DE2643740C2

DE2643740C2 - Verfahren zum Kräuseln eines kontinuierlichen Fadens und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2643740C2
Application number: DE2643740A
Authority: DE
Inventors: Alfred Louis Wharton N.J. Leland; Hsin Lang Parsippany N.J. Li; Hendrikus Johan Morristown N.J. Oswald
Original assignee: Allied Corp
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 1975-10-02
Filing date: 1976-09-29
Publication date: 1987-03-19
Also published as: CA1056583A; JPS5246147A; FR2347467A2; JPS6010131B2; US4135280A; US4024611A; FR2347467B2; CH606539A5; DE2643740A1; US4133087A; GB1514436A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kräuseln eines kontinuierlich durchlaufenden künstlichen Fadens, bei dem der Faden in einen Strom eines erhitzten kompressiblen Mediums einer Fadenliefervorrichtung eingesaugt wird, deren Ausgangsstrom auf eine bewegte, innerhalb einer Kammer angeordnete Staufläche mit einer derartigen Aufprallgeschwindigkeit gerichtet wird, daß das Kräuseln durch den Aufprall bewirkt wird, bei dem der größte Teil des von der Fadenliefervorrichtung zugeführten erhitzten Mediumstromes von dem Faden abgetrennt und aus der Kammer abgeführt wird, bei dem der durch den Aufprall gekräuselte Faden durch eine gleichförmig bewegte Transportfläche durch die Kammer hindurch mitgenommen und aus ihr ausgetragen wird und bei dem die Bewegungsgeschwindigkeit der Transportfläche in Bezug auf die Fadenzuführgeschwindigkeit so gewählt wird, daß ein Fadenstau in der Kammer entsteht sowie der nach Auftreffen auf die Staufläche mitgenommene Faden gegen die angestaute Fadenmasse unter Erzeugung einer zusätzlichen Kräuselung gedrückt wird, nach Patent 25 51 128.
Die vorstehenden Merkmale entsprechen dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 4.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kräuseln eines kontinuierlichen Fadens der vorstehend bezeichneten Art ist teilweise aus dem DE-GM 72 27 222 bekannt. Im übrigen sind die Merkmale, wonach die Bewegungsgeschwindigkeit der Transportfläche in Bezug auf die Fadenzuführgeschwindigkeit so gewählt wird, daß ein Fadenstau in der Kammer entsteht sowie der Faden zusätzlich durch Drücken gegen die Fadenmasse gekräuselt wird, Gegenstand des Hauptpatentes 25 51 128.
Bei dem DE-GM 72 27 222 ist die Staufläche eine endlose Nut, in deren Innerem Durchlässe frei für den Mediumstrom vorgesehen sind und in welche die Mündung der Fadenliefervorrichtung gerichtet ist. Die Umfangsgeschwindigkeit der Staufläche, die zugleich Transportfläche ist, wird so gewählt, daß der Faden gleichförmig ausgetragen wird. Die Kräuselung dieses Fadens erfolgt aber ausschließlich nur beim Aufprall auf die Staufläche.
Aus der DE-OS 21 10 670 ist des weiteren ein Kräuselungsverfahren bekannt, bei welchem ebenfalls ein kontinuierlich durchlaufender künstlicher Faden in einem Strom eines erhitzten kompressiblen Mediums einer Fadenliefervorrichtung eingesaugt wird. Der Ausgangsstrom wird dort in tangentialer Richtung geführt. Die Staukammer ist unterschiedlich beschrieben, einerseits als Siebfläche, über welche der größte Teil des von der Fadenliefervorrichtung erhitzten Mediumstromes entweichen kann. Andererseits sind in die Staukammer hineinragende Vorsprünge beschrieben, welche die Oberfläche des Fadenpfropfens stören oder vorgeben.
Bei dem oben beschriebenen DE-GM 72 27 222 wird die Nutenoberfläche als Prallfläche allein verwendet, ohne daß ein Fadenpfropfen eine weitere Kräuselung bewirken soll. Bei der letztgenannten Lösung nach der DE-OS 21 10 670 wird das Kräuseln nur durch das Stauchen am Fadenpfropfen erzeugt. Gemäß dem älteren Patent 25 51 128 ist nun die Kräuselung dadurch verbessert worden, daß ein Aufprallen des Fadens auf die Staufläche für eine erste Kräuselungswirkung und dann die Kräuselung in einer zweiten Stufe in der Stauchkammer vorgeschlagen werden, wodurch überlegene Garneigenschaften erhalten werden.
Bei den herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen zum Kräuseln von Fäden hat sich gezeigt, daß die Anzahl der pro Zentimeter erzeugten Kräuselungen der Fäden sowie die Strangschrumpfung oder die in den Fäden erzeugte Kräuselungsverdichtung für eine wirtschaftliche Verarbeitung der Fäden für Strickgarne, Textilerzeugnisse, hochstreckfähige Garne oder dergleichen zu gering sind. Höhere Mediumtemperaturen, z. B. in der Größenordnung von 400°C, vergrößern die Kräuselungsverdichtung, vermindern aber die Ausrichtung der Fäden, wodurch ihre Zugfestigkeit und/oder Färbungsgleichmäßigkeit vermindert werden. Die Steigerung des Massenstromes des Mediums zur Erwärmung des Garns bei niedrigeren Mediumtemperaturen erzeugt in der Kammer Turbulenz, welche die Anfangskräuselung beeinträchtigt und das Strangschrumpfungsniveau der Fäden herabsetzt.
Ausgehend von einem Verfahren bzw. einer Vorrichtung der eingangs erwähnten, in dem Hauptpatent 25 51 128 beschriebenen Art besteht die Aufgabe der Erfindung darin, das Kräuselungsergebnis auf einfache Weise zu beeinflussen und zu verbessern.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bezüglich des Verfahrens dadurch, daß der Faden in der Fadenliefervorrichtung mindestens einem zweiten Strom eines erhitzten kompressiblen Mediums zur Erhöhung der Fadentemperatur ausgesetzt wird. Hierdurch lassen sich die Fäden bei relativ niedriger Temperatur in wirtschaftlicher und zuverlässiger Weise kontinuierlich kräuseln bzw. das Kräuselungsergebnis verbessern. Unter den zu kräuselnden Garnen versteht man die verschiedensten textilen Fasermaterialien, wie z. B. synthetische Fäden, Garn, Werg, Strang für Stapelfasern und dergleichen. Der Mediumstrom ist ein kompressibles Fließmittel, welches zusammen mit den Fäden mit der Staufläche in Form von in der Kammer angeordneten Barriereeinrichtungen in Berührung gebracht wird, wobei die Berührungskraft ausreicht, um das Kräuseln der Fäden an der ersten Stufe zu beginnen. Durch das Überfüttern der Fäden in die Kammer hinein ergibt sich in einer Verdichtungszone der Kammer eine Strangmasse bzw. ein Fadenpfropfen, wo die zweite Kräuselungsstufe liegt.
In der Fig. 5A der oben erwähnten DE-OS 21 10 670 ist zwar bereits ein Garnführungsrohr mit mehreren Durchbrüchen am Umfang gezeigt, durch welche der Faden im zentralen Garnführungsrohr mehreren Mediumströmen ausgesetzt ist. Es wird hier jedoch nur ein einziger Mediumstrom verteilt, und es wird nicht zusätzliche Wärme durch diese verteilende Durchbrüche zugeführt. Infolgedessen kann der Faden nicht wie im Falle der Erfindung einem zweiten Strom eines erhitzten kompressiblen Mediums zusätzlich zur Temperaturerhöhung ausgesetzt werden.
Erfindungsgemäß werden die Fäden, z. B. das Garn, durch Ansaugen in einen Strom erwärmten Mediums geführt, dessen Temperatur z. B. zwischen 150°C und 350°C liegt. Sodann läßt man die Fäden mit mindestens einem zweiten Strom erwärmten Mediums mit einer anderen Temperatur in Berührung gelangen, die im Bereich von etwa 180°C bis 280°C liegt. Dadurch kann die Temperatur der Fäden erhöht und deren Temperaturgradient minimal gestaltet werden.
Besonders wirksam ist die Kräuselung erfindungsgemäß, wenn der Faden die Staufläche unter einem Auftreffwinkel von etwa 15° bis etwa 75° berührt und wenn vorzugsweise der Faden die Staufläche mit einer Geschwindigkeit von etwa 182,9 bis 3675,6 m/Min. berührt.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an der Fadenliefervorrichtung mindestens ein weiterer Einlaß für die Zufuhr von erhitztem kompressiblen Medium zur Erhöhung der Fadentemperatur angebracht ist. Dabei hat die Kammer vorzugsweise eine gekrümmte Gestalt, und bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat die Staufläche einen Reibkoeffizienten von 0,05 bis 0,9. Durch diese Maßnahmen läßt sich das Kräuselergebnis auf sehr einfache Weise in der vorstehend beschriebenen Art beeinflußen und verbessern.
Außer der Einlaßöffnung der Kammer zur Aufnahme der Fäden weist die Kammer auch eine Auslaßöffnung zum Herausführen der Fäden aus der Kammer sowie einen Mediumauslaß auf, um das Medium von den Fäden zu trennen und das Medium aus der Kammer auszustoßen. Eine der Kammer zugeordnete Trägereinrichtung ist für eine Bewegung bezüglich der Kammer ausgestaltet und bildet eine sie kontinuierlich bewegende Oberfläche.
Durch den zweiten Mediumstrom und die Erhöhung der Temperatur jedes Fadens wird in gleichmäßiger Weise auch die Anzahl der Kräuselungen pro Zentimeter der Fäden sowie ihre Stabilität erhöht. Außerdem erhöht sich auch die Flexibilität der Fäden und die Kräuselungsschärfe. Infolge der erhöhten Flexibilität und Kräuselungsschärfe, die während des Kräuselns in den Fäden erzeugt werden, sind Druck und Temperatur der für das Kräuseln erforderlichen Medien in überraschender Weise niedrig, d. h. der Druck liegt bei etwa 0,7 bis 35,2 kg/cm² Überdruck und die Temperatur bei etwa 150 bis 350°C mit dem Ergebnis, daß in sehr wirksamer Weise gekräuselt werden kann. Die Kräuselungsniveaus liegen ungewöhnlich hoch, d. h. man hat mehr als 40 Kräuselungen pro 2,54 cm, und in typischer Weise 60 Kräuselungen pro 2,54 cm oder mehr. Fadenqualitätsabfall, schmelzen und Bruch sind minimal. Das Strangschrumpfniveau ist erheblich verbessert, d. h. mehr als 45%, und die Gleichmäßigkeit und Konsistenz der Kräuselungen werden leicht gesteuert. Somit kann man durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Vorrichtung zur Durchführung desselben äußerst voluminöse und/ oder streckfähige Strickgarne mit höheren Geschwindigkeiten und niedrigeren Temperaturen und Kosten erzeugen als mit herkömmlichen Betriebsverfahren.
Die erfindungsgemäß beschriebene Kammer der Kräuselungsvorrichtung mit den Einlaß-, Auslaß-, Heiz- und Mediumauslaßeinrichtungen kann verschiedene Größen und Gestaltungen haben. Nachfolgend wird eine Kammer mit bogenförmiger Gestalt beschrieben. Es versteht sich aber, daß die Kammer auch gerade oder in anderer Weise gekrümmt sein kann.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bzw. Ausführungsform im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Ausführung des Kräuselungsverfahrens, wobei die Abdeckung und die Kammer der 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 Eingriffsstellung sind,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zum Kräuseln kontinuierlicher Fäden,
Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 3,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht unter Darstellung einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist, und
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht unter Darstellung einer weiteren anderen Ausführungsform der Vorrichtung der Fig. 1.
Im folgenden wird die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
In den Fig. 1 und 2 ist die Kräuselungsvorrichtung im allgemeinen bei 10 gezeigt und weist eine Kammer 12 mit einer Einlaßöffnung 14 zur Aufnahme der Fäden 16, die gekräuselt werden sollen, und eine Staufläche 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 14 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 mit 24 bezeichneten Heizeinrichtung als Teil einer Fadenliefervorrichtung ein. Dampf oder ein anderes erwärmtes Medium, wie z. B. geheizte Luft, Stickstoff, Kohlendioxyd und dergleichen, mit einer Temperatur von etwa 150 bis 350°C, vorzugsweise etwa 200 bis 350°C, tritt in den Mediumeinlaß 28 ein und zwingt die Fäden 16 entlang dem Rohr 30 der Heizeinrichtung 24 der Fadenliefervorrichtung. Das Rohr 30 ist mit einem weiteren Mediumeinlaß 31 und vorzugsweise mit einer Mehrzahl von zusätzlichen Mediumeinlässen versehen, um mindestens einen zweiten Strom erwärmten Mediums mit einer Temperatur von etwa 150 bis 350°C, vorzugsweise etwa 20 bis 330°C, in Berührung mit den Fäden 16 im Rohr 30 zu führen und wahlweise in ein weiteres Rohr 35 der Führungseinrichtung für das Medium, die allgemein bei 37 gezeigt ist, um die Temperatur der Fäden zu steigern und ihren Temperaturgradienten minimal zu machen. Nach der Berührung mit Fließmittelströmen 26 und 33 werden die Fäden 16 aus dem Rohr 30 in das Rohr 35 der einen Teil der Fadenliefervorrichtung bildenden Führungseinrichtung 37 durch den Dampf 33 der Düse 101 angesaugt und dadurch in Berührung mit einer Barriere als Staufläche 20 geführt, wobei die Berührung genug Kraft hat, um das Kräuseln der Fäden 16 zu beginnen. Nach Berührung mit der Staufläche 20 strömt der Hauptteil des Mediums durch die Austrittsöffnung 32 und wird hierdurch von den Fäden 16 getrennt und aus der Kammer 12 ausgestoßen. Um während des Separierens des Mediums von den Fäden 16 ein Entfernen der Kräuselung oder der in den Fäden 16 begonnenen Deformation zu verhindern, darf man die Fäden während ihrer Verweilzeit in der Kammer 12 nicht einem Zug oder Rücktrieb unterwerfen. Die anfänglich gekräuselten Fäden 16 mit Anfangskräuselungen werden deshalb mittels einer Trägereinrichtung durch die Kammer 12 geführt. Die Trägereinrichtung weist eine Oberfläche 36 auf, die von einem Sieb 17 gebildet ist, welches zur Bewegung relativ zur Kammer 12 mit einer ausreichenden Geschwindigkeit geeignet ausgestaltet ist, um ein Überfüttern der Fäden in die Kammer hinein hervorzurufen. Infolge dieses Überfütterns werden die Fäden 16 gegen eine Masse 38 der Fäden 16 in einer Verdichtungszone 40 (in Fig. 3 gezeigt) in der Kammer 12 gedrückt, wobei Kräuselungen in der Kammer erzeugt werden. Die gekräuselten Fäden treten durch die Auslaßöffnung 18 der Kammer 12 in ihrer letzten gekräuselten Form aus.
Die 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. Medium aus der Düse 101 und die Fäden 16 werden durch das Rohr 35 in Berührung mit einer in der Kammer 12 angeordneten Staufläche 20 geführt. Danach wird das Medium von den Fäden 15 getrennt und aus der Kammer 12 über Durchgänge ausgestoßen, welche zwischen der Trommel 44 und der Abdekkung 34 gebildet sind. Die Trommel 44 ist mit nicht gezeigten Entleerungsöffnungen versehen, welche sich durch die Trommel erstrecken und in Verbindung mit einer Ringkammer 56 unter der Ausnehmung 42 stehen. Die Ringkammer 56 wird von der Ausnehmung 42 durch eine perforierte Platte oder ein Sieb 17 getrennt, welches den Boden der Ausnehmung 42 bildet und zusammen mit der Kammer 56, den Entleerungsöffnungen und der Austrittsöffnung 32 die Ausströmeinrichtung für das Meidum bilden. Das Sieb 17 hat eine Maschengröße im Bereich von etwa 50 bis 400 und vorzugsweise von etwa 100 bis 325.
Die Staufläche 20 weist ein Teil der perforierten Platte 17 auf, der geeignet ausgebildet ist, um den kompressiblen Mediumstrom aus der Fadenliefervorrichtung 24, 37 aufzufangen. In der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ändert sich der die Staufläche 20 darstellende Teil des Siebes 17 kontinuierlich mit der Drehung des Umfangs der Trommel 44. Andererseits kann die Staufläche auch eine poröse oder nichtporöse (nicht dargestellte) Platte aufweisen, die auf der Führungseinrichtung 37 für das Medium fest angebracht ist und zu einer Auffangsstelle mit den Mediumsströmen 26, 33 in der Kammer 12 und neben ihrer Einlaßöffnung 14 ragt.
Die Führungseinrichtung 37 für das kompressible Medium ist zur Trommel 44 derart angeordnet, daß das Ende 48 des Rohres 35 sich in relativ dichter Nachbarschaft zur Staufläche 20 befindet. Der Abstand zwischen dem Ende 48 und der Staufläche 20 sowie die Querschnittsfläche des Endes 48 können je nach der Geschwindigkeit und Temperatur der Fäden und der Mediumströmung, der Denierzahl der Fäden, dem Winkel, unter welchem die Strömung die Staufläche 20 schneidet, dem Reibkoeffizienten der Staufläche 20 und der Querschnittsfläche 20 der Kammer 12 variiert werden. Nach Auftreffen auf die Staufläche 20 hat die Mediumströmung 33 im allgemeinen eine Geschwindigkeit von 457,2 m/sec. und eine Temperatur von etwa 100° bis 280°C sowie einen Gesamtüberdruck von etwa 0,7 bis 35,2 kg/cm², und die Fäden 16 haben eine Geschwindigkeit von etwa 60,96 bis 6705,6 m/Min., eine Temperatur von etwa 100°C bis 250°C und eine Denierzahl von etwa 1 bis 25 pro Faden sowie eine Garn-Denierzahl von etwa 15 bis 5000. 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 Mediumstromes 33 auf die Oberfläche 36 beträgt etwa 0,0254 cm bis 1,27 cm, die Querschnittsfläche des Endes 48 beträgt etwa 0,00129 bis 1,935 cm², und die Querschnittsfläche der Kammer 12 beträgt etwa 0,0009677 cm² bis 6,452 cm².
Vorzugsweise berührt der Mediumstrom 330 die Staufläche 20 mit einer Geschwindigkeit von etwa 182,88 bis 457,2 m/sec., mit einem Gesamtüberdruck von etwa 1,41 bis 21,1 kg/cm² und einer Temperatur von 180° bis 280°C, wodurch die Fäden eine Denierzahl von 2 bis 15 pro Faden und eine Garn-Denierzahl von etwa 21 bis 2600 erhalten, um die Auftreffoberfläche mit einer Geschwindigkeit von etwa 914,4 bis 5486,4 m/Min. und einer Temperatur von etwa 150°C bis 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 Mediumstromes 33 auf die Oberfläche 36 beträgt vorzugsweise etwa 0,0508 bis 0,0726 cm die Querschnittsfläche des Endes 48 beträgt etwa 0,003871 bis 1,29 cm², und die Querschnittsfläche der Kammer 12 beträgt etwa 0,004839 bis 0,9677 cm².
Die Mediumaustrittsöffnung 32 ist bezüglich der Staufläche 20 derart angeordnet, daß ein Hauptteil des Mediumstromes 33, welcher die Staufläche 20 berührt, von den Fäden 16 separiert und aus der Kammer 12 ausgestoßen wird. Die Mediumaustrittsöffnung 32 weist eine perforierte Platte oder ein Sieb 17 auf, zusammen mit einer Ausblaskammer 56 und Entleerungsöffnungen, welche zu einer außerhalb der Trommel 44 gelegenen Stelle führen. Die Anzahl und die Durchmesser der Öffnungen reichen aus, um einen Hauptteil des Mediumstromes 33, welcher mit der Staufläche 20 in Berührung steht, in der Größenordnung von etwa 60 bis 98% und vorzugsweise etwa 70-95% von den Fäden 16 zu separieren und aus der Kammer 12 auszustoßen. Die Mediumaustrittseinrichtung kann auch mehrere in der Abdeckung 34 vorgesehene Öffnungen aufweisen.
Gemäß den Fig. 1 und 2 treffen die in der Verdichtungszone 40 eintretenden Fäden 16 gegen zuvor geförderte Fäden (die Masse 38 s. Fig. 3, der Fäden 16) auf, welche wegen der größeren Beschickungsgeschwindigkeit der Fäden 16 in die Zone 40 hinein im Vergleich zu der Geschwindigkeit, mit welcher die Fäden aus der Zone entfernt werden, nicht abgezogen worden sind. Infolge dieses Überfütterns wird den Fäden 16 eine weitere Kräuselung aufgegeben.
Nach dem Auftreffen gegen die Masse 38 der Fäden 16 bewegen sich die gekräuselten Fäden in der Ausnehmung 42 etwa um ¼ bis ¾ der Drehung der Trommel 44 zur Auslaßöffnung 18, wo sie auf herkömmlichen Spulen unter Verwendung üblicher Wickelvorrichtungen und dergleichen aufgenommen werden. Die rückwärtige Verlängerung der Blöcke 54, welche durch (nicht gezeigte) Nieten, Klebstoff oder dergleichen mit dem 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 durch die Kammer 12 eine Oberfläche mit Wänden 50, 52 mit einer perforierten Platte 17 der Ausnehmung 42. Die Trägereinrichtung kann auch nur aus der perforierten Platte 17 bestehen. Die Trägergeschwindigkeit verändert sich umgekehrt mit der gewünschten Kräuselungsfrequenz. Allgemein beträgt die Geschwindigkeit der Trägereinrichtung, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, etwa 0,5 bis 10% der Geschwindigkeit der Fäden 16. Durch Veränderung der Geschwindigkeit der Trägereinrichtung wird die Verweilzeit der Fäden 16 in der Kompaktierzone 40 gesteuert, um eine Gleichmäßigkeit der Kräuselung und den Setzungs- bzw. Härtungsgrad der Fäden 16 über einen breiten Bereich des Kräuselungsniveaus hervorzurufen.
Die hier beschriebene und gezeigte Vorrichtung 10 kann auf verschiedene Arten verändert werden. Wie oben bemerkt, kann die Gestalt der Kammer 12 geradlinig oder gekrümmt sein. Die Staufläche 20 kann porös oder nichtporös sein und eine nichtkontinuierliche oder eine bewegliche kontinuierliche Auftreffoberfläche aufweisen. Jede Umfangsausnehmung 42 der Trommel 44 und Abdeckung 34 kann perforiert sein, um für das Ausströmen des kompressiblen Mediums 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 Heizeinrichtung 24 ein Rohr 30 mit einer Länge von etwa 7,62 bis 152,4 cm auf; Fließmitteleinlässe 28, 31 befinden sich längs zum Rohr 30 in einem Abstand Mitte zur Mitte von etwa 2,54 bis 25,4 cm; die Querschnittsflächen der Fließmitteleinlässe 28, 31 betragen etwa 0,0005161 bis 0,1935 cm², und die Anzahl der Mediumeinlässe 28, 33 beträgt 2 bis 60. Vorzugsweise hat das Rohr 30 der Heizeinrichtung 24 eine Länge 1 von etwa 15,24 bis 106,68 cm; die Mediumeinlässe 28, 31 haben längs zum Rohr 30 einen Abstand Mitte zu Mitte von etwa 5,08 bis 12,7; die Querschnittsflächen der Mediumeinlässe 28, 31 betragen etwa 0,001935 bis 0,129 cm²; und die Anzahl der Mediumeinlässe 28, 31 beträgt etwa 2 bis 10.
Kompressible Medien, die für die Ströme 26, 33 geeignet sind, können Luft, Dampf, Stickstoff, Argon, Gasgemische und dergleichen sein.
Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, kann die Staufläche 20 ein Sieb 58 sein, welches eine Wand der Ausnehmung 42 in der Trommel 44 gegenüber der Wand 30 der Abdeckung 34 als Transportfläche bildet. Die Trommel 44 ist auf der Welle 62 befestigt, die sich in (nicht dargestellten) Lagern um die Achse x-x dreht. Die Fäden 16 treffen in das Rohr 62 der (allgemein bei 64 gezeigten) Fadenliefervorrichtung mit Heizeinrichtung ein. Eine erste Strömung erwärmten Mediums 49 tritt in das Rohr 62 über den Mediumeinlaß 65 ein und zwingt die Fäden 16 entlang dem Rohr 62. Mindestens eine zweite erwärmte Mediumströmung 66 tritt in das Rohr 62 durch Mediumeinlässe 68 ein, berührt die Fäden 16 und erhöht ihre Temperatur. Die kombinierten Ströme des Mediums 49, 66 und der Fäden 16 treten in das als Fadentransportfläche dienende Rohr 70 der Fadenzuführeinrichtung 62, 64 ein. Letztere führt die Fäden 16 zur Berührung mit der Staufläche, die in der Kammer 12 in der oben in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschriebenen Weise angeordnet ist. Das Medium 49, 66 wird von den Fäden 16 getrennt und aus der Kammer 12 über Abströmöffnungen (nicht gezeigt) ausgestoßen, die mit dem Durchgang 59 der Trommel 44 in Verbindung stehen, sowie über einen zwischen der Trommel 44 und der als Fadentransporteinrichtung dienenden Abdeckung 34 gebildeten Durchgang 74. Ein Hauptteil des Mediums 49, 66 kann fakultativ aus dem Rohr 62 der Heizeinrichtung 64 ausgestoßen werden, bevor er in das Rohr 70 der Fadenzuführungseinrichtung 72 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 Fig. 1 und 2 beschriebenen Weise aus.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, kann die Vorrichtung 10 mit einer Kräuselungserstarrungseinrichtung versehen sein, die allgemein bei 76 gezeigt ist und eine Mediumstrahlheizeinrichtung 80 aufweist, die in der Kammer 12 abstromig von der Fadenliefervorrichtung 37 angeordnet ist für die Berührung der Masse 38 der Fäden 16 mit einer Strömung erwärmten Mediums aus einem Heizkessel 78, um die Kräuselungen in dieser Einrichtung sich formfestigen oder erstarren zu lassen. Insbesondere kann die Kräuselungserstarrungseinrichtung eine Mediumstrahlheizeinrichtung 80 einschließlich mindestens eines Durchgangs 82 vorzugsweise mehrerer Durchgänge aufweisen, die in der Abdeckung 34 zur Verbindung mit der Kammer 12 abstromig der Einlaßöffnung 14 angeordnet ist bzw. sind. Die Wärme des in den Kessel 78 eintretenden Mediums strömt durch den Durchgang 82 in die Kammer 12 in Form eines Stromes hinein. Der Durchgang ist in der Abdeckung 34 derart angeordnet, daß der Strom des erwärmten Mediums 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 Mediumströmung aus dem Kessel 78 können je nach der Denierzahl der Fäden, dem Querschnittsbereich der Kammer 12, der Rotationsgeschwindigkeit der Trommel 44 und dem Winkel variieren, unter welchem der Strom die Masse 38 der Fäden 16 schneidet. Für die Garnproduktion mit relativ hoher Geschwindigkeit sollte die Querschnittsfläche des Endes 48 des Durchganges 82 der Mediumstrahlheizeinrichtung 80 etwa 0,0006452 bis 0,2581 cm² und vorzugsweise etwa 0,003871 bis 0,1935 cm² sein. Nach der Berührung der Masse 38 der Fäden 16 hat der Mediumstrom gewöhnlich eine Geschwindigkeit von etwa 152,4 bis 457,2 m/sec. und eine Temperatur von etwa 150 bis 350°C sowie einen Gesamtüberdruck von etwa 0,35 bis 35,2 kg/cm²; die Fäden 16 haben eine Geschwindigkeit von etwa 60,96 bis 6705,6 m/Min., eine Temperatur von etwa 100°C bis 220°C, eine Denierzahl von etwa 1 bis 25 pro Faden und eine Garn- Denierzahl von etwa 25 bis 5000; die Querschnittsfläche der Kammer 12 betägt etwa 0,0009677 bis 6,452 cm². Vorzugsweise berührt der zweite Mediumstrom die Masse 38 der Fäden 16 mit einer Geschwindigkeit von etwa 182,9 bis 457 m/sec., mit einem Gesamtüberdruck von etwa 0,7 bis 21,1 kg/cm² und einer Temperatur von etwa 170°C bis 330°C, wobei die Erstarrung der Kräuselungen in den Fäden eine Denierzahl von etwa 2 bis 15 pro Faden und eine Garn-Denierzahl von etwa 21 bis 2600 hat. Der Auftreffwinkel beträgt vorzugsweise etwa 30° bis 60°, und die Querschnittsfläche der Kammer 12 liegt etwa zwischen 0,004839 und 0,967 cm².
Im Betrieb wird das Garn in der Form kontinuierlicher Fäden 16 durch Ansaugen in einen Strom eines Mediums 26 zugeführt. Die Fäden werden danach in Berührung mit mindestens einem zweiten Strom 33 eines Mediums gebracht, um die Fadentemperatur in gleichmäßiger Weise zu erhöhen. Die Fadenliefervorrichtung 37 führt den Strom der Medien 26, 33 mit Fäden 16 in Berührung mit der Staufläche 20, die in der Kammer 12 angeordnet ist, um das Kräuseln der Fäden 16 zu beginnen. Die Austrittsöffnung 32 trennt den Hauptteil des Mediums 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 in einer Verdichtungszone 40 gegen eine Fadenmasse gedrückt, treten aus der Kammer 12 in gekräuselter Form aus und werden auf Packungen aufgewickelt.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, kann die Mündung 30 des Fadeneinlasses unter einem Winkel relativ zum Rohr 35 angeordnet sein, um die Trennung des Mediums von den Fäden 16 zu erleichtern, wobei die Fäden durch ein erwärmtes Medium aus der Düse 101 in das Rohr 35 geführt werden.
Das Verfahren und die Vorrichtung zum Kräuseln sind vorstehend zwar in erster Linie im Hinblick auf das Texturieren thermoplastischer Fäden, insbesondere Polyesterfäden, beschrieben, es ist aber klar, daß sie auch verwendet werden können, um einen weiteren Bereich anderer Fäden zu kräuseln, wie z. B. Fäden, die aus Homopolymeren und Mischpolymeren der folgenden Materialien bestehen:
&epsi;-Aminocapronsäure, Hexamethylen-adipamid, Ethylenterephtalat, Tetramethylenterephtalat und 1, 4-Cyclohexylendimethylenterephtalat. 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.

Beispiel 1

Polyethylenterephtalatschnitzel mit einer durchschnittlichen Molekulargewichtszahl von 25 000 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 jedes Loch hatte einen Kapillardurchmesser von 0,0254 cm und eine Länge von 0,254 cm. Ein System mit flacher Lufteinspritzung wurde zur Verfestigung der Fäden verwendet. Das Garn war ein teilweise ausgerichtetes Garn mit Nulldraht, 34 Fäden und einem Titer von 283 dtex und hatte runden Querschnitt. Das Garn war mit etwa 0,25 Gew.-% eines textilen Glättungsmittels beschichtet und wurde mit einem Zugverhältnis von 1,68 gezogen. Der Ziehprozeß bestand darin, daß man 10 Umwicklungen des Garns durchlief, und zwar (1) um ein Paar erwärmter Rollen, die auf einer Temperatur von 75°C gehalten wurden, und (2) um eine stationäre Blockheizeinrichtung mit einer Länge von 15,24 Cm mit einer Temperatur von 180°C und (3) um ein Paar von Ziehrollen mit einer Temperatur von 175°C. Der Endzieh-Titer betrug 167 dtex. Die Ziehgeschwindigkeit betrug 609,6 m/Min.
Unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung wurde das Garn texturiert. Die Düse 101 hatte einen Durchmesser d von 0,06858 cm und ein Länge 1 von 1,27 cm. Überhitzter Dampf bei 280°C und einem Überdruck von 13,4 kg/cm² wurde in die Düsen 101 durch (nicht dargestellte) Leitungen zugeführt. Die Heizeinrichtung 24 wies (1) ein Rohr 30 mit einer Länge von 38,10 cm, einem Innendurchmesser von 0,1524 cm und einem Außendurchmesser von 0,3175 cm und (2) drei Mediumeinlässe 28, 31 auf, deren jeder einen Innendurchmesser von 2,06604 cm hatte und unter einem Winkel von 20° zur Achse y-y des Rohres 30 geneigt war. Mediumeinlässe waren längs zum Rohr 30 in gleichmäßigen Abständen von 10,795 cm angeordnet. Dampf unter einem Überdruck von 7,03 kg/cm² strömte durch die drei Düsen in das Rohr 30 und drückte die Fäden 16 dort hindurch. Die Fäden traten dann in das Energierohr 35 ein und wurden mit 1280,2 m/Min. durch das Rohr hindurchgetragen und mit der Staufläche 20 in Berührung gebracht. Das Energierohr 35 hatte einen Innendurchmesser von 0,127 cm und war 9,525 cm lang. Das Garn wurde auf eine Temperatur von etwa 160°C während der Verweilzeit im Rohr 35 erwärmt und traf gegen die Staufläche 20 unter einem Auftreffwinkel ∅ von 45°. Die Staufläche 20 war ein 90-Maschensieb mit einem Durchmesser von 21,59 cm und war von der Austrittsöffnung 48 des Energierohres 35 in einem Abstand von 0,1524 cm angeordnet. Das Sieb 17 war aus nichtrostenden Stahldrähten gewebt. Der Abstand zwischen den Drähten betrug 0,02794 cm, wobei das Sieb mit einem 50% offenen Bereich versehen war. Die Kammer 12 hatte eine Breite von 0,2032 cm und eine Tiefe von 0,1524 cm. Die Kammer 12 wurde mit 23 U/Min. gedreht, um ein Sieb 17 vorzusehen mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 15,545 m/Min. Die Berührung zwischen dem das Garn enthaltenen Strom und dem Sieb begann mit der Kräuselung der Fäden 16 oder löste diese aus. Das Sieb 17 transportierte das Garn zu einer Verdichtungszone 40, in welcher ein texturierter Stopfen geformt wurde, welcher eine weitere Kräuselung der Fäden 16 hervorrief. Die Packungsdichte des texturierten Pfropfens wurde auf 30,4% berechnet, und die Verweilzeit des Pfropfens in der Kammer 12 betrug 1,9 sec. Das Garn wurde aus der Kammer 12 nach winkliger Verschiebung des Siebes 17 um 330° von der Energierohröffnung 48 entfernt und mit einer Geschwindigkeit von etwa 1066,8 m/Min. auf eine (nicht dargestellte) herkömmliche Wickelvorrichtung aufgewickelt. Das erzeugte Garn hatte einen Titer von 202 dtex und war dadruch 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 2,54 cm und eine Kräuselungsamplitude von 0,02794 cm. 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/ Deniergew. an den Strang gehängt. Die neue Stranglänge wurde gemessen (1_f). Dann wurde der Prozentsatz der Strangschrumpfung aus der anfänglichen Stranglänge (1_o) und der Endstranglänge (1_f) gemäß der Gleichung (1_o-1_f) geteilt durch 1_o, berechnet. Der sich entwickelnde Strang hatte einen Titer von 202 dtex eine Kräuselungszahl von 56 und ein Strangschrumpfniveau von 45%, was anzeigt, daß das Garn gut geeignet war, um bei der Herstellung von Strapazierkleidung benutzt zu werden.
Das gemäß Beispiel 2 hergestellte texturierte Garn wurde auf einer Strickmaschine (Lawson-Hemphill Fiber Analysis) gestrickt, die einen Kopf mit einer Feinheit von Nadeln von 54, 220 Nadeln, einen Durchmesser von 8,89 cm und 91,44 cm Grobheit hatte. Die gestrickte Ware war nach dem Färben frei von Streifen und zeigte eine gute Gleichmäßigkeit im Vergleich mit handelsüblichem Klassengarn. Außerdem hatte die Textilware eine weiche Texturierung (Fadendichte eines Gewebes), Maßstabilität und eine angenehme Erscheinung.

Beispiel 2

Polyethylenterephtalatgarn 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%, was anzeigt, daß das Garn nicht dafür geeignet war, bei der Herstellung von Strapazierkleidung verwendet zu werden.

Claims

1. Verfahren zum Kräuseln eines kontinuierlich durchlaufenden künstlichen Fadens (16), bei dem der Faden in einen Strom (26, 49) eines erhitzten kompressiblen Mediums einer Fadenliefervorrichtung (24, 64) eingesaugt wird, deren Ausgangsstrom auf eine bewegte, innerhalb einer Kammer (12 ) angeordnete Staufläche (20) mit einer derartigen Aufprallgeschwindigkeit gerichtet wird, daß das Kräuseln durch den Aufprall bewirkt wird, bei dem der größte Teil des von der Fadenliefervorrichtung zugeführten erhitzten Mediumstromes von dem Faden abgetrennt und aus der Kammer (12) abgeführt wird, bei dem der durch den Aufprall gekräuselte Faden durch eine gleichförmig bewegte Transportfläche (36) durch die Kammer hindurch mitgenommen und aus ihr ausgetragen wird und bei dem die Bewegungsgeschwindigkeit der Transportfläche in Bezug auf die Fadenzuführgeschwindigkeit so gewählt wird, daß ein Fadenstau in der Kammer entsteht sowie der nach Auftreffen auf die Staufläche (20) mitgenommene Faden gegen die angestaute Fadenmasse (38) unter Erzeugung einer zusätzlichen Kräuselung gedrückt wird, nach Patent 25 51 128, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden (16) in der Fadenliefervorrichtung (24, 64) mindestens einem zweiten Strom (33, 66) eines erhitzten kompressiblen Mediums zur Erhöhung der Fadentemperatur ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden die Staufläche (20) unter einem Auftreffwinkel von etwa 15° bis etwa 75° berührt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden die Staufläche (20) mit einer Geschwindigkeit von 182,88 bis 3657,6 m/Min. berührt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Kammer (12), in der eine bewegte Staufläche (20) angeordnet ist, und mit einer Fadenliefervorrichtung (24, 64), die einen Einlaß (28, 65) für erhitztes kompressibles Medium und einen Fadeneinlaß aufweist und deren Mündung unter einem bestimmten Winkel zu der Staufläche angeordnet ist und einen Strom (26) des kompressiblen Mediums (26), in den der Faden (16) eingebettet ist, gegen die Staufläche derart richtet, daß beim Aufprallen ein Kräuseln des Fadens innerhalb der Kammer eintritt, wobei die Staufläche so ausgebildet ist, daß der größte Teil des von der Fadenliefervorrichtung zugeführten erhitzten Mediumstromes von dem Faden abtrennbar und über eine Austrittsöffnung (32) aus der Kammer (12) abführbar ist, daß eine gleichförmig bewegte Fadentransportfläche (36) sowie eine Garnauslaßöffnung (18) vorgesehen sind, und wobei die Fadentransportfläche (36) so in Bezug auf die Kammer angeordnet und bewegbar ist, daß ein Fadenstau in einer Verdichtungszone (40) der Kammer entsteht und der transportierte Faden (16) gegen die in der Kammer angestaute Fadenmasse (38) unter Erzeugung einer zusätzlichen Kräuselung angedrückt wird, nach Patent 25 51 128, dadurch gekennzeichnet, daß an der Fadenliefervorrichtung (24, 64) mindestens ein weiterer Einlaß (31, 68) für die Zufuhr von erhitztem kompressiblem Medium zur Erhöhung der Fadentemperatur angebracht ist.

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

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Staufläche (20) einen Reibkoeffizienten von 0,05 bis 0,9 hat.