke von 0,5 mm auf die Grundschicht aufplattiert wurde. Nach einer

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Laufzeit von 0,5 Stunden, gerechnet vom Beginn des Texturiervorganges, wurde festgestellt, dass von den einzelnen Fäden des Fadenstranges pro etwa 2,5 cm drei Stück gebrochen waren. Die Standzeit der Backen betrug in diesem Fall also nur etwa 0,5 Stunden.

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   Patentansprüche :

   1. Stauchkammer-Texturiervorrichtung für thermoplastische Fadenstränge mit zwei zylindrischen achsparallelen Klemmwalzen, die einen Klemmspalt definieren, hinter dem eine Stauchkammer mit zwei Backen liegt, die angrenzend an den Klemmspalt zwischen den Klemmwalzen an den Stirnflächen derselben anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Backen (9,41) eine Grundschicht (21) aus hartem Material und eine weiche Oberflächenschicht (22) aus weichem Material mit einer Stärke von maximal <J2 mm aufweisen und dass die weiche Oberflächenschicht (22) zumindest auf einem Teil der Oberfläche der Grundschicht (21) vorgesehen ist, der in Kontakt mit den Stirnflächen der Klemmwalzen (2,3) bringbar ist.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Backen X9) viereckig sind.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Backen (41) scheibenförmig ausgebildet sind.

   4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weiche Oberflächenschicht (22) aus einem weichen metallischen Material besteht, welches auf die Grundschicht (21) aufplattiert ist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die scheibenförmigen Backen (41) kontinuierlich drehbar sind.

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   6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die scheibenförmigen Backen (41) intermittierend um jeweils einen vorgegebenen Winkel drehbar sind.

   7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschicht (21) der Backen (9,41) eine Shore-Härte von mindestens 22 besitzt.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschicht (21) der Backen (9,41) eine Shore-Härte von mindestens 30 besitzt.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht der Backen (9,41) eine Shore-Härte zwischen 10 und 30 besitzt.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weiche Oberflächenschicht eine Shore-Härte zwischen 10 und 20 besitzt.

   11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als hartes Material für die Grundschicht (21) eines der folgenden Materialien vorgesehen ist: Stahl, rostfreier Stahl, Werkzeugstahl, Tonerde, Titanoxid, Keramik.

   12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als weiches Material für die weiche Oberflächenschicht (22) eines der folgenden Materialien vorgesehen ist: Kupfer, Bronzelegierungen,

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   Messing, anorganisches polymeres Material.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Bronzelegierung eine der folgenden Legierungen vorgesehen ist: Phosphorbronze, Nickelbronze.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als organisches polymeres Material eines der folgenden Materialien vorgesehen ist: Nylon 6, Nylon 66, Polyester.

   15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der weichen Oberflächenschicht zwischen 0,01 und 0,1 mm liegt.

   16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Grundschicht eine Oberflächenrauhigkeit -S von 0,8 oder weniger aufweist.

   17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenrauhigkeit -S 0,5 oder weniger beträgt.

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