DE3724607A1 - Vorrichtung zum verstrecken und thermofixieren eines polyesterfadens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Eine solche, aus der DE-OS 35 30 936 bekannte Vorrich­ tung ist insbesondere zur Herstellung eines gebrauchs­ fertigen Nähzwirnes aus einer frisch gefärbten und ge­ schleuderten Färbespule geeignet und weist vorzugsweise eine integrierte Aviviervorrichtung auf, um sämtliche Arbeitsgänge in einem einzigen Durchlauf des Fadens zu bewirken. Durch die Verstreckung und Thermofixierung wird der Polyesterfaden nicht nur in seiner Struktur ge­ festigt, indem seine Moleküle gerichtet werden, sondern er wird auch ergiebiger, was sich vorteilhaft auswirkt, da Nähzwirne nach Länge verkauft werden.

Das Verstrecken und Thermofixieren reicht jedoch noch nicht aus, um eine Schrumpfung des Fadens beim Kochen der damit genähten Textilien zu verhindern. Deshalb weist eine aus der GB-PS 14 65 748 (weitgehend inhalts­ gleich mit der DE-OS 24 16 927) bekannte Vorrichtung im Anschluss an zwei aufeinanderfolgende Streckzonen zwei aufeinanderfolgende Schrumpfzonen auf. Die erste Streck­ zone ist zwischen einem einen Klemmspalt bildenden Wal­ zenpaar und einer ersten beheizten Galette gebildet. Die zweite Streckzone ist zwischen der ersten beheizten Galette und einer zweiten beheizten Galette gebildet.

Die zweite Galette weist zur Bildung einer ersten Schrumpfzone zwei unterschiedliche Durchmesser auf. Die zweite Schrumpfzone ist zwischen der zweiten beheizten Galette und einer nachfolgenden unbeheizten letzten Galette gebildet. Anstelle von nur zwei beheizten Galet­ ten kann die bekannte Vorrichtung auch mehr als zwei beheizte Galetten aufweisen, wobei die Temperatur jeder beheizten Galette höher als diejenige der vorhergehenden Galette sein soll. Nach der letzten unbeheizten Galette ist zudem noch eine Vorrichtung zum Aufwickeln des ver­ arbeiteten Fadens erforderlich.

Durch den Aufwand an einer grösseren Anzahl von antreib­ baren Walzen, Galetten und einer Aufwickelvorrichtung ist die bekannte Vorrichtung relativ teuer und trotzdem nicht zur Herstellung eines gebrauchsfertigen Nähzwirnes geeignet, da beispielsweise zwischen einer Färbespule und dem gebrauchsfertigen Nähzwirn weitere Arbeitsgänge auf getrennten, mit Umspulen verbundenen Vorrichtungen erforderlich sind.

Zudem hat sich gezeigt, dass mit der bekannten Vorrich­ tung infolge der zweistufigen Schrumpfung ein erheblicher Teil der Länge des verstreckten Fadens verlorengeht.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu ver­ bessern, dass der sonst beim Kochen auftretende Schrumpf bei Erhaltung der grösstmöglichsten Länge des Fadens kleiner als 1% sein wird.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Lösung schreibt vor, den Polyesterfaden zuerst über ein Heizelement zu führen, dessen Temperatur über der zweiten Glaspunkttemperatur des Fadens liegt, um den Faden zu verstrecken und ihn sodann bei gleichzeitiger Schrumpfung über eine Galette zu führen, deren Tempera­ tur höchstens der zweiten Glaspunkttemperatur des Po­ lyesterfadens entspricht.

Mit der zweiten Glaspunkttemperatur ist der zweite Uebergangspunkt bezeichnet, bei welchem die Beweglich­ keit der Moleküle erheblich zunimmt, wodurch die ge­ wünschte Längsorientierung der Moleküle beim Verstrecken erleichtert wird. Während die erste Glaspunkttemperatur für Polyester annähernd bei 75°C liegt, befindet sich die zweite Glaspunkttemperatur annähernd bei 180°C.

Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, dass die Schrumpfung bei einer Temperatur erfolgen soll, die höchstens die zweite Glaspunkttemperatur erreicht. Da­ durch ist gewährleistet, dass der verstreckte und ge­ schrumpfte Polyesterfaden bei geringstem Längenverlust praktisch keinen Kochschrumpf mehr aufweist.

In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungs­ formen der Erfindung beansprucht.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Anordnung der einzelnen Elemente einer Vorrichtung zum Verarbeiten eines Polyesterfadens zu einem gebrauchs­ fertigen Nähzwirn,

Fig. 2 eine zum Schrumpfen des Polyesterfadens ab­ gestufte Galette und

Fig. 3 eine zum Schrumpfen des Polyesterfadens in ihrem Durchmesser stetig abnehmende Galette.

Als gemeinsamer Träger der nachfolgend zu beschreibenden Elemente dient ein Maschinenrahmen 10. Eine Vorlagespule 12, vorzugsweise eine frisch gefärbte und geschleuderte Färbespule, befindet sich auf einer Aufsteckvorrichtung 14, so dass ihr Faden 16 über Kopf abgezogen werden kann. Der Faden 16 durchläuft sodann nacheinander eine Faden­ bremse 18 und einen Fadenschneider 20.

Zum Abziehen des Fadens dient eine erste Galette 22 als Eingangslieferwerk, welcher eine Leitwalze 24 zugeordnet ist. Die Galette 22 und Leitwalze 24 werden üblicherwei­ se vom Faden 16 mehrfach umschlungen. Nach der Leitwalze 24 ist ein mehrfach vom Faden umschlungenes Heizelement 26 im Fadenlauf angeordnet. Das Heizelement 26 weist eine erste Heizfläche 26′ und eine zweite Heizfläche 26′′ auf. Beide Heizflächen sind nach aussen gewölbt und an ihren beiden Enden durch je eine frei drehbare Rolle 28 beziehungsweise 30 überbrückt.

Der Faden 16 kann das ortsfeste Heizelement 26 vorzugs­ weise zehn bis zwanzigmal umschlingen. Dabei wird der Faden 16 über die Heizflächen 26′ und 26′′ hinweggezogen.

Nach dem Verlassen des Heizelementes 26 umschlingt der Faden 16 eine zweite Galette 32 als Ausgangslieferwerk sowie eine zugehörige Leitwalze 34. Auch diese zweite Galette 32 sowie die Leitwalze 34 werden vom Faden 16 mehrfach umschlungen. Die zweite Galette 32 weist vom Auflaufpunkt des Fadens bis zu dessen Ablaufpunkt einen abnehmenden Durchmesser auf. Die Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Galette 32 ist am Auflaufpunkt des Fadens um das gewünschte Streckverhältnis grösser als die Lie­ fergeschwindigkeit der ersten Galette 22. Demzufolge befindet sich eine Streckzone 36 zwischen der ersten Galette 22 und der zweiten Galette 32 im Bereich des Heizelementes 26.

Es ist auch möglich, anstelle des ortsfesten Heizelemen­ tes 26 ein vom Faden mehrfach umschlungenes rotierendes Heizelement in Form einer weiteren Galette zu verwenden. Das ortsfeste Heizelement 26 ermöglicht jedoch eine exaktere Temperaturregelung, als dies bei einer rotieren­ der Walze der Fall ist. Durch die Anzahl der Umschlingungen des Heizelementes lässt sich die Verweilzeit des Fadens 16 am Heizelement festlegen. Dadurch ist eine Anpassung an den Zustand und die Beschaffenheit des Fadens möglich. Bei einer frisch gefärbten Vorlagespule 12 dient das Heiz­ element 26 zusätzlich zum Trocknen des Fadens. Die Tempe­ ratur des Heizelementes 26 liegt über der bereits er­ wähnten zweiten Glaspunkttemperatur (zweiter Uebergangs­ punkt) des Polyesterfadens von etwa 180°C.

Bei einer solchen Temperatur sind die Moleküle des Poly­ esterfadens ausreichend beweglich, um durch den Streck­ vorgang bleibend in Längsrichtung orientiert zu werden.

Vor der weiteren Erläuterung der Fig. 1 soll die Fig. 2 erläutert werden, welche die zweite Galette 32 in der Seitenansicht darstellt. Um den Polyesterfaden 16 schrumpfen zu lassen, weist die zweite Galette 32, wie bereits erwähnt, vom Auflaufpunkt 74 des Fadens 16 zum Ablaufpunkt 76 einen abnehmenden Durchmesser auf. Zu diesem Zweck ist die in der Fig. 2 dargestellte Galette mit mehreren Abstufungen 72 versehen. Der Bereich zwi­ schen dem Auflaufpunkt 74 und Ablaufpunkt 76 dient als Schrumpfzone 78. Um das Schrumpfen zu ermöglichen und eine bleibende Stabilität des Polyesterfadens 16 zu er­ zielen, ist die zweite Galette 32 beheizt, wobei ihre Oberflächentemperatur im Gegensatz zum Heizelement 26 unterhalb der zweiten Glaspunkttemperatur des Polyester­ fadens liegt oder höchstens dessen Wert erreicht. Wäh­ rend das Heizelement 26 (Fig. 1) vorzugsweise eine Ober­ flächentemperatur von 200-230°C aufweist, weist die zwei­ te Galette 32 vorzugsweise eine über ihre Länge konstante Oberflächentemperatur zwischen 130 und 180°C auf. Eine solche Temperatur in der Schrumpfzone 78 begünstigt die Schrumpfung des Polyesterfadens 16 und gewährleistet eine bleibende Fixierung desselben, um eine Schrumpfung während des Kochens der damit zu nähenden Textilien zu ver­ meiden.

Die Abnahme des Durchmessers der zweiten Galette 32 von Stufe zu Stufe beträgt vorzugsweise 1 bis 2%. So kann beispielsweise der Durchmesser der grössten Stufe beim Auflaufpunkt 74 100 mm betragen, während der Durchmesser der kleinsten Stufe beim Ablaufpunkt 76 97 mm beträgt. Die Breite einer Stufe ist vorzugsweise 25 mm, wobei jede Stufe von zwei Windungen des Polyesterfadens um­ schlungen ist. Als Werkstoff zur Herstellung der zweiten Galette 32 eignet sich insbesondere hartverchromtes Aluminium oder Stahl. Zur Aufheizung der Galette 32 eignet sich ein innerhalb der Galette angeordnetes ortsfestes Heizelement 68 (Fig. 1), insbesondere eine Induktions­ spule, welche eine berührungslose Aufheizung der rotie­ renden Galette ermöglicht. Die Induktionsspule kann über einen zugeordneten Regler gespeist werden, der von einem Temperaturfühler PT 100 angesteuert wird.

Anstelle der abgestuften Galette 32 gemäss Fig. 2 ist auch eine Ausführungsform gemäss Fig. 3 möglich, bei der die Galette 32′ einen Bereich 80 mit stetig abnehmen­ dem Durchmesser aufweist. Lediglich im Bereich des Auf­ laufpunktes und im Bereich des Ablaufpunktes weist die Galette 32′ zylindrische Bereiche 82 beziehungsweise 84 auf. Die zylindrischen Bereiche 82 und 84 weisen vorzugs­ weise Durchmesser von 100 beziehungsweise 97 mm auf.

Das Streckverhältnis im Bereich der Streckzone 36 gemäss Fig. 1 liegt vorzugsweise in der Grössenordnung von 6%. Es kann durch die starre Drehzahlzuordnung zwischen den beiden Galetten 22 und 32 zur Anpassung an unterschied­ liche Anforderungen verändert werden.

Die sich dem Verstreckvorgang anschliessende Schrumpfung ist durch die Durchmesserveränderung der zweiten Galette 32 definiert und beträgt bei den als bevorzugt angegebe­ nen Werten 3%.

Nach der zweiten Galette 32 ist der verstreckte und ge­ schrumpfte Faden 16′ über einen Fadenwächter 38 und einen Tänzerarm 40 geführt, bevor er in eine Aviviervor­ richtung 42 gelangt. Die Aviviervorrichtung 42 weist einen Badbehälter 44 auf, in welchem eine rotierend an­ getriebenen Abgabewalz 46 teilweise in ein Avivagebad eintaucht. Der Faden 16′ tangiert dabei die Abgabewalz 46 auf einem Teilbereich ihres nach oben gerichteten Umfanges, wobei er, ohne in das Avivagebad 48 einzutau­ chen, über zwei feststehende Dorne 50 geführt ist.

Nach dem Verlassen der Avivagevorrichtung 42 gelangt der avivierte Faden 16′′ über eine Führung 52 zu einer Auf­ spuleinrichtung 54, um in Form eines Präzisionswickels zu einer Lieferspule 56 aufgespult zu werden. Das Heiz­ element 26 befindet sich in einer Kammer 58, die über eine Rohr- oder Schlauchleitung 60 mit einer ein Geblä­ se 64 aufweisenden Absaugvorrichtung 62 verbunden ist. Die Absaugvorrichtung 62 dient nicht nur zum Absaugen der sich im Bereich des Heizelementes bildenden Dämpfe, sondern auch zur Niederschlagsanregung. Bei den abzu­ saugenden Dämpfen handelt es sich einerseits um die Feuchtigkeitsreste vom Färben und anderseits um die beim Aufheizen des Polyestermaterials entstehenden Dämpfe. Die Kammer 58 ist durch ein leicht zu öffnendes, unten teilweise offenes Gehäuse 66 begrenzt. Das Gehäuse 66 erfüllt seinen Zweck nicht nur in der Umschliessung der für die Absaugung erforderlichen Kammer 58, sondern es verhindert auch in weiten Grenzen eine Wärmeabstrah­ lung des Heizelementes 26 zur Einsparung von Energie.

Durch die in der Zeichnung dargestellte räumliche An­ ordnung der einzelnen Elemente zueinander lässt sich eine relativ niedrige Bauhöhe erzielen, so dass eine damit ausgerüstete Maschine übersichtlich und bedie­ nungsfreundlich ist. Das Einziehen des Fadens be­ ziehungsweise Zwirns kann ohne Hilfsmittel wie beispiels­ weise Haken, Stangen, Antritte u.s.w. unmittelbar von Hand durchgeführt werden.

Von der dargestellten und beschriebenen Einrichtung werden mehrere solche Einheiten nebeneinander angeord­ net und zu einer Maschine zusammengefasst, die eine ge­ meinsame Absaugvorrichtung für alle Einheiten aufweisen kann.

Es ist ein wesentliches Merkmal der beschriebenen Ein­ richtung, dass sie nicht mit einer Zwirnvorrichtung kombiniert ist, da bei einer solchen die Verarbeitungs­ geschwindigkeit im allgemeinen auf etwa 50 m/min be­ grenzt ist, während die beschriebene Einrichtung eine Durchlaufgeschwindigkeit von 300-600 m/min zulässt.

Der Grad der Verstreckung des Fadens 16 in der Streck­ zone 36 ist durch Auswechseln von nicht dargestellten Zahnscheiben möglich, durch welche die Galetten 22 und 32 über Zahnriemen angetrieben sind.

Der mit einer Tänzerrolle 41 versehene Tänzerarm 40 regelt die Geschwindigkeit der zweiten Galette 32 und damit auch der ersten Galette 22, um eine gleichmässige Faden­ spannung zwischen der zweiten Galette 32 und der Auf­ spuleinrichtung 54 zu gewährleisten.

Durch die gegenüber dem Heizelement 26 niedrigere Temperatur der zweiten Galette 32 ist die Schrumpfzone 78 auf die Verweilzeit des Fadens 16 an der zweiten Galette 32 beschränkt, so dass keine unkontrollierte Nachschrumpfung im nachfolgenden Fadenlauf auftreten kann.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Verstrecken und Thermofixieren eines Polyesterfadens, mit einem im Fadenlauf angeordne­ ten Heizelement (26), dem eine erste Galette (22) vor­ und eine zweite Galette (32) nachgeschaltet ist, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Galette (32) am Auflaufpunkt (74) des Fadens (16) um das Streckverhält­ nis grösser ist als die Liefergeschwindigkeit der ersten Galette (22), dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb das Heizelement (26) auf eine über der zweiten Glaspunkt­ temperatur des Fadens (16) liegende Temperatur und die zweite, vom Faden (16) mehrmals umschlungene Galette (32) auf eine unter oder gleich der zweiten Glaspunkt­ temperatur und über ihre Länge konstante Temperatur aufgeheizt ist und dass der Durchmesser der zweiten Galette (32) vom Auflaufpunkt (74) des Fadens (16) zu dessen Ablaufpunkt (76) abnimmt, um eine Schrumpfzone (78) zu bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der zweiten Galette (32) mehrstufig abnimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnahme des Durchmessers der zweiten Galette (32) von Stufe zu Stufe 1 bis 2% beträgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der zweiten Galette (32′) stetig abnimmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der zweiten Galette (32′) vor- und nach dem stetig abnehmenden Bereich (80) je einen zylind­ rischen Bereich (82, 84) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnahme des Durchmessers der zweiten Galette (32, 32′) insgesamt in der Grössen­ ordnung von 4% liegt.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Streckverhältnis in der Grössenordnung von 6% liegt.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Galette (32) mittels einer eingebauten Induktionsspule (68) aufgeheizt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspule (68) über einen zugeordneten Regler aufgeheizt ist, der von einem Temperaturfühler angesteuert ist.