EP0373519A2 - Verfahren zur Herstellung eines lufttexturierten Fadens - Google Patents

Abstract

Es wird ein nicht vollständig orientierter Faden vorgelegt und in der Lufttexturiermaschine verstreckt. In der Lufttexturierdüse wird der multifile Faden zu Schlingen, Schlaufen, Bögen verformt. Eine wesentliche Herabsetzung des Restschrumpfes wird dadurch erreicht, daß der der Lufttexturierdüse (7) zulaufende Faden erwärmt wird. Dies kann vorzugsweise mit der Galette (5) geschehen, welche der Lufttexturierdüse (7) vorgeordnet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines lufttexturierten Fadens nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 und eine Lufttexturiermaschine. Verfahren und Maschine sind durch die DE-PS 32 10 784 (Bag. 1242) bekannt. Dabei wird als zu texturierender Faden ein vororientierter, thermoplastischer Faden vorgelegt. Dieser Faden wird in einer Streckzone ver­streckt und anschließend in einer Luftblasdüse zu Schlingen, Schlaufen, Bögen und dergleichen verblasen. Der erzeugte Faden besitzt einen Restschrumpf. Im Rahmen dieser Anmeldung wird - ­wie üblich - folgende Terminologie benutzt:
  Restschrumpf (residual shrinkage) ist die Neigung (Schrumpf­neigung) des Fadens, bei Erwärmung z.B. durch heiße Luft oder heißes Wasser zu schrumpfen.
  Schrumpf (shrinkage) ist die Verkürzung des Fadens, die bei Erwärmung tatsächlich eintritt, ausgedrückt durch die Formel (L1 - L2) x 100 / L1%, wobei L1 die ursprüngliche und L2 die verkürzte Länge des Fadens ist. Der Schrumpf kann nicht größer als der zuvor vorhandene Restschrumpf sein. Wohl kann trotz Schrumpfes noch ein Restschrumpf zurückbleiben.
• Wenn man das bekannte Verfahren anwendet, so kann der Rest­schrumpf, d.h. die Schrumpfneigung, nur durch eine dem Verfah­ren nachgeschaltete, geeignete Nachbehandlung herabgesetzt werden. Zwar ist es möglich, durch derartige Nachbehandlungs-­Maßnahmen zur Schrumpfbehandlung den Restschrumpf des Fadens herabzusetzen. Diese Nachbehandlungs-Maßnahmen haben jedoch erhebliche Nachteile. Das gilt insbesondere für texturierte Fäden, da durch die Nachbehandlung die Kräuselung nachträglich beeinflußt oder auch beschädigt wird. Vor allem kann die Schrumpfbehandlung nur dann intensiv durchgeführt werden, wenn eine "Kontaktbeheizung" des Fadens erfolgt, d.h. wenn der Faden über eine heiße Platte oder eine heiße Galette geführt wird. Das ist jedoch für texturierte Fäden deswegen im allge­meinen nicht zweckmäßig, da sich hierdurch ein Bügeleffekt ergibt. Das heißt: Die zuvor eingebrachte Fadentextur wird durch den Kontakt mit der heißen Fläche zum Teil wieder ent­fernt, und zwar vor allem an einer Seite des Fadens entfernt.
• Ein Nachbehandlungsverfahren zur Verminderung der Schrumpfung eines lufttexturierten Fadens ist durch US-Patent 3,892,020 = OS 24 59 102 bekannt. Bei diesem Verfahren wird der lufttextu­rierte Faden auf einer sehr weichen Spule unter geringer Fadenspannung von weniger als 0,4 g/den aufgewickelt. Diese Spule wird anschließend in einer erwärmten Färbeflotte gefärbt. Dadurch wird die Schrumpfung ausgelöst und dement­sprechend der im Faden verbleibende Restschrumpf vermindert. Bei diesem Verfahren kann die Behandlung zur Verminderung des Restschrumpfes nicht auf der Lufttexturiermaschine stattfin­den. Besonders nachteilig ist, daß die Spule unter einer geringen Fadenspannung aufgewickelt werden muß. Denn dadurch wird die Transportfähigkeit der Spule beeinträchtigt. Außerdem werden die Spule und der Faden durch die erhöhte Fadenspan­nung, die sich bei Auslösung der Schrumpfung aufbaut, beschä­digt.
• Die Verminderung des Restschrumpfes könnte auch vor der Textu­rierung erfolgen. Hierzu ist bekannt, daß sich an die thermo­plastische Verstreckung von thermoplastischen Fäden eine Behandlung zur Verminderung des Schrumpfes in einer Relaxier­zone anschließen kann. Diese Relaxierzone schließt sich an die eigentliche Streckzone an. Die Relaxierzone wird zwischen zwei Galetten oder Lieferwerken gebildet, wobei in der Relaxierzone eine Heizung des Fadens erfolgt. Hierdurch würde die Faden­lauflänge und damit die Höhe der Lufttexturiermaschine vergrö­ßert. Vor allem ergibt sich bei dieser Relaxierbehandlung stets das Problem, daß die Verminderung des Schrumpfes in einer derartigen Relaxierzone auf Grenzen stößt, weil die Fadenspannung eines zwischen Galetten laufenden Fadens nicht beliebig vermindert werden kann und weil deswegen der Schrumpf von der begrenzten Geschwindigkeitsdifferenz der Galetten abhängt.
• Das beruht darauf, daß ein Faden zwischen zwei Lieferwerken stets geradlinig laufen und daher unter einer gewissen Mindestfadenspannung stehen muß. Die tatsächlich durchgeführte Schrumpfung ergibt sich aus dem Gleichgewichtszustand zwischen der Schrumpfneigung einerseits und der Fadenspannung anderer­seits.
• Ein solches Verfahren zur Verminderung des Restschrumpfes, bei dem gleichzeitig eine Verflechtung (interlacing, entangling) des Multifilament-Fadens erfolgt, ist durch das US-Patent 3,069,836 bekannt. Dabei wird der zuvor zwischen zwei Galetten mit Hilfe eines unbeheizten Streckstiftes verstreckte Faden durch eine Relaxierzone geführt, wobei die Zuliefergeschwin­digkeit größer als die Abzugsgeschwindigkeit ist. In der Rela­xierzone wird der Faden durch eine Düse geführt, die mit einem geheizten Gas beschickt wird. Die hierbei erreichte Schrump­fung hängt - wie gesagt - von der Differenz dieser Geschwin­digkeit ab. Das Aufblasen von heißer Luft dient zum einen der Auslösung des Schrumpfes und zum anderen zur Herstellung eines Garns, dessen Filamente miteinander verflochten (entangled) sind. Zur Herstellung einer Kräuselung ist das Verfahren nicht geeignet. Denn es entsteht ein Garn, dessen Filamente durch Hitzeeinwirkung während der Lufttexturierung chemisch-physika­lisch in ihrer inneren Struktur verändert worden sind. Auch wenn in den Filamenten Schlaufen und Schlingen hergestellt würden, so wäre eine solche Kräuselung dieses Garnes nicht stabil: Das heißt durch Anwendung von Zugkräften würde diese Kräuselung wieder aus dem Garn entfernt. Zugkräfte, die zur Entfernung dieser Kräuselung ausreichen, treten jedoch bereits durch die Schrumpfung in der Relaxierzone, aber auch bei der Nachbehandlung durch nachträgliche Stabilisierung und Wärme­fixierung, die nach dem US-Patent Re 32047 zur Verbesserung der Längenstabilität des Garnes vorgesehen sind, und insbeson­dere beim Weben und Stricken auf. Daher wäre ein solches Garn als Kräuselgarn nicht brauchbar.
• Unter einem Lufttexturierverfahren im Sinne dieser Anmeldung ist ein Verfahren gemeint, in dem ein endloser, synthetischer Faden, der aus einer Vielzahl von Einzelfilamenten besteht, der Einwirkung einer Lufttexturierdüse unterworfen wird. In der Lufttexturierdüse wird ein nicht erhitzter Luftstrahl auf den Faden geblasen. Dadurch werden die Einzelfilamente zu Schlingen, Schlaufen, Bögen und dgl. verformt, ohne daß dadurch die chemisch-physikalische Struktur der Filamente wesentlich verändert wird. Die zunächst im wesentlichen paral­lel liegenden Filamente werden also lediglich geometrisch in eine unregelmäßige Form verlagert. Insbesondere entstehen Schlingen, Schlaufen, Bögen. Ein besonders geeignetes und zur Herstellung hochwertiger Fäden geeignetes Verfahren ergibt sich aus dem deutschen Patent 27 49 867 (Bag. 1045) = US-Patent Re 32047. Geeignete Düsen sind z.B. in der Disser­tation von Bock "Die Texturierung von Filamentgarnen im Luft­strom", Aachen 1984/1985, gezeigt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen lufttexturierten Faden herzustellen, der schrumpfarm ist, d.h. der einen geringen Restschrumpf besitzt.
• Die Lösung ergibt sich aus den Kennzeichen der Ansprüche 1 bzw. 7.
  Mit dieser Lösung läßt sich die Restschrumpfneigung sehr viel stärker herabsetzen als bei den zuvor diskutierten, bekannten Verfahren. Der besondere Vorteil besteht darin, daß keine Beeinträchtigung der Texturierung erfolgt. Dazu ist von beson­derer Bedeutung, daß die Erhitzung des Fadens zwar intensiv ist. Daher kann der Faden auf eine Temperatur über dem Umwand­lungspunkt 2. Ordnung erhitzt werden, so daß die bis dahin fest verankerte Kristallstruktur erweicht und innere Span­nungen abgebaut werden. Andererseits aber wird der Faden in der Lufttexturierdüse sehr stark abgekühlt, so daß die Schrumpfung zum Stillstand kommt und die Texturierung am kalten Faden erfolgt.
• Die Lösung stellt eine glückliche Integration des Relaxierpro­zesses in den Lufttexturierprozeß dar. Die Heizung des Fadens kann beim Ausgang der Streckzone oder im Eingang der Textu­rierzone erfolgen. Eine intensive Heizung und sehr niedrige Fadenspannungen in der Texturierzone und damit eine gute Schrumpfwirkung lassen sich durch die Maßnahme nach Anspruch 2 erzielen. Hierzu wird das Streckwerk als Heizgalette ausgebil­det.
• Im Vergleich zu Fäden, die nach den geschilderten, bekannten Verfahren zur Verminderung des Restschrumpfes behandelt worden sind, beträgt die Restschrumpfneigung (residual shrinkage) der nach der Erfindung behandelten Fäden weniger als die Hälfte. Das ist darauf zurückzuführen, daß das Verfahren nach der Erfindung nicht die erwähnten Begrenzungen der bekannten Ver­fahren besitzt. Denn nach der Erfindung ist die einzustellende Schrumpfung nicht von der Geschwindigkeitsdifferenz der Rela­xierzone (Zufuhrgeschwindigkeit minus Abzuggeschwindigkeit) abhängig und die Fadenspannung erhöht sich nicht durch die Auslösung der Schrumpfung. Vielmehr beruht die einzustellende Fadenspannung und damit auch die Schrumpfung allein auf der Zugkraft der Lufttexturierdüse.
• Das Verfahren wird insbesondere dadurch begünstigt, daß die niedrigen Fadenspannungen der Texturierzone - wie in Anspruch 3 angegeben - vor und hinter der Lufttexturierdüse unter­schiedlich eingestellt werden. Dabei wird der Faden am Ausgang der Lufttexturierdüse stark, vorzugsweise mit ca. 90° umge­ lenkt. Diese Maßnahme steht im Gegensatz zu dem geraden Faden­lauf, der beim Tangeln (interlacing, entangling) üblich und auch bei Lufttexturierdüsen möglich ist.
• Durch die Wärme- und Schrumpfbehandlung nach der Erfindung werden auch Unzulänglichkeiten oder Fehler des vorausgegange­nen Streckprozesses ausgeglichen. Insbesondere wird es mög­lich, auch Polyesterfäden mit einem unbeheizten Streckstift zu strecken, was bisher nur bei Nylon-6.6-Fäden geht (Anspruch 4). Da die Wärme- und Schrumpfbehandlung vor der Texturierung erfolgt, können sich Unzulänglichkeiten bzw. Fehler der Ver­streckung nicht mehr durch Ungleichmäßigkeit des Texturier­ergebnisses auswirken. Es wird daher auch das weitere Problem gelöst, den Verfahrens- und maschinentechnischen Aufwand für eine gute, gleichmäßige Verstreckung herabzusetzen und auf einer Maschine ohne Änderung wahlweise Nylon-6.6- oder Poly­esterfäden, textile oder technische Fäden zu texturieren.
• Hierbei wird es möglich, den Faden durch die beim Strecken entstehende Eigenwärme zu verstrecken, wobei die bei einem solchen Verfahren sonst auftretenden Ungleichmäßigkeiten der Verstreckung durch die nachfolgende intensive Schrumpfbehand­lung schon vor der eigentlichen Texturierung beseitigt werden. Es können Fäden mit hoher Festigkeit und den gewünsch­ten Eigenschaften hinsichtlich Dehnung und Restschrumpf herge­stellt werden.
• Das Verfahren nach dieser Erfindung ist insbesondere zum Verstrecken und Lufttexturieren vororientierter Fäden (pre-­oriented yarn), insbesondere Polyesterfäden geeignet (s. hierzu US-PS 3,772,872).
• Die für die Schrumpfung maßgebliche Fadenspannung entsteht durch die Zugkraft der Texturierdüse. Die Zugkraft der Textu­rierdüse wiederum ist von der Fadengeschwindigkeit abhängig. Die Fadengeschwindigkeit wird bestimmt durch die Umfangsge­ schwindigkeit der Streckgalette, welche der Texturierdüse vorgeschaltet ist. Die Differenz der Umfangsgeschwindigkeit der Streckgalette und des Lieferwerks, welches der Texturier­düse folgt, ist nicht für die Schrumpfung maßgebend. Denn nach der Erfindung ist diese Differenz - wie in Anspruch 6 angege­ben ist - stets größer als der Betrag der gewünschten Schrump­fung. Der Betrag der gewünschten Schrumpfung wird allein durch die Zugkraft der Düse und durch die Temperatureinwirkung der Streckgalette bestimmt. Das bedeutet mit anderen Worten, daß die Überlieferung (overfeed) des Fadens in die Texturierzone stets größer ist als die durch die Zugkraft der Düse und die Temperatur der Streckgalette eingestellte Schrumpfung. Dabei ist die Überlieferung 0 = (v5 - v10) x 100 / v10 mit
  v10 = Umfangsgeschwindigkeit des Lieferwerks, welches der Texturierdüse nachgeschaltet ist,
  v5 = Umfangsgeschwindigkeit der Streckgalette. Die Schrumpfung wird ausgedrückt durch die Beziehung
  S = (L1 - L2) x 100 / L1 mit
  L1 = ursprüngliche Länge des Fadens
  L2 = Länge des Fadens nach der Schrumpfung.
• Dadurch, daß die Überlieferung größer ist als die eingestellte Schrumpfung, wird erreicht, daß der Faden in der gewünschten Weise gekräuselt werden kann. Die Differenz zwischen Überlie­ferung und eingestellter Schrumpfung beträgt 1 bis 10% für technische Fäden, bei denen die Texturierung insbesondere dem Zwecke dient, den Faden aufzurauhen, um z.B. seine Lauffähig­keit zu verbessern (Nähfäden) oder seine Haftung gegenüber anderen Stoffen zu verbessern (technische Gewebe, Reifen­kord).
• Die Differenz zwischen Überlieferung und eingestellter Schrumpfung beträgt 10 bis 300% für textile Fäden. Bei texti­len Fäden kommt es darauf an, das Aussehen, den Griff, die Fülligkeit und andere Eigenschaften so zu beeinflussen, wie es für Kleidung und andere textile Anwendungen erwünscht ist.
• Durch diese Erfindung wird es möglich, die Lufttexturier­maschine trotz der zusätzlich eingebauten Möglichkeiten zur Verminderung des Restschrumpfes einfacher und mit geringerer Bauhöhe aufzubauen als bisher übliche Lufttexturiermaschinen, welche die Möglichkeit zur Verminderung des Restschrumpfes nicht bieten. Hierzu wird auf die Ansprüche 8 bis 14 sowie die folgende Beschreibung verwiesen.
• Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
• Es zeigen
• Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Ausführung des Verfahrens;
• Fig. 2 eine Einrichtung zur Messung des Restschrumpfes;
• Fig. 3 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung von Vergleichsversuchen;
• Fig. 4 Querschnitt durch eine Lufttexturiermaschine.
• Wie in Fig. 1 dargestellt, wird ein vororientierter Faden von der Vorlagespule 1 über den Kopffadenführer 2 durch das Ein­gangslieferwerk 3 abgezogen und durch eine Streckzone 4 geführt. Der Faden wird aus der Streckzone 4 durch das Streck­werk (Streckgalette) 5 abgezogen. In der Streckzone 4 wird der Faden mit einer Umschlingung von 360° über den beheizbaren Streckstift 6 geführt. Hinter dem Streckwerk 5 durchläuft der Faden die Lufttexturierdüse 7. Der Lufttexturierdüse 7 wird nicht beheizte Druckluft zugeführt. Der Faden wird bei der Lufttexturierbehandlung keinesfalls bis zur Erweichung erhitzt. Die durch die Luftstrahlbehandlung hervorgerufenen Verformungen sind daher der chemisch-physikalischen Faden­struktur nicht eingeprägt. Beim Auftreffen auf den Faden expandiert die Luft und kühlt sich dadurch weiter ab. Durch den expandierenden Luftstrahl werden die einzelnen Filamente des multifilen Chemiefadens zu Schlingen, Schlaufen, Bögen und dgl. verblasen. Dabei handelt es sich lediglich um geome­trische Verformungen, die sich miteinander verschlingen und verhaken und dadurch die Textur des Fadens ergeben.
• Es ist also hervorzuheben, daß die Luft, mit der die Textu­rierdüse beschickt wird, unbeheizt ist und eine Temperatur hat, die unter der Temperatur liegt, bei der die Kristall­struktur des Fadens einfriert und daher jede Schrumpfung zum Stillstand kommt. Üblicherweise liegt die Lufttemperatur unter 40 °C. Durch die Expansion wird diese Luft weiter abgekühlt. Die Luft, die die Düse verläßt, hat eine Temperatur von weniger als 10°. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Textu­rierdüse mit Druckluft von einem Druck zwischen 6 und 10 bar betrieben wird. Daher wird der Faden, der zuvor durch die Streckgalette erwärmt wurde, in der Texturierdüse gleichzeitig auch sehr stark abgeschreckt, so daß auch seine Temperatur unter die Temperatur fällt, bei der die Kristallstruktur ein­friert. Es ist daher davon auszugehen, daß der Faden durch die Lufttexturierdüse abgekühlt und dadurch die Schrumpfung zum Stillstand gebracht wird. Das hat den Vorteil, daß die Textu­rierung durch Bildung der Schlingen, Schlaufen, Bögen und dgl. erst erfolgt, wenn die Schrumpfung zum Stillstand gekom­men ist. Daher wird die Texturierung durch die Schrumpfung nicht mehr beeinträchtigt oder beeinflußt. Das ist deswegen von großer Bedeutung, weil zur Herstellung eines lufttextu­rierten Fadens mit guter Längenstabilität nach der Texturie­rung zunächst eine Zugkraft auf den Faden aufgebracht werden muß, bevor durch eine anschließende weitere Wärme- und Schrumpfbehandlung die Kompaktierung des Fadens erfolgt. Insofern wird auf die bereits zitierten Patente DE 27 49 867 = US-Re 32047 verwiesen. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt daher eine wichtige Ergänzung des bekannten Verfahrens dar.
• Es ist schematisch angedeutet, daß die Luftkanäle 8, die in der Texturierdüse 7 auf den Fadenkanal 9 gerichtet sind, eine Richtungskomponente in der Fadenlaufrichtung haben. Dadurch übt die Lufttexturierdüse 7 auch eine Förderwirkung und eine Zugkraft auf den Faden aus. Der Faden verläßt die Lufttextu­rierdüse 7 im wesentlichen ohne Fadenspannung, wobei der Faden umgelenkt und zu dem Lieferwerk 10 geführt wird. Die Umlenkung beträgt dabei 30 bis 90°, vorzugsweise 90°. Die Umlenkung wird dadurch erzielt, daß das Lieferwerk 10 nicht auf der Achse des Fadenkanals 9 der Texturierdüse 7, sondern seitlich dazu ver­setzt liegt. Die Umlenkung erfolgt also nicht dadurch, daß der Faden über einen Fadenführer gezogen wird, sondern dadurch, daß der Faden beim Austritt aus dem Fadenkanal 9 durch die Luftstrahlen zunächst geradeaus weiter gefördert wird und dann aber seine Richtung zu dem Lieferwerk 10 ändern muß. Durch diese Art der Umlenkung ergibt sich ein wesentlicher Abbau der Fadenspannung. Daher ist die Fadenspannung zwischen dem Streckwerk 5 und der Texturierdüse 7 höher als die Fadenspan­nung, die sich hinter der Texturierdüse 7 und nach der Umlen­kung vor dem Lieferwerk 10 wieder aufbaut. Die Fadenspannungen vor und hinter der Lufttexturierdüse betrugen z.B. 6 cN und 5 cN.
• An das Lieferwerk 10 schließt sich eine geeignete Fadenbehand­lung an, wie sie insbesondere z.B. durch das deutsche Patent 27 49 867 = US-Patent Re 32047 (Bag. 1045) gezeigt ist. Insbe­sondere kann der Faden in einer Stabilisierzone zwischen zwei Galetten ohne elastische oder plastische Verformungen erwär­mungsfrei verzogen werden. Alternativ oder vorzugsweise im Anschluß an die Stabilisierung kann der Faden durch eine Fixierzone bei Temperaturen bis zu 245 °C geführt werden. Durch die Hintereinanderschaltung von Stabilisierzone und Fixierzone entsteht ein besonders kompakter Faden mit geringer Instabilität. Anschließend wird der Faden durch die Changier­einrichtung 11 quer zu seiner Laufrichtung hin- und hergeführt und auf der Spule 12 aufgewickelt. Die Spule 12 ist durch Treibwalze 13 mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit angetrie­ben.
• Erfindungsgemäß wird die Galette 5 beheizt. Hervorgehoben sei, daß die Temperatur der Streckgalette 5 jedenfalls höher als die Temperatur des Streckstiftes 6 ist. Bei der Verstreckung und Relaxierung von Polyester-, Polyäthylenterephthalat-Fäden liegt die Temperatur des Streckwerkes 5 bei 200° bis 245 °C. Wenn der Streckstift 6 beheizt ist, so liegt seine Temperatur bei ca. 80 bis 140 °C.
• Bei Polyamidfäden, also Nylon- und Perlonfäden, ist auch bisher schon eine Kaltverstreckung möglich und üblich. Dabei werden die Fäden um einen Streckstift geschlungen, dem von außen keine Wärme zugeführt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch bei Polyester möglich, die Beheizung des Streckstiftes 6 ganz abzuschalten. Dabei stellen sich im Faden infolge der Verstreckung automatisch Temperaturen ein, die im Bereich zwischen 80 und 140° liegen. Die Verwendung des unbe­heizten Streckstiftes ist insbesondere dann möglich, wenn durch entsprechende Einstellung der Umfangsgeschwindigkeiten des Lieferwerks 3 einerseits und der Streckgalette 5 anderer­seits sehr hoher Streckverhältnisse eingestellt werden, die bedeutend über der Fließgrenze des Fadens liegen.
• In einem solchen Versuch wurde ein vororientiertes Garn von 295 dtex zwischen den Galetten 3 und 5 verstreckt. Die Geschwindigkeit der Galette 3 betrug 205 m/min, die der Galette 5 400 m/min. Die Galette 5 war mit 240 °C beheizt. Zuvor wurde die Fließgrenze des Fadens bei einer Verstreckung von 1,95 ermittelt. Es entstand ein Faden von 159 dtex mit einer Reißfestigkeit von 4,6 cN/dtex, einer Dehnbarkeit von 21% und einem testrite-Schrumpf von 0. Der Heißluftschrumpf wurde mit 1,4% ermittelt. Nunmehr wurde das Verstreckverhält­nis vermindert und derselbe Versuch wurde durchgeführt, wobei die Galette 3 eine Geschwindigkeit von 216 m/min hatte. Hier­bei ergab sich ein Faden von 167 dtex mit einer Bruchfestig­keit von 2,5 cN/dtex, einer Bruchdehnung von 9,7% und einem testrite-Schrumpf von 0,5%.
• Es zeigt sich also, daß durch die Einstellung des Streckver­hältnisses die Fadeneigenschaften, insbesondere Bruchfestig­keit, Bruchdehnung und Restschrumpf sehr weitgehend einge­stellt werden können. Mit der Einstellung des Verstreckver­hältnisses und der Temperatur der Streckgalette 5 erhält man die Möglichkeit, selbst bei Verwendung eines nicht beheizten Streckstiftes Fäden mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften, insbesondere Bruchfestigkeit, Bruchdehnung, Restschrumpf her­zustellen. Durch die Erfindung entsteht daher die Möglichkeit, ein und dieselbe Texturiermaschine ohne Änderung zur Herstel­lung unterschiedlicher Fäden zu verwenden. Insbesondere können mit derselben Maschine technische und textile Fäden herge­stellt werden. Mit technischen Fäden werden dabei Fäden bezeichnet, die für technische Zwecke Anwendung finden, z.B. Nähfäden, Verstärkungsfäden für Gewebebahnen, Kunststoff­bahnen, Gummibahnen, Reifenkord. Textile Fäden sind insbeson­dere solche, die unmittelbar dem menschlichen Gebrauch dienen, insbesondere Kleidung.
• In Fig. 2 ist eine geeignete Einrichtung zur schnellen Messung des Restschrumpfes schematisch dargestellt. Eine solche Ein­richtung ist unter dem Handelsnamen testrite handelsüblich. Dieses Gerät wird insbesondere eingesetzt für Vergleichsver­suche. Durch das Gerät wird ermittelt, um wieviel Prozent (L1 - L2 / L1 x 100) ein vorbehandelter Faden schrumpft, wenn er bei gleicher Einspannlänge, bei gleicher Heizlänge, bei gleicher Heiztemperatur und gleicher Heizzeit sowie gleicher Fadenspannung der Schrumpfbehandlung auf dem testrite-Gerät ausgesetzt wird.
• Der Faden wird an einem Ende 15 fest eingespannt und am anderen Ende über eine Meßrolle 16 geführt. Das Fadenende hinter der Meßrolle 16 ist durch ein Gewicht 17 belastet. Die Meßrolle 16 ist mit einem Zeiger 18 verbunden, so daß an einer Skala die Änderung der Fadenlänge angezeigt wird. Der Faden wird durch einen Heizer 19 mit einem Fadenschlitz 20 beheizt. Es ergibt sich aus allgemeinen Versuchsgrundsätzen, daß bei der Durchführung eines Versuchs die Behandlungszeit, die Einspannlänge des Fadens zwischen der Einspannung 15 und der Meßrolle 16, die Länge des Heizers 19, die Temperatur des Heizers 19 und das Gewicht 17 konstant bleiben.
• Zur Durchführung von Vergleichsversuchen wurde die Vorrichtung nach Fig. 3 verwandt. Dabei wurde ein Polyäthylenter­ephthalat-Faden zwischen den Lieferwerken 3 und 5 zu einem Endtiter von 167 dtex verstreckt und sodann lufttexturiert. Im ersten Fall erfolgte die Verstreckung - wie in Fig. 3 schema­tisch angedeutet - zwischen den Lieferwerken 3 und 5 dadurch, daß der Faden zunächst über den hot pin - beheizten Streck­stift 6 - und sodann über eine Heizplatte 21 geführt wurde. Der Streckstift war mit einer Temperatur im Bereich von 90 bis 120 °C und die Heizplatte mit einer Temperatur im Bereich von 240 °C beheizt. Es entstand ein Faden mit einer Festigkeit von 4,1 cN/dtex, einer Dehnbarkeit (Bruchdehnung) von 12% und einem testrite-Restschrumpf von 6 bis 7%, wobei jedoch die Temperaturführung auf dem Streckstift und der Heizplatte sehr kritisch waren und eine sehr sorgfältige Einstellung der Temperaturen erforderlich war. Demgegenüber war nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, d.h. bei Heizung der Streckgalet­te statt der Benutzung der Heizplatte 21, eine Heißverstrek­kung durch Beheizung des Streckstiftes trotz der nachfolgenden Heißschrumpfbehandlung ohne weiteres möglich. Dies ergibt sich aus dem folgenden Vergleichsversuch.
• Zum Vergleich wurde derselbe Faden in einem Verfahrensablauf wie Fig. 1 lufttexturiert. Das heißt: Der Faden wurde in der Streckzone nur über den auf 140 °C beheizten Streckstift 6, nicht aber über eine Heizplatte geführt. Dafür war die Galette 5 beheizt, und zwar mit einer Temperatur von 240 °C. Dabei war der Faden so oft um die Galette geschlungen, daß sich eine beheizte Fadenlänge von 1 m ergab. Der Faden wurde von der beheizten Galette mit einer Fadenspannung von 6 cN durch die Lufttexturierdüse abgezogen und sodann aus dem Bereich der Lufttexturierdüse unter entsprechend verminderter Geschwindig­keit mit einer Zugkraft von 5 cN von dem Lieferwerk 10 abgezo­gen. Es entstand ein lufttexturierter Faden, der im wesent­lichen dieselben Festigkeitswerte (Bruchfestigkeit und Bruch­dehnung) wie der nach dem konventionellen Verfahren behandelte Faden aufwies. Der testrite-Schrumpf war jedoch auf weniger als 1% herabgesetzt.
• In Fig. 4 ist schematisch der Querschnitt, d.h. eine Stelle einer vielstelligen Lufttexturiermaschine gezeigt. In dieser Lufttexturiermaschine ist die Erfindung verwirklicht. Die Besonderheit besteht darin, daß durch die Anwendung der Erfin­dung eine sehr einfache Ausgestaltung der Streckzonen möglich ist und daß dadurch eine niedrige Bauhöhe der Maschine ver­wirklicht werden kann. Die Maschine weist ein Gatter auf für Vorlagespulen 1.1 und 1.2. Auf den Vorlagespulen ist vororien­tiertes Fadenmaterial aufgewickelt. Es handelt sich dabei um Polyester-, insbesondere Polyäthylenterephthalat-Fäden. Die Fäden werden über die Kopffadenführer 2.1 und 2.2 mittels der Lieferwerke 3.1 und 3.2 abgezogen und den Streckzonen 4.1 und 4.2 zugeführt. Die Streckzonen bestehen jeweils aus dem bereits erwähnten Lieferwerk 3.1 bzw. 3.2, einem Streckstift 6.1 und 6.2 sowie dem Streckwerk 5.1 und 5.2. Die Drehzahlen der Lieferwerke 3.1, 3.2 und der Streckwerke 5.1, 5.2 können unterschiedlich voneinander eingestellt werden. Daher ist es möglich, die Fäden mit unterschiedlichem Streckverhältnis zu verstrecken. Besonders hervorzuheben ist, daß die Streckzonen 4.1 bzw. 4.2 mit entgegengesetzter Fadenlaufrichtung, jedoch fluchtend übereinander angeordnet sind. Die beiden Fäden, die von ihren Vorlagespulen kommen, werden zwischen den beiden Streckzonen hindurchgeführt und dann einerseits auf das Lieferwerk 3.1 und andererseits auf das Lieferwerk 3.2 ge­führt. Der eine Faden läuft von dem Lieferwerk 3.1 nach unten über den Streckstift 6.1 auf das Streckwerk 5.1. Der andere Faden läuft von dem Lieferwerk 3.2 nach oben über den Streck­ stift 6.2 auf das Streckwerk 5.2. Zum Verstrecken umschlingt jeder Faden den Streckstift 6.1 bzw. 6.2 jeweils mit 360°. Der Streckstift 6.1 ist kalt. Das heißt, daß keine Heizeinrichtung vorgesehen ist, um den Streckstift zu erhitzen. Der Streck­stift 6.2 besitzt einen größeren Durchmesser und kann erhitzt werden. Die Galette 5.1 besitzt eine Heizeinrichtung und kann mit dieser auf geeignete Temperaturen bis zu 300 °C erhitzt werden. Geeignete Galetten sind z.B. in dem US-Patent 3,435,171 (Lohest, Bag. 599), US-Patent 3,487,187 (Schippers u.a., Bag. 634) gezeigt.
• Der gezeigte Fadenlauf hat den Vorteil, daß die Lieferwerke 3.1 und 3.2 nicht sehr tief am Boden liegen. Daher kann der Faden einfach an diese Lieferwerke angelegt werden. Ein weite­rer Vorteil besteht aber auch darin, daß der von der beheizten Galette 5.1 ablaufende Faden eine große Lauflänge bis zu der folgenden Texturierdüse 7 besitzt.
• Die beiden von den Galetten 5.1 bzw. 5.2 ablaufenden Fäden werden nunmehr in die Texturierdüse 7 geführt, die oberhalb der Streckzone 4.2 liegt. Dabei wird mindestens einer der Fäden vorher durch eine Wasserdüse geführt oder in sonst geeigneter Weise, z.B. Wasserbad, befeuchtet. Wasserdüse und Lufttexturierdüse befinden sich in einer Wasserbox, die zur Bedienung geöffnet werden kann. In der Lufttexturierdüse werden die beiden Faden miteinander vereinigt und es wird ein Luftstrom auf die beiden Fäden geblasen, der gleichzeitig eine Komponente in Förderrichtung hat. Durch das Auftreffen des Luftstromes werden die Filamente der beiden Fäden gekühlt und miteinander vermischt und zu Schlingen, Schlaufen, Bögen u.ä. verformt. Da die Geschwindigkeit der Streckwerke 5.1 und 5.2 unterschiedlich sein kann, können die Fäden mit unterschied­licher Überlieferung (overfeed) in die Lufttexturierdüse geführt werden. Dadurch lassen sich Effektgarne herstellen mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften.
• Der in der Lufttexturierdüse 7 hergestellte Verbundfaden wird zwischen dem Lieferwerk 10 und dem weiteren Lieferwerk 21 einer Streckung unterworfen, wie es in der US-Patentschrift Re 32047 beschrieben ist. Dabei ist die Stabilisierzone im wesentlichen horizontal über dem Bedienungsgang angeordnet, da das Lieferwerk 10 auf der einen Seite und das Lieferwerk 21 auf der anderen Seite des Bedienungsganges in gleicher Höhe angeordnet werden. Das Geschwindigkeitsverhältnis der Liefer­werke 21 und 10 bestimmt das Verhältnis, mit dem der Verbund­faden in der Stabilisierzone 25 gestreckt wird. Die Streckung liegt jedenfalls im elastischen Bereich und soll nicht zu einer plastischen Verformung des Fadens führen. Die Geschwin­digkeit des Lieferwerkes 21 kann bis 15% größer sein als die Geschwindigkeit des Lieferwerkes 10.
• Anschließend an das Lieferwerk 21 durchläuft der Verbundfaden das Heizrohr 23 eines Heizers 22. Aus der Fixierzone 26 wird der Faden durch das Lieferwerk 24 abgezogen. Das Heizrohr 23 liegt im wesentlichen senkrecht unterhalb des Lieferwerkes 21, so daß der Faden senkrecht von oben nach unten läuft. Die Geschwindigkeiten des Lieferwerkes 24 und des Lieferwerkes 21 sind so abgestimmt, daß die Abzugsgeschwindigkeit des Liefer­werkes 24 vorzugsweise etwas kleiner ist als die Geschwindig­keit des Lieferwerkes 21, und zwar etwa 2 bis 10% kleiner. Hierdurch kann in der Fixierzone noch einmal eine kontrol­lierte, durch die Geschwindigkeitsdifferenz begrenzte Schrump­fung des Fadens herbeigeführt werden, sofern dies erforderlich ist. Anschließend wird der Faden zur Spule 12 aufgespult. Die Aufwicklung ist in günstiger Bedienungshöhe auf der Seite des Heizers 22 angeordnet, welche dem Bedienungsgang zugewandt ist.
• Die Spule ist an ihrem Umfang durch die mit konstanter Geschwindigkeit angetriebene Treibwalze 13 angetrieben. Mit 11 ist eine Changiereinrichtung bezeichnet. Auch die Geschwindig­keit der Lieferwerke 21 und 24 sowie die Geschwindigkeit der Treibwalze 13 können unabhängig voneinander eingestellt werden. Hierdurch lassen sich in der Stabilisierzone 25 und in der Fixierzone 26 unterschiedliche Fadenspannungen einstel­len. Wegen weiterer Einzelheiten wird auf die zitierte US-­Patentschrift verwiesen. Es sei erwähnt, daß die Lieferwerke 10 und 21 mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben werden können. In diesem Falle entfällt die Stabilisierung. Ebenso ist es möglich, den Heizer 22 außer Betrieb zu setzen. In diesem Falle entfällt die Wärmefixierung. Durch die Kombina­tion von Stabilisierung in Stabilisierzone 25 und Wärmefixie­rung in Fixierzone 26 wird jedoch ein besonders für die Weiterverarbeitung gut geeigneter Faden erzeugt, der sich im übrigen auch durch gute textile Eigenschaften auszeichnet.
• Es sei erwähnt, daß das Streckwerk 5.2 unbeheizt oder beheizt sein kann. Wenn das Streckwerk 5.2 beheizt ist, kann der Streckstift 6.2 ebenfalls unbeheizt sein.
• Mit dieser Auslegung der Maschine läßt sich eine geringe Bau­höhe erreichen. Insbesondere liegen die Lieferwerke 10 und 21 so hoch, daß sie vom Boden aus bedient werden können. Das wird dadurch erreicht, daß die Streckzonen 4.1 und 4.2 jeweils nur mit Galetten und Streckstift ausgerüstet sind. Besonders vorteilhaft ist auch, daß der über die beheizte Streckgalette 5.1 geführte Faden einen großen Laufweg bis zur Texturierdüse hat. Hierdurch hat der Faden ausreichend Zeit zum Schrumpfen, bevor er in der Texturierdüse abgeschreckt und dadurch die Schrumpfung zum Stillstand gebracht wird.
• In der nachfolgenden Tabelle sind Versuchsergebnisse für die Herstellung eines textilen und eines technischen Fadens wiedergegeben. Die dabei angegebenen Meßstellen I bis IX sind in Fig. 1 angegeben. Die Geschwindigkeiten der Lieferwerke 3, 5, 10 sind durch Angabe der Prozentzahlen in Beziehung zuein­ander gesetzt. Es wurde bei diesen Versuchen an der Meßstelle IV die Fadeneigenschaften Restschrumpf, Dehnung vor der Schrumpfung bzw. ohne Schrumpfung und an der Meßstelle IX dieselben Werte mit der erfindungsgemäßen Schrumpfbehandlung wiedergegeben. Es zeigt sich, daß es auch bei Verwendung eines nicht beheizten Streckstiftes sowohl für einen textilen als auch für einen technischen Faden möglich ist, die erforder­lichen Eigenschaften einzustellen, obwohl die Verstreckung selbst, d.h. ohne die Restschrumpfbehandlung noch nicht zu brauchbaren Fadeneigenschaften führt. TABELLE

  POY PES

  Meßstelle	Meßgröße	textiler Faden	technischer Faden
  I	Spinntiter	410 dtex	410 dtex
  I	Fließgrenze	180%	180%
  II	Geschwindigkeit v3 %	100%	100%
  III	Temperatur Faden	80°C	130°C
  IV	Restschrumpf (bei 177°C)	10%	12%
  IV	Dehnung E	18%	8%
  IV	Strecktiter	210 dtex	178 dtex
  V	Geschwindigkeit v5 %	195%	230%
  V	Temperatur Streckgalette T5	190°C	240°C
  VI	Fadenspannung S1	7,0 cN	6,8 cN
  VII	Fadenspannung S2	6,0 cN	5,8 cN
  VII	Temperatur Faden	<40°C	<40°C
  VIII	Überlieferung	(7+20)%	(7+4)%
  VIII	Geschwindigkeit v10	142%	197,8%
  IX	Restschrumpf S (bei 177°C)	1,8%	2% (177°C)
  IX	Dehnung E	25%	14%

BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG
• 1 Vorlagespule
• 2 Kopffadenführer
• 3 Lieferwerk
• 4 Streckzone
• 5 Streckwerk, Streckgalette
• 6 Streckstift
• 7 Texturierdüse
• 8 Luftkanal
• 9 Fadenkanal
• 10 Lieferwerk
• 11 Changiereinrichtung
• 12 Spule
• 13 Treibwalze
• 14
• 15 Ende, Einspannende
• 16 Meßrolle
• 17 Gewicht
• 18 Zeiger
• 19 Heizer
• 20 Fadenschlitz
• 21 Lieferwerk
• 22 Heizer
• 23 Heizrohr
• 24 Lieferwerk
• 25 Stabilisierzone
• 26 Fixierzone
• 27 Wasserdüse
• 28 Wasserbox

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung eines lufttexturierten Fadens, bei dem ein nicht vollständig orientierter Faden von der Lieferspule abgezogen, sodann verstreckt und im unmittel­baren Anschluß daran in eine Lufttexturierzone gefördert, darin durch eine Lufttexturierdüse geführt und mittels dieser Lufttexturierdüse gefördert sowie ohne thermopla­stische Erweichung zu Schlingen, Schlaufen, Bögen und dergleichen verblasen, durch ein Lieferwerk aus der Luft­texturierzone abgezogen und nach einer geeigneten Zwischenbehandlung aufgewickelt wird,
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
Beim Einlaufen in die Lufttexturierzone wird der Faden durch eine Heizzone geführt und darin mit einer Temperatur erhitzt, die durch Auslösung der Schrumpfung für die Herabsetzung des Restschrumpfes geeignet ist und über dem Umwandlungspunkt zweiter Ordnung, vorzugsweise über 80 °C liegt;
aus der Heizzone wird der Faden mittels der Lufttexturier­düse abgezogen und in der Lufttexturierdüse unter den Umwandlungspunkt zweiter Ordnung, vorzugsweise auf weniger als 40 °C abgekühlt;
hinter der Lufttexturierdüse wird der Faden aus der Achse des Fadenkanals der Düse umgelenkt und aus dem Bereich der Lufttexturierdüse mit geringer Fadenspannung von weniger als 0,08 cN/dtex durch ein der Lufttexturierdüse folgendes Lieferwerk abgezogen.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Erhitzung durch das als beheizte streckgalette ausge­bildete Streckwerk erfolgt, welche der Faden mehrfach umschlingt und mit welcher der Faden aus der Streckzone abgezogen und verstreckt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Faden aus der Heizzone durch die Lufttexturierdüse mit einer Fadenspannung kleiner als 0,1 cN/dtex abgezogen und aus dem Bereich der Lufttexturierdüse mit einer Faden­spannung von weniger als 0,05 cN/dtex abgezogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Faden ein Polyester-, insbesondere Polyäthylen­terephthalat-Faden ist,
daß die Verstreckung dadurch erfolgt, daß der Faden mit einem Umschlingungswinkel von mehr als 180° um einen Streckstift geschlungen wird,
daß dem Streckstift von außen keine Wärmeenergie zuge­führt wird,
daß das Streckverhältnis so hoch eingestellt wird, daß es über der Fließgrenze des kalten Fadens liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
der der Streckzone vorgelegte Faden eine hohe Spinnorien­tierung besitzt (ein vororientierter (POY) Faden ist), welcher durch Abziehen von der Spinndüse mit einer Abzugs­geschwindigkeit von mehr als 2500 m/min eine Vororien­tierung erhalten hat.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Vorlauf (overfeed), mit welchem der Faden mittels der Streckgalette in die Texturierzone eingespeist wird, mindestens 1% größer, vorzugsweise für technische Zwecke anwendbare Fäden 1 bis 10%, für textile Zwecke anwendbare Fäden 10 bis 300% größer als die in der Texturierzone durch Einstellung der Zugkraft der Düse und der Temperatur der Streckgalette gewünschte Schrumpfung ist.

7. Lufttexturiermaschine, bei welcher der Texturierzone eine Streckzone vorgeordnet ist,
zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichn t, daß
zwischen Streckzone und Texturierzone eine Heizeinrichtung für den laufenden Faden angeordnet ist.

8. Maschine nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Heizeinrichtung eine beheizte, vom Faden zumindest teilweise umschlungene Galette (5) ist, welche einerseits die Streckgalette der Streckzone und andererseits die Eingangsgalette der Texturierzone bildet.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
in der zwischen einem Lieferwerk (3) und der Streckgalette (5) gebildeten Streckzone lediglich ein vom Faden mit mindestens 300° umschlungener Streckstift (6) angeordnet ist.

10. Maschine nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Streckstift (6) kalt ist, das heißt, daß dem Streck­stift keine Heizeinrichtung zur Erhitzung des Streck­stiftes zugeordnet ist.

11. Maschine nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Streckzone (4) und die Texturierzone übereinander und vorzugsweise mit Fadenlauf von unten nach oben angeordnet sind.

12. Maschine nach Anspruch 9 oder 10,
zum Herstellen eines lufttexturierten Verbundfadens aus zwei Fäden,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine erste und eine zweite Streckzone (4.1, 4.2) sowie die Texturierzone senkrecht übereinander angeordnet sind, daß jede Streckzone aus einem Lieferwerk (3.1, 3.2) und einem Streckstift (6.1, 6.2) und einer Streckgalette (5.1, 5.2) besteht.
und daß mindestens eine der Streckgaletten als beheizte Streckgalette (5.1) ausgebildet ist.

13. Maschine nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die unterste Streckzone (4.1), welche die größte Entfer­nung von der Texturierzone hat, mit einer beheizten Streckgalette (5.1) und vorzugsweise mit einem kalten Streckstift (6.1) ausgerüstet ist,
und daß zur Herstellung eines lufttexturierten Verbund­fadens aus zwei Fäden beide Fäden zwischen den Streckzonen (4.1, 4.2) jeweils in eine der beiden Streckzonen geführt wird.

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