DE2643740A1

DE2643740A1 - Verfahren und vorrichtung zum texturieren von garn

Info

Publication number: DE2643740A1
Application number: DE19762643740
Authority: DE
Inventors: Alfred Louis Leland; Hsin Lang Li; Hendrikus Johan Oswald
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1975-10-02
Filing date: 1976-09-29
Publication date: 1977-04-14
Also published as: CA1056583A; US4135280A; JPS6010131B2; DE2643740C2; JPS5246147A; FR2347467B2; FR2347467A2; CH606539A5; US4133087A; US4024611A; GB1514436A

Description

Priorität in USA vom 2. Oktober 1975, Ser.No. 6I9 O85

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von gekräuselten Faseraufbauten und richtet sich insbesondere auf eine Einrichtung zum Kräuseln textiler faseriger Materialien, wie z.B. Fäden, Garn, Werg bzw. Strang für Stapelfasern und dergleichen.

Bei den herkömmlichen Vorrichtungen zum Kräuseln textiler Stränge und Vergrößern ihres Volumens wird ein Werg oder Strang kontinuierlicher Fäden durch Fließmittelenergie gegen eine Strangmasse in einer Kammer gedrückt und aus dieser in gekräuselter Form herausgeführt, wenn der Druck auf die Masse eine bestimmte Grenze überschreitet. Die Anzahl der durch

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diese Vorrichtungen pro Zentimeter (pro Zoll) erzeugten Kräuselungen der Fäden sowie die Strangschrumpfung oder das in den Fäden erzeugte Kräuselungskontraktionsniveau sind für eine wirtschaftliche Verarbeitung der Fäden zu Strickgarnen, Textilerzeugnissen, hochstreckfähigen Garnen und dergleichen zu gering. Höhere Fließmitteltemperaturen, z.B. in der Größenordnung von 400 C, vergrößern die Kräuselungsniveaus, vermindern aber die Ausrichtung der Fäden, wodurch ihre Zugfestigkeit und/oder Färbungsgleichmäßigkeit vermindert werden. Die Steigerung des Massenstromes des Fließmittels zur Erwärmung des Garns bei niedrigeren Fließmitteltemperaturen erzeugt in der Kammer Turbulenz, welche die Anfangskräuselung beeinträchtigt und das Strangschrumpfungsniveau der Fäden herabsetzt.

Erfindung sgemäß sind ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgesehen, durch welche kontinuierlich Fäden bei relativ niedilger Temperatur in wirtschaftlicher und äußerst zuverlässiger Weise gekräuselt werden. Die Fäden, welche in Form eines Garnes vorliegen können, werden durch Ansaugen in eine Strömung erwärmten Fließmittels geführt, dessen Temperatur z.B. bei etwa 150°bis 35O°C liegt. Die Fäden laßt man dann mit mindestens einem zweiten Strom erwärmten Fließmittels mit einer Temperatur von etwa 180 bis 280 C in Berührung gelangen, um die Temperatur der Fäden zu erhöhen und deren Temperaturgradient minimal zu gestalten. Die kombinierten Ströme des Fließmittels und der Fäden werden in Berührung mit einer in einer

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Kammer angeordneten Barriereneinrichtung geführt, wobei die Kraft der Berührung ausreicht, um das Kräuseln der Fäden zu beginnen. Nach Berührung mit der Barriereneinrichtung wird der Hauptteil des kompressiblen Fließmittels von den Fäden getrennt und aus der Kammer ausgestoßen. Die Fäden werden mittels der kontinuierlichen Bewegung einer in der Kammer befindlichen Oberfläche mit hinreichender Geschwindigkeit durch die Kammer transportiert, um ein Überfüttern der Fäden in die Kammer hinein hervorzurufen. Infolge dieses tJberfütterris werden die Fäden gegen eine Fadenmasse in einer Kompaktionszone in der Kammer gedrängt, und es werden Kräuselungen darin erzeugt. Die Kammer weist eine Einlaßöffnung zur Aufnahne der Fäden, eine Auslaßöffnung zum Abziehen der Fäden aus der Kammer und einen Fließmittelauslaß auf zur Trennung des Fließmittels von den Fäden und zum Ausstoßen des Fließmittels aus der Kammer. Eine Trägereinrichtung, welche der Kammer zugeordnet und geeignet für eine Bewegung bezüglich dieser ausgestaltet ist, bildet die sie kontinuierlich bewegende Oberfläche.

Man fand, daß die Berührung zuvor erwärmter Fäden mit mindestens einem zweiten Fließmittelstrom zur Erhöhung der Temperatur der Mitte und der äußeren Oberfläche jedes Fadens in gleichmässiger Weise die Anzahl der Kräuselungen pro Zentimeter (pro Zoll) der Fäden sowie ihr "Gedächtnis" erhöht . Außerdem wird auch die Flexibilität de^äden erhöht und die Kräuselungsschärfe verbessert. Infolge der erhöhten Flexibilität und

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Kräuselungsschärfe, welche während des Rräuselns in den Fäden erzeugt sind, sind der Druck und die Temperatur der Fließmittel, welche für das Kräuseln erforderlich sind, in

überraschender Weise niedrig, d.h. etwa 0,7 bis 35>2 kg/cm Überdruck (1O bis 500 psig) und etwa I50 bis 35O°C mit dem Ergebnis, daß die Kräuselungen in höchst wirksamer Weise erzeugt werden. Die Kräuselungsniveaus sind ungewöhnlich hoch, d.h. mehr als kO Kräuselungen pro 2,5^ cm, und in typischer Weise 60 Kräuselungen pro 2,5^ ^cm oder mehr. Fadenqualitätsabfall, Schmelzen und Bruch sind minimal gemacht. Das Strangschrumpfniveau ist erheblich verbessert, d.h. mehr als 45 $>, und die Gleichmäßigkeit und Konsistenz

der Kräuselungen werden leicht gesteuert. Somit gestattet die Erfindung die Erzeugung von äußerst voluminösen und/oder streckfähigen Strickgarnen mit höheren Geschwindigkeiten und niedrigeren Temperaturen und Kosten, als diejenigen Garne haben, welche man durch herkömmliche Betriebsverfallen erhält, bei welchen die Fäden unter Verwendung einer einzigen Heizstufe gekräuselt werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausfuhrungsform der Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens dieser Erfindung, wobei die Abdeckung und die Kammer der

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Vorrichtung eine Außereingriffsstellung haben und die Kammer teilweise gebrochen dargestellt ist, um ihren

Aufbau zu zeigen,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1, wobei

die Abdeckung und die Kammer der Vorrichtung in Eingriff sstellung sind,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der

Vorrichtung zum Kräuseln kontinuierlicher Fäden,
Fig. h einen Querschnitt enting der Linie k-h der Fig. 3»
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht unter Darstellung einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung, die in Fig.

gezeigt ist, und
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht unter Darstellung einer weiteren anderen Ausfuhrungsform der Vorrichtung der Fig. 1.

Im folgenden wird die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Die Kräuselungsvorrichtung der Erfindung weist eine Kammer mit Einlaß-, Auslaß-, Heiz- und Fließmittelabströmeinrichtungen auf. Diese Kammer lain in einer Anzahl diverser Größen und Gestaltungen hergestellt werden. Zwecks besserer Darstellung wind die Erfindung in Verbindung mit einer Kammer mit einer bogenförmigen Gestalt beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß auch gerade Kammern sowie Kammern mit anderen Krümmungsformen im Rahmen der Erfindung liegen.

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In den Figuren 1 und 2 ist die Kräuselungsvorrichtung im allgemeinen bei 10 gezeigt und weist eine Kammer 12 mit einer Einlaßöffnung 14 zur Aufnahme de^äden 16, die gekräuselt werden sollen, und eine Barriereneinrichtung 20 auf, die einen Teil einer in Fig. 2 gezeigten und nachfolgend beschriebenen perforierten Platte 17 darstellt, die in der Kammer 12 neben der Einlaßöffnung Ik angeordnet ist. Kontinuierliche Fäden 16, die vorzugsweise in Form eines Garnes mit einer Temperatur von etwa 15 bis 32°C vorliegen, treten in den Einlaß 22 einer allgemein bei 2k gezeigten Heizeinrichtung an. Dampf odei^ein anddres erwärmtes Fließmittel, wie z.B. geheizte Luft, Stickstoff, Kohlendioxyd und dergleichen, mit einer Temperatur von etwa 150 bis 35O⁰C, vorzugsweise etwa 200 bis 33O°C, tritt in den Fließmitteleinlaß 28 ein und zwingt die Fäden 16 entlang dem Rohr 30 der Heizeinrichtung 2k, Das Rohr 30 ist mit einem zweiten Fließmitteleinlaß 31 und vorzugsweise mit einor Mehrzahl von zusätzlichen Fließmitteleinlässen versehen, um mindestens einen zweiten Strom erwärmten Fließmittels mit einer Temperatur von etwa I50 bis 350 C_t vorzugsweise etwa 200 bis 33O°C, in Berührung mit Baden 16 im Rohr 30 zu führen und wahlweise in das Rohr 35 der Fließmittelführungseinrichtung, die allgemein bei 37 gezeigt ist, um die Temperatur der Fäden zu steigern und ihren Temperaturgradienten minimal zu machen. N"ach der Berührung mit Fließmittelströmen 26 und 33 werden die Fäden 16 aus dem Rohr 30 in das Rohr 35 der Fließmittelführungseinrichtung durch den Dampf 33 der Düse 101 angesaugt und dadurch in Berührung mit der Barriereneinrichtung 20 ge-

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führt, wobei die Berührung genug Kraft hat, um das Kräuseln der Fäden 16 zu beginnen. Nach Berührung mit der Barriereneinrichtung 20 strömt der Hauptteil des Fließmittels durch die Fließmittelausströmeinrichtung 32 und wird hierdurch von den Fäden 16 getrennt und aus der Kammer 12 ausgestoßen. Um während des Separierens des Fließmittels von den Fäden 16 ein Entfernen der Kräuselung odeirxn den Fäden 16 begonnenen Deformation zu verhindern, ist es notwendig, die Fäden daran zu hindern, daß sie einem Zug oder Rücktrieb während ihrer Verweilzeit in der Kammer 12 unterworfen werden. Die anfänglich gekräuselten Fäden 16 mit Anfangskräuselungen werden deshalb durch die Kammer 12 durch eine Trägereinrichtung geführt, welche eine Oberfläche 36 aufweist, die von einem Sieb 17 gebildet ist, welches geeignet zur Bewegung relativ zur Kammer 12 mit einer ausreichenden Geschwindigkeit ausgestaltet ist, um ein Überfüttern der Fäden in die Kammer hinein hervorzurufen. Infolge dieses Überfütterns werden die Fäden 1^ gegen eine Masse 38 der Fäden 16 in einer Kompaktionszone 40 gedrückt (in Fig. 3 gezeigt), und zwar in der Kammer 12 unter Erzeugung von Kräuselungen in der Kammer. Die gekräuselten Fäden treten durch die Auslaßöffnung 18 der Kammer 12 in ihrer letztlich gekräuselten Form aus.

Diß Kammer 12 wird durch eine in Fig. 2 gezeigte Umfangsausnehmung 42 in der Trommel 44 und eine gegenüberliegende Wand 39 des Deckels 34 gebildet. Die Trommel 44 ist zur Drehung um eine Achse x-x auf der Welle 46 angebracht. Fließmittel

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aus der Düse 101 und die Fäden 16 werden durch das Rohr 35 in Berührung mit einer in der Kammer 12 angeordneten Barriereeinrichtung 20 geführt. Danach wird das Fließmittel von den Fäden 15 getrennt und aus der Kammer 12 über Durchgänge 56 ausgestoßen, welche zwischen der Trommel 44 und der Abdeckung 34 gebildet sind. Die Trommel 44 ist mit nicht gezeigten Entleerungsöffnungen versehen, welche sichdurch die Trommel erstrecken und in Verbindung mit einer Ringkammer 56 unter der Ausnehmung 42 stehen. Die Ringkammer 46 ist von der Ausnehmung 42 durch eine perforierte Platte oder ein Sieb 17 getrennt, welches den Boden der Ausnehmung 42 bildet und zusamnm mit der Kammer 56 und den Entleerungsöffnungen die FließmittelausStrömungseinrichtung 32 aufweist. Das Sieb 17 hat eine Maschengröße im Bereich von etwa 50 bis 400 und vorzugsweise von etwa 100 bis 325·

Die Barriereneinrichtung 20 weist ein Teil der perforierten Platte 17 auf, der geeignet ausgebildet ist, um den kompressiblen Fließmittelstrom aus der Fließmittelführungseinrichtung 24 aufzufangen. In der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ändert sich der die Barriereneinrichtung 20 darstellende Teil des Siebes 17 kontinuierlich mit der Drehung des Umfangs der Trommel 44. Andererseits kann die Barriereneinrichtung auch eine poröse oder nichtporöse (nicht dargestellte) Platte aufweisen, die auf der Fließmittelführungseinrxchtung 37 fest angebracht ist und zu einer Auffangstelle mit den Strömen 26, 33 in der Kammer 12 und neben ihrer Einlaßöffnung 14 ragt.

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Die Fließmittelführungseinriclitung 37 ist zur Trommel 44 derart angeordnet, daß das Ende 48 des Rohres 35 sich in relativ dichter Nachbarschaft zur Barriereneinrichtung 20 befindet. Der Abstand zwischen dem Ende 48 und der Trägereinrichtung 20 sowie der Querschnittsbereich des Endes 48 können je nach der Geschwindigkeit und Temperatur deipFäden und der Fließmxttelströmung, der Denierzahl der Fäden, dem ¥inkel, unter welchem die Strömung die Barriereneinrichtung 20 schneidet, dem Reibkoeffizienten der Auf tref f-Häche der Barriereneinrichtung 20 und dem Querschnittsbereich 20 der Kammer 12 variiert werden. Nach Auftreffen auf die Barriereneinrichtung 20 hat die Fließmxttelströmung 33 in» allgemeinen eine Geschwindigkeit von 457»2 m/sec. (300 bis I5OO Fuß/sec.) und eine Temperatur von etwa 100° bis 280°C sowie einen Gesamtdruck von etwa 0,7 bis 3512 kg/cm Überdruck (1O bis 5OO psig); und die Fäden 16 haben eine Geschwindigkeit von etwa 60,96 bis 6705,6 m/Min. (200 bis 22000 Fuß/Min.)» eine Temperatur von etwa 100°Cbis 250°C und eine Denier-Zahl von etwa 1 bis 25 pro Faden sowie eine Garn-Denier-Zahl von etwa 15 bis 5OOO. Der Reibkoeffizient der Auftreffoberfläche beträgt etwa 0,05 bis 0,9, der Auftreffwinkel liegt bei etwa 15° bis 75°. Der Abstand zwischen dem Ende 48 und der Auftreffstelle des Fließmittelstromes auf die Oberfläche 36 beträgt etwa 0,0254 cm bis 1,27 cm (0,01 bis 0,5 Zoll), der Querschnittsbereich des Endes 48 beträgt etwa 0,00129 bis 1,935 cm² (0,0002 bis 0,30 Zoll²), und der Querschnittsbereich der Kammer 12 beträgt etwa

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0,0009677 cm² bis 6,452 cm² (0,0015 bis 1,00 Zoll²).

Vorzugsweise berührt der Fließmittelstrom 330 die Auftreffoberfläche der Barriereneinrxchtung 20 mit einer Geschwindigkeit von etwa 182,88 bis 457,2 ra/sec. (6OO bis 15OO Fuß/ see.), mit einem Gesamtüberdruck von etwa 1,4-1 bis 21,1 kg/cm (20 bis 3OO psig) und einer Temperatur von 180° bis 280°C, wodurch die Fäden eine Denierzahl von 2 bis I5 pro Faden und eine Garn-Denierzahl von etwa 21 bis 26OO erhalten, um die Auftreffoberfläche mit einer Geschwindigkeit von etwa 914,4 bis 5486,4 m/Min. (3OO bis I8OO Fuß/Min.) und einer Temperatur von etwa 150°Cbis 220°C zu berühren. Der Reibkoeffizient der Auftreffoberfläche liegt vorzugsweise etwa zwischen 0,2 und 0,6, der Auftreffwinkel vorzugsweise etwa bei 30 bis 60 , der Abstand zwischen dem Ende 48 und der Auftreffstelle des Fließmittelstromes 33 auf die Oberfläche 36 beträgt vorzugsweise etwa 0,0508 bis 0,0762 cm (0,02 Zoll bis 0,30 Zoll), der Querschnittsbereich des Endes 48 beträgt etwa 0,003871

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bis 1,29 cm (0,0006 bis 0,20 Zoll ), und der Querschnittsbereich der Kammer 12 beträgt etwa 0,004839 bis 0,9677 cm (0,00075 bis 0,15 Zoll²).

Die Fließmittelaustrittsexnrichtung 32 ist bezüglich der Barriereneinrichtung 20 derart angeordnet, daß ein Hauptteil des Fließmittelstromes 33» welcher die Barriereneinrxchtung 20 berührt, von den Fäden 16 separiert und aus der Kammer 12 ausgestoßen wird. Die Fließmittelausströmeinrichtung 32 weist

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eine perforierte Platte oder ein Sieb 17 auf, zusammen mit einer Ausblaskammer $6 und EntIeerungsöffnungen, welche zu einer außerhalb der Tronrnel 44 gelegenen Stelle führen. Die Anzahl und die Durchmesser der Öffnungen reichen aus, um einen Hauptteil des Fließmittel stromes 33» welcher mit der Barrierenexnrichtung 20 in Berührung steht, in der Grössenordnung von etwa 60 bis 98 Ί° und vorzugsweise etwa 70-95 Ί° von den Fäden 16 zu separieren und aus der Kammer 12 auszustoßen. Die Fließmittelausfließeinrichtung kann auch mehrere in der Abdeckung 34 vorgesehene Öffnungpi aufweisen.

Gemäß den Figuren 1 und 2 treffen di e in die Kompaktiersone 4o eintretenden Fäden 16 gegen zuvor geförderte Fäden (die Masse 38 der Fäden 16) auf, welche wegen der größeren Beschickungsgeschwindigkeit der Fäden 16 in die Zone 4θ hinein im Vergleich zu der Geschwindigkeit, mit welcher die Fäden aus der Zone entfernt werden, nicht abgezogen worden sind. Als Ergebnis dieses Überfütterns wird den Fäden 16 eine weitere Kräuselung aufgegeben.

Nach, dem Auf treffen gegen die Masse 38 der Fäden 16 bewegen sich die gekräuselten Fäden in der Ausnehmung 42 etwa um 1/4 bis 3/4 der Drehung dea/Trommel 44 zur Auslaßöffnung 18, wo sie auf herkömmlichen Spulen unter Verwendung üblicher Vickelvorrichtungen und dergleichen aufgenommen werden. Die rückwärtige Verlängerung der Blöcke ^h₁ welche durch (nicht gezeigte) Nieten, Klebstoff oder dergleichen mit dem

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Rohr 35 verbunden sind, hindert die Fäden 16 oder ihre Stopfen, die während der Verweilzeit in der Kammer 12 versehentlich gebrochen sind, daran, wieder in die Kammer 12 einzutreten.

Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist die Trägereinrichtung für den Transport der Fäden 16 dreh die Kammer 12 eine Oberfläche mit Wänden 50» 52 und einer perforierten Platte 17 der Ausnehmung 42. Die Trägereinrichtung kann auch nur aus der perforierten Platte 17 bestehen. Die Trägergeschwindigkeit verändert sich umgekehrt mit ihrem Oberflächenbereidiund der gewünschten Krauselungsfrequenz. Allgemein beträgt die Geschwindigkeit der Trägereinrichtung, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, etwa 0,5 bis 10 fo der Geschwindigkeit der Fäden 16. Durch Verändemng der Geschwindigkeit der Trägereinrichtung wird die Verweilzeit der Fäden 16 in der Kompaktierzone 40 gesteuert, um eine Gleichmäßigkeit der Kräuselung und den Setzungsbzw. Härtungsgrad der Fäden 16 über einen breiten Bereich des Kräuselungsniveaus hervorzurufen.

kann

Die hier beschriebene und gezeigte Vorrichtung 10/auf verschiedene Arten im Rahmen der Erfindung verändert werden. Wie oben bemerkt, kann die Gestalt der Kammer 12 geradlinig oder gekrümmt sein. Die Barriereneinrichtung 20 kann porös oder nichtporös sein und eine nichtkontinuierliche oder eine bewegliche kontinuierliche Auftreffoberfläche aufweisen.

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Jede Umfangsausnehmung 42 der Trommel 44 und Abdeckung 3k kann perforiert sein, um für das Ausströmen des kompressiblen Fließmittels durch alle Seiten der Kammer 12 zu sorgen. Die Länge 1 des Rohres 30 kann verändert werden, um die Verweilzeit der Fäden 16 in dem Rohr zu verändern. Im allgemeinen weist die Wärmeeinrichtung 2k ein Rohr 30 mit einer Länge von etwa 7,62 bis 152,4 cm (3 bis 60 Zoll) auf; Fließmitteleinlässe 28, 31 befinden sich längs zum Rohr 30 in einem Abstand Mitte zur Mitte von etwa 2,5^ bis 25»4 cm (1 bis 10 Zoll); die Querschnittsbereiche der Fließmittel-

einlasse 28, 31 betragen etwa O,OOO5i6i bis 0,1935 cm (0,0008 bis 0,03 Zoll ); und die Anzahl der Fließmitteleinlässe 28, 33 beträgt etwa 1 bis 60. Vorzugsweise hat das Rohr 30 der Heizeinrichtung 24 eine Länge 1 von etwa 15»24 bis 106,68 cm (6 bis 42 Zoll); die Fließmitteleinlässe 28, haben längs zum Rohr 30 einen Abstand Mitte zu Mitte von etwa 5,08 bis 12,7r._r(2 bis 5 Zoll); die Querschnittsbereiche der Fließmitteleinlässe 28, 31 betragen etwa 0,001935 bis 0,129 cm² (0,003 bis 0,020 Zoll²); und die Anzahl der Fließmitteleinlässe 28, 31 beträgt etwa 2 bis 10. Das Fließmittel, aus dem Ströme 26, 33 bestehen, kann entweder kompressibel oder nichtkompressibel sein. !Compressible Fließmittel, die geeignet sind, weisen Luft, Dampf, Stickstoff, Argon, Gasgemische und dergleichen auf. InkompressiUe Fließmittel, die geeignet sind, weisen Wasser, gesättigten Dampf, Flüssigkeitsgemische und dergleichen auf.

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¥ie in den Fjgiren 3 und 4 gezeigt ist, kann die Barriereneinrichtung 20 ein Sieb 58 sein, welches eine Wand der Ausnehmung 42 in der Trommel 44 gegenüber der Wand 30 der Abdeckung 34 bildet. Die Trommel 44 ist auf der Welle 62 befestigt, die sich (nicht dargestellten) Lagern um die Achse x-x drehen. Fäden 16 treten in das Rohr 62 der (allgemein bei 64 gezeigten) Heizeinrichtung ein. Eine erste Strömung erwärmten Fließmittels 49 tritt in das Rohr 62 über den Fließmitteleinlaß 65 ein und zwängt die Fäden 16 entlang dem Rohr 62. Mindestens eine zweite Strömung erwärmten Fließmittels 66 tritt in das Rohr 62 durch Fließmitteleinlässe 68 ein, berührt die Fäden i6 und erhöht ihre Temperatur. Die kombinierten Strömungen des Fließmittels 49, 66 und der Fäden \6 treten in das Rohr 70 der Fixeßmxttelführungseinrichtung ein, die allgemein bei 62 gezeigt ist. Letztere führt die Fäden. 16 in Berührung mit der Barriereneinrichtung, die in der Kammer 12 in der oben in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschriebenen Weise angeordnet ist. Fließmittel 49, 66 wird von den Fäden 16 getrennt und aus der Kammer 12 über Abflußöffnungen (nicht gezeigt) ausgestoßen, die mit dem Durchgang 59 der Trommel 44 in Verbindung stehen, sowie über einen zwischen der Trommel 44 und der Abdeckung 34 gebildeten Durchgang 74. Ein Hauptteil des Fließmittels 49, 66 kann fakultativ aus dem Rohr 62 der Heizeinrichtung 64 ausgestoßen werden, bevor er in das Rohr 70 der Fließmittelführungseinrichtung eintritt, und aus der Kammer 12 durch das Sieb 58· Die Fäden 16 treten aus der Kammer 12 über eine Auslaßöffnung 18 in der oben in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 beschriebenen Weise aus.

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Wie in Fig. 5 gezeigt ist, kann die V car richtung 10 mit einer Kräuselungserstarrungseinrichtung versehen sein, die allgemein bei 76 gezeigt ist und eine Fließmittelstrahlheizeinrichtung 80 aufweist, die in der Kammer 12 abstromig von der Fließmittel führungseinrichtung 37 angeordnet ist für die Berührung der Masse 38 der Fäden 16 >mit einer Strömung erwärmten Fließmittels aus einem Heizkessel 78, um die Kräuselungen in dieser Einrichtung zu setzen oder erstarren zu lassen. Insbesondere
kann die Krauselungserstarrungseinrichtung eine Fließmittelstrahlheizeinrichtung 80 einschließlich mindestens eines Durchgangs 32 und vorzugsweise mehrerer Durchgänge aufweisen, die in der Abdeckung 3^ für die Verbindung mit der Kammer 12 abstromig der Einlaßöffnung i4 angeordnet ist bzw. sind.
Die Wärme des in dan Kessel 78 eintretenden Fließmittels
strömt durch den Durchgang 82 in die Kammer 12 in Form einer Strömung hinein. Der Durchgang ist in der Abdeckung Jh derart angeordnet, daß die Strömung des erwärmten Fließmittels
in die Kompaktierzone unter Berührung der Masse 38 der Fäden 16 und Erstarren der Kräuselungen darin eintritt. Die Temperatur, das Volumen, die Geschwindigkeit und der Druck der Fliäämittelströmung aus dem Kessel 78 können je nach der Denierzahl der Fäden, dem Querschnittsbereich der Kammer 12, der
Rotationsgeschwindigkeit der Trommel kk und dem Winkel variieren, unter welchem die Strömung die Masse 38 der Fäden 16
schneidet. Für eine Garnproduktion mit relativ hoher Geschwindigkeit sollte der Querschnittsbereich des Endes 48 des Durchganges 82 der Fließmittelstrahlheizeinrichtung 80 etwa 0,0006^52 bis 0,2581 cm (0,0001 bis 0,04 Zoll ) und vorzugsweise etwa

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0,003871 bis 0,1935 cm² (0,0006 bis 0,03 Zoll²) sein. Nach der Berührung mit der Masse 38 der Fäden 16 hat die Fließmittelströmung gewöhnlich eine Geschwindigkeit von etwa 152,4 bis 457,2 m/sec. (5OO bis I5OO Fuß/sec.) und eine Temperatur von etwa 150 bis 350 C sowie einen Gesamtüberdruck von etwa 0,35 bis 35»2 kg/cm (5 bis 5OO psig]; die Fäden 16 haben eine Geschwindigkeit von etwa 60,96 bis 6705,6 m/Min. (200 bis 22000 Fuß/Min.), eine Temperatur von etwa 100T! bis 220 C, eine Denierzahl von etwa 1 bis 25 pro Faden und eine Garn-Deiiierzahl von etwa 15 bis 5OOO; der Querschnittsbereich der Kammer 12 beträgt etwa 0,0009677 bis 6,452 cm² (0,00015 *>is 1,00 Zoll²). Vorzugsweise berührt die zweite Fließmittelströmung die Masse 38 der Fäden i6 mit einer Geschwindigkeit von etwa 182,9 bis 457 m/sec. (6OO bis 15OO Fuß/sec.) mit einem Gesamtüberdruck von etwa 0,7 bis 21,1 kg/cm (1O bis 3OO psig) und einer Temperatur von etwa I70 C bis 330 C, wobei die Erstarrung der Kräuselungen in den Fäden eine Denierzahl von etwa 2 bis I5 pro Faden und eine Garn-Denierzahl von etwa 21 bis 26ΟΟ hat. Der Auftreffwinkel beträgt vorzugsweise etwa 30 bis 60 , und der Querschnittsbereich der Kammer 12 liegt etwa zwischen 0,004839 und 0,967 cm (0,00075 bis 0,15 Zoll²).

Im Betrieb wird das Garn in der Form kontinuierlicher Fäden 16 durch Ansaugen in eine Strömung eines Fließmittels 26 zugeführt. Die Fäden werden danach in Berührung mit mindestens

einer zweiten Strömung 33 von Fließmittel gebracht, um die Fadentemperatur in gleichmäßiger Weise zu erhöhen. Die Fließmittelführungseinrichtung 37 führt die Strömung der Fließmittel 26, 33 mit Fäden 16 in Berührung mit der Barriereneinrichtung 20, die in der Kammer 12 angeordnet ist, um das Kräuseln der Fäden 16 zu beginnen. Die Fließmittelaustrittseinrichtung 32 trennt den Hauptteil des Fließmittels von den Fäden 16 und stößt ihn aus der Kammer 12 aus. Eine Trägereinrichtung transportiert die Fäden 16 durch die Kammer 12, um ein Überfüttern 16 in die Kammer hinein hervorzurufen. Die Fäden 16 werden nachfolgend gegen eine Masse derselben in einer Zone der Kompaktierung 4θ gedrückt, treten aus der Kammer 12 in gekräuselter Form aus und werden auf Packungen aufgewickelt.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, kann das Rohr 30 unter einem Winkel relativ zum Rohr 35 angeordnet sein, um die Trennung des Fließmittels von den Fäden 16 zu erleichtern, wobei die Fäden in das Rohr 35 durch ein erwärmtes Fließmittel aus der Düse 101 geführt werden. Diese und andere Modifikationen liegten ebenfalls im Rahmen der Erfindung.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind zwar in erster Linie im Hinblick auf das Texturieren thermoplastischer Fäden, insbesondere Polyesterfäden, beschrieben, es ist

u.
aber klar, daß das Verfahren die Vorrichtung gemäß der Erfin-

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dung auch verwendet werden könn, um einen weiten Bereich anderer Fäden zu kräuseln, wie z.B. Fäden, die aus Homopolymeren und

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Mischpolymeren der folgenden Materialien bestehen:

£,-Aminocapronsäure, Hexamethylen-adipamid, Äthylenterephthalat, Tetramethylenterephthalat und 1,4-Cyclohexylendimethylenterephthalat. Außerdem können die Fäden 16 aus Polyacrylnitril, Polypropylen, Poly-4-aminobuttersäure und Celluloseacetat zusammengesetzt sein.

Die folgenden Beispiele werden angegeben, um ein vollständigeres Verständnis der Erfindung vorzusehen. Die speziellen Techniken, Bedingungen, Materialien und angegebenen Daten sind vorgegeben, um die Prinzipien und die Praxis der Erfindung darzustellen und zwar beispielsweise, ohne damit die Erfindung beschränken zu wollen.

Beispiel 1

Polyäthylenterephthalatschnitzel mit einer durchschnittlichen Molekulargewichtszahl von 25ΟΟΟ wurden schmelzgesponnen unter Verwendung eines Schneckenextruders, in welchem die Trommel- und Farbtemperaturen auf 270 C bzw. 280 C gehalten wurden. Die verwendete Spinndüse hatte 34 Löcher, und q}edes Loch hatte einen Kapillardurchmesser von 0,0254 cm (0,01 Zoll) und eine Länge von 0,254 cm (θ,Ο1Ο Zoll). Ein System mit flacher Lufteinspritzung wurde zur Verfestigung der Fäden verwendet. Das Garn war ein teilweise ausgerichtetes Garn mit Nulldraht, 34 Fäden und einer Denierzahl von 255 und hatte runden Querschnitt. Das Garn war mit etwa 0,25

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Gew.-^o eines textlien Glättungsmi ttels beschichtet und wurde mit einem Zugverhältnis von 1,68 gezogen. Der Ziehprozeß bestand darin, daß man 10 Umwicklungen des Garns durchlief, und zwar (i) um ein Paar erwärmter Rollen, die auf einer Temperatur von 75 C gehalten wurden, und (2) um eine stationäre Blockheizeinrichtung mit einer Länge von 15,2k cm (6 Zoll) mit einer Temperatur von -180 C und (3) um ein Paar von Ziehrollen mit einer Temperatur von 175°C. Die Endzieh-Denierzahl betrug I50. Die Ziehgeschwindigkeit betrug 609»6 m/Min.-(2OOO Fuß/Min.).

Unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung wurde das Garn texturiert. Die Düse 101 hatte einen Durchmesser d von 0,06858 cm (0,027 Zoll) und eine Länge 1 von 1,27 cm (0,5 Zoll). Überhitzter Dampf bei 280 C und einem Überdruck von 13»4 kg/cm (190 psig) wurde in die Düsen 101 durch (nicht dargestellte) Leitungen zugeführt. Die Wärmeeinrichtung 24 wies (1) ein Rohr 30 mit einer Länge von 38,10 cm (15 Zoll), einem Innendurchmesser von 0,1524 cm (0,060 Zoll) und einem Außendurchmesser von 0,3175 cm (0,125 Zoll) und (2) drei Fließmitteleinlässe 28, 3I auf, deren jeder einen Innendurchmesser

Zoll
von 2,066O4 cm (0,026/) hatte und unter einem Yinkel von 20 geneigt war zur Achse y-y des Rohres 30. Fließmitteleinlässe waren längs zum Rohr 30 in gleichmäßigen Abständen von 10,795 cm (4 25 Zoll) angeordnet. Dampf unter einem Überdruck von 7,03 kg/cm (lOO psig) floß durch die drei Düsen in das Rohr 30 und drückte die Fäden 16 dort hindurch. Die Fäden traten

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dann in das Energierohr 35 ein und wurden mit 1280,2 m/Min. (4200 Fuß/Min.) durch das Rohr hindurchgetragen und in Berührung mit der Barriereneinrichtuig 20 gebracht. Das Energierohr 35 hatte einen Innendurchmesser von 0,127 cm (0,050 Zoll) und war 9,525 cm (3,75 Zoll) lang. Das Garn wurde auf eine Temperatur von etwa 160 C während der Verweilzeit im Rohr 35 erwärmt und traf gegen die Barriereneinrichtung 20 unter einem Auftreffwinkel 0 von 45 . Die BarriereneinrLchtung 20 war ein 90-Ma^schensieb mit einem Durchmesser von 21,59 cm (8,5 Zoll) und war von der Austrittsöffnung 48 des Energierohres 35 in einem Abstand von 0,1524 cm (θ,θ6θ Zoll) angeordnet. Das Sieb 17 war aus nichtrostenden Stahldrähten gewebt. Der Abstand zwischen den Drähten betrug 0,02794 cm (0,011 Zoll), wobei das Sieb mit einem 50$ offenen Bereich versehen war. Die Kammer 12 hatte eine Breite von 0,2032 cm (0,080 Zoll) und eine Tiefe von 0,1524 cm (θ,θ6θ Zoll). Die Kammer 12 wurde mit 23 U/Min, gedreht, um ein Sieb 17 vorzusehen mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 15»545 m/Min. (51,2 Fuß/Min.). Die Berührung zwischen dem das Garn enthaltenden Strom und dem SÄ» begann mit der Kräuselung der Fäden 16 oder löste diese aus. Das Sieb 17 transportierte das Garn zu einer Kompaktierzone 4θ, in welcher ein texturierter Stopfen geformt wurde, welcher eine weitere Kräuselung der Fäden 16 hervorrief. Die Packungsdichte des texturierten Pfropfens wurde auf 30»^ % berechnet, und die Verweilzeit des Pfropfens in der Kammer 12 betrug 1,9 see. Das Garn wurde aus der Kammer 12 nach winkliger Verschiebung des Siebes

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um 33O von der Energierohröffnung 48 entfernt und mit einer Geschwindigkeit von etwa 1066,8 m/Min. (3500 Fuß/Min.) auf eine (nicht dargestellte) herkömmliche Wickelvorrichtung aufgewickelt. Das erzeugte Garn hatte eine Denierzahl von 192 und war dadurch gekennzeichnet, daß es eine dreidimensionale schraubenförmige Gestalt hatte. Hergestellte Mikrophotos von 50 Fäden, die am Rand von dem texturierten Garn ausgewählt wurden, zeigten eine Kräuselungszahl von 53 Kräuselungen pro 2,5^l cm und eine Kräuselungsamplitude von 0,02794 cm (0,011 Zoll). Es gab keine Verschmelzung unter den Fäden des Garns.

Das durchschnittliche Strangschrumpfniveau des texturierten Garns wurde dann bestimmt. Der Strangtest bestand aus dem Aufwickeln des texturierten Garns zu einem Strang; Aufhängen des Stranges unter Null-Last in einem Heißluftofen bei 145 C fünf Minuten lang. Der somit entwickelte Strang wurde aus dem Ofen herausgenommen, und es wurde ein 0,0016 g/Denirgew. an den Strang gehängt. Die neue Stranglänge wurde gemessen (l„). Dann wurde der Prozentsatz der St rang schrumpfung aus der anfänglichen Stranglänge (l_Q) und der Endstranglänge (l_f) gemäß der Gleichung ( Iq-I-) geteilt durdh 1_Q, berechnet. Der sich entwickelnde Strang hatte eine Denierzahl von 192, eine Krauselungszätt von 56 und ein Strangschrumpfniveau von 45 %, was anzeigt, daß das Garn gut geeignet war, um bei der Herstellung von Strapazierkleidung benutzt zu werden.

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Das gemäß Beispiel 2 hergestellte texturierte Garn wurde auf eine? Strickmaschine (Lawson-Hemphill Fiber Analysis) gestrickt, die einen Kopf mit einer Feinheit von Nadeln von $k, 220 Nadeln, einen Durchmesser von 8,89 cm (3— Zoll) und 91,44 cm Grobheit hatte (36 inches per coarse). Die gestrickte Ware war nach dem Färben frei von Streifen und zeigte eine gute Gleichmäßigkeit im Vergleich mit handelsüblichem Klassengarn (grade yarn). Außerdem hatte die Textilware eine weiche Texturierung (Fadendichte eines Gewebes), Maßstabilität und eine angenehme Erscheinung.

Beispiel 2

Polyäthylenterephthalatgarn wurde extrudiert und unter Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß Beispiel 1 verarbeitet, mit der Ausnahme, daß die Heizeinrichtung 24 nicht verwendet wurde. Das verarbeitete Garn hatte ein durchschnittliches Strangschrumpfniveau von 9 i°t was anzeigt, daß das Garn nicht dafür geeignet war, bei der Herstellung von Strapazierkleidung verwendet zu werden.

Beispiel 3

Polyäthylenterephthalatgarn wurde extrudiert und unter Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß Beispiel 2 verarbeitet, mit der Ausnahme, daß der überhitzte Dampf, welcher in die Düse 101 zugeführt wurde, eine Temperatur von 36O C und einen Überdruck von 13»4 kg/cm (19O psig) hatte. Der sich ausbildende Strang hatte eine Kräuselungszahl von 31 Kräuse-

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lungen pro 2,5^ cm, eine Kräuselungsamplitude von 0,0508 cm (0,2 Zoll) und ein durchschnittliches Strangschrurapfniveau
von 30 /°· Nach dem Stricken und Färben in der bei den Beispielen 1 und 2 gezeigten Weise enthielt das Textil zahlreiche Streifen und gebrochene Fäden, was anzeigt, daß das
Garn und die daraus gestrickte Ware nicht geeignet war, bei der Herstellung von Strapazierkleidung verwendet zu werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Kräuseln kontinuierlicher Fäden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden durch Ansaugen in eine Strömung erwärmten Fließmittels zugeführt werden, die Fäden mit mindestens einer zweiten Strömung erwärmten Fließmittels zur Steigerung der Fadentemperatur in Berührung gebracht werden, die Strömung mit den Fäden in Berührung mit einer Barriereeinrichtung geführt wird, welche in einer Kammer angeordnet ist, wobei die Berührung zum Beginnen des Kräuseins der Fäden eine ausreichende Kraft hat, ein Hauptteil des ersten und zweiten Stromes erwärmten Fließmittels von den Fäden separiert und aus der Kammer ausgestoßen wird, die Fäden durch die Kammer durch eine kontinuierliche Bewegung einer darin befindlichen Oberfläche einer derart ausreichenden Geschwindigkeit transportiert werden, daß ein Überfüttern der Fäden in die Kammer hinein hervorgerufen wird, wobei die Fäden gegen eine Masse derselben in der Kammer zur Erzeugung von Kräuselungen in der Kammer gedrückt werden, und daß die Fäden in gekräuselter Form aus der Kammer herausgenomman. werden

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden die Barriereneinrichtung unter einem Auftreffwinkel von etwa 15 h±s etwa 75 berühren.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden die Barriereneinrichtung mit einer Geschwindigkeit von etwa 182,88 bis 3657,6 m/Min. (6OO bis 1200 Fuß/Min.) berühren.

k. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß eine Kammer (12) zur Aufnahme der Fäden (16) eine Einlaßöffnung (i4) und zum Abziehen der Fäden eine Auslaßöffnung aufweist, neben der Einlaßöffnung (i4) in der Kammer (12) eine Barriereneinrichtung (20) angeordnet ist, eine Fließmxttelführungseinrichtung (37) zum Führen eines Stromes kompressiblen Fließmittels, welches Fäden (16) enthält, in Berührung mit der Barriereneinrichtung (20) zum Beginnen des Kräuseins der Fäden vorgesehen ist, der Kammer (12) eine Fließmittelausströmeinrichtung (32) zum Separieren des Hauptteils des Fließmittels aus den Fäden (16) und Ausstoßen desselben aus der Kammer (12) zugeordnet ist, zum Transportieren der Fäden (16) durch die Kammer (12) eine Trägereinrichtung (17) eine sich kontinuierlich bewegende Oberfläche (20) aufweist, welche der Kammer derartzügeordnet ist , daß ein Überfüttern der Fäden (16) in die Kammer (12) hinein hervorgerufen wird, wobei die Fäden gegen eine Masse (38) derselben in der Kammer zur Erzeugung von Kräuselungen in dex* Kammer gedrückt werden, und daß eine Heizeinrichtung (24) mit der Fließmitt elf übungseinrichtung (37) und aufstromig der-

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selben zur Berührung der Fäden (16) mit dem erwärmten Fließ mittel zur Erhöhung der Fadentemperatur verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (12) eine gekrümmte Gestalt h±.

6. Vorrichtung nach Anspruch h_f dadurch gekennzeichnet daß die Barriereinrichtung (20) exen Reibkoeffizienten von etwa 0,05 bis 0,9 aufweist.