EP1165868B1

EP1165868B1 - Verfahren und vorrichtung für die behandlung von filamentgarn sowie verwendung der vorrichtung

Info

Publication number: EP1165868B1
Application number: EP00906120A
Authority: EP
Inventors: Patrick BUCHMÜLLER
Original assignee: Heberlein Fasertechnologie AG
Current assignee: Heberlein AG
Priority date: 1999-03-03
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2020-03-03
Also published as: RU2220239C2; KR20010104717A; ATE328140T1; TW538154B; CN1113114C; DE50012859D1; KR100442956B1; US6834417B1; ID30479A; WO2000052240A1; AU2790600A; EP1165868A1; JP4005313B2; JP2002538322A; CN1342224A

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung für die Behandlung von Filamentgarn in einem Garnkanal einer Düse, mit Zufuhr des Blasmediums in den Garnkanal.

Stand der Technik

Die Behandlung von Endlösfilamentgarn hat vor allem zwei Aufgabenstellungen. Zum einen sollen dem Garn, hergestellt aus industriell erzeugten Filamenten, ein textiler Charakter und auch textiltechnische Eigenschaften gegeben werden. Zum zweiten wird das Garn im Hinblick auf spezifische Qualitätsmerkmale für die weitere Verarbeitung und/oder für das Endprodukt behandelt. Es müssen teils Garnqualitäten hergestellt werden, welche bei den mit natürlichen Fasern hergestellten Produkten nicht notwendig und nicht erreichbar sind. Die Anwendungsgebiete liegen in der industriellen Verarbeitung von. Textilen, z.B. für den Bausektor, den Automobilbau, aber auch für die Teppichherstellung und für spezielle Textilprodukte im Rahmen der Sport- und Freizeitindustrie. Ferner soll gesponnenes Garn durch bestimmte Präparationen für die bestmögliche industrielle Verarbeitung behandelt und der Verarbeitungsprozess für Garne und Flächengebilde optimiert werden. Optimieren bedeutet hier auch Erhaltung oder Steigerung bestimmter Qualitätskriterien und Senkung der Produktionskosten, auch in Bezug auf Stillstandszeiten auf dem ganzen Verarbeitungsweg.
Im Rahmen der Filamentspinnerei sind verschiedene Behandlungen, so die Präparation und die Veredelung von Garn über Garnbehandlungsdüsen ein wichtiger Abschnitt. Die Strukturänderung von Glattgarn zu einem texturierten oder verwirbelten Garn wird durch mechanische Luftkräfte hervorgerufen. Im Falle der Texturierung, möchte man dem glatten Garn einen textilen Charakter geben. Mit einer Überschallströmung werden an den Filamenten kleine Schlingen und dadurch am ganzen Garn ein grösseres Volumen erzeugt. Bei der Verwirbelung werden am Garn in kurzen Abständen Knoten gebildet, welche den Zusammenhalt des Garnes erhöhen und einen stabileren Lauf des Garnes bei der Verarbeitung und beim Aufspulen ergeben. Luftbehandlungsdüsen werden zur Verbesserung der Struktur eines Garnes eingesetzt. Ein sehr anspruchsvoller Prozess ist die Verbesserung der Qualität durch eine Behandlung mit Heissdampf, z.B. für das Relaxieren im Rahmen eines Streckprozesses oder nach einem anderen vorangegangenen Verfahrenseingriff. In allen Fällen werden die Düsenkörper aus hochverschleissfestern Werkstoff hergestellt, da sonst deren Standzeit viel zu kurz wäre. Eine nicht unbedeutende Problemquelle für Garnbehandlungsdüsen liegt bei der Präparation. Dabei wird das Garn unmittelbar nach dem Spinnvorgang bzw. der Erzeugung von einzelnen Filamenten mit Schutzstoffen versehen. Die Schutzstoffe sollen eine Hilfe für die nachfolgende Verarbeitung sein. Die für die Präparation verwendeten Substanzen ergeben eine oelige Gleiteigenschaft, so dass die Gleitreibung des Garnes über den ganzen Weg der Verarbeitung möglichst tief bleibt, die Gefahr der Beschädigung oder eines Gambruches verringert und der Abrieb an den Gleitflächen der Transport- und Verarbeitungsanlagen so klein wie möglich gehalten werden können. Es gibt aber noch eine ganze Reihe von weiteren Faktoren, welche durch die Präparation bzw. die Präparationsmittel günstig beeinflusst werden, so z.B. statische Aufladungen. Ein weites Gebiet ist der Schutz gegen Püzbefall des Garnes während, den Lagerzeiten zwischen den verschiedenen Verarbeitungsstufen.
Eine weitere sehr wichtige Verfahrensstufe für Filamentgarn ist das Verstrecken. Nachdem die Filamente die Spinndüsen verlassen, müssen die daraus gebildeten Garne verstreckt werden. Das Verstrecken setzt ein mehr oder weniger glattes Garn voraus, welches im Falle eines texturierten Garnes nicht mehr gegeben ist. In beachtlich vielen Anwendungen besteht ein Bedürfnis, dem Garn einen minimalen Verbund zu geben. Der Verbund darf jedoch nur so intensiv sein, dass die nachfolgenden Verarbeitungesstufen nicht negativ beeinflusst werden. Es ist bekannt, in einem Spinnprozess nach dem Auftrag von Präparationsmitteln eine Verwirbelungsdüse anzuordnen. Damit werden am Garn nur ganz schwache Knoten, besser nur Ansätze von Knoten gebildet, um die direkt anschliessenden Transporte zu stabilisieren. Nachteilig dabei ist das Finden optimaler Bedingungen bzw. eines optimalen Kompromisses zwischen keinen Knoten und doch Ansätzen von Knoten. Dafür werden bis heute bekannte Verwirbelungsdüsen mit schlechter Ausnützung der Luftbehandlung bzw. mit nur schwacher Wirbelbildung, vor allem mit relativ tiefem Druck der Behandlungsluft, eingesetzt. In der Praxis leidet oft die Gleichmässigkeit und Konstanz der sich daraus ergebenden Garnstruktur. Im Stand der Technik fehlt eine stabile Behandlungsmöglichkeit von Garn bzw. eine entsprechende Vorrichtung, welche gerade soviel an Filamentverbindung erzeugt, dass ein ruhiger und stabiler Garnlauf sichergestellt wird, ohne Nachteil für nachfolgende Eingriffe bzw. Prozessstufen oder in Bezug auf Strukturänderungen.
Die DE 41 02 790 behandelt ein spezielles Problem bei Falschzirvirn-Kräuselmaschinen und schlägt eine Förderdüse vor. Die Förderluft wird zu diesem Zwecke mit einem Winkel von z.B. 20° zu der Garnläufrichtung in den Düsenkanal geblasen. Bei der nahezu ausschliesslichen Förderwirkung bleibt das Garn nahezu unverändert. Die US-PS 4 214 352 schlägt eine Texturierdüse für die Erzeugung eines Schlingengarnes vor. Es wird ein Einblaswinkel von ca. 45° dargestellt.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie Garnbehandlungsdüsen zu entwickeln, welche eine Vorverfestigung der Garnverbindung erlauben, insbesondere mit höchstmöglicher Konstanz eines leichten Struktureingriffes. Ziel war es, die Verbindung auch bei höchsten Geschwindigkeiten des Garntransportes unmittelbar nach dem Spinndüsen und z.B. direkt im Zusammenhang mit dem Auftrag von Präparationsmitteln von z.B. 3'000 - 7'000 m/min zu erzeugen. Es war Teil der Aufgabe, die Verhältnisse für die Behandlung von Garn im Hinblick auf Präparationsmittel, die Produktivität, insbesondere die Garnqualität, auch bei höchsten Geschwindigkeiten, zu verbessern.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Blasmedium leicht in Fadenlaufrichtung gerichtet und unter einem Einführwinkel mit einer Winkelabweichung α von der Senkrechten zu der Fadenlaufrichtung grösser 15°, jedoch kleiner als 45° in den Garnkanal eingeführt wird, die Filamente des präparierten Garnes ohne die Erzeugung von. Knoten durchmischt und leicht verkreuzt werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Migrationsdüse ausgebildet ist, mit einem in Garnlaufrichtung gerichteten Druckmediumzufuhrkanal in den Garnkanal, welcher mit einer Winkelabweichung α von einer Senkrechten zur Garnlaufrichtung bzw. zur Längsmittenachse des Garnkanales grösser 15° jedoch kleiner als 45° in den Garnkanal gerichtet ist.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der Vorrichtung für eine gute Durchmischung sowie gleichmässige Verteilung von Präparationsmitteln auf Filamentgarn, wobei die Filamente zu einem leicht verkreuzten, jedoch knotenfreien Garn verbunden und das Präparationsmittel gleichzeitig optimaler am ganzen Garn verteilt wird.
Die Erfindung erlaubt eine ganze Anzahl besonders vorteilhafter Ausgestaltungen. Es wird dazu auf die Ansprüche 2 bis 10, sowie 12 - 16 Bezug genommen.
Die Praxis zeigt, dass bei zunehmender Transportgeschwindigkeit des Garnes, im Rahmen, z.B. bei Polyester höher 3500 m/min., PP höher 3000 m/min. und bei Polyamid höher 4200 m/min. der Fadenlauf trotz der Präparation unruhig und instabil wird. Diese Instabilität nimmt mit weiterer Steigerung der Spinngarngeschwindigkeit noch zu. Problematisch wird dies bei höheren Mehrend-Spinnpositionen. Dies gilt vor allem bei Umlenk- bzw. Streckrollen in vororientierten POY- und fertigorientierten FOY- sowie vollverstreckten FDY-Spinnprozessen. Ein weiterer Aspekt liegt darin, dass nicht zuletzt aus maschinenbaulichen und verfahrenstechnischen Gründen eine immer engere Teilung angestrebt wird, so dass in der selben Maschinentiefe, über die früher vier Garnläufe bestanden, heute 8 bis 10 angestrebt werden. Bei engerer Teilung erhöht sich die Gefahr, dass die Filamente von benachbarten Garnläufen zueinander in Kontakt treten, überspringen und dann sofort einen Fadenbruch verursachen können. Nicht zuletzt aus oekologischen aber auch okonomischen Gründen kann der Auftrag von Präparationsmitteln durch entsprechenden Kontakt auf Präparationslippen nicht beliebig gesteigert werden.
Alle früheren Versuche zeigten, dass der Bereich gegen 15° für den Einführwinkel der Blasluft in den Garnkanal bzw. auf die Längsmittenachse LM einer Verwirbelungsdüse gleichsam eine Barriere darstellt. Mehrheitlich wird bei Verwirbelungsdüsen der Luftstrahl senkrecht auf die Längsmittenachse gerichtet, zur Erzeugung von zwei gleichmässigen Wirbeln in den Garnkanal. Alle bisherigen Erfahrungen haben gezeigt, dass, je mehr die Richtung der Blasluft geneigt wurde, etwa in dem Bereich von etwa 10 - bis gegen 15° zu einer Senkrechten in Bezug auf den Garnlauf, desto mehr hat die Luft eine Förderkomponente und desto mehr verlor die Verwirbelungsdüse ihre eigentliche Funktion, nämlich die Erzeugung von Verwirbelungsknoten. Naheliegend war deshalb, in den Fällen, in denen eine gewisse Luftbehandlung in der Art der Verwirbelungsdüsen gesucht war, jedoch ohne Knotenbildung in dem Garn, eine Verwirbelungsdüse des Standes der Technik zu nehmen, jedoch einfach den Luftdruck soweit abzusenken, bis mangels Energie der Druckluft keine Knoten mehr gebildet wurden. Nachteilig dabei war, dass die Reproduzierbarkeit des Ergebnisses zu wünschen übrig liess.
Systematische Versuchsreihen mit der neuen Lösung zeigten überraschenderweise, dass in dem Bereich grösser 15 für den Einführwinkel bei geeigneter Einstellung des Blasluftdruckes neue Effekte entstehen, nämlich ein leichtes Verkreuzen der Filamente und ein entsprechender Durchmischeffekt. Als eigentliche Überraschung konnte bei einigen Versuchen festgestellt werden, dass im Falle von vorgängiger Aufgabe des Präparationsmittels auf das Garn dieses optimal auf das Garn bzw die einzelnen Filamente verteilt wurde, und insbesondere, dass die Wirkung des Präparationsmittels, selbst bei einer Reduktion der Menge des Präparationsmittels von 5 bis 20 %, noch deutlich grösser war gegenüber der bekannten Praxis. Es können ruhiger Lauf, Stabilität und eine Vergrösserung der Betriebssicherheit mit der neuen Lösung erzielt werden. Es lassen sich damit in vielen Fällen 10 - 20 % und mehr Präparationsmittel einsparen. Es ergeben sich viele Einsatzmöglichkeiten. Es zeigte sich sehr rasch, dass der Effekt der leichten Verkreuzung keine der nachfolgenden Behandlungsstufen stört, weder das Verstrecken noch die Erzeugung eines Knotengarnes oder thermische Einwirkungen, wie z.B. das Relaxieren. Für den Präparationsmitteleinsatz erfüllt die neue Lösung eine Doppelfunktion, nämlich das Verkreuzen und die Optimierung des Präparationsmittelauftrages und dessen Verteilung. Dadurch, dass der Luftströmung in Garnlaufrichtung eine starke Förderwirkung gegeben wird, kann nicht nur die Transportgeschwindigkeit des Garnes gesteigert, sondern die Wirkung der Luft, im Sinne von intensiven Luftwirbeln, gesteigert werden ohne die Erzeugung von Knoten. Der Praxis kann dadurch ein neues Element zur Verfügung gestellt werden mit sehr positiven Effekten, welche bisher in dieser Art nicht möglich waren, und erlaubt eine vielfältige Einsatzmöglichkeit. In der Mehrzahl der Anwendungsfälle ist Luft das optimale Blasmedium. Es zeigt sich jedoch, dass in besonderen Anwendungen auch Dampf als Medium verwendbar ist, z.B. für das Relaxieren. Die neue Verfahrensstufe wird in der Folge als Migrationsstufe und die neue Luftdüse als Migrationsdüse bezeichnet.
In POY- und FOY-/FDY-Spinnprozessen wird der Fadenlauf mit einer zusätzlichen Migrationsstufe ruhiger. Es ergibt sich eine Stabilisierung des Fadens auf den nachfolgenden Umlenk- oder Streckrollen, nicht zuletzt auch durch die gleichmässigere Verteilung der Spinnpräparation zwischen den Filamenten und damit auch durch eine Kompensation von Fadenspannungsunterschieden. Je nach Spinnprozess geschieht dies folgende massen:

Im FOY-/FDY-Prozess soll die Stabilisierung des Fadens auf den Streck- bzw. Umlenkrollen durch eine gleichmässige Verteilung der Spinnpräparation im Faden sowie einer leichten Durchmischung der Filamente erfolgen (eine Art kontinuierlicher Verwirbelung ohne Knotenbildung).. Es darf dabei keine Verwirbelungspunkte geben, da diese im Streckprozess zu Reibüngsunterschieden auf den Streckrallen führen würden. Die Migrationsdüse befindet sich vor der ersten Streckrolle. Wenn verwirbelt werden muss, wird dies vor dem Spuler mit zusätzlicher Luffirerwirbelungs-Düse gemacht.
Im POY-Prozess wird ebenfalls eine Stabilisierung des Fadens auf den Rollen (hier Umlenkrollen) durch eine gleichmässigere Verteilung der Spinnpräparation zwischen den Filamenten angestrebt; die Montageposition ist die gleiche.
Im BCF-Prozess wird eine Stabilisierung der einzelnen Filamente im Garn und eine Verteilung der Präparation erzeugt. Beim Tricolor-Prozess wird zusätzlich eine leichte Farbentrennung im Garn erreicht. Montageposition ist die gleiche wie bei den anderen Prozessen.

Bevorzugt wird der Blasluftstrom mit Druckluft von weniger als 6 bar, vorzugsweise weniger als 1,5 bar, besonders vorzugsweise von 0,3 bar bis 1,2 bar, erzeugt. Bei feineren Garnen hat sich ein Druck von etwa 0,5 bar als optimal erwiesen. Über die Migrationsdüse wird mit der Verkreuzung der Filamente ein neuer Weg beschritten, der in der bisherigen Praxis nicht bekannt war. Die am nächsten kommende Technik ist die Verwirbelung. Bei der Verwirbelung wird eine Vermischung und Verbindung der einzelnen Filamente eines Garnes gesucht, welche im Ergebnis durch sichtbare Knoten erkennbar ist. Bei der Migration sollen keine Knoten gebildet werden, was einerseits durch einen Einblaswinkel von grösser als 15°, bevorzugt 20 -60°, besonders vorzugsweise kleiner 45° und anderseits auch mit einem geringeren Druck der Behandlungsluft erreicht wird. Anstelle der Knotenbildung wird nur eine Vermischung und Kreuzung der Filamente angestrebt. Der in Garnlaufrichtung gerichtete Luftstrahl hat in dem Garnkanal eine genügend intensive Verteil- und Mischfunktion für das Präparationsmittel. Das Präparationsmittel wird mittels der Wirbelströmung und der sehr intensiven Bewegung der Filamente auf relativ zueinander durch örtliche Schleuder- und Reibbewegungen der Filamente viel gleichmässiger auf das ganze Garn verteilt und gibt mit der recht guten Verbindungswirkung für die Filamente eines Garnes einen sichtbar stabileren Fadenlauf, selbst bei den zur Zeit höchsten Transportgeschwindigkeiten für das Garn. Das genannte Überspringen wurde nach dem Einsatz der neuen Lösung nicht mehr festgestellt, so dass auch die Gefahr des Fadenbruches wesentlich reduziert werden kann. Die Behandlung in der Migrationsdüse erfolgt im Rahmen des Spinnprozesses, bevorzugt unmittelbar nach der Präparation, bei sehr hohen Transportgeschwindigkeiten des Garnes.
Die Migrationsdüse weist einen durchgehenden und in vielen Anwendungen sich in Fadenlaufrichtung erweiternden Behandlungskanal auf mit einer in Transportrichtung gerichteten Druckluftzuführung in den Garnkanal, welche mit einer Abweichung von einer Senkrechten grösser 15 in den Garnkanal mündet. Die Migrationsdüse wird mit einem freien Abstand unmittelbar nach einer Vorrichtung zur Aufbringung von Präparationsmitteln angeordnet. Die wirksame Garnkanallänge wird vorzugsweise stetig erweitert ausgebildet mit dem kleinsten Querschnitt in dem Bereich der Garnzuführung und dem grössten Querschnitt in dem Bereich des Garnabzuges aus dem Garnkanal der Migrationsdüse. Die bisherigen Versuche haben gezeigt, dass gute Resultate erzielt werden, wenn das Verhältnis Eintrittsquerschnitt zu Austrittsquerschnitt bei etwa 1 : 2 liegt. Die Luftzuführung mündet etwa am Ende des ersten Drittels des Behandlungskanales ein. Vorzugsweise weist die Migrationsdüse über die Länge des Garnkanales einen Einfädelschlitz auf. Dieser wird bevorzugt im oberen Drittel des Garnakanels in der Trennebene zwischen Düsenplatte und Prallplatte angeordnet. Die Migrationsdüse kann als einfache, als Doppel- oder als Mehrfachdüse ausgebildet werden.
Anstelle der Migration kann die selbe oder eine leicht modifizierte Düse auch für eine Retaxion verwendet werden, wobei Dampf anstelle von Druckluft benötigt wird. Je nach Anwendung kann die Düse als geschlossene oder als offene. Düse mit Einfädelschlitz verwendet werden.
Von den Erfindern ist erkannt worden, dass eine Düse mit Verbindungsmittel nur dann betriebssicher bleibt, wenn die Düse Druck, Wärme, Dampf oder chemischen Stoffen standhält. Mittels der bisherigen Leimverbindungen konnten nicht alle Praxisprobleme zufriedenstellend gelöst werden. Leimverbindungen können zudem nur soweit untersucht werden, wie sie in der Praxis schon bekannt sind. Eine Leimverbindung kann in ihrer Zusammensetzung jedoch nicht festgelegt werden im Hinblick auf den Angriff von noch unbekannten, zukünftig zum Einsatz kommenden Chemikalien, allenfalls kombiniert mit zusätzlicher Wärme- und Feuchtigkeitseinwirkung. Bevorzugt werden bei der neuen Lösung die Verbindungsmittel in einer gemeinsamen Ausrichtung, bevorzugt fluchtend mit dem Garnlauf, angeordnet. Überraschenderweise konnte bei einer entsprechenden Stiftverbindung festgestellt werden, dass damit gegenüber dem Stand der Technik die ganzen Düsenkörper beachtlich viel kleiner, gleichsam in miniaturisierter Form, gebaut werden können. Besonders bei der Verwendung einer Doppeldüse oder mehrerer Düsen nebeneinander ist die Teilung zwischen zwei benachbarten Garnläufen wesentlich kleiner wählbar als bisher. In einigen Anwendungsfällen hat dies sogar eine Rückwirkung auf die Galettengrösse. Auf ein und der selben Maschinengrösse können durch die Möglichkeit der Miniaturisierung, dank der neuen Verbindung, zusätzliche Garnläufe vorgesehen und entsprechend die Gesamtleistung der Maschine gesteigert werden. Dies bedeutet, dass das sonst eher in der Uhrentechnik eingesetzte Verbindungsmittel auf ganz anderen Ebenen unerwartete Vorteile bringt. Der kraftmässige Zusammenhalt der Teile kann wie im Stand der Technik durch eine klassische Schraubenverbindung sichergestellt werden. Die neue Lösung ist insbesondere bei der Anwendung als Verwirbelungsdüse und als thermische Behandlungskörper und, wie noch gezeigt wird, als Migrationsdüse sehr vorteilhaft..
In Übereinstimmung mit den bekannten Verwirbelungsdüsen wird das Behandlungsmedium möglicht genau auf die Längsmittenachse des Garnkanales gerichtet, jedoch mit einer Neigung grösser 15° in Garntransportrichtung. Damit werden beidseits gleichmässige Wirbel, jedoch keine Knoten erzeugt.

Kurze Beschreibung der Erfindung

In der Folge wird die neue Lösung an Hand von mehreren Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen in starker Vergrösserung:

die Figur 1: eine Präparation mit anschtiessender Migrationsdüse je im Schnitt;
die Figur 2a: die Migrationsdüse der Figur 1 in grösserem Massstab;
die Figur 2b: die Luftverwirbelströmung in dem Garnkanal;
die Figur 2c: eine einfache und
die Figur 2d: eine Doppelmigrationsdüse als offene Bauform mit Einfädelschlitz;
die Figuren 3a - 3c: eine optimale Verbindung einer geteilten Düse mit Passstiften;
die Figuren 4a: und 4b zeigen zwei Migrationsdüsen mit unterschiedlichem Öffnungswinkel β des Garnkanales;
die Figuren 5a - 5c: verschiedene Ausgestaltungen einer Migrationsdüse mit integrierter Präparationsmittelzuführung;
die Figur 6a: eine Vergrösserung von unbehandeltem Glattgarn;
die Figur 6b: Glattgarn mit Verkreuzungen der Filamente;
die Figur 6c: verwirbettes Garn mit zwei typischen Knoten mit Links- bzw. Rechtsdrehung;
die Figuren 7a - 7c: schematisch drei verschiedene Einsatzgebiete, sowohl einer Migrationsdüse wie einer Verwirbelungsdüse des Standes der Technik;
die Figuren 8a und 8b: zwei Einsatzbeispiele für POY-Garn;
die Figuren 9a -: 9c drei Einsatzgebiete für FDY-Garn;
die Figur 10a: den Einsatz bei technischen Garnen;
die Figur 10b: den Einsatz für BCF-Garn.

Wege und Ausführung der Erfindung

Die Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Garnbehandlungsstufe 1, wobei links die chemische Präparationsstufe 2 und rechts die Migrationsstufe 3 dargestellt ist. Das Garn 4 kommt direkt von einem Spinnprozess und wird über eine Präparationsvorrichtung 5 geführt, welche einen Grundkörper 17 aufweist, in welchem ein Zuführkanal für das Präparationsmittel CH.Pr von unten bis in den Bereich des Fädenlaufes geführt ist und mit den sogenannten Präparationslippen 7 endet. Über den Präparationslippen 7 sind u-förmig zwei Führungsstege 8. angeordnet, welche das Garn 4 seitlich über die Präparationslippen 7 führen. Der Grundkörper 17 weist bevorzugt eine gewölbte Führungsnut 9 auf, derart, dass der Fadenlauf schonend über die Stelle der Kontaktierung des Garnes 4 mit den Präparationsmitteln CH.Pr zwangsgeführt ist. Der Auftrag des Präparationsmittels CH.Pr auf das Garn 4 erfolgt in der Art eines Mitreisseffektes durch Schleifkontakt. Weil im Zuführkanal 6 das Präparationsmittel CH.Pr nur soweit unter Druck ist, als dass ein sicheres Nachfliessen gewährleistet ist, ist es nicht möglich, alle Filamente des Garnes gleichmässig zu benetzen. Die Folge ist, dass das Garn 4 über den Präparationslippen 7 nicht homogen mit dem Präparationsmittel versehen Werden kann. Je nach Art des Präparationsmittels trocknet der teils einseitig aufgebrachte Präparationsmittelfilm rasch, so dass die Wirksamkeit reduziert bleibt. Von den Erfindern ist erkannt worden, dass dieses Problem gemäss einer ersten Ausgestaltung dadurch behoben werden kann, dass das Garn 4 kurz nach der Präparation in einem Abstand FA einer intensiveren Luftwirbelströmung in einer Migrationsdüse 10 unterworfen wird. Als optimal hat sich eine Doppelwirbelströmung erwiesen, die eine gute Durchmischung des Präparationsmittets in dem ganzen Garnverbund und gleichzeitig eine Kreuzung der Filamente in dem Faden 4' erzeugt. Dabei sollen Verwirbelungsknoten (Fig. 6c) vermieden werden. Das Garn wird durch die Doppelwirbelströmung geöffnet und die einzelnen Filamente gegeneinander leicht verkreuzt (siehe Figur 6b).
Eine Migrationsdüse 10 ist in Figur 2a in grösserem Massstab nochmals im Schnitt dargestellt. Die Migrationsdüse 10 ist zweiteilig ausgebildet und besteht aus einer oberen Deckplatte oder Prallplatte 11 sowie einer unteren Düsenplatte. 12 mit dem Anschluss 13 für das Behandlungsmedium. Vom Anschluss 13 wird das Medium über eine erste Bohrung 14 sowie einen Druckmediumzuf ührkanal 15 in den Garnkanal 16 geführt. Wichtig dabei ist die Einblasrichtung, welche mit dem Winkel α bezeichnet ist. Der Winkel α muss grösser sein als 10° zu einer Senkrechten in Bezug auf den Garnlauf in den Garnkanal 16 . Nach bisherigen Versuchen soll der Winkel α sogar grösser sein als etwa 15°. Durch den Winkeibereich von 15° - 60° wird nach wie vor ein Doppelwirbel, gleichzeitig aber auch eine starke Förderwirkung in Garntransportrichtung erzeugt. Wie in der Figur 2a dargestellt ist, liegt die Mündung des Druckmediumzuführkanales 15 etwa am Ende des ersten Drittels des Garnkanales 16, wie aus den Massangaben X und Y erkennbar ist. An den drei, durch die Masspfeile markierten Abschnitten (Behandlungskanalanfang A, Mündung der Lufteinblasung B sowie Ende des Behandlungskanales C) wird der freie Querschnitt des Garnkanales 16 in Garntransportrichtung zunehmend grösser. Die Grösse des engsten Querschnittes richtet sich nach dem Titer des Garnes, wie bei Verwirbelungsdüsen bereits bekannt ist. Die Fläche F3 ist zirka doppelt so gross wie F1, je nach Winkel, F2 entsprechend proportional zwischen den beiden Werten F1 und F3. Im Gegensatz zu der Präparationsstufe 2, bei der ein chemisches Präparationsmittel (ChPr) zugeführt wird, arbeitet die Migrationsstufe 3 mit einem gasförmigen Medium. Es kann sich dabei um blosse Druckluft, erhitzte Luft oder Dampf handeln, je nach Art der beabsichtigten Behandlung. Ein freier Abstand FA zwischen der Präparationsvorrichtung 5 sowie der Migrationsdüse 10 ist von grossem Vorteil für den nachträglichen Einbau einer Migrationsdüse in bestehende Anlagen. Das bei der Migrationsdüse 10 verwendete gasförmige Medium soll zumindest dominant in Gamtransportrichtung einwirken, derart, dass möglichst wenig des gasförmigen Mediums in den Eintrittsbereich 20 des Garnkanales 16 zurückbläst und dadurch den Auftrag des chemischen Präparationsmittels CH.Pr stören könnte. Wi zuvor bereits erwähnt, wird für die Migration ein relativ kleiner Druck des Behandlungsgases benötigt, der in vielen Anwendungsfällen bei etwa 0,3 bis 1,5 bar liegt. Bevorzugt wird die Prallfläche 21 als ebene Fläche ausgebildet, wohingegen die gegenüberliegende Seite 22 (Lufteinblasseite) gerundet ist. Die Kanalbreite in dem Bereich der Düsenplatte KBD soll wenigsens gemäss Figur 2b gleich oder grösser sein als die Kanalbreite KBP in der Prallplatte, damit die einzelnen Filamente an den Übergängen, insbesondere in dem Bereich des Einfädelschlitzes 23, nicht hängen bleiben bzw. keine entsprechenden Störungen verursachen können. Die Figur 2c zeigt eine einfache Garnbehandlungsdüse, die Figur 2d eine zweifache oder Doppeldüse. Bei der Figur 2d ist die Teilung T zwischen zwei benachbarten Garnläufen eingezeichnet. In vielen Fällen ist es möglich, anstelle nur eines einzigen Druckmediumzuführkanales 15 zwei oder mehrere Kanäle vorzusehen, welche sinngemäss wirken.
Die Figuren 3a und 3b zeigen eine zweiteilige Migrationsdüse 10 als Schnitt der Figur 3c. Die Figur 3a ist ein Schnitt IIIa - IIIa der Figur 3c, die Figur 3b ein Schnitt IIIb - IIIb der Figur 3c. Die Figur 3c ist ein Schnitt III - III der Figur 3a. Die Migrationsdüse 10 besteht aus einer Düsenplatte 11 sowie einer Deckplatte 12. Beide Teile sind mit einer Schraube 32 starr verbindbar (Figur 3b). Für die exakte Positionierung, insbesondere als Montagehilfe, sind die Düsenplatte 11 und die Deckplatte 12 mit zwei Passstiften 33, 33' gegen ein Verschieben in einer Ebene (in Figur 3b mit X - X bezeichnet) entsprechend Pfeil 34 gesichert. Die gezeigten Passstifte 33, 33' haben in dem dargestellten Beispiel eine Doppelfunktion. Sie dienen neben der Positionierung von Düsenplatte und Deckplatte zueinander auch der örtlichen Fixierung der ganzen Migrationsdüse 10 an einer nicht dargestellten Halterung 35. Die Passstifte 33, 33' werden bereits beim Hersteller in eines der Düsenteile montiert. Wichtig dabei ist, dass nicht auf eine Leim-, Schweiss- oder Lötverbindung abgestützt wird, sondern dass die mechanischen Klemmmittel die Verankerung in dem Werkstoff der Luftbehandlungskörper ergeben. Eine Spannfeder bzw. ein Spannring 36 stellt das mechanische Klemmmittel dar. Für den Spannring 36 ist ein zu dem Spannmittel etwa formähnlicher Hinterschliff im Anschluss an einen Einführkonus in der Düsenplatte 11 angebracht. Ein Einführungskonus erleichtert die automatische Montage der Passstifte. Die Düsenplatte 11 weist zwei Passbohrirngen auf. Der Passstift kann auch von Hand in eine strichliert dargestellte Durchgangsbohrung 37 eingeführt werden, bis der Spannring 36 an der Engstelle des Einführkonus ansteht. Der Rest der Bewegung für das Einsetzen des Passstiftes 33 kann mit einem leichten Schlag, z.B. mittels Gummihammer, erfolgen, so dass die Spannfeder 36 in den Hinterschliff springt. Im fertig montierten Zustand übersteht der Passstift 33 beidseits. Das Gegenstück zur Düsenplatte 11 ist die Deckplatte 12, welche in einem identischen Abstand entsprechend zwei achsparallele Passbohrungen aufweist. Der Zusammenbau beider Teile 11, 12 geschieht erstmals beim Hersteller. Im Anwenderbetrieb können, z.B. für eine Reinigung der Teile, nach Lösen der Schraube 32 die Teile in Achsrichtung der Passstifte auseinander genommen werden. Ein weiterer grosser Vorteil der vorgeschlagenen Lösung liegt darin, dass das spätere Recycling durch die leichte Trennbarkeit der Teile verbessert und jedes Material gesondert verarbeitbar ist. Dies ist auch deshalb wichtig, weil die Garnbehandlungsdüsen Verschleissteile sind.
Die Figuren 3a und 3c zeigen eine mögliche Form eines Garnkanales 16 für die Behandlung von Garn mit Druckluft oder Dampf. Mit DL ist die Stelle für einen Mediumanschluss markiert, wobei das Medium von z.B. 1 bis 10 bar über eine Zuführbohrung 15 in den Garnkanal 16 eingeführt wird. Bevorzugt werden die beiden Passstifte 33, 33' auf einer gemeinsamen Gerade 42 (VE), zusammen mit der Schraube 32 angeordnet. Dadurch wird die Passverbindung sowie die Kraftverbindung optimal und erlaubt eine besonders enge Teilung für den Garnlauf. Die beiden Grundkörper der Migrationsdüsen sind aus einem hochverschleissfesten und sehr kostspieligen Werkstoff, insbesondere Keramik, hergestellt. Die Bohrungen bzw. Sitze für die Klemmmittel können in Bezug auf die Durchmesser und Durchmesserverhältnisse standardisiert bzw. automatisiert hergestellt werden. Die Passstifte können dagegen als preisgünstige Decoltageteile in verschiedenen Längen für die jeweilige. Anwendung fabriziert werden.
Die Figuren 2b, 2c und 2c sowie 3a bis 3c sind auch Beispiele für eine thermische Behandlung in einer oder zwei Durchlaufkammern, besonders für die Behandlung von Garn mit Heissdampf oder Heissluft ohne unmittelbar vorangehende Präparation. Jede Durchlaufkammer weist einen Garneinlass 38, einen Gärnauslass 39 sowie in dem mittleren Bereich eine Mediumzuführöffnung 15 auf. Ist das Medium Heissdampf, ergeben sich bei den heute sehr hohen Garntransportgeschwindigkeiten als Nachteil für das Garn, das irgendwann zuvor mit Präparatiosmitteln behandelt wurde, extrem aggressive Bedingungen. Das besonders Interessante an dem gezeigten Beispiel liegt nun darin, dass die beiden Durchlaufkammern bzw. Dampfkammern eine beachtlich grosse Längsabmessung aufweisen, die arbeitsprozessbedingt ist, bzw. von Fall zu Fall bestimmt werden muss. Wie aus der Figur 2b, 2c und 2d ersichtlich ist, weist der Garnbehandlungskörper nicht nur eine, sondern zwei oder mehrere Durchlaufkammern auf. Mit der neuen Ausgestaltung der Verbindungsmittel können die beiden Kammern besonders nahe aneinandergebaut werden. Werden viele parallele Garnläufe benötigt, ist dies besonders vorteilhaft, weil dadurch die Teilung T zwischen zwei benachbarten Garnläufen extrem klein gewählt werden kann. Die Passstift- und Schraubenverbindung wird bevorzugt auf einer Linie 37 parallel zu dem Garnlauf angebracht und ist resistent gegenüber Präparationsmitteln. Das über die Zuführöffnung 15 zugeführte Medium kann die Durchlaufkammer über den Garneinlass 38 sowie den Garnauslass 39 verfassen. Ist nur eine einzige Behandlungsposition im Einsatz, ist die Medienmenge noch klein und kann in den Raum abströmen . Werden jedoch viele Dampfpositionen im selben Raum eingesetzt, so muss besonders bei Heissdampf dieser aus der Durchlaufkammer gesammelt und abgeführt werden. Vorteilhafterweise werden eine oder mehrere Positionen mit einem gemeinsamen Mediumsammelgehäuse umgeben. Bei der thermischen Behandlung soll eine Strahlwirkung vermieden werden. Die Dampfzuführung kann auch über mehrere Bohrungen erfolgen. Wichtig ist die Vermeidung einer starken Strahlwirkung durch das thermische Medium bei der thermischen Behandlung, sei es Heissluft, Heissdampf oder irgend ein heisses Mediumsgemisch, das z.B. auch Präparationsmittel enthalten kann.
Die Figuren 4a und 4b zeigen je ein Beispiel für unterschiedliche Erweiterungswinkel β des Garnkanales. Die Figur 4a zeigt einen grösseren Winkel β2 mit 5 - 10°. Die Figur 4b einen Winkel von weniger als 6°.
Bei der Figur 5a ist mit je zwei kurzen parallelen Strichen die Möglichkeit eines im Querschnitt konstanten Garnkanales dargestellt. Die Figuren 5a bis 5c zeigen die grundsätzliche Möglichkeit, in einer Migrationsdüse Präparationsmittel Ch.Pr über einen Zuführkanal 6 zuzugeben. Das Präparationsmittel Ch-Pr wird über eine feine Bohrung 40 direkt in den Garnkanal 16 gespiesen. An der Eintrittsstelle kann das Präparationsmittel sinngemäss, wie im Falle der Präparationslippen, durch Abstreifen direkt auf das laufende Garn aufgetragen werden. Da es eine enorme Vielfalt an verschiedenen Präparationsmitteln, auch im Hinblick auf die Konsistenz gibt, muss der spezielle Präparationsmittelauftrag in speziellen Fällen angepasst werden. Eine weitere Möglichkeit ist in der Figur 5c dargestellt. Hier wird das Präparationsmittel über die Bohrung 40 im Druckmediumszufuhrkanal 15 in den Garnkanal 16 gegeben. Wie bei der Verwendung von Dampf als Behandlungsmedium, kann es auch bei den Lösungen gemäss Figuren 5a - 5c notwendig sein, die austretende Luft abzusaugen. Für eine optimalere Vermischung und Auftragung des Präparationsmittels können im Bereich der Bohrungen eine oder mehrere Taschen 41 angeordnet werden.
Die Figur 6a zeigt eine starke Vergrösserung eines Glattgarnes 4, wobei die einzelnen Filamente nahezu parallel im Faden verlaufen. Die parallele Bündelung der Filamente hat als grossen Nachteil, dass erstens der Fadenverbund nur sehr locker ist und zweitens leicht einzelne Filamente sich vom Verbund lösen und bei der Verarbeitung Schwierigkeiten bereiten können. Die Figur 6c zeigt als Gegenstück ein Knotengarn, welches in einer klassischen Verwirbelungsdüse erzeugt wurde. Man erkennt oben und unten je einen Knoten, wobei L einen linksdrehenden Knoten und R einen rechtsdrehenden Knoten darstellt. Die Knotenverbindung ist relativ stabil, kann jedoch mittels starkem und mehrmaligem ruckartigem Zerren an einem Stück Knotengarn wieder aufgelöst werden. Die Knotenbildung setzt ein Filamentgarn voraus. Wenn das Garn schon halbe bzw. schwache Knoten aufweist, wird die eigentliche Knotenbildung in einer Verwirbelungsdüse erschwert und verschlechtert. Das Garnmuster zwischen dem Knotengarn (Figur 6c) sowie dem Glattgarn (Figur 6a) ist das neue gekreuzte Garn (Figur 6b). Die einzelnen Filamente sind gegeneinander leicht verkreuzt oder, anders betrachtet, laufend in anderer Konstellation vermischt. Das Verkreuzen gibt einen genügenden Zusammenhalt, so dass in der unmittelbar nachfolgenden Verarbeitung sich der Verbund nicht mehr lösen kann. Insbesondere können einzelne Filamente sich nicht mehr vom Verbund entfernen. Das gekreuzte Garn gibt der nachfolgenden Verarbeitung genau die erforderliche Sicherheit für den Transport bzw. ein allfälliges Aufspulen oder die besonderen Behandlungsstufen, wie in der Folge noch erklärt wird.
Die Figur 7a zeigt schematisch von oben nach unten eine Spinnlinie für POY, die Figur 7b für FDY/FOY als Spinnstrecklinie und die Figur 7c die Anwendung bei einer Spinnstrecktexturierlinie BCF-Garn, welche das Spinnen 50, eine Migrationsstufe 51, eine Streckstufe 52, eine Texturierstufe 53 sowie eine Verwirbelung 54, und zuunterst eine Aufspulung 55 aufweist. In der Figur 7a fehlt die Stufe Verstrecken und Texturieren, und in der Figur 7b fehlt gegenüber der Figur 7c nur das Texturieren.
Die Figuren 8a und 8b sowie 9a bis 9c zeigen Einsätze einer Migrationsstufe 51 in verschiedenen Spinnprozessen, wobei mit 50 das sogenannte Spinneret, bzw. der Spinnbalken mit anschlissendem Spinnschacht sowie der Anblasung, mit 2 die Präparationsstufe und mit 60 eine automatische Garnschneideinrichtung bezeichnet ist. Vor der Wickelstufe ist mit 54 die Verwirbelung bezeichnet. 3 ist die Migrationsstufe und 55 die Wicketstufe. Bei der Figur 8a und 8b ist mit DrTw "Draw Twisting" bzw. mit DRW "Drawwindung" bezeichnet, welche anschliessend folgt. Die Figuren 8a und 8b sind für POY-Garn, wohingegen die Figuren 9a bis 9c eine Anwendung für FDY-Garn darstellen. Mit HEAT sind jeweils die Stellen markiert, an denen Wärme eingesetzt wird.
Mit der Figur 10a ist ein Prozess von Technisch Garn- gezeigt und bei der Figur 10b ein BCF-Prozess.
Die Bezugsziffer 60 ist in den Figuren 8a, 8b, 9a - 9c, 10a, 10b in Klammern gesetzt. Damit soll zum Ausdruck kommen, dass der konkrete Einsatz einer Migrationsdüse allein oder in Kombination mit einer Präparationsstufe oder als dritte Möglichkeit der Einsatz einer kombinierten Düse, etwa gemäss den Figuren 5a - 5c, möglich ist.
Für die Ausgestaltung der Querschnittsformen wird auf die Möglichkeiten, z.B. gemäss EP-PS 564 400, EP-PS 465 407 oder US-PS 5 010 631, Bezug genommen.

Claims

Migrations-Verfahren mittels Behandlung von Filamentgarn in einem Garnkanal 16 einer Düse mit Zufuhr eines Blasmediums in den Garnkanal 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Blasmedium in Fadenlaufrichtung gerichtet und unter einem Einführwinkel mit einer Winkelabweichung α von der Senkrechten zu der Fadenlaufrichtung grösser 15°, jedoch kleiner als 45°, in den Garnkanal 16 eingeführt wird, die Filamente des präparierten Garnes 4, 4' ohne die Erzeugung von Knoten durchmischt und leicht verkreuzt werden.
Migrations-Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Düse mit einem freien Abstand, unmittelbar nach einer Vorrichtung zur Aufbringung von Präparationsmitteln, insbesondere von Präparationslippen 7, angeordnet ist.
Migrations-Verfahren nach einem der Ansprüchen 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Präparationsmittel direkt in den Garnkanal 16 vor oder nach der Blasmediumeinführung dem laufenden Garn 4, 4' zugegeben wird.
Migrations-Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Präparationsmittel in die Blasmediumzufuhr unmittelbar beim Eintritt in den Garnkanal 16 oder in den Zufuhrkanal der Blasluft zugegeben wird.
Migrations-Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Blasmedium als Druckluft von weniger als 6 bar vor der Längsmitte des Garnkanales 16, bevorzugt im ersten Drittel, eingeführt und auf die Mittellinie des Garnkanales 16 gerichtet ist.
Migrations-Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Blasmediumsstrom mit Druckluft von weniger als 1,5 bar erzeugt wird und der Einführwinkel in den Garnkanal 16 15° - 30° beträgt.
Migrations-Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Blasmediumstrom mit Dampf mit einem Druck von 4 - 10 bar erzeugt wird und der Einführwinkel in den Garnkanal 16 25° - 45 ° beträgt.
Migrations-Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Behandlung im Rahmen eines Filament-Spinnprozesses bei entsprechend hohen Transportgeschwindigkeiten des Garnes 4 erfolgt.
Migrations-Vorrichtung für die Behandlung von präpariertem Filamentgarn
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung als Migrationsdüse 10 ausgebildet ist, mit einem in Garnlaufrichtung gerichteten Druckmediumzufuhrkanal 15 in den Garnkanal 16, welcher mit einer Winkelabweichung α von einer senkrechten zur Garnlaufrichtung bzw. zur Längsmittenachse des Garnkanales 16 grösser 15°, jedoch kleiner als 45°, in den Garnkanal 16 gerichtet ist.
Migrations-Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die wirksame Garnkanallänge in Garnlaufrichtung bevorzugt eine etwa stetige Erweiterung von 0 - 10°, vorzugsweise 1 - 6°, aufweist.
Migrations-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Migrationsdüse 10 zweiteilig als Düsenplatte 12 und Prallplatte 11 ausgebildet ist und über die Länge des Garnkanales 16 einen Einfädelschlitz 23 aufweist, der bevorzugt in der Trennebene zwischen Düsenplatte 12 und Prallplatte 11 angeordnet ist.
Migrations-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Migrationsdüse 10 als einfache oder als Mehrfachdüse ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Migrationsdüse 10 eine Zuführbohrung 40 für Präparationsmittel, unmittelbar in den Garnkanal 16 oder in den Druckluftzufuhrkanal 15 aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Garnkanal 16 eine oder mehrere Taschen 41 für das Präparationsmittel aufweist, welche auf der gegenüberliegenden Seite zu der Mündung der Zuführbohrung 40 für das Präparationsmittel angeordnet ist/sind.
Verwendung der Vorrichtung für eine gute Durchmischung sowie gleichmässige Verteilung von Präparationsmittel auf Filamentgarn, wobei die Filamente zu einem leicht verkreuzten, jedoch knotenfreien Garn 4 verbunden und das Präparationsmittel gleichzeitig optimal am ganzen Garn 4 verteilt wird.