DE3609024C2

DE3609024C2 - Verfahren zum kontinuierlichen thermischen Schrumpfen eines Bandes aus thermisch schrumpfbaren Fasern

Info

Publication number: DE3609024C2
Application number: DE19863609024
Authority: DE
Inventors: Mario Franzoso; Roberto De Lucia; Franco Marton
Original assignee: SIPA ITALIANA PRODOTTI Soc
Current assignee: SIPA ITALIANA PRODOTTI Soc
Priority date: 1986-03-24
Filing date: 1986-03-18
Publication date: 1998-01-29
Anticipated expiration: 2006-03-19
Also published as: GB2187481A; GB8605724D0; FR2596072A1; DE3609024A1; BE904474A; FR2596072B1; GB2187481B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen thermischen Schrumpfen eines Bandes (Struktur) aus thermisch schrumpfbaren Fasern.

Dieses Band weist praktisch keine Drehung auf und besteht aus diskontinuierlichen Fasern, die im wesentlichen zueinander parallel sind und sich teilweise überlappen.

Es ist allgemein bekannt, daß thermisch schrumpfbare synthetische Fasern, wie beispielsweise Fasern aus Acrylpolymeren, durch ein Naß- oder Trocken-Spinnverfahren in Form eines Bündels kontinuierlicher Fäden (allgemein als "tow" bekannt) hergestellt werden.

Diese kontinuierlichen Fäden werden danach einem Streckreißverfahren und einem Kräuselungsverfahren unterworfen, damit man diskontinuierliche Fasern variierender Länge, welche im wesentlichen zueinander parallel sind und sich teilweise überlappen, und somit die hier "Band" ("top") genannte Anordnung erhält.

Gewöhnlich wird das Band unter entspannten Bedingungen einer bei hohen Temperaturen und in Gegenwart von übersättigtem bzw. gesättigtem Dampf durchgeführten Wärmebehandlung unterworfen, um damit den diskontinuierlichen Fasern eine größere Flächenstabilität unter Wärmeeinwirkung zu verleihen.

Eine derartige Wärmebehandlung wird im allgemeinen durchgeführt, indem das vorher einem Behälter mit Bohrlöchern zugeführte Band abwechselnd einem Vakuum und einer Dampfeinwirkung unter Druck ausgesetzt wird.

Die oben angegebene thermische Behandlung wird in diskontinuierlicher Weise durchgeführt und zeigt eine Reihe von Nachteilen sowohl hinsichtlich der Kosten als auch der Qualität.

Der Kostenanstieg beruht auf der Behandlung des Bandes, dem Verbrauch an Antriebsenergie und einem hohen Verbrauch an Dampf. In der Tat beeinträchtigt die Tatsache, daß es unmöglich ist, den verwendbaren Innenraum des Autoklaven, welcher für die Schrumpfbehandlung verwendet wird, vollständig zu füllen, sowie die Notwendigkeit, auf aufeinander folgende Vakuumstufen und Dampfbehandlungsstufen zurückzugreifen in starker Weise den Verbrauch an Dampf.

Hinsichtlich des qualitativen Gesichtspunkts ist darauf hinzuweisen, daß das absatzweise Arbeiten in den Autoklaven den Nachteil aufweist, daß überhaupt keine vollständige Homogenität der Behandlung erzielt wird, wodurch entweder unzureichend behandelte und/oder feuchte Zonen in dem Band gefunden werden. Auf jeden Fall erzeugt die diskontinuierliche Arbeitsweise Gradienten der Behandlungswirkung, welche zu Fehlern in den Endprodukten der Textilbehandlungsstufe führt.

Um die oben genannten Nachteile zu überwinden, wurden Vorrichtungen zur kontinuierlichen Schrumpfung der Bänder geschaffen.

Im allgemeinen werden diese Vorrichtungen nach der Kräuselung verwendet und bedeuten eine erhebliche Erhöhung der Gesamtabmessungen der Vorrichtung.

Darüberhinaus sind diese Vorrichtungen sowohl hinsichtlich ihrer Arbeitsweise als auch hinsichtlich ihrer Wartung sehr aufwendig. Ferner kann die Entnahme des mit Dampf behandelten Materials Schwierigkeiten bereiten und sowohl hinsichtlich der Arbeitsweise der Vorrichtung in den folgenden Stufen als auch hinsichtlich der Qualität des fertigen Produktes Nachteile bringen.

Die DE-AS 16 60 560 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Polyesterfäden durch Führen eines Kabels aus schrumpffähigen Polyesterfäden mit einer Doppelbrechung von mindestens 0,15 und einer Kristallinität von unter 35% durch eine Stauchkammer unter gleichzeitigem Erhitzen der Polyesterfäden in der Stauchkammer mit einem heißen Strö mungsmittel von 85 bis 250°C, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Polyesterfäden weniger als 2 Sekunden in der Stauchkammer erhitzt werden. Diesem Verfahren liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines hochwertigen, gekräuselten Polyester-Fadenbündels oder -Stapelgutes zu ermöglichen, das sich bei weiterem Erhitzen spontan und irreversibel ausdehnt. Das heiße Strömungsmittel in der Stauchkammer ist bei spielsweise Wasserdampf oder Wasser, vorzugsweise wird das Fadenbündel mit Wasserdampf von etwa 100 bis 150°C erhitzt. Wie aus dem einzigen Beispiel der DE-AS 16 60 560 hervorgeht, ist eine Trocknung des Fadenbündels im Anschluß an die Kräuselung notwendig, um Restfeuchtigkeit zu entfernen.

Die CH-AS 9920/70 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gekräuselten Kunstfaserpinnkabels, bei dem ein Spinnkabel aus synthetischen und/oder sogenannten halbsynthetischen Textil fasern bei atmosphärischem Druck im fortlaufenden Arbeitsgang

a) mit einer Behandlungsflüssigkeit imprägniert,
b) in einer offenen Hitzebehandlungsvorrichtung in spannungslosem Zustand angehäuft und durch diese von oben nach unten unter Erhitzung hindurchgeführt und sodann
c) gewaschen,
d) getrocknet und
e) gekräuselt wird,

welches dadurch gekennzeichnet ist, daß

1. das Heizmedium sowohl außen um das in der Hitzebehandlungsvorrichtung in Form einer rechteckigen oder quadratischen Säule angehäufte Spinnkabel herum, als auch von mindestens einer Seite her in die Säule hineinströmen gelassen wird,
2. das noch säulenförmig angehäufte Spinnkabel vor seinem Eintritt in die Waschflotte durch einen U-förmigen Kühlkanal geführt und dabei mittels eines sowohl außen um die Spinnkabelsäule herum, als auch von mindestens einer Seite her in diesen strömenden Kühlmediums geführt wird,
3. das abgekühlte Spinnkabel unter einer Zugspannung von mindestens 0,03 g/den um mindestens einen Teil des Umfangs einer rotierenden, unter Saugzug stehenden Trommel mit perforiertem Mantel herumgeführt und dabei von der Waschflotte quer durchströmen gelassen wird,
4. das gewaschene Spinnkabel mit einer Präparation versehen und beim nachfolgenden Trocknen unter einer Zugspannung von 0,01-0,04 g/den gehalten wird, um ein gegenseitiges Verwickeln der Fäden im Kabel zu verhindern,
5. das präparierte, getrocknete Spinnkabel in einer Dampfkammer bis zur Erweichung der Fäden erhitzt, anschließend texturiert und danach mittels Dampf hitzeentspannt wird.

Durch die Behandlungsschritte vor dem eigentlichen Kräuseln werden die Eigenschaften der Kunstfasern grundlegend verändert. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit gemäß CH-AS 9920/70 liegt unter 25 m/min.

Die DE-OS 21 51 497 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung gekräuselter synthetischer Garne durch Strecken des von Spulen abgezogenen Garnes zur Erzielung der gewünschten mechanischen Eigenschaften, Einführen des gestreckten Garnes mit Hilfe geeigneter Einrichtungen in eine Stauchkammer, in der die Kräuselung erfolgt, Entkräuseln des Garnes durch geeignete Einrichtungen und schließlich Auffangen des Garnes in einer geeigneten Auffangeinrichtung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Garn in einer auf die Kräuselungszone folgenden Zone entweder mit Dampf oder mit einem anderen geeigneten Dampf oder einer Gas/Dampf-Mischung behandelt wird.

Zwar wird im Hauptanspruch der DE-OS 21 51 497 beansprucht, daß die besagte Dampfbehandlung auch in der Kräuselungszone erfolgen kann, jedoch steht diese Aussage im Kontrast zur Beschreibung und der Zeichnung, wonach die Dampfbehandlung im Anschluß an die Kräuselungszone erfolgen muß.

Die DE 21 66 684 A1 betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Kräuseln von thermoplastischen Fäden, bei der das zu kräuselnde Gut mit Hilfe eines Strahls aus einem erhitzten Medium durch eine Strahldüse in eine Stauchkammer einblasbar ist und die Strahldüse einen länglichen rohrförmigen Hauptabschnitt und ein konzentrisch und mit Abstand innerhalb des Hauptabschnittes liegendes Garnführungsrohr sowie eine Heizmittelzuführungs leitung enthält, die den um das Garnführungsrohr verlaufenden Ringraum mit einer Quelle eines erhitzten Mediums verbindet.

Gemäß den Ausführungen in der Beschreibung ist in der Stauch kammer die Zufuhrgeschwindigkeit der thermoplastischen Fäden größer als die Umfangsgeschwindigkeit eines sich unter der Stauchkammer in Zufuhrrichtung drehenden Drehzylinders, so daß die besagten Fäden aufgrund des Zusammendrückens im plasti fizierten Zustand gestaucht und dadurch regellos gekräuselt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Schrumpfung von thermisch schrumpfbaren Fasern, welches die oben genannten Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll erfindungsgemäß ein Verfahren zum Schrumpfen eines Bandes thermisch schrumpfbarer Fasern geschaffen werden, welches nicht aufwendig und leicht durchzuführen ist, sowie eine vollständige und homogene Behandlung von allen diskon tinuierlichen Fasern, die das Band ("top") bilden, erlaubt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden diese im weiteren unten angeführte Vorteile erzielt.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß Hauptanspruch durch ein Verfahren zum kontinuierlichen thermischen Schrumpfen eines Bandes von thermisch schrumpfbaren Fasern am Ausgang einer Streckreiß vorrichtung unter Anwendung einer Wärmebehandlung mit einem übersättigten oder gesättigten Dampf, das dadurch gekennzeich net ist, daß die Wärmebehandlung gleichzeitig mit der Kräu selung durchgeführt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann gemäß Anspruch 2 ausgeführt werden, indem der Dampf in die Kräuselungskammer vor dem Kräu selungswerkzeug ("crimping bar") und senkrecht zu der Be schickungsvorrichtung des Bandes geleitet wird.

Zu diesem Zweck weisen die Wände der Kräuselungskammer eine Reihe von kleinen löchern auf, durch welche der Dampf auf die diskontinuierlichen Fasern des Bandes geleitet wird. (Anspruch 3).

Die Zufuhr des Dampfes wird verfahrenstechnisch vor dem Kräu selungswerkzeug und vorzugsweise in der Zone zwischen den Wal zen am Auslaß der Streckreißvorrichtung und dem Kräuselungs werkzeug vorgenommen. Die Temperatur des Dampfes sollte höher als 100°C sein und beträgt vorzugsweise zwischen 105 °C und 120°C. Die Zeitdauer der Behandlung sollte der Quellzeit des Bandes in der Kräuselungsvorrichtung entsprechen und liegt all gemein unter 30 s (Anspruch 4).

Das erfindungsgemäße Verfahren kann unter Verwendung einer beliebigen Kräuselungsvorrichtung und mit allen thermisch schrumpfbaren Fasern durchgeführt werden. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren für Acrylfasern geeignet, (An spruch 5) , d. h. für Fasern, die durch Naß- oder Trockenver spinnen eines Polymers, das wenigstens 70 Gew.-% Acrylnitril enthält oder Polymermischungen, in denen der Gesamtgehalt an polymerisiertem Acrylnitril größer als 70 Gew.-% ist.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be steht darin, daß die Arbeitsgeschwindigkeit und die Leistung der Kräuselungsvorrichtung beibehalten werden. Tatsächlich kön nen Arbeitsgeschwindigkeiten bis zu 250 m/min und eine Leistung bis zu 400 kg/Std erhalten werden. Darüber hinaus wird eine Denier-Gesamtzahl des Bandes von bis zu 40 g/m erhalten, was einen Wert darstellt, wie er gewöhnlich in Kräuselungsvorrich tungen erhalten wird.

Bei der erfindungsgemäß dem Band übermittelten Kräuselung befinden sich die Fasern in einem feuchten, erhitzten Zustand, und es hat sich herausgestellt, daß eine wirksamere und gegen Hitze stabilisierte Kräuselung erhalten wird, was eine Erleichterung in der nachfolgenden Verfahrensstufe und eine ausgezeichnete Kohasion der Fasern zur Folge hat. Ein derartiger Vorteil wird mit den bekannten Vorrichtungen und/oder Verfahren zum kontinuierlichen Schrumpfen, in welchem der Schrumpfvorgang verfahrenstechnisch hinter der Kräuselungskammer stattfindet, nicht erreicht. Darüberhinaus erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine drastische Verminderung des Dampfverbrauchs, und zwar dank des kleinen Innenraums der Vorrichtung und deren guter Füllung mit den Fasern. Des weiteren wird aufgrund der kleinen Räume das Problem der Wärmeträgheit während der Anfangsstufe vermieden.

Die gekräuselten und stabilisierten Bänder, welche erfindungsgemäß erhalten werden, zeigen eine ausgezeichnete Regelmäßigkeit und fallen in einem Behälter in einer kompakten und einheitlichen Weise an.

Claims

1. Verfahren zum kontinuierlichen thermischen Schrumpfen eines Bandes von thermisch schrumpfbaren Fasern am Ausgang einer Streckreißvorrichtung unter Anwendung einer Wärmebehandlung mit einem übersättigten oder gesattigten Dampf, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung gleichzeitig mit der Kräuselung durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf in die Kräuselungskammer vor dem Kräuselungswerkzeug und senkrecht zu der Beschickungs vorrichtung des Bandes zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf durch Löcher entlang der Wand der Kräuselungskammer durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampftemperatur größer als 100°C, vorzugsweise zwischen 105°C und 120°C, beträgt und die Behandlungszeit unter 30 s liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserband aus Acrylfasern besteht.