DE60225477T2

DE60225477T2 - Garnherstellungsverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE60225477T2
Application number: DE60225477T
Authority: DE
Inventors: Mach A. Mooresville DEBENEDICTIS
Original assignee: Invista Technologies SARL Switzerland
Current assignee: Invista Technologies SARL Switzerland
Priority date: 2002-01-03
Filing date: 2002-01-03
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2022-01-04
Also published as: EP1463852B1; KR100624573B1; AU2002235295A1; CN1610770A; DE60225477D1; CN100347350C; CA2469220A1; KR20040078119A; MXPA04006527A; WO2003060205A1; EP1463852A4; EP1463852A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(1) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die synergistische Kombination einer Luftabschirmung und einer Spannungstorvorrichtung, und ein Verfahren zur Verarbeitung der synergistischen Kombination in einer Relaxierungszone während der Garnherstellung. Sowohl die Luftabschirmung als auch die Spannungstorvorrichtung sind in einer Relaxierungszone in der Herstellung des Garns enthalten, um die Stabilität des Garns auf den Relaxierungsrollen zu vergrößern, besonders bei Verarbeitungsgeschwindigkeiten größer als 4,000 Meter pro Minute. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf den Teil der Garnherstellung, worin das Garn relaxiert wird, um seinen Schrumpf zu kontrollieren, ohne die Garnstabilität auf den Relaxierungsrollen zu verringern. Typische Verfahren, die Vorrichtungen zur Relaxierung des Garns während der Herstellung aufweisen, sind Spinnstreck-, Streckzwirn-, Streckspul- oder Streckbauschverfahren.
(2) Stand der Technik
Bekanntermaßen werden Luftabschirmungen in einer Relaxierungsphase der Garnherstellung verwendet. Ebenfalls bekanntermaßen wird eine Spannungstorvorrichtung in einer Relaxierungszone angewendet.
U.S. Patent 5,240,667 von Andrews, Jr., et al., offenbart ein Nylongarnherstellungsverfahren, welches eine Relaxierungszone zwischen Rollenpaaren aufweist. Insbesondere läuft ein Rollenpaar bei einer Verarbeitungsgeschwindigkeit, die ca. 11% niedriger ist als die Geschwindigkeit eines anderen Rollenpaares. Zwischen den Rollenpaaren befindet sich ein Paar Dämpfungs-Pins, welche dazu da sind, die Spannung des Garn zu vergrößern, welches sich dem Rollenpaar, das auf die Pins folgt, nähert. Dieses Patent behandelt Wickelgeschwindigkeiten von mehr als 2000 Yards pro Minute und bevorzugt 2400 Yards pro Minute. Wohingegen die vorliegende Erfindung auf Geschwindigkeiten von mehr als 3500 Meter pro Minute und bevorzugt mehr als 5000 Meter pro Minute abzielt. Die Dämpfungs-Pins, die bei den im Andrews, Jr., et al.-Patent erwähnten Geschwindigkeiten eingesetzt werden, sind für Nylon geeignet, bei den erhöhten Geschwindigkeiten der vorliegenden Erfindung jedoch sind Dämpfungs-Pins nicht geeignet für Polyester, insofern als dass sie den Polyester abreiben und ausfransen, so dass er schlechte mechanische Eigenschaften aufweist. Dieses Patent lehrt nicht die Verwendung von Luftabschirmungen.
Die folgenden Patente beziehen sich auf die Verwendung einer Luftabschirmung während der Garnherstellung. Üblicherweise lehren diese Patente die Verwendung einer Luftabschirmung mit oder ohne Löcher nahe eines Galettenpaares. Keines dieser Patente lehrt die Verwendung der Luftabschirmung mit einem Spannungstor.
Japanisches Patent 58-26767 von Ishihara Masatoshi, et al. (Toray Industries, Inc.), beschreibt Luftabschirmungsplatten, welche verwendet werden, um Garnvibration zu verhindern und dabei die Qualität des gespulten Garns in Hochgeschwindigkeitsspulanwendungen zu verbessern. Dieses Patent verwendet Begrenzer, sowie die Luftabschirmungsplatten in 2 von JP 58-26767 .
Japanisches Patent 62-116477 von Ohata Takahiro, et al. (Teijin Seiki Company, Ltd.), offenbart eine Luftabschirmungsplatte, die zwischen einem Galettenpaar positioniert ist, um das Auftreten einer Vibration des Garns zu verhindern.
Koreanische Patentanmeldungen 94-4689 und 94-4690 von Baek, et al. (Cheil Synthetics, Inc.), beziehen sich beide auf die Verwendung von viellöchrigen Luftabschirmungsplatten nahe der ersten Galette, die bei hohen Geschwindigkeiten von über 6000 Metern pro Minuten benutzt werden soll, um Luftströmung zu verhindern und dabei Faserbruch zu reduzieren und hohe Produktivität des Verfahrens zu gewährleisten.
Japanisches Patent 2761789 von Takashi Inoue (Teijin Seiki Co., Ltd.), beschreibt eine Luftabschirmungstypenvorrichtung. Insbesondere werden zwei Galetten verwendet, wo Garn sich übermäßig auf den Rollenoberflächen bewegt. Jedes Galettenpaar besteht aus einer angetriebenen Rolle und einer Trennrolle. Die Luftabschirmung ist eine einzelne Platte, die, mit einer Kante an die angetriebene Galettenoberfläche angrenzend, zwischen den Rollen befestigt ist. Die Platte ist mit mehreren Löchern perforiert, welche den abgelenkten Luftstrom, der von der Platte abprallt und das Auftreten von Rolleneinschlägen reduziert, trennen.
Trotz allen oben aufgeführten Standes der Technik besteht auf dem Markt immer noch Bedarf daran, die Garnstabilität zu verbessern und die Ausfransungen und Abrisse, die während der Textilfaserherstellung auftreten zu minimieren. Dieser Bedarf steigt an, wenn die Aufspulgeschwindigkeit ansteigt. Es besteht auf diesem Gebiet auch der Bedarf, eine größere Relaxierung auf den Rollen bereitzustellen, ohne die Stabilität des Garns zu verlieren, während es die Rollen durchläuft. Diese beiden Bedürfnisse werden durch die vorliegende Erfindung abgedeckt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Kombination eines Spannungstores und einer Luftabschirmung. Die Kombination ist im Stand der Technik nicht nur unbekannt, sondern ergibt einen synergistischen Effekt gegenüber der alleinigen Verwendung einer Luftabschirmung oder der alleinigen Verwendung eines Spannungstores. Die Luftabschirmung kann eine beliebige Trennplatte mit oder ohne Perforationen sein. Des weiteren können diese Luftabschirmungen angrenzend an das Relaxierungsrollenpaar platziert werden, welches auf das Spannungstor folgt, welches in der Relaxierungszone eines Faserherstellungsverfahrens anwesend ist. Die Platten werden bevorzugt an der Innenseite der Garnfadenlinie positioniert, so dass der Luftstrom um die Garnfadenlinie wesentlich reduziert wird. Das Spannungstor kann eine oder mehrere Luftwiderstandsvorrichtungen, eine oder mehrere Flüssigkeitswiderstandsvorrichtungen, eine oder mehrere feste Oberflächenkontakt-Widerstandsvorrichtungen oder eine Kombination davon sein, wie durch den Erfinder in EP-A-1 172 465 (= U.S.S.N. 09/613,225, angemeldet am 10. Juli 2000) offenbart wird. Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mit einem Spannungstor, welches eine oder mehrere Rollen im Relaxierungsgebiet des Faserherstellungsverfahrens mit Luftabschirmungen umfasst, um Luftschwingungen zu verringern, welche an der Innenseite der Faserreihen (Garnfadenlinie) positioniert ist, zwischen dem Rollenpaar, welches auf das Spannungstor folgt.
Im weitesten Sinne umfasst die vorliegende Erfindung, zur Verwendung in einer Relaxierungszone eines Faserherstellungsverfahrens, eine Luftabschirmung zur Verringerung von Luftschwingung und ein Spannungstor.
Ebenso bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Fasern in einer Niedrigspannungs-Relaxierungszone mit mindestens einem Paar Relaxierungsrollen, umfassend die Schritte des Einführens eines Spannungstores in die Reaxierungszone; und des Einführens einer Luftabschirmung zur Verringerung von Luftschwingung um das Rollenpaar (Relaxierungsrollen), welches auf das genannte Spannungstor in der Faserrelaxierungszone folgt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Verwendung in einer Relaxierungszone in einem Garnherstellungsverfahren, umfassend: ein Paar voneinander beabstandete erste Rollen, ein Spannungstor, welches hinter den genannten ersten Rollen in der Garnfadenlinie positioniert ist, ein Paar voneinander beabstandete Relaxierungsrollen, die hinter dem genannten Spannungstor in der Garnfadenlinie positioniert sind, und eine Luftabschirmung, die zwischen den genannten Relaxierungsrollen positioniert ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Garnherstellungsverfahren, welches eine Niedrigspannungs-Relaxierungszone aufweist, umfassend: das Bereitstellen eines Paares voneinander beabstandeter erster Rollen; das Bereitstellen ein Spannungstores, welches hinter den genannten ersten Rollen in der Garnfadenlinie positioniert ist; das Bereitstellen eines Paares voneinander beabstandeter Relaxierungsrollen, die hinter dem genannten Spannungstor in der Garnfadenlinie positioniert sind; und das Bereitstellen einer Luftabschirmung, die angrenzend an die genannten Relaxierungsrollen positioniert ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
Die Abbildungen sollen dem Fachmann helfen, die vorliegende Erfindung und die mit ihr verbundenen Konzepte, sowie die Breite der Erfindung, zu verstehen. Jedoch sollen die Abbildungen in keiner Weise die Breite der Erfindung begrenzen, oder der Erfindung irgendeine Begrenzung über diejenige der Ansprüche hinaus auferlegen.
1 zeigt eine schematische Darstellung der Kombination einer Luftabschirmung und einer Spannungstorvorrichtung, mit der Luftabschirmung innerhalb der Fadenlinie positioniert, zwischen den zwei Rollen, die nach dem Spannungstor folgen.
2 zeigt eine zweite schematische Darstellung der Kombination einer Luftabschirmung und einer Spannungstorvorrichtung, worin das Spannungstor eine zusätzliche Fadenlinien-Widerstandsvorrichtung aufweist.
3 ist eine schematische Seitenansicht der Rollen, die nach dem Spannungstor folgen, mit der Luftabschirmung innerhalb der Fadenlinie zwischen den zwei Rollen positioniert.
4 ist eine Graphik von Verarbeitungsgeschwindigkeit im Vergleich zur Garnstabilität auf den Relaxierungsrollen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Der Anmelder hat eine Patentanmeldung eingereicht, die Spannungstore und deren Verwendung in einer Relaxierungszone in einem Faserherstellungsverfahren betrifft. U.S.S.N 09/613,225 von DeBenedictis, et al., eingereicht am 10. Juli 2000, ist durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
Die vorliegende Erfindung ist die Kombination von Luftabschirmungen und Spannungstorvorrichtungen. Gängige Verfahren, so wie ein Spinnstreckverfahren, Streckzwirnverfahren, Streckspulverfahren oder Streckbauschverfahren beinhalten eine Relaxierungszone, und daher können das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in einer solchen Relaxierungszone eingesetzt werden. Jedes beliebige schmelzgesponnene Polymer, das in jedem beliebigen der oben aufgeführten Verfahren verwendet wird, so wie Polyester, Polyamide (Nylons), Polyolefine, Polyketone, Polyetherketone, Polyphenylensulfide und Polyarylate, können in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Typische Polyester sind Polyethylen-Terephthalat, Polybutylen-Terephthalat, Polypropylen-Terephthalat, Polyethylen-Naphthalat, oder eine Mischung jedweder der genannten, oder Copolymere beliebige dieser Polyester mit bis zu 15 Gew.-% an Polyolefinen, Polyglykol, oder andere Copolyester, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat-Isophthalat. Typische Nylons sind Nylon 6 und Nylon 66. Typische Polyolefine sind Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen, oder eine Mischung diesen. Kombinationen beliebiger dieser Polymere oder eines beliebigen dieser Polymere mit anderen Polymeren, wie Polyethylen oder Polypropylen, in der Form einer Zweikomponenten- oder heterophilen Faser, liegen ebenso innerhalb der Breite der vorliegenden Erfindung.
Wenn sich der Relaxierungsgrad vergrößert, nimmt die Garnspannung in der Relaxierungszone ab, und das führt dazu, dass das Garn auf den Rollen, die auf die Relaxierungszone folgen, instabil wird. Wenn Verarbeitungsgeschwindigkeiten sich erhöhen, wird die Stabilität schlechter, bei einem konstanten Relaxierungsverhältnis, aufgrund der Erhöhung der Zentrifugalkraft auf den Garnen auf den Relaxierungsrollen. Daher muss der Relaxierungsgrad gesenkt werden, um Stabilität aufrechtzuerhalten, wenn Verarbeitungsgeschwindigkeiten erhöht werden. Instabiles Garn ist definiert als Garn, welches sich aufgrund niedriger Spannung über die Rollenoberfläche bewegt oder schwingt. Höchst instabiles Garn kann zu einer Verringerung der mechanischen Qualität, und in ernsten Fällen, zu Durchbrüchen (Garnbruch) führen.
Wenn das Verfahren oder die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in einem beliebigen der Garnherstellungsverfahren verwendet wird, die eine Relaxierungszone aufweisen, können ein höherer Grad an Relaxierung und ein daraus resultierender geringerer Heißluftschrumpf erzielt werden, als im Vergleich zu üblichen Verfahren und Vorrichtungen. Durch den Gebrauch der vorliegenden Erfindung bei höheren Verarbeitungsgeschwindigkeiten kann man den gleichen Realxierungsgrad unter Hochgeschwindigkeitsbedingungen im Vergleich zu üblicheren niedertourigen Bedingungen erreichen, oder man könnte die Verarbeitungsgeschwindigkeit aufrechterhalten, den Relaxierungsgrad jedoch erhöhen, insofern dass der Heißluftschrumpf deutlich verbessert (reduziert) wird, oder beides kann gleichzeitig durchgeführt werden.
Das Spannungstor der vorliegenden Erfindung untergliedert eine Relaxierungszone in einem üblichen Verfahren in eine Relaxierungszone und eine kleine Streckzone.
Verschiedene Vorrichtungen können, wenn sie in einer gängigen Relaxierungszone positioniert sind, eine Untergliederung bilden. Spannungstore können durch das Anwendung von Widerstand auf das Garn kreiert werden, mittels Luftwiderstand, Flüssigkeitswiderstand, oder Widerstand, der hergestellt wird, indem das Garn über eine feste Oberfläche gezogen wird. Luftwiderstand kann beispielsweise auf das Garn ausgeübt werden, indem einer oder mehr Verwirbler, oder eine Gegenluftstromvorrichtung eingesetzt werden. Der Luftdruck für die Luftwiderstandsvorrichtung liegt üblicherweise zwischen 5 bis 50 psi, noch gebräuchlicher 10 bis 40 psi und bevorzugt zwischen 10 bis 30 psi. Der Luftdruck, der über die Fadenlinie bläst, kann direkt auf die Spannungsmenge bezogen werden, die der Verwirbler auf die Fadenlinie anbringt. Je höher der Luftdruck, desto höher die Spannung.
Flüssigkeitswiderstand kann durch das Einsetzen eines oder mehrerer Appreturapplikatoren (ein Appreturapplikator ist eine Vorrichtung, die Fachleuten in der Textilindustrie wohlbekannt ist, da er ein Flüssigfinish oder Ummantelung auf das Garn aufbringt) eingeführt werden, oder beispielsweise durch das Ziehen des Garns durch ein Becken mit Flüssigkeit. Das Auftragen von Flüssigkeit in einer Menge von 4–7 ml pro Min. Für 1000 Denier Garn ist typisch. Die Applikationsmenge variiert mit der Verarbeitungsgeschwindigkeit, Denier und gewünschter Spannung, sowie auch anderen Faktoren, die Fachleuten wohlbekannt sind.
Fester Oberflächenwiderstand kann durch die Berührung des Garns mit einer oder mehrerer fester Oberflächen (wie Rollen) eingeführt werden, über oder um welche das Garn läuft, aber da das Garn keine Mehrfachumwicklungen auf einer Rolle macht, stellt das Durchlaufen und Schwingen des Garns auf der Spannungstorvorrichtung kein Problem dar und verursacht keinen Garnbruch. In Situationen, in denen es wünschenswert ist, nur einen niedrigen Spannungsgradienten (z. B. 5 mg/d) über einer frei laufenden Rolle oder Rollen zu erreichen, oder Situationen, in denen es wünschenswert ist, den Spannungsgradienten über solchen Rollen zu begrenzen, kann es notwendig sein, die Rotation einer oder mehrerer Spannungstorrollen zu fördern. Anders gesagt hat eine frei laufende Rolle ausreichende Rollreibung und Luftwiderstand, so dass es schwer sein kann, einen Spannungsgradienten von nur 5 mg/d zu erreichen, weil der Gesamtrollwiderstand den Spannungsgradienten überschreiten kann. Um einen niedrigen Spannungsgradienten zu erhalten, kann es wünschenswert sein, die Rollen in ihrer Rotation zu fördern, indem ein Turbinenantrieb verwendet wird, worin Luft eingesetzt wird, um zu helfen, die Rollen anzutreiben. Die Rollen mit Turbinenantrieben oder mit sehr empfindlicher Sekundärunterstützung, wie beispielsweise Elektromotoren, zu betreiben, gehört zum Grundwissen des Fachmanns und wird von der vorliegenden Erfindung umfasst.
Ein Spannungstor ist eine Vorrichtung, die, wenn sie in einer Relaxierungszone eines Garnherstellungsverfahrens verwendet wird, eine Austrittsgarnspannung aufweist, die größer ist als die Eingangsgarnspannung, und daher einen Spannungsunterschied kreiert. Außerdem sind die Spannungstore der vorliegenden Erfindung, die eine oder mehrere Rollen umfassen, nicht-mehrfachumwickelnde Garnrollenvorrichtungen. Der Spannungsunterschied ist normalerweise größer als 5 Milligramm pro Denier (mg/d), so dass wenn das Garn ein 1000-Denier-Garn ist, das Spannungstor der vorliegenden Erfindung 5 Gramm ist, wenn das Garn hingegen 2000 Denier hat, das Spannungstor mindestens ca. 10 Gramm ist. Eine für die vorliegende Erfindung bevorzugte Ausführungsform ist ein Spannungstor oder ein Verfahren, welches einen Spannungsunterschied von mindestens 7 mg pro Denier, und noch bevorzugter mehr als ca. 9 mg pro Denier aufweist. Die Verwendung des Spannungstores und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung in der Relaxierungszone eines Garnherstellungssystems erlaubt höhere Relaxierungsgrade und dementsprechende wesentliche Verringerungen im Heißluftschrumpf des Garns bei gleichen Verarbeitungsgeschwindigkeiten.
Wenn wir annehmen, dass eine wesentliche Verbesserung der Verarbeitungsgeschwindigkeit 10% beträgt, oder wenn wir annehmen, dass eine wesentliche Erhöhung des Relaxierungsgrades 15% beträgt, dann erzielt ein Spannungstor, welches ca. 7 mg pro Denier an Spannungsunterschied zwischen dem Garn, das das Spannungstor verlässt im Unterschied zum Garn, das das Spannungstor betritt, aufweist, die wesentliche Verbesserung. Dies ist die bevorzugte Ausführungsform. Natürlich kann sich gute Stabilität sogar dann ergeben, wenn die Verarbeitungsgeschwindigkeit um weniger als 10% verbessert wird und/oder der Relaxierungsgrad um weniger als 15% erhöht wird. Solche Ergebnisse werden nicht als "wesentliche Verbesserung" charakterisiert, liegen aber in der Breite der vorliegenden Erfindung.
1 stellt die vorliegende Erfindung schematisch dar, umfassend die Kombination eines Spannungstores und Luftabschirmungen. Mit Bezug auf 1 zeigt Bezugsziffer 10 üblicherweise die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung an, positioniert in einer Relaxierungszone eines Faserherstellungsverfahrens. Die Relaxierungszone weist ein Paar von einander beabstandete Streckrollen 12, 14 auf, und eine Faserfadenlinie 16 ist mehrfach um die Streckrollen 12, 14 gewickelt. Nach den Streckrollen 12, 14 fährt die Fadenlinie 16 fort zur Spannungstorvorrichtung 18 und von der Spannungstorvorrichtung zu einem Paar Relaxierungsrollen 20, 22 (die Rollen 20, 22 folgen also auf das Spannungstor im Fadenlaufpfad). Das Paar Relaxierungsrollen weist eine Luftabschirmung auf, üblicherweise angezeigt durch Bezugszahl 24, angrenzend an die Rollen 20, 22 angebracht und ca. 1 cm von den Rollen beabstandet. Die Abschirmung 24 kann perforiert oder fest sein, wie es in Fachkreisen bekannt ist. Die Luftabschirmung 24 wird durch einen Stützrahmen (nicht dargestellt) getragen, der an das unterstützende Rahmengestell (ebenfalls nicht dargestellt) für die Rollen 20, 22 befestigt sein kann. Die Luftabschirmung ist innerhalb der Fadenlinie 16 positioniert, so dass Luftstrom daran gehindert wird, über die Fadenlinie zu blasen und Bewegung auf den Rollen 20, 22 zu kreieren. Die Luftabschirmung 24 umfasst mindestens eine Platte (dünn und flach – im Wesentlichen zweidimensional) und bevorzugt ein Paar Platten 26, 28. Die Platten können aus einem beliebigen Material sein, das in der Lage ist, perforiert oder fest zu sein, wie Metall wie Aluminium oder Kupfer beispielsweise (praktisch jedes Metall eignet sich gleich gut); Plastik wie Polykarbonat, Polyester, Polyamid, welche alle in Fachkreisen wohlbekannt sind; Holz, Kautschuk; oder eine Kombination aus diesen. Bevorzugt werden die von einander beabstandeten Platten 26, 28 zwischen den Relaxierungsrollen 20, 22 und innerhalb jeder tangenten Linie, die die äußere Oberfläche jeder Rolle verbindet, und somit innerhalb der Fadenlinie 16, positioniert. Die Platten blockieren den Luftstrom, der durch die Rotation der Rollen 20, 22 erzeugt wird und jeglichen Luftstrom, der zum Beispiel durch Ventilatoren oder Gebläse in einer Produktionsanlage hervorgerufen werden kann. Durch die Tatsache, dass die Luftabschirmung 24 ca. 1 cm von den Rollen 20, 22 entfernt positioniert wird und ebenso ca. den selben Abstand zur Fadenlinie 16 hat, wird eine Ruhezone angrenzend an die Luftabschirmung 24 geschaffen, wodurch jegliche Störung der Bewegung der Fadenlinie auf den Rollen 20, 22, die durch Luftströmungen herbeigeführt wird, wesentlich reduziert wird.
Die Spannungstorvorrichtung 18 kann jede beliebige Vorrichtung sein, die in der früheren Patentanmeldung des Erfinders behandelt wird, wie beispielsweise eine oder mehrere Luftwiderstandsvorrichtungen, eine oder mehrere Flüssigkeitswiderstandsvorrichtungen, eine oder mehrere feste Oberflächenkontakt-Widerstandsvorrichtungen, oder eine Kombination zweier oder mehrerer beliebiger von diesen. Mit Bezug auf 1 umfasst die Spannungstorvorrichtung ein Paar Rollen 30, 32. Das Garn, das das Spannungstor 18 verlässt, hat eine größere Spannung als das Garn, welches das Spannungstor betritt.
Im Betrieb der Vorrichtung gemäß 1 wird eine Fadenlinie 16, die zum Beispiel aus dem Streckabschnitt (nicht dargestellt) kommt, mehrfach über das Rollenpaar 12, 14 gewickelt. Die Funktion der Rollen 12, 14 ist nicht Teil der vorliegenden Erfindung und hängt von der Art des Verfahrens ab, in der die Relaxierungszone anwesend ist (die Relaxierungszone beinhaltet die Rollen 12, 14, das Spannungstor 18 und die Rollen 20, 22). Das Rollenpaar 12, 14 hat eine Verarbeitungsgeschwindigkeit (Geschwindigkeit), die schneller ist als das Rollenpaar 20, 22, und daher relaxiert das Garn während der Bedienung. Daher könnten die Rollen 12, 14 ein Paar Streckrollen in einem Spinnstreckverfahren, oder ein Paar Rollen in einem Streckzwirnverfahren, oder ein Paar Rollen in einem Streckspulverfahren, oder ein Paar Rollen in einem Streckbauschverfahren sein. Beim Verlassen des Rollenpaares 12, 14 betritt die Fadenlinie 16 das Spannungstor 18. Das Spannungstor in 1 umfasst ein Paar Rollen 30, 32, welche die Spannung auf der Fadenlinie erhöhen, im Vergleich zur Spannung der Fadenlinie beim Eintreten in das Spannungstor. Die Fadenlinie 16 läuft dann weiter zu einem Paar Rollen 20, 22, die zum Beispiel ein Paar Relaxierungsrollen sein können. Die Fadenlinie ist mehrfach um die Rollen 20, 22 gewickelt und verlässt die Rollen zur weiteren Verarbeiten oder Spulung. Angrenzend an die Rollen 20, 22 sind die Platten 26, 28, und die Fadenlinie 16 läuft in großer Nähe der Außenoberfläche der Platten vorbei. Da die Platten 26, 28 innerhalb der Fadenlinie positioniert sind, die durch mehrfaches Umwickeln des Garns oder der Faser 16 kreiert wird, wie in 3 dargestellt, behindert die Luftabschirmung 24 zum Beispiel nicht die Aufreihung. Das Spannungstor 18 erhöht die Spannung vom Eingang des Spannungstores bis zum Austritt des Spannungstores auf der Fadenlinie 16 gemäß der Rotationsgeschwindigkeit der Rollen 30, 32. Die erste Rolle 30 im Spannungstor kann üblicherweise bei einer geringeren Geschwindigkeit rotieren als die Rollen 12, 14. Die zweite Rolle 32 des Spannungstores hat eine höhere Rotationsgeschwindigkeit als die erste Rolle 30 und bevorzugt die gleiche Geschwindigkeit oder etwas weniger als die Geschwindigkeit der Rollen 20, 22, wobei ein festes Umwickeln über die Rollen 20, 22 aufrechterhalten wird, wobei die Stabilität auf diesen Rollen erhöht wird.
2 zeigt eine zweite Abwandlung der vorliegenden Erfindung, worin eine Luftwiderstandsvorrichtung oder eine Flüssigkeitswiderstandsvorrichtung 34 in Kombination mit dem Rollenpaar 30, 32 im Spannungstor eingesetzt wird. Diese Kombination von Vorrichtungen zur Herstellung einer Spannungstorvorrichtung 18 wird in der Patentanmeldung des Erfinders offenbart, auf die bereits vorher Bezug genommen wurde. Die Bedienung der Vorrichtung aus 2 ähnelt im Wesentlichen der Vorrichtung aus 1, mit der deutlichen Ausnahme, dass die Fadenlinie 16 beim Verlassen der Rollen 12, 14 erst durch die Luft- oder Flüssigkeitswiderstandsvorrichtung 34 läuft, dann auf das Rollenpaar 30, 32. Die Luft- oder Flüssigkeitswiderstandsvorrichtung 34 verleiht der Fadenlinie 16 Spannung, die aus dem Teil der Relaxierungszone kommt, der zum Beispiel zwischen den Rollen 12, 14 und dem Spannungstor 18 liegt.
Bezug nehmend auf 3 wird eine Seitenansicht der Rollen 20, 22 dargestellt. Zwischen den Rollen 20, 22 ist die Platte 28 positioniert, die sich innerhalb der Fadenlinie befindet, und es dem Betrachter daher ermöglicht, die Umwicklungen der Fadenlinie um die Rollen 20, 22 und sich über die Außenseite der Platte 28 erstreckend, zu sehen (die Platte 28 ist innerhalb einer tangenten Linie der Rollen 20, 22 positioniert). Mit den außerhalb der Platte 28 positionierten Umwicklungen behindert die Platte die Aufreihung der Vorrichtung nicht. Bei der Betrachtung von 3 kommt die Fadenlinie 16 aus dem Spannungstor an der oberen rechten Seite der Rolle 20, wickelt sich um die Rollen 20, 22 und tritt an der oberen linken Seite der Rolle 20 aus zur weiteren Verarbeitung oder Aufwicklung.
Die Rollenpaare 12, 14 und 20, 22 können die gleiche oder unterschiedliche Größen haben. Zusätzlich müssen die Rollen von Paar 12, 14 oder die Rollen von Paar 20, 22 auch nicht notwendigerweise die gleichen Größen haben. Zum Beispiel kann Rolle 12 eine angetriebene Rolle und Rolle 14 eine kleinere Trennrolle sein, ebenso kann Rolle 20 eine angetriebene Rolle und Rolle 22 eine kleinere Trennrolle sein.
Beispiele
Polyesterpolymer wurde in einem gängigen Spinnstreckverfahren durch eine Spinndüse extrudiert, gesponnen, gestreckt und relaxiert. Das gesponnene Garn IV war 0,88 (gemessen in Orthochlorphenol bei 25°C).
Das gesponnene Garn wurde in einem zweistufigen Verfahren gestreckt. Die finalen Streckrollen hatten eine Temperatur von 242°C. Das Garn wurde zwischen diesen Streckrollen und einem Paar Relaxierungsrollen bei 240°C um 9,62% relaxiert.
Die Anfangsbedingungen waren eine Spinngeschwindigkeit von 678 mpm und eine finale Streckgeschwindigkeit von 3658 mpm. Die finale Streckgeschwindigkeit wurde in 250 mpm-Schritten erhöht, um die Linien von 4 zu schaffen, mit einer Zunahme in der Spinngeschwindigkeit, um konstante physikalische Eigenschaften (Zähigkeit und Dehnung) des Garns aufrechtzuerhalten. Der Durchsatz wurde angepasst (erhöht), um ein finales gestrecktes Denier von 1000 aufrechtzuerhalten. Die Garnstabilität der Umwicklungen auf den Relaxierungsrollen wurde aufgezeichnet, als eine Funktion der Streckrollengeschwindigkeit.
Eine subjektive Skala wird zur Definition der Garnstabilität verwendet. Ein Maß von 1 (ausgezeichnet) wird definiert als extrem stabil mit keinerlei Fadenlinienbewegung oder -schwingung, während ein Maß von 5 (sehr schlecht) definiert wird als Garnbewegung, die ausreicht, um die Fadenlinie direkt brechen zu lassen. Ein Maß von 3,0 bis 3,5 wird als maximaler im Herstellungsverfahren erlaubter Instabilitätslevel angesehen. Akzeptierte bevorzugte Stabilität ist von 1,0 bis 2,5.
Beispiel 1
Durchlauf 1 hatte kein Spannungstor oder Luftabstreifer zwischen den Realxierungsrollen (Kontrolle).
Durchlauf 2 hatte ein Spannungstor, bestehend aus 2 luftangetriebenen Rollen, wie in 1 schematisch dargestellt. Der Scherwinkel über der ersten Rolle war 161 Grad und der Scherwinkel der zweiten Rolle war 175 Grad. Dies schuf ein Spannungstor von 55–70 Gramm.
Durchlauf 3 verwendete Luftabstreiferplatten zwischen dem Relaxierungsrollenpaar, etwa 1 cm von den Rollen positioniert.
Durchlauf 4 kombinierte sowohl das Spannungstor aus Durchlauf 2 als auch die Luftabstreiferplatten aus Durchlauf 3.
4 zeigt die Garnstabilität auf dem ersten Rollensatz, der auf das Spannungstor folgt, als Funktion Streckgeschwindigkeit für diese Durchläufe. Insbesondere wird die Streckgeschwindigkeit auf den Streckrollen kurz vor dem Spannungstor gemessen, gemessen in Meter pro Minute (mpm). Aus dieser Figur wird die eines Garnstabilitätsmaßes von 3 entsprechende Verarbeitungsgeschwindigkeit in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1

Durchlauf Geschwindigkeit, mpm Erhöhung gegenüber Durchlauf 1

1 4180

2 4540 360

3 4460 260

4 5280 1100
Es wurde angenommen, dass die Kombination kein wesentlich besseres Ergebniss liefern würde als die Luftabschirmung allein, oder das Spannungstor allein, da bestenfalls nur eine geringe Verbesserung zu erwarten war, wenn die Garne erst auf den Relaxierungsrollen stabil waren. Was im besten Fall erwartet werden konnte, war, dass die Kombination des Spannungstores und des Luftabstreifers additiv sein würde, z. B. eine Geschwindigkeitserhöhung von 620 mpm, während ein Stabilitätsmaß von 3 aufrechterhalten wird. Überraschenderweise war sie 60% höher bei 1100 mpm, und zeigte daher einen synergistischen Effekt.
Beispiel 2
Unter Verwendung des Aufbaus von Beispiel 1, Durchlauf 4, wurde ein zusätzliches Spannungstor vor das Zweirollenspannungstor, wie in 2 dargestellt, hinzugefügt. Dieses Spannungstor war ein Luftverwirbler, der bei einem Druck von 30 psig arbeitet. Es wurde eine Streckgeschwindigkeit von 5000 mpm verwendet, mit einer Relxierungsrate von 8,91% auf den Relaxierungsrollen, bei einer Temperatur von 150°C (die Streckrollen wurden bei 242°C betrieben).
Bei 5000 mpm verbesserte sich die Fadenlinienstabilität von 3,0 auf 2,75, als die Luft in den Verwirbler eingeblasen wurde.
Es ist daher offensichtlich, dass in Übereinstimmung mit der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitgestellt wurden, die die Gegenstände, Ziele und oben aufgeführten Vorzüge voll erfüllen. Während die Erfindung in Verbindung mit ihren spezifischen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass dem Fachmann angesichts der vorhergehenden Beschreibung viele Alternativen, Abwandlungen und Variationen möglich erscheinen werden. Dementsprechend ist es beabsichtigt, alle solche Alternativen, Abwandlungen und Variationen als unter den Gehalt und breiten Umfang der Ansprüche fallend miteinzubeziehen.

Claims

Garnherstellungsverfahren, das eine spannungsarme Relaxierungszone mit wenigstens einem Paar Relaxierungsrollen beinhaltet und die folgenden Schritte beinhaltet: Bereitstellen einer Relaxierungszone, wo Garn relaxiert wird, Bereitstellen eines Spannungstores in der Relaxierungszone, durch das das Garn läuft, und Bereitstellen einer Luftabschirmung neben den Relaxierungsrollen, um Luft zu reduzieren, die am Garn auf den Relaxierungsrollen rüttelt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Spannungstor eine oder mehrere Luftwiderstandsvorrichtungen, eine oder mehrere Flüssigkeitswiderstandsvorrichtungen, eine oder mehrere feste Oberflächenkontaktvorrichtungen oder eine Kombination von beliebigen davon umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Luftwiderstandsvorrichtungen einen Verwirbler oder eine Gegenluftstromvorrichtung umfassen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Flüssigkeitswiderstandsvorrichtungen einen Appreturapplikator oder ein Flüssigkeitsbecken im Fadenlaufpfad umfassen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die festen Oberflächenkontaktvorrichtungen eine oder mehrere Rollen umfassen.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die eine oder mehreren Rollen eine turbinengetriebene Rolle oder eine frei laufende Rolle oder eine Kombination davon umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Garn Polyester ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren Folgendes beinhaltet: Spinnstreck-, Streckzwirn-, Streckspul- oder Streckbauschverfahren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Luftabschirmung ein Paar Platten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Platten perforiert sind.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Platten zwischen den Relaxierungsrollen positioniert sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Spannungstor ein Spannungsdifferential auf dem Garn von wenigstens fünf Milligramm je Denier erzeugt.
Apparatur zur Verwendung in einer Relaxierungszone in einem Garnherstellungsverfahren, die Folgendes umfasst: ein Paar voneinander beabstandete erste Rollen, ein Spannungstor, das hinter den ersten Rollen in der Garnfadenlinie positioniert ist, ein Paar voneinander beabstandete Relaxierungsrollen, die hinter dem Spannungstor in der Garnfadenlinie positioniert sind, und eine Luftabschirmung, die zwischen den genannten Relaxierungsrollen positioniert ist.
Apparatur nach Anspruch 13, wobei das Spannungstor eine oder mehrere Luftwiderstandsvorrichtungen, eine oder mehrere Flüssigkeitswiderstandsvorrichtungen, eine oder mehrere feste Oberflächenkontakt-Widerstandsvorrichtungen oder eine Kombination davon umfasst.
Apparatur nach Anspruch 14, wobei die Luftwiderstandsvorrichtungen einen Verwirbler oder eine Gegenluftstromvorrichtung umfassen.
Apparatur nach Anspruch 14, wobei die Flüssigkeitswiderstandsvorrichtungen einen Appreturapplikator oder ein Flüssigkeitsbecken im Fadenlaufpfad umfassen.
Apparatur nach Anspruch 14, wobei die festen Oberflächenkontaktvorrichtungen eine oder mehrere Rollen umfassen.
Apparatur nach Anspruch 13, wobei die eine oder mehreren Rollen eine turbinengetriebene Rolle oder eine frei laufende Rolle oder eine Kombination davon umfassen.
Apparatur nach Anspruch 13, wobei die Luftabschirmung ein Paar Platten umfasst.
Apparatur nach Anspruch 19, wobei die Platten perforiert sind.
Apparatur nach Anspruch 19, wobei die Platten zwischen dem Paar Relaxierungsrollen positioniert sind.
Apparatur nach Anspruch 19, wobei die Platten etwa 1 cm von den Relaxierungsrollen positioniert sind.
Apparatur nach Anspruch 19, wobei die Platten voneinander beabstandet sind, zwischen den Relaxierungsrollen positioniert sind und innerhalb der jeweiligen Berührungslinien liegen, die die Außenfläche der jeweiligen Relaxierungsrollen verbinden.
Verfahren zum Herstellen von Garn, das eine spannungsarme Relaxierungszone beinhaltet und die folgenden Schritte beinhaltet: Bereitstellen eines Paares von voneinander beabstandeten ersten Rollen, Bereitstellen eines Spannungstors, das hinter den ersten Rollen in der Garnfadenlinie positioniert ist, Bereitstellen eines Paares von voneinander beabstandeten Relaxierungsrollen, die hinter dem Spannungstor in der Garnfadenlinie positioniert sind, und Bereitstellen einer Luftabschirmung, die neben den Relaxierungsrollen positioniert ist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Luftabschirmung ein Paar Platten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Platten perforiert sind.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Platten zwischen dem Paar Relaxierungsrollen positioniert sind.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei die Platten etwa 1 cm von den Relaxierungsrollen positioniert sind.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Platten voneinander beabstandet sind, zwischen den Relaxierungsrollen positioniert sind und innerhalb der jeweiligen Berührungslinien liegen, die die Außenfläche der jeweiligen Relaxierungsrollen verbinden.