DE3719050C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen eines Fadens in einem Strecktexturierverfahren durch Führen durch eine Heizstrecke, die in Heizabschnitte mit unterschiedlichen Temperaturen aufgeteilt ist. Sie betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Allgemein geht beim Texturieren oder Strecktexturieren das Bestreben zu rationellen Arbeitsgeschwindigkeiten und damit zu möglichst hohen (Abzugs-)Faden­ geschwindigkeiten. Derzeit sind dabei Fadengeschwindigkeiten bis zu ca. 400-500 und u. U. auch 600 m/min beherrschbar. Bei den bekannten Heizvorrichtungen zum Aufheizen des zu behandelnden Fadens auf die erforderliche Temperatur bedeutet dies jedoch eine erhebliche Zunahme der Länge. Wegen der erforderlichen Verweilzeit des Fadens in der Heizstrecke sind beispielsweise Längen bis zu ca. 250 cm bekannt. Es versteht sich, daß wegen der dadurch erforderlich werdenden Bauhöhe der Texturier- bzw. Strecktexturiermaschinen Platzprobleme entstehen, weshalb bei Anwendung der im Stand der Technik bekannten Mittel eine weitere Erhöhung der Fadengeschwindigkeit schon aus Kostengründen praktisch kaum möglich erscheint, obwohl hierzu ein starkes Bedürfnis besteht.

Nun sind im Stand der Technik verschiedentlich Versuche bekannt geworden, um durch Intensivierung des Wärmeübergangs auf den Faden dessen erforderliche Verweilzeit auf dem Heizer, damit auch die erforderliche Heizerlänge, zu verkürzen bzw. bei gleichen Abmessungen die Fadengeschwindigkeit erhöhen zu können. So sind beispielsweise in "chemiefasern/textil-industrie", Februar 1976, Seite 107 bis 109 sowie April 1976, Seite 299 bis 302 (E.H.W. Wegener und andere, "Während der Torsionstexturierung bei Verwendung einer Kontaktheizung vorhandene Fadentemperaturen") Versuche mit einer aus vier einzeln regelbaren elektrischen Widerständen bestehenden Heizschiene referiert, bei denen Polyethylenterephtalat- und Polyamid 6.6 - Fäden strecktexturiert wurden. Dabei wurde auch der Einfluß einer Schockheizung durch eine erhöhte Eingangstemperatur der Heizschiene (aaO., Seite 301, linke Spalte, letzter Absatz) untersucht. Die dadurch erzielte Beschleunigung der Fadenaufheizung wird als geringfügig bezeichnet, weshalb die Schockheizung in der dort beschriebenen Art zur Verbesserung des Wärmeübergangs auf den Faden wenig betragen kann.

Die DE-OS 29 25 006 hat ein das Schockheizen anwendendes Verfahren zur Herstellung schmelzgesponnener und molekularorientiert verstreckter, kristalliner Filamente zum Gegenstand, welche mit Geschwindigkeiten von mehr als 3500 m/min, vorzugsweise 4100 bis 6000 m/min, abgezogen und verstreckt werden. Zum Verstrecken sollen die zunächst unter die Erstarrungstemperatur abgekühlten Filamente wieder auf eine Temperatur oberhalb der Erstarrungstemperatur bzw. oberhalb 150 °C erwärmt werden. Hierzu werden sie über eine kurze, zwischen 20 und 300 mm, vorzugsweise weniger als 200 mm messende beheizte Fläche geführt, deren Temperatur einen Wert von 450°C bis 650°C, vorzugsweise 500°C bis 600°C haben soll, Das Verfahren führt bei seiner Anwendung auf das Streck­ texturieren, insbesondere beim simultanen Strecktexturieren vororientierter PES- Fäden (POY), jedoch zu häufigen Filament­ brüchen.

Der Erfindung liegt danach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufheizen des zu behandelnden Fadens zu finden, durch das durch Intensivierung des Wärmeübergangs von der Heizvorrichtung auf den Faden die erforderliche Aufheizzeit und damit die Verweilzeit verringert und so eine ins Gewicht fallende Verkürzung der Heizstrecke bzw. eine Erhöhung der Fadengeschwindigkeit, beispielsweise auf Werte bis zu ca. 800 bis 1000 m/min ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art erreicht, welches sich dadurch auszeichnet, daß der laufende Faden zunächst in einem Heizabschnitt kurzer Länge einer konstant gehaltenen Heiztemperatur zwischen ca. 60°C und der dem Fadenmaterial entsprechenden optimalen Fixiertemperatur, anschließend in einem zweiten kurzen Heizabschnitt einer konstanten, gegenüber der optimalen Fixiertemperatur stark überhöhten, Werte zwischen 250°C und 600°C annehmenden Temperatur und anschließend in einem die Auslaufzone bildenden Heizab­ schnitt der angestrebten Fadentemperatur unterworfen wird.

Abhängig vom Fadenmaterial kann die Temperatur im ersten Heizabschnitt zwischen ca. 60°C und ca. 250°C, vorzugsweise zwischen ca. 160°C und ca. 230°C festgelegt werden. Der zweite Heizabschnitt weist gegenüber den anderen eine erhöhte Temperatur auf, die vorzugsweise einen solchen Wert annimmt, daß eine Schockheizung des Fadens stattfindet. Die Temperatur im zweiten Heizabschnitt liegt deshalb vorzugsweise zwischen ca. 300°C und ca. 500°C.

An den zweiten Heizabschnitt mit erhöhter Temperatur schließt sich der die Auslaufzone bildende Heizabschnitt an. Dessen Temperatur ist auf einen Wert zwischen ca. 150°C und ca. 250°C, vorzugsweise zwischen ca. 160°C und 230°C festgelegt.

Es wurde überraschend gefunden, daß der Faden nach entsprechender Erwärmung beim Durchlaufen des ersten Heizabschnitts der stark erhöhten, gegebenenfalls auch wesentlich über der Schmelztemperatur des Fadenmaterials liegenden Temperatur des zweiten Heizabschnitts ausgesetzt werden kann, ohne daß dadurch eine feststellbare Faden­ schädigung auftreten würde. Andererseits bewirkt die stark erhöhte Temperatur des zweiten Heizabschnitts ein sehr schnelles Anheben der Fadentemperatur auf den als optimale Fixiertemperatur angestrebten Wert. Anschließend wird die Temperatur des Fadens nach dessen Übertritt vom zweiten Heizabschnitt in den die Auslaufzone bildenden dritten Heizab­ schnitt bis praktisch zum Ende der Heizvorrichtung auf dem angestrebten Wert gehalten. Nach den in der Vergangenheit gemachten und im publizierten Stand der Technik bekannt gewordenen negativen Erfahrungen mit der An­ wendung stark überhöhter Heizertemperaturen bei einem möglichst schnell auf eine bestimmte Temperatur aufzuheizenden Faden sind die positiven Ergebnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens überraschend.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ist eine als Heizschiene ausgebildete Heizvorrichtung mit drei aufeinanderfolgenden Heizabschnitten, welche im Bereich des als Schockzone wirkenden zweiten Heizabschnitts eine Einbuchtung aufweist, in die ein auf Temperaturen bis zu 600°C aufheizbarer Zwischenheizer gerichtet ist. Die Heiz­ vorrichtung ist vorteilhaft eine durch Sattdampf, beispielsweise durch Diphenyl-Sattdampf, beheizte als Hohlkörper ausgebildete Heizschiene. Im Bereich der Schockzone, d. h. des zweiten Heizabschnitts, ist eine Einbuchtung für den Zwischenheizer vorgesehen, die den Hohlkörper zwar örtlich einengt, jedoch einen Durchlaß offen läßt. Der Zwischenheizer kann ein Überlaufkörper, etwa in Form einer Heizschiene oder eines Heizblocks, sein. Der mittlere Heizabschnitt kann aber auch durch einen im Bereich der Einbuchtung auf den Faden gerichteten Heizstrahler gebildet sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den mittleren Heizabschnitt als Konvektionsheizstrecke, vorzugsweise als Konvektionsheizstrecke mit Heißluftzufuhr, auszubilden.

Anhand der beigegebenen Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 Schema einer Maschine für das simultane Strecktexturieren;

Fig. 2 Sattdampf-beheizte Heizschiene mit Überlaufkörper als Schockzone;

Fig. 3 Heizstrahler in der Schockzone;

Fig. 4 Schockerhitzung durch ein Heißluftgebläse.

Die Fig. 1 zeigt eine Strecktexturiermaschine; die Darstellung beschränkt sich im wesentlichen auf die Funktionsteile, während der Maschinenrahmen zum größten Teil lediglich strichpunktiert angedeutet ist. Auf einem Spulengatter 20 sind die Lieferspulen 17 angeordnet. Die von diesen abgezogenen Fäden 1 werden durch Fadenführungsrohre 19 zum Maschinen­ rahmen geführt und bei 18 auf die einzelnen Stellen verteilt. Sie laufen dann in ein Lieferwerk 22 als Lieferwerk I ein, das sie von den Lieferspulen 17 abzieht.

Anschließend treten sie in die Heizstrecke 13 mit dem erfindungsgemäßen Zwischenheizer 7 ein und werden nach Austritt aus der Heizstrecke 13 durch die Kühlstrecke 14 und das Falschzwirnaggregat 15 zum Streckwerk 12 oder Lieferwerk II geführt. Anschließend laufen die nun streck­ texturierten Fäden zur Aufwicklung bzw. den Aufwickelspulen 16.

Die Fig. 2 zeigt in vereinfachter Prinzipdarstellung eine die Heiz­ strecke 13 bildende durch Sattdampf, insbesondere Diphenyl-Sattdampf, beheizte Heizschiene 2. Nach einem relativ kurzen ersten Heizabschnitt 3 als Eingangsbereich ist in die vom Faden berührte Oberfläche der Heiz­ schiene 2 eine Einbuchtung 6 eingeformt, in welche ein auf erhöhte Temperatur gebrachter Überlaufkörper 7 als zweiter Heizabschnitt gerichtet ist. Der Einbuchtung 6 schließt sich dann die verlängerte Auslaufzone 5 an. Wie dargestellt, wird der Faden durch den Überlauf­ körper 7 zur Verbesserung des Wärmekontaktes leicht in die Einbuchtung 6 hinein ausgelenkt.

An den Innenraum 22 des mit seiner zum Faden gewandten Oberfläche die Heizschiene 2 bildenden Hohlkörpers 13 ist ein Dampferzeuger 8 mit einer Heizung 9 über das Verbindungsrohr 21 angeschlossen. Am anderen Ende des Innenraums 22 befindet sich ein Kondensatsammler 23, der seinerseits über einen Kondensatzrücklauf 24 mit dem Dampferzeuger 8 in Verbindung steht. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Fig. 2 als Prinzipskizze zu sehen ist, anhand derer die Funktion einer Sattdampf-beheizten, als Heizschiene wirkenden Heizvorrichtung deutlich gemacht werden kann.

Der Überlaufkörper ist in Fig. 2 als Block dargestellt; er kann jedoch auch eine getrennt beheizbare, beispielsweise durch elektrische Wider­ standsheizung oder auch durch Gasbeheizung auf die vorgesehene Temperatur gebrachte Heizschiene sein. An die Stelle des Überlaufkörpers 7 kann auch beispielsweise so, wie in Fig. 3 dargestellt, ein Heizstrahler 26 treten, der dann auf den über die Einbuchtung 6 geführten Faden 1 gerichtet ist.

Eine weitere Möglichkeit deutet die Fig. 4 an. Hier ist ein Heißluft­ gebläse 26 auf den im Bereich der Einbuchtung 6 allseitig frei liegenden Faden 1 gerichtet.

Die zu den einzelnen Heizabschnitten angegebenen Temperaturbereiche gelten allgemein. Die im Rahmen der gegebenen Grenzen jeweils festzu­ legende Temperatur hängt von Faktoren wie Fadenmaterial, diesem zuge­ hörige optimale Fixiertemperatur, Fadenaufbau, Fadengeschwindigkeit und Fadentiter ab. Außerdem kann er abhängig sein vom Ausmaß der Vor­ orientierung des der Strecktexturiereinrichtung vorgelegten Faden­ materials, wobei als solches ein sog. POY-Material (PreOriented Yarn) bevorzugt wird.

Claims (12)

1. Verfahren zum Aufheizen eines Fadens in einem Strecktexturierverfahren durch Führen durch eine Heizstrecke, die in Heizabschnitte mit unterschiedlichen Temperaturen aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der laufende Faden zunächst in einem ersten Heizabschnitt (3) kurzer Länge einer konstant gehaltenen Heiztemperatur zwischen ca. 60°C und der dem Fadenmaterial entsprechenden optimalen Fixiertemperatur, anschließend in einem zweiten kurzen Heizabschnitt (4) einer konstanten, gegenüber der optimalen Fixiertemperatur stark überhöhten, Werte zwischen 230°C und 600°C annehmenden Temperatur und anschließend in einem die Auslaufzone bildenden Heizabschnitt (5) der angestrebten Fadentemperatur unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig vom Fadenmaterial die Temperatur im ersten Heizabschnitt (3) zwischen ca. 60°C und 250°C festgelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im ersten Heizabschnitt (3) abhängig vom Fadenmaterial zwischen 160°C und 230°C festgelegt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im zweiten Heizabschnitt (4) zwischen 300°C und 500°C festgelegt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in dem die Auslaufzone bildenden Heizabschnitt (5) auf einen Wert zwischen ca. 150°C und ca. 250°C festgelegt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegung der Temperatur in der Auslaufzone auf einen Wert zwischen 160°C und 230°C erfolgt.

7. Vorrichtung zum Aufheizen eines Fadens in einer Strecktextureinrichtung mit einer im Heizabschnitte mit unterschiedlichen Temperaturen aufgeteilten als Heizschiene ausgebildeten Heizvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (2) in drei aufeinanderfolgende Heizabschnitte (3, 4, 5) aufgeteilt ist, welche im Bereich des als Schockzone wirkenden mittleren Heizabschnitts (4) eine Einbuchtung (6) aufweist, in die ein auf Temperaturen bis 600°C aufheizbarer Zwischenheizer (7; 25; 26) gerichtet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (2) eine durch Sattdampf beheizte als Hohlkörper ausgebildete Heizschiene ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Heizabschnitt (4) der Heizvorrichtung (2) durch einen erhitzbaren Überlaufkörper (7) gebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Heizabschnitt (4) der Heizvorrichtung (2) durch einen im Bereich der Einbuchtung (6) auf den Faden (1) gerichteten Heizstrahler (25) gebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Heizabschnitt (4) der Heizvorrichtung (2) als Konvektionsheizstrecke ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Heizabschnitt (4) eine Konvektionsheizstrecke mit Heißluftzufuhr (26) ist.