DE3200271A1 - Verfahren und vorrichtung zum thermischen fixieren von gestreckten, gekraeuselten endlosfaeden aus thermoplastischem kunststoff - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum thermischen fixieren von gestreckten, gekraeuselten endlosfaeden aus thermoplastischem kunststoffInfo
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Description
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Verfahren und Vorrichtung zum thermischen
Fixieren von gestreckten, gekräuselten Endlosfäden
aus thermoplastischem Kunststoff
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Fixieren
von gestreckten, gekräuselten Endlosfäden aus thermoplastischem Kunststoff durch Erhitzen des in dichter Packung vorliegenden Fadenkabels auf Temperaturen
von 20 bis 70 C unterhalb des Kristallitschmelzpunktes mit Hilfe eines
quer zur Bewegungsrichtung durchströmenden, erhitzten, fluiden Mediums, sowie eine hiezu geeignete Vorrichtung.
Synthesefasern aus thermoplastischem Kunststoff, die über ein Schmelzspinnverfahren
erzeugt und anschließend verstreckt werden, haftet der Nachteil an, daß sie bei Wärmeeinwirkung schrumpfen, was im Endverbrauch meistens
unerwünscht ist. Zur Beseitigung dieser Schrumpfneigung ist es üblich, die Fäden nach der Verstreckung auf Temperaturen von 20 bis 70 C unterhalb des
Kristallitschmelzpunktes zu erhitzen und dabei die thermische Schrumpfung des Produktes vorwegzunehmen bzw. das Produkt zu fixieren. Wird die Faser
durch ein übliches Verfahren, z.B. ein Stauchkräuselverfahren, gekräuselt, so ist es zweckmäßig, auch die Kräuselung durch Wärmebehandlung zu fixieren,
was vorteilhaft in einem einzigen Verfahrensgang vorgenommen wird.
Nach bekannten Verfahren wird diese Fixierung mittels eines erhitzten fluiden
Mediums, vorzugsweise Heißluft oder Dampf, in einer geschlossenen Fixierzone
vorgenommen, die das Fadenkabel durchläuft, wobei das heiße Medium die
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:
Zone senkrecht zur Bewegungsrichtung durchströmt. Anschließend wird das
Kabel in einer darauffolgenden Kühlzone abgekühlt. Für diese Fixierung wird das Fadenkabel gemäß einem bekannten Verfahren changierend und zwar unter
Ausbildung von spitzen Winkeln zwischen den einzelnen Abschnitten des Fadenkabels auf einem entsprechend breiten Siebband abgelegt, das mit dem
Fadenkabel dann die Fixierzone durchläuft. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß eine relativ große Baubreite erforderlich ist. Schwerwiegender ist aber
noch, daß durch die Art der Ablage unterschiedlich dicke Kabellagen mit entsprechend unterschiedlichen Durchströmwiderständen auftreten, die eine
ungleichmäßige Fixierung bewirken und durch den Zug während dieses Vorganges eine Streckbeanspruchung der Kräuselungen und Öffnungen der noch
unfixierten Bögen auftritt. Dadurch wird der vom Kräusler kommende, an sich erwünschte Winkel der Kräuselung verschlechtert.
Es ist ferner bekannt, die Fixierung auf einer Trommel durchzuführen, an die
von innen her ein Vakuum angelegt wird. Das gekräuselte Kabel wird auf eine Trommel angesaugt und nach etwa dem halben Trommelumfang wieder abgehoben.
Da hierbei die Trommelgeschwindigkeit höher ist als die Geschwindigkeit des aus dem Kräusler austretenden Pakets, ist auch hier eine Dehnung der
Kräuselwinkel und eine ungleichmäßige Verteilung die Folge, die wiederum zu einer ungleichmäßigen Fixierung führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
thermischen Fixieren eines gekräuselten Fadenkabels zu schaffen, bei dem eine Dehnung der Kräuselung vermieden wird, die Baubreite der Spinnanlage
nach dem Kräusler nicht wesentlich vergrößert werden muß und trotzdem eine gleichmäßige und vollständige Fixierung erzielt wird.
Dazu wird gemäß vorliegender Erfindung die Fixierung ohne Richtungsänderung
des Fadenkabels nach dem Kräusler vorgenommen, wobei aber eine ungleichmäßige und unvollständige Fixierung sowie eine große und unwirtschaftliche
Baulänge des Fixierkanals nur dann vermieden werden kann, wenn das Fadenkabel vor Eintritt in die Fixierzone in bestimmter Weise unter Druck
gesetzt wird. Findet diese erfindungsgemäße Druckbehandlung, die zu einer Verbreiterung des Fadenkabels und einer Vergleichmäßigung der Kabeldichte
führt, nicht statt, tritt nämlich entweder ein zu hoher Durchströmwiderstand
oder unerwünschter Faschluftdurchtritt auf, die beide die Erwärmung des
Fadenkabels entscheidend verzögern. Ferner ist eine ungleichmäßige Lage des Fadenkabels ohne vorhergehende Druckbehandlung meist unvermeidbar.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Verfahren zum thermischen
Fixieren von gestreckten und gekräuselten Endlosfäden aus thermoplastischen Kunststoffen durch Erhitzen des aus der Kräuseleinrichtung kommenden,
in dichter Packung auf einer gasdurchlässigen Unterlage liegenden, kontinuierlich vorwärtsbewegten Fadenkabels auf Temperaturen von 20 bis
700C unterhalb des Kristallitschmelzpunktes des Kunststoffes mit Hilfe eines
im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung und senkrecht auf die gasdurchlässige Unterlage durch das Fadenkabel durchströmenden fluiden Mediums und
anschließende Kühlung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die thermische Fixierung des die Kräuseleinrichtung kontinuierlich verlassenden Fadenkabels
ohne Änderung seiner Bewegungsrichtung durch Passieren einer langgestreckten, seitlich begrenzten und am Boden gasdurchlässig gestalteten Fixierzone
durchgeführt wird, deren Breite etwa das 1,2- bis 3fache der Breite des gekräuselten Fadenkabels nach der Kräuseleinrichtung beträgt und das gekräuselte
Fadenkabel vor Eintritt in die Fixierzone sowohl in Bewegungsrichtung als auch gleichzeitig senkrecht dazu periodisch in der Weise unter Druck
gesetzt und anschließend entspannt wird, daß dessen Breite nach der Entspannung unmittelbar vor Eintritt in die Fixierzone praktisch der lichten Weite der
Fixierzone entspricht.
Die erfindungsgemäße Egalisierung und Verbreiterung des Fadenkabels durch
die Druckbehandlung ist wesentlich für eine Fixierung mit optimalen Ergebnissen.
Wird dies unterlassen, tritt an den Kabelrändern das der Erhitzung und Fixierung dienende fluide Medium, meist Heißluft oder Dampf, ungehindert
durch und ist für die Fixierung verloren. Es hat sich außerdem weiter gezeigt, daß die Lage der Kräuselung des Fadenkabels, sowie es den Kräusler verläßt,
zu ungleichmäßig ist, um einen gleichmäßigen Durchtritt des fluiden Mediums, der eine Voraussetzung für eine klaglose und gleichmäßige Fixierung ist, zu
gewährleisten. Durch die erfindungsgemäße Verbreiterung und Verdichtung hingegen werden die aufgestellten Fadenschlaufen von oben her plattgedrückt
oder umgelegt und die Oberfläche vergrößert und weitgehend egalisiert (siehe
Figur ^), der Durchtritt des fluiden Mediums wird dadurch gleichmäßig auf die
gesamte Kabeloberfläche verteilt und erleichtert, und das Produkt erreicht dadurch gleichmäßiger und rascher die gewünschte Fixiertemperatur. Damit
kann die Verweilzeit verkürzt und damit die Baulänge niedriger gehalten werden.
Wesentlich ist ferner, daß die drückende Komponente senkrecht zur Unterlage
mit einer schiebenden Komponente in Bewegungsrichtung des Fadenkabels kombiniert ist, was voraussetzt, daß es sich um eine periodische Verdichtung
handelt. Zwischen den einzelnen Verdichtungshüben wird das Fadenkabel
wieder entspannen gelassen, wobei es sich unter Vergrößerung der Breite wieder ausdehnt und schrittweise die der Fixierzone entsprechende Dimension
annimmt. Vorschub und Verdichtung sollen hierbei so geregelt sein, daß der als Fixierzone dienende Fixierkanal praktisch vollständig ausgefüllt ist. Da es
trotzdem möglich ist, daß an den Randzonen Falschluft durchdringt, empfiehlt es sich, die unmittelbar an die seitlichen Begrenzungswände der Fixierzone
anschließenden Partien des gasdurchlässigen Trägerbandes, das gleichzeitig den Boden der Fixierzone bildet, gasdicht zu gestalten, wobei aber die Breite
dieser gasdichten Randstreifen maximal 5 % der lichten Weite der Fixierzone
ausmachen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Fixierzone als langgestreckter, in der Breite der Breite des Fadenkabels entsprechender
Kanal ausgestaltet ist und die erfindungsgemäße Verdichtung des Fadenkabels vor dem Kanal durch eine um einen Drehpunkt beweglich angeordnete Platte
ausgeübt wird, wobei der zum Drehpunkt führende Schenkel excentrisch auf der Platte angeordnet ist.
Eine mögliche Ausführungsform ist in Figur 1 in der Seitenansicht und in
Figur 2 von oben gesehen darstellt. In diesen Figuren bedeuten 1 das gekräuselte
Fadenkabel, 2 den Kräusler, 3 das gasdurchlässige Trägerband, auf dem liegend das Fadenkabel die Fixiereinrichtung passiert und das hier als urnlaufendes
Endlosband dargestellt ist, 4 die Fixiereinrichtung, die als Fixierkanal
ausgebildet ist, und 5 die Öffnungen im der oberen Begrenzung des Fixierkanals
4 für den Durchtritt des heißen gasförmigen Mediums, mit dem die Fixierung vorgenommen wird. 15 ist eine Gummischürze, die den Eingang der
Fixiereinrichtung 4 abschließt. 6 stellt eine über den Schenkel 8 mit dem
Drehpunkt 7 excentrisch verbundene Platte dar, die mit Nocken 9 versehen ist,
die in die Oberfläche des Kabels 1 hineinragen. Geführt wird das Kabel 1 zwischen Kräusler 2 und dem gasdurchlässigen Trägerband 3 in einer Kräuslerauslaufrinne
10, die in ihrer Breite entsprechend der Kabelbreite ausgeführt ist. Durch die excentrische Befestigung der Platte 6 bleibt das der Fixierzone
zugewendete Ende dieser Platte frei beweglich und paßt sich dem Fadenkabel 1 gut an. Außerdem kann dadurch die Komponente der Longitudinalbewegung
im Verhältnis zu Transversalbewegung reguliert und den Besonderheiten in der
Beschaffenheit des Kabels bzw. in der Kräuselung angepaßt werden. Für eine
weitere Regelbarkeit wird ferner vorzugsweise dadurch gesorgt, daß die Platte 6 gegenüber dem Schenkel 8 verschiebbar ist, wodurch erreicht wird, daß der
frequenzabhangige Zeitpunkt des Einsetzens der Transversalbewegung variiert
werden kann. Beim Verschieben der Knetplatte 6 in der Weise, daß der Schenkel 8 näher der Mitte angreift, setzt am Plattenende auch bei niedrigsten
Frequenzen sofort die Transversalbewegung ein, beim Verschieben zur Einlaufseite
der Platte 6 erst bei höheren Frequenzen, beispielsweise bei etwa k
Umdrehungen/Sekunde.
Durch diese spezielle, bevorzugte Ausgestaltung ist es möglich, jedes Kabel in
Abhängigkeit der Paketdichte um das erfindungsgemäße Ausmaß breitzudrücken,
wobei außerdem auch die Schlingen 11 in sich in Längsrichtung umgelegt bzw. breitgedrückt werden, wie aus Figur U- ersichtlich, und dadurch
die unterschiedliche Durchströmung beseitigt wird.
Das der Fixiereinrichtung zugewandte Ende der Platte 6 ist in seiner Breite
der Breite der Fixiereinrichtung 4 angepaßt, während das entgegengeetzte
Ende in der Breite etwa der des Fadenkabels nach dem Kräusler entsprechen soll. Dieser Forderung kann beispielsweise dadurch entsprochen werden, daß
die Platte 6 die Form eines gleichschenkeligen Trapezes besitzt, wobei die Basis der Breite der Fixier/.one und die schmälere, obere Breite jener des
Fadenkabels vor der Verdichtung entspricht. Es ist aber auch möglich, daß eine trapezförmige Platte am Ende einen rechteckigen Auslauf besitzt.
Wie schon erwähnt, wird das Fadenkabel 1 gleich nach dem Kräusler 2 von der
Kräuslerauslaufrinne 10 aufgenommen, auf dieser liegend unter die Platte 6 geschoben, dort breitgedrückt und verdichtet und im Takt zum Fixier kanal 4
ausgeschoben, dessen Boden durch das Trägerband 3 gebildet wird.
In den Figuren 3 und 4 bedeutet 1 das Fadenkabel und 3 das Transportband,
wobei Figur 3 den Zustand vor und Figur 4 den Zustand nach der erfindungsgemäßen
Druckbehandlung darstellt.
Wie schon erwähnt, empfiehlt es sich, die Randzonen des Bodens der Fixiereinrichtung
gasdicht zu gestalten, um einen Durchtritt von Falschluft zu vermeiden. Diese gasdichte Ausgestaltung kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bevorzugt so erreicht werden, daß die Kanalbreite oberhalb des gasdurchlässigen Trägerbandes 3 größer ist als unterhalb des Trägerbandes, wobei das
Trägerband 3 in jener Zone, die außerhalb der unteren Kanalwände 12 liegt,
auf einer gasdichten Gleitfläche 13 aufliegt, die mit den Kanalwänden 12 in
gasdichter Verbindung stehen. Ein Querschnitt durch eine derartig ausgestaltete Fixiereinrichtung 4 ist in Figur 5 dargestellt.
Eine andere mögliche Ausführungsform ist in Figur 6 dargestellt. Hier läuft
das Trägerband 3 im Fixierkanal 4 in der ganzen Kanalbreite auf einer perforierten Gleitfläche 14, wobei jedoch die Randzonen keine Perforierung
aufweisen. Diese Gleitfläche 14 kann sowohl aus einem Stück bestehen als
auch aus dichten Randblechen und einem eingesetzten perforierten Mittelteil bestehen, wobei die dichten Randzonen umgebogen sein können und damit die
Gleitfläche 14 verstärken.
In allen Fällen sind die gasdichten Randbereiche so bemessen, daß deren
gemeinsame Breite maximal 5 % der lichten Weite des Fixierkanals 4 ausmachen.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll anhand des folgenden
Beispieles näher erläutert werden.
-r ■' -
In einer Anlage gemäß Figur 1 und 2 verläßt ein gekräuseltes Kabel aus
Polypropylen-Endlosfäden mit 17 dtex Einzelfasertiter mit einer Breite von 75 mm den Kräusler 2. Nach dem Kräusler geht das Kabel bis zu einer Breite
von 95 mm auf. Es wird mit Hilfe der Knetplatte 3 auf eine Breite von 145 mm
gedruckt und tritt unmittelbar nach Ende der Knetplatte in den Fixierkanal k
ein, der eine lichte Weite von 145 mm hat und mit Heißluft einer Temperatur
von 1300C durchströmt wird. Dieser Fixierkanal wird in 60 Sekunden durchlaufen.
Das Kabel kommt anschließend in eine Kühlzone, die in 20 Sekunden,
passiert wird.
Durch ein auf dem Trägerband 3 unter dem Kabel mitgeführtes Thermoelement
wird laufend die Temperatur kontrolliert. Es zeigt sich, daß im Kabel nach Passieren der Hälfte des Fixierkanals bereits eine Temperatur von 1200C
und im letzten Viertel des Fixierkanals die volle Temperatur von 130 C erreicht ist. Kurz nach Ausgang des Fixierkanals beginnt die Temperatur
wieder zu sinken und erreicht am Ende tier Kühlzone etwa 55 C.
Damit wird in dieser Anlage die für ein einwandfreies Fixieren erforafe-rliche
Verweilzeit bei der Fixiertemperatur erreicht und durch die anschießende
rasche Abkühlung eine Beibehaltung der Kräuselung gewährleistet.
Wird hingegen in einer gleichen Anlage bei gleicher Verweilzeit Ip. der
Fixierzone auf das Breitdrücken verzichtet, was bedingt, daß der Fixierfcanal
nur eine lichte Weite von 95 mm besitzt, zeigt die Temperaturmessung, daß das Fadenkabel in der Fixierzone die Fixiertemperatur von 1300C nicht
erreicht, sondern an deren Ende die Temperatur erst 100 bis 105°C beträgt. Nach Eintritt in die Küh! zone steigt die Temperatur noch weiter auf 110°C an
und fällt bis zum Ende der Kühlzone nur auf 100 C ab. Die Fixiertemperatur von 13O0C wird also nicht erreicht und die Kühlung ist ungenügend, was eine
nicht ausreichende Fixierung und Schädigung der Kräuselung zur Folge hat.
-JU-
L eersei te
Claims (7)
1. Verfahren zum thermischen Fixieren von gestreckten und gekräuselten
Endlosfäden aus thermoplastischen Kunststoffen durch Erhitzen des aus der
Kräuseleinrichtung kommenden, in dichter Packung auf einer gasdurchlässigen Unterlage liegenden, kontinuierlich vorwärtsbewegten Fadenkabels auf
Temperaturen von 20 bis 70 C unterhalb des Kristallitschmelzpunktes des
Kunststoffes mit Hilfe eines im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung und senkrecht auf die gasdurchlässige Unterlage durch das Fadenkabel durchströmenden
fluiden Mediums und anschließende Kühlung, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Fixierung des die Kräuseleinrichtung kontinuierlich
verlassenden Fadenkabels ohne Änderung seiner Bewegungsrichtung durch Passieren einer langgestreckten, seitlich begrenzten und am Boden
gasdurchlässig gestalteten Fixierzone durchgeführt wird, deren Breite etwa das 1,2- bis 3fache der Breite des gekräuselten Fadenkabels nach der
Kräuseleinrichtung beträgt und das gekräuselte Fadenkabel vor Eintritt in die Fixierzone sowohl in Bewegungsrichtung als auch gleichzeitig senkrecht
dazu periodisch in der Weise unter Druck gesetzt und anschließend entspannt wird, daß seine Breite nach der Entspannung unmittelbar vor
Eintritt in die Fixierzone praktisch der lichten Weite der Fixierzone entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich mit dem
Fadenkabel bewegende Unterlage in eine gasdurchlässige Mittelzone und zwei gasundurchlässigen Randzonen unterteilt ist, deren gemeinsame Breite
maximal 5 % des Querschnittes ausmacht.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2,
umfassend ein kontinuierlich laufendes, gasdurchlässiges, das Fadenkabel (1) tragendes Trägerband (3) und eine in der Decke mit Einlaßöffnungen (5)
für ein erhitztes gasförmiges Medium versehene, kanalförmige Fixiereinrichtung (Ψ), deren Boden durch das sich bewegende Trägerband (3) gebildet
wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixiereinrichtung (4) als langgestreckter,
in der lichten Weite der Breite des Fadenkabels (1) bei Eintritt in
die Fixiereinrichtung entsprechender Kanal ausgebildet ist und vor dieser
Fixiereinrichtung (4) vor jenem Bereich, in dem das Fadenkabel (1) von der Kräuslerauslauf rinne (10) auf das Trägerband (3) übergeben wird, eine von
oben auf das Fadenkabel (1) einwirkende, mit der Kräuslerauslauf rinne (10) annähernd parallel verlaufende Platte (6) angeordnet ist, die über einen auf
dieser excentrisch und zwar vorwiegend im Bereich des in Bewegungsrichtung des Trägerbandes (3) gesehen ersten Drittels fest angebrachten
Schenkel (8) um den Drehpunkt (7) beweglich angeordnet ist, deren Ende der Breite der Fixiereinrichtung (4) entspricht und deren, dem Fadenkabel
(1) zugewendete Oberfläche mit mindestens einer Erhebung, wie Naben, Nocken oder dgl. (9) versehen ist, die auf die Oberfläche des Fadenkabels
(1)drücken.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (6)
gegenüber dem Schenkel (8) in Bewegungsrichtung verschiebbar gestaltet ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Platte (6) trapezförmig gestaltet ist, wobei das in Bewegungsrichtung gesehen vordere Ende in der Breite etwa der Breite des Fadenkabels (1)
nach Verlassen des Kräuslers und die Breite des hinteren Endes etwa das 1,2- bis 3fache beträgt.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Breite der Fixiereinrichtung Ct) oberhalb des gasdurchlässigen Trägerbandes
(3) größer ist als unterhalb, wobei das Trägerband (3) in jener Zone, die außerhalb der unteren Wände (12) der Fixiereinrichtung (4) liegen,' auf einer
gasdichten Gleitfläche (13) aufliegt, die mit den Kanalwänden (12) in gasdichter Verbindung stehen, wobei die Breite der beiden Gleitflächen (13)
zusammen maximal 5 % der lichten Weite der Fixiereinrichtung (4) ausmacht.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
gasdurchlässige Trägerband (3) in der Fixiereinrichtung (4) auf einer den
Boden der Fixiereinrichtung (4) bildenden perforierten Gleitfläche
'* -ar- S "
läuft, wobei die Randzonen der Gleitfläche (U), die maximal 5% der
lichten Weite der Fixiereinrichtung W ausmachen, keine Perforierung
aufweisen.
O.Z.710
15.12.1981
15.12.1981
Lent j a Gesellschaft a;i t bcnc'r'.rüiil·. tor Haftunc
Chetr.. u. phar^.^r/fii'fyni^ne - ;nci.r,triebetarf
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