EP2888393A1

EP2888393A1 - Schmelzspinnverfahren und schmelzspinnvorrichtung zur herstellung eines gekräuselten fadens

Info

Publication number: EP2888393A1
Application number: EP13747388.0A
Authority: EP
Inventors: Mathias STÜNDL
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2015-07-01
Also published as: WO2014029627A1; US20150233020A1; CN104583472B; CN104583472A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schmelzspinnverfahren und eine Schmelzspinnvorrichtung zur Herstellung eines gekräuselten Fadens. Hierbei wird durch Spinnen mehrerer Filamente zumindest ein Filamentbündel aus einem thermoplastischen Polymer erzeugt, abgekühlt, verstreckt und mittels eines Luftstromes in einer Stauchkammer zu einem Fadenstopfen komprimiert, wobei der Fadenstopfen zu einem gekräuselten Faden aufgelöst und zu einer Spule aufgewickelt wird. Um die Schrumpfneigung und die Kräuselbeständigkeit an dem gekräuselten Faden unabhängig voneinander einstellen zu können, wird erfindungsgemäß das verstreckte Filamentbündel vor dem Komprimieren in einer ersten Wärmebehandlung zu einer Entspannung auf eine Relaxationstemperatur und in einer zweiten Wärmebehandlung zu einer Vortemperierung auf eine Kräuseltemperatur erwärmt. Hierzu ist zwischen einer Verstreckeinrichtung und einer Texturiereinrichtung zumindest ein weiteres Behandlungsmittel zu einer Wärmebehandlung von zumindest einem Filamentbündel vor Einlauf in die Stauchkammer vorgesehen.

Description

Schmelzspinnverfahren und Schmelz spinn Vorrichtung zur Herstellung eines gekräuselten Fadens

Die Erfindung betrifft ein Schmelzspinnverfahren zur Herstellung eines gekräuselten Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Schmelzspinnvorrichtung zur Herstellung eines gekräuselten Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung sind aus der WO 2011/138 302 AI bekannt.

Bei der Herstellung von gekräuselten Fäden in einem Schmelzspinnprozess, die vorzugsweise für die Herstellung von Teppichen verwendet werden, erfolgen alle Behandlungs schritte zur Ausbildung der gewünschten physi- kalischen Eigenschaften des Garnes üblicherweise nacheinander. Zunächst wird aus einer Schmelze eines Polymers eine Vielzahl von Filamenten ex- trudiert, die als ein Filamentbündel nach einer Abkühlung zusammengeführt, präpariert und verstreckt werden. Nach der Verstreckung des Filamentbündels erfolgt eine Komprimierung des Filamentbündels inner- halb einer Stauchkammer, in welcher das Filamentbündel mittels eines vorzugsweise erwärmten Luftstromes gefördert wird. Innerhalb der Stauchkammer legen sich die Filamente in Bögen und Schlingen zu dem Fadenstopfen ab, wobei durch eine anschließende Abkühlung des Fadenstopfens eine Fixierung der Schlingen und Bögen der Filamente erzeugt wird, die die Kräuselung bewirkt. Bei dem im Stand der Technik bekannten Verfahren und bei der bekannten Vorrichtung sind die zum VerStrecken des Filamentbündels eingesetzten Galettenduos beheizt ausgeführt. So wird das Filamentbündel mittels eines Abzugsgalettenduos aus der Spinneinrichtung abgezogen und auf eine zum VerStrecken erforderliche Temperatur erwärmt. Die Verstreckung des Filamentbündels erfolgt zwischen dem Abzugsgalettenduo und einem anschließenden Streckgalettenduo. Das Streckgalettenduo ist ebenfalls mit erwärmten Galetten ausgeführt, so dass eine temperierte Entspannung an dem Filamentbündel wirksam wird. Anschließend wird das verstreckte und entspannte Filamentbündel unmittelbar mittels eines heißen Luftstromes zu dem Fadenstopfen komprimiert. Die Knickungen, Schlingen und Bögen der Filamente innerhalb des Fadenstopfens bewirken die Kräuselung. Je nach Prozesseinstellungen ergeben sich unterschiedliche Stärken der Kräuselung, wobei als Einstellparameter die Temperatur des Fadenmaterials einen entscheidenen Einfluss ausübt. So gilt allgemein, je höher die Fadentemperatur vor der Komprimierung, desto duktiler sind die Filamente, und desto leichter kann die Kräuselung eingeprägt werden.

Bei dem Stand der Technik tritt nun jedoch das Problem auf, dass die Fa- dentemperatur des Filamentbündels vor dem Komprimieren im Wesentlichen durch die Entspannung des Filamentbündels am beheizten Streckgalettenduo abhängt. Zudem treten überlagert noch Temperierungen durch das Fördermedium beispielsweise einer heißen Luft an dem Filamentbündel auf.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Schmelzspinnverfahren sowie eine Schmelzspinnvorrichtung der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass eine über die Fadentemperatur des Filamentbündels vorgegebene Einstellbarkeit der Kräuselung gewährleistet ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, ein Schmelzspinnverfahren und eine Schmelz spinn Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei welcher die physikalischen Eigenschaften des Fadens im Bezug auf Schrumpf und Kräuselung individuell einstellbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Schmelzspinnverfahren da- durch gelöst, dass das verstreckte Filamentbündel vor dem Komprimieren in einer ersten Wärmebehandlung zu einer Entspannung auf eine Relaxationstemperatur und in einer zweiten Wärmebehandlung zu einer Vortemperierung auf eine Kräuseltemperatur erwärmt wird. Die erfindungsgemäße Schmelz spinn Vorrichtung bietet die Lösung dadurch, dass zwischen der Verstreckeinrichtung und der Textuiereinrichtung zumindest ein weiteres Behandlungsmittel zu einer Wärmebehandlung eines Filamentbündels vor Einlauf in die Stauchkammer vorgesehen ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass an dem verstreckten Filamentbündel vor dem Komprimieren zwei separate Wärmebehandlungen vorgesehen sind, die auf die jeweiligen zu beeinflussende physikalische Eigenschaft des Fadenmaterials und der Filamente abgestimmt werden. So lässt sich die unmittelbar nach dem Verstecken vorgesehene erste Wärmebehandlung dazu nutzen, um eine gewünschte Entspannung an dem Filamentbündel auszuführen, um einen bestimmten Schrumpf an dem Faden zu erhalten. Der Schrumpf kennzeichnet dabei die Fähigkeit des Fadens, bei Temperaturbelastung die Fadenlänge zu reduzieren. Die zweite Wärmebehandlung ist unabhängig von der ersten Wärmebehandlung und kann vorteilhaft dazu genutzt werden, um eine für das Komprimieren und damit für die Kräuselung gewünschte Kräuseltemperatur an dem Filamentbündel zu erhalten. Die Kräuselung stellt die Fähigkeit der Rückfederung der Filamente nach einer mechanischen Belastung dar. Um innerhalb des Filamentbündels jeden der strangförmig geführten Filamente auf eine gewünschte Kräuseltemperatur aufzuwärmen, ist die Verfahrensvariante bevorzugt verwendet, bei welcher das Filamentbündel zur zweiten Wärmebehandlung in mehreren Umschlingungen an einem Warmengalettenduo mit beheizten Galetten geführt wird. Durch die Anzahl der Umschlingungen des Filamentbündels an dem Warmgalettenduo können auch bei höheren Fadenlaufgeschwindigkeiten relativ lange Verweilzeiten erreicht werden, die eine gleichmäßige Durchwärmung des gesamten Filamentbündels gewährleisten. Die Galettenmäntel der beheizten Galetten sind dabei auf die gewünschte Kräuseltemperatur aufgeheizt.

Die erste Wärmebehandlung wird vorteilhaft unmittelbar an einem Streckgalettenduo beheizter Galetten ausgeführt, so dass keine zusätzlichen Behandlungsmittel zu einer Entspannung des Filamentbündels erforderlich sind.

Da die aus einem thermoplastischen Polymer extrudierten Filamente in ihren Eigenschaften sehr stark durch die anschließenden Wärmebehandlungen beeinflussbar sind, bietet das erfindungsgemäße Schmelzspinnverfahren eine hohe Flexibilität in der Einstellung verschiedener Kombinationen der Kräuselung und des Schrumpfes. So ist allgemein bekannt, dass eine niedrige Behandlungstemperatur bei der Entspannung zu einem erhöhten Schrumpf und bei der Komprimierung zu einer niedrigen Kräuselung führt. Umgekehrt ergeben sich bei relativ hohen Behandlungstemperaturen bei der Entspannung ein geringer Schrumpf und bei der Komprimierung der Filamente eine höhere Kräuselung. Um einen gekräuselten Faden mit ausgewogenen Eigenschaften zu erhalten, ist die Verfahrensvariante bevorzugt eingesetzt, bei welcher die Relaxationstemperatur zur Entspannung des Filamentbündels gleich der Kräuseltemperatur zur Vortemperierung des Filamentbündels ist. Damit können gekräuselte Fäden mit geringem Schrumpf und intensiver Kräuselung oder gekräuselte Fäden mit niedriger Kräuselung und erhötem Schrumpf erzeugt werden. Die Verfahrensvariante, bei welcher die Relaxationstemperatur zu Entspannung des Filamentbündels oberhalb der Kräuseltemperatur zur Vortemperierung des Filamentbündels liegt, ist besonders geeignet, um einen gekräuselten Faden mit einem niedrigen Schrumpf und geringer Kräuselung herzustellen. Da die Kräuselung nicht nur die Bauschigkeit des Fadens be- stimmt, sondern auch einen wesentlichen Einfluss auf die Erscheinung des Fadens im Teppich hat, lassen sich damit besondere Farberscheinungen im Teppich erzeugen.

Zur Herstellung von gekräuselten Fäden mit relativ hohem Schrumpf und hoher Kräuselung ist die Verfahrensvariante vorgesehen, bei welcher die Relaxationstemperatur zur Entspannung des Filamentbündels oberhalb der Kräuseltemperatur zur Vortemperierung des Filamentbündels liegt und bei welchem das Filamentbündel zwischen der Entspannung und der Vortem- perierung leicht verstreckt wird. Insoweit ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet, um spezielle Effekte sowohl in dem Faden als auch in dem anschließenden Endprodukt des Teppichs zu realisieren. Die erfindungsgemäße Schmelz spinn Vorrichtung bietet grundsätzlich die Möglichkeit, dass das Behandlungsmittel zur zweiten Wärmebehandlung durch übliche in der Faserindustrie bekannte Heizmittel ausgebildet sein könnte. In dem Übergang des Filamentbündels von der Verstreckeinrichtung zur Texturiereinrichtung lässt sich beispielsweise ein Heizstrahler oder eine Dampfdüse zur Erwärmung des Filamentbündels auf eine Kräuseltemperatur einsetzen.

Besonders vorteilhaft ist jedoch die Variante, bei welcher das Behandlungsmittel als ein Warmgalettenduo mit beheizten Galetten ausgebildet ist. Damit kann in Abhängigkeit vom Fadentiter durch Wahl der Anzahl der Umschlingungen die Verweilzeit zur Wärmebehandlung in einfacher Art und Weise variiert werden. Somit ist die Schmelz spinn Vorrichtung für gekräuselte Fäden jeder Art geeignet. Die hohe Flexibilität zur Ausführung der Wärmebehandlungen wird noch dadurch verbessert, dass gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung das Streckgalettenduo und das Wärmegalettenduo jeweils eine Heizsteuerung aufweisen, durch welche mehrere Galettenheizmittel steuerbar sind. So lassen sich die separaten Wärmebehandlungen durch das Streckgalettenduo und durch das Warmgalettenduo unabhängig voneinander steuern und regeln. Zur Vorgabe der gewünschten Relaxationstemperatur und der gewünschten Kräuseltemperatur sind die Heiz Steuerungen bevorzugt mit einer Prozesssteuereinheit verbunden, durch welche die Prozessparameter vorgegeben werden.

Zur Fixierung der durch die Wärmebehandlungen ausgelösten Materialveränderungen wird die Vorrichtung vorzugsweise mit einer Texturierein- richtung eingesetzt, die eine Kühltrommel zum Abkühlen eines aus der Stauchkammer herausgeführten Fadenstopfens aufweist. Erst nachdem alle komprimierten Filamente innerhalb des Fadenstopfens auf eine gewünschte Kalttemperatur temperiert sind, wird der Fadenstopfen zu dem gekräuselten Faden aufgelöst.

Das erfindungsgemäße Schmelzspinnverfahren und die erfindungsgemäße Schmelzspinnvorrichtung sind grundsätzlich für alle thermoplastischen Polymere geeignet, die für die Faserherstellung genutzt werden. So lassen sich gekräuselte Fäden aus Polyolefine, Polyamide, Polyester oder andere Polymere wie z.B. PTT, PLA herstellen. Das erfindungsgemäße Schmelzspinnverfahren sowie die erfindungsgemäße Schmelz spinn Vorrichtung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1 schematisch eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erf indung sgemäßen S chmelz spinn Vorrichtung Fig. 2 schematisch eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erf indung sgemäßen S chmelz spinn Vorrichtung

In der Fig. 1 ist schematisch eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schmelz spinn Vorrichtung zur Herstellung eines gekräuselten Fadens aus einem thermoplastischen Polymer dargestellt. Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schmelz spinn Vorrichtung ist am Beispiel eines Fadenslaufs gezeigt, wobei derartige Schmelz spinn Vorrichtungen auch zur Herstellung mehrere Fäden parallel nebeneinander ein- gesetzt werden.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung weist eine Spinneinrichtung 1, eine Abkühleinrichtung 5, eine Verstreckeinrichtung 11, eine Texturiereinrichtung 15, eine Nachbehandlungseinrichtung 20 sowie eine Aufwickeleinrichtung 24 auf, die zu einem Fadenlauf hintereinander angeordnet sind. Die Spinneinrichtung 1 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Spinnkopf 2 dargestellt. Der Spinnkopf 2 ist beheizt ausgeführt, um die zur Führung und Verteilung einer Polymerschmelze verwendeten Aggregate und Leitungen zu temperieren. So weist der Spinnkopf 2 an seiner Unterseite eine Spinndüse 3 auf, die mit einer hier nicht dargestellten Spinnpumpe gekoppelt ist. Die Spinndüse 3 trägt an ihrer Unterseite eine Düsenplatte mit einer Vielzahl von Düsenbohrungen, durch welche eine Vielzahl von Filamenten extru- diert werden. Derartige Spinndüsen sind hinlänglich bekannt und insoweit hier nicht näher beschrieben. Die von einem hier nicht dargestellten Extruder zugeführte Polymerschmelze wird dem Spinnkopf 2 über einen Schmelzezulauf 4 zugeführt. Bei der Herstellung mehrerer Fäden parallel nebeneinander trägt der Spinnkopf 2, der in der Fachwelt auch als Spinnbalken bezeichnet wird, mehrere Spinndüsen nebeneinander. Unterhalb der Spinneinrichtung 1 ist eine Abkühleinrichtung 5 vorgesehen, die einen Kühlschacht 6 zur Aufnahme frisch extrudierter Filamente bildet, wobei dem Kühlschacht 6 ein Blasmittel 7 zur Erzeugung eines Kühlluftstromes zugeordnet ist. Die Kühlluft kann hierbei von außen nach innen durch eine Querstromanblasung oder eine Radialanblasung erfolgen. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, einen Kühlluftstrom radial von innen nach außen durch das Filamentbündel zu leiten.

Die durch die Spinndüsen 3 erzeugten Filamente 8 werden nach der Abkühlung zu einem Filamentbündel 10 zusammengeführt. Hierzu ist unterhalb der Abkühleinrichtung 5 eine Präparationseinrichtung 9 vorgesehen. Die Präparation seinrichtung 9 weist üblicherweise einen Sammelf adenführer sowie ein Benetzungsmittel auf. Als Benetzungsmittel können Präparationsstifte oder Präparationswalzen verwendet werden. Der Präparationseinrichtung 9 folgt im Fadenlauf eine Verstreckeinrichtung 11, die in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Abzugsgalettenduo 12 mit zwei beheizten Galetten 12.1 und 12.2 sowie einem Streckgalettenduo 14 mit den beheizten Galetten 14.1 und 14.2 gebildet ist. Die zur Beheizung der Galetten 12.1 und 12.2 des Abzugsgalettenduos und der Galetten 14.1 und 14.2 des Streckgalettenduos 14 verwendeten Galettenheizmittel sind symbolisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 12.3 und 14.3 gekennzeichnet. Die beheizten Galetten 12.1 und 12.2 sowie 14.1 und 14.2 sind jeweils in einer Galettenbox 13 angeordnet. Grundsätzlich besteht dabei die Möglichkeit, dass die Galettenduo s 12 und 14 in separate Galettenboxen oder in einer gemeinsamen Galettenbox angeordnet sind.

Um die jeweiligen Oberflächentemperaturen der beheizten Galettenmäntel der Galetten 12.1 und 12.2 einstellen zu können, ist das Galettenheizmittel 12.3 mit einem Heiz Steuergerät 27.1 gekoppelt. Ebenso sind die Galettenheizmittel 14.3 des Streckgalettenduos 14 mit einem separaten Heiz Steuergerät 27.2 gekoppelt. Die Heiz Steuergeräte 27.1 und 27.2 sind mit einer Prozesssteuereinheit 31 verbunden.

Im weiteren Fadenverlauf ist zwischen der Verstreckeinrichtung 11 und der Texturiereinrichtung 15 ein weiteres Galettenduo vorgesehen, das in diesem Fall als Warmgalttenduo 26 bezeichnet ist. Das Warmgalettenduo 26 weist zwei beheizte Galetten 26.1 und 26.2 mit den zugeordneten Galettenheizmitteln 26.3 auf. Die Galetten 26.1 und 26.2 sind in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls in einer Galettenbox 13 angeordnet. Zur Einstellung der jeweiligen Oberflächentemperaturen der beheizten Galettenmäntel der Galetten 26.1 und 26.2 sind die Galettenheizmittel 26.3 mit einem weiteren Heiz Steuergerät 27.3 verbunden. Das Heiz Steuergerät 27.3 ist mit der Prozesssteuereinheit 31 gekoppelt.

Die Texturiereinrichtung 15 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Förderdüse 16 und eine auf der Auslassseite der Förderdüse 16 angeordnete Stauchkammer 17 gebildet, die mit einer nachgeordneten Kühltrommel 19 zusammenwirkt. Die Förderdüse 16 ist mit einer Druckluftquelle gekoppelt, um das Filamentbündel 10 mittels eines Luftstromes in die Stauchkammer 17 zu fördern und zu einem Fadenstopfen zu komprimieren. Der Luftstrom zur Förderung des Filamentbündels ist vorzugsweise erwärmt. Der Faden- stopfen 18 wird am Umfang der Kühltrommel 19 durch eine Kühlluft gekühlt.

Der Texturiereinrichtung 15 ist eine Nachbehandlungseinrichtung 20 nach- geordnet, die einerseits den Fadenstopfen 18 durch Abzug eines gekräuselten Fadens am Umfang der Kühltrommel 19 auflöst und andererseits eine Verwirbelung des Fadens zur Erhöhung des Fadenschlusses vornimmt. Hierzu ist eine Verwirbelungsdüse 22 zwischen zwei Führungs- galetteneinheiten 23.1 und 23.2 angeordnet. Jede der Führungsgaletten- einheiten 23.1 und 23.2 weist eine Galette und eine Beilaufrolle auf.

Am Ende wird der gekräuselte Faden 21 mittels der Aufwickeleinrichtung 24 zu einer Spule 25 aufgewickelt. Hierzu weist die Aufwickeleinrichtung 24 einen Spulrevolver 28 mit zwei auskragenden Spulspindeln 29.1 und 29.2 auf. Die Spulspindeln werden nacheinander in einem Wickelbereich und einen Wechselbereich geführt, um den gekräuselten Faden kontinuierlich zu Spulen aufzuwickeln. Derartige Aufwickeleinrichtungen sind allgemein bekannt, so dass hierzu keine weitere Beschreibung an dieser Stelle erfolgt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Schmelz spinn Vorrichtung wird beispielsweise über einen Extruder ein Granulat eines thermoplastischen Polymermaterials beispielsweise ein Polyester aufgeschmolzen und über den Schmelzezulauf 4 dem Spinnkopf 2 zugeführt. Innerhalb des Spinnkopfes 2 wird die Schmelze mit einer Spinnpumpe zur Spinndüse 3 unter Druck gefördert, so dass an der Unterseite der Spinndüse 3 aus den Düsenöffnungen der Düsenplatte eine Vielzahl von Filamenten 8 austreten. Die frisch extrudierten Filamente 8 werden innerhalb der Ab- kühleinrichtung 5 mit einem Kühlluftstrom gekühlt und am Ende zu einem Filamentbündel 10 zusammengeführt. Hierzu werden die Filamente 8 mit einem Präparationsfluid vorzugsweise einer Öl- Wasser-Emulsion benetzt. Das Filamentbündel 10 wird durch das Abzugsgalettenduo 12 aus der Spinneinrichtung abgezogen. Die Galettenheizmittel 12.3 sind über das zugeordnete Heiz Steuergerät derart eingestellt, dass die Galetten 12.1 und 12.2 an ihren Galettenmänteln eine Oberflächentemperatur im Bereich von 90°C bis 100°C aufweisen. Dabei wird das Filamentbündel 10 mit vorzugsweise 7 bis 15 Umschlingungen an dem Abzugsgalettenduo 12 geführt. Hierdurch wird das Fadenmaterial der Filamente auf eine zum VerStrecken geeignete Temperatur erwärmt.

Zum Verstecken des Filamentbündels 10 wird das Streckgalettenduo 14 gegenüber dem Abzugsgalettenduo 12 mit einer höheren Geschwindigkeit angetrieben, so dass das Filamentbündel 10 in der Fadenstrecke zwischen dem Abzugsgalettenduo 12 und dem Streckgalettenduo 13 verstreckt wird.

Nach dem Verstecken wird das verstreckte Filamentbündel 10 vor dem Komprimieren in einer ersten Wärmebehandlung zu einer Entspannung auf einer Relaxationstemperatur erwärmt. Die erste Wärmebehandlung nach dem Verstecken wird unmittelbar durch das Streckgalettenduo 14 ausgeführt. Hierzu sind die Galettenheizmittel 14.3 über das Heiz Steuergerät 27.2 auf eine für das Fadenmaterial geeignete Relaxationstemperatur eingestellt. Je nach Polymertyp weisen die Galettenmäntel der Galetten 14.1 und 14.2 eine Oberflächentemperatur im Bereich von 120 bis 240°C vorzugsweise 170 bis 210°C auf. Die Oberflächentemperatur der Galettenmäntel der Galetten 14.1 und 14.2 stellt gleichzeitig die Relaxationstemperatur dar, mit welcher das Fadenmaterial der Filamente innerhalb des Filamentbündels 10 erwärmt werden. Das Filamentbündel 10 wird hierzu vorzugsweise mit insgesamt 8 bis 12 Umschlingungen an dem Galettenduo 14 geführt. Die Anzahl der Umschlingungen an dem Galettenduo 14 bestimmt dabei die Ver- weilzeit zur Entspannung der Filamente.

Um für den Texturiervorgang besonders geeignete Temperierungen des Filamentbündels zu erhalten, wird in einer zweiten Wärmebehandlung das Filamentbündel auf eine Kräuseltemperatur erwärmt. Hierzu sind die Galetten 26.1 und 26.2 des Warmgalettenduos durch die Galettenheizmittel 26.3 auf eine vorbestimmte Oberflächentemperatur der Galettenmäntel beheizt. Die Oberflächentemperatur der Galettenmäntel der Galetten 26.1 und 26.2 entspricht der Kräuseltemperatur, auf die das Fadenmaterial der Filamente erwärmt wird. Die Vorgaben und Einstellungen erfolgen hierbei über die Prozesssteuereinheit 31, die mit dem Galettensteuergerät 26.3 gekoppelt ist.

Die Einstellung der Kräuseltemperatur bei der zweiten Wärmebehandlung an dem verstreckten Filamentbündel ist abhängig von dem jeweils ge- wünschten Garneffekt, der an dem gekräuselten Faden erreicht werden soll. Hierbei sind grundsätzlich folgende Einstellungsvarianten möglich.

Bei einer ersten Variante werden die Relaxationstemperaturen bei der ersten Wärmebehandlung zur Entspannung und die Kräuseltemperatur bei der zweiten Wärmebehandlung zu einer Vortemperierung des Filamentbündels auf ein gleiches Niveau eingestellt. Je nach absoluter Höhe der Temperatur können je nach Fadenmaterial unterschiedliche Garntypen erzeugt werden. So ist allgemein bekannt, dass bei sehr hohen Relaxationstemperaturen und Kräuseltemperaturen im Bereich von oberhalb 190°C die Entspannung zu einem sehr niedrigen Schrumpf verhalten führt. Der Schrumpf ist die Fähigkeit der Fasern sich bei einer Temperaturbelastung zu verkürzen. Die Einstellung relativ hoher Kräuseltemperaturen an dem Filamentbündel führen dazu, dass die Duktilität der Filamente zunimmt und somit beim Komprimieren der Filamente zu dem Fadenstopfen eine intensive Knickung, Schlingen- und Bogenbildung erfolgt. Daraus resultiert eine relativ hohe Kräuselung und Kräuselungsbeständigkeit des gekräuselten Fadens. Die Kräuselung lässt sich dabei als eine Rückfederung der Faser nach einer mechanischen Belastung bestimmen. Je höher der Grad der Rückfederung der Faser ist, umso kräuselbeständiger ist der Faden.

Durch die Einstellung des Temperaturniveaus lassen sich bei der ersten Va- riante bei identischer Relaxationstemperatur und Kräuseltemperatur auch gekräuselte Garne herstellen, die durch einen relativ hohen Schrumpf und eine niedrige Kräuselung gekennzeichnet sind. So werden bei sehr niedriger Relaxationstemperatur der ersten Wärmebehandlung keine ausreichenden Entspannungen der Filamente erzeugt. Die in den Filamenten verbleibenden Restspannungen führen sodann zu einer hohen Schrumpf neigung des gekräuselten Garnes. Beim Vortemperieren wirken sich niedrige Kräuseltemperaturen auf eine mangelnde Duktilität der Filamente aus, die zu einer niedrigen Kräuselung und Kräuselungsbeständigkeit des Garnes führen. Bei unterschiedlichem Temperaturniveau zwischen der Relaxationstemperatur und der Kräuseltemperatur sind zwei weitere Varianten zur Herstellung von gekräuselten Garnen zu unterscheiden. Bei einer weiteren Variante wird die Wärmebehandlung zur Entspannung mit einer Relaxationstem- peratur ausgeführt, die wesentlich höher ist als die Kräuseltemperatur bei der zweiten Wärmebehandlung zu einer Vortemperierung des Filament- bündels. Damit wird ein gekräuseltes Garn erzeugt, das durch einen niedrigen Schrumpf und eine niedrige Kräuselung gekennzeichnet ist.

Bei der Variante, bei welcher die Relaxationstemperatur bei der Wärmebehandlung zur Entspannung des Filamentbündels höher ist als die Kräuseltemperatur bei der zweiten Wärmebehandlung zur Vortemperierung des Filamentbündels und bei welcher das Filamentbündel zwischen der Ent- Spannung und der Vortemperierung leicht verstreckt wird, treten umgekehrte Effekte auf, so das ein Garn mit hohem Schrumpf und hoher Kräuselung erzeugt wird. Die Höhe der Nachverstreckung beeinflusst massgeblich den Schrumpf des Fadens, der im Bereich von -1% bis +5% liegen könnte. Es hat sich gezeigt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren gekräuselte Fäden herstellbar sind, die besondere Effekte insbesondere bei der Teppichherstellung erzeugen. So ist allgemein bekannt, dass die Kräuselung nicht nur auf die Bauschigkeit des Garnes sondern auch auf die Erscheinung der Fasern im Teppich einen wesentlichen Einfluss hat. So wird die Farber- scheinung durch die Kräuselung bestimmt. Ein stark gekräuseltes Filament ergibt in einem Teppich tendenziell mattere, weniger kontrastreiche Farben, da vermehrt auf mehr abgeknickte Seitenflächen der Filamente geblickt wird. Ein erhöhter Schrumpf ist aber ungewünscht, da sich die Faser sonst bei Temperaturbelastung zu stark zusammenzieht und damit die Polhöhe im Teppich reduziert wird. Somit lassen sich Teppiche mit kontrastreichen Farben tendenziell mit gekräuselten Fäden herstellen, die durch eine niedrige Kräuselung und einen niedrigen Schrumpf gekennzeichnet sind. Bei dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schmelz spinn Vorrichtung nach Fig. 1 wird die erste und zweite Wärmebehandlung an dem verstreckten Faden jeweils durch Galettenduos ausgeführt. Eine derartige Wärmebehandlung hat sich insbesondere bei hohen Prozessgeschwindigkei- ten im Bereich von 4.000 m/min, wie sie bei der Herstellung von gekräuselten Fäden üblich sind, bewährt. Durch die Wahl der Umschlingungen des Filamentbündels lassen sich auch längere Verweilzeiten realisieren. Grundsätzlich ist jedoch die Wärmebehandlung durch Galettenduo nicht zwingend erforderlich. So können auch andere zur Erwärmung von Fasern übli- eher Behandlungsmittel verwendet werden, um eine Entspannung an dem Filamentbündel oder eine Vortemperierung des Filamentbündels vorzunehmen. So ist es möglich, dass die Temperierung des Filamentbündels durch Wärmestrahler oder einem Heißdampf erfolgt. Zum Komprimieren wird das Filamentbündel 10 durch die Förderdüse 16 in die Stauchkammer 17 gefördert und zu einem Fadenstopfen aufgestaut. Die Förderung des Filamentbündels kann hierbei mit einem Heißluftstrom oder mit einem Kaltluftstrom erfolgen. Hierbei ist die Vortemperierung des Filamentbündels auf die Kräuseltemperatur zu berücksichtigen. Der durch die komprimierten Filamente des Filamentbündels 10 gebildet Fadenstopfen 18 wird aus der Stauchkammer 17 gefördert und am Umfang der Kühltrommel 19 abgekühlt. Die Auflösung des Fadenstopfens 18 zu dem gekräuselten Faden 21 erfolgt durch die Nachbehandlungseinrichtung 20, die eine erste Führung sgaletteneinheit 23.1 aufweist. Im weiteren Verlauf wird der gekräuselte Faden 21 in der Verwirbelungsdüse 22 verwirbelt und anschließend über die zweite Führungsgaletteneinheit 23.2 zur Aufwickeleinrichtung 24 geführt. In der Aufwickeleinrichtung 24 wird der gekräuselte Faden 21 zu der Spule 25 gewickelt. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Schmelzspinnverfahren sowie die erfindungsgemäße Schmelz spinn Vorrichtung am Beispiel des Fadenlaufs eines gekräuselten Fadens dargestellt, der aus einem Filamentbündel erzeugt wird. Derartige gekäuselte Fäden werden bevorzugt als einfarbige Fäden hergestellt. Zur Erzeugung von mehrfarbigen Fäden, die bevorzugt für die Herstellung von Teppichen verwendet werden, wird der gekräuselte Faden aus mehreren farbigen Filamentbündeln erzeugt. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung weist die Spinneinrichtung 1 einen Spinnkopf 2 auf, an dessen Unterseite drei Spinndüsen nebeneinander gehalten sind. Jede der Spinndüsen 3.1, 3.2 und 3.3 ist mit einer separaten Spinnpumpe ver- bunden, die über die Schmelzezuläufe 4.1, 4.2 und 4.3 mit jeweils separaten Extrudern gekoppelt sind. So lässt sich aus jeder Spinndüse 3.1, 3.2 und 3.3 unterschiedlich gefärbte Polymerschmelzen zu einer Schar von Filamenten extrudieren. Die Filamente 8 werden gemeinsam durch einen Kühlschacht 6 der Abkühleinrichtung 5 geführt und mittels eines Kühlluftstromes abge- kühlt. Der Kühlluftstrom wird hierbei durch ein Blasmittels 7 vorzugsweise eine Querstromanblasung erzeugt. Unterhalb der Abkühleinrichtung 5 ist eine Präparationseinrichtung 9 vorgesehen, die zu jeder Spinndüse 3.1 bis 3.2 jeweils ein Benetzungsmittel 9.1 bis 9.3 aufweist, um die durch eine der Spinndüsen extrudierten Filamente 8 zu einem Filamentbündel zusammen- zuführen. Die Schar der Filamente 8 wird zu insgesamt drei Filamentbündeln 10.1, 10.2 und 10.3 zusammengeführt. Die Filamentbündel 10.1,

10.2 und 10.3 werden durch separate Spinngaletteneinheiten 30.1, 30.2 und

30.3 aus der Spinneinrichtung 1 abgezogen und zu einer nachfolgenden Verstreckeinrichtung 11 geführt. Die Spinngaletteneinheiten 30.1, 30.2 und 30.3 weisen jeweils eine Galette und eine Beilaufrolle auf.

In der Verstreckeinrichtung 11 werden die Filamentbündel 10.1, 10.2, und 10.3 parallel nebeneinander geführt und gemeinsam verstreckt. Hierzu weist die Verstreckeinrichtung 11 ein Abzugsgalettenduo 12 und ein Streckgalettenduo 14 auf. Das Abzugsgalettenduo 12 ist in diesem Fall durch eine beheizte Galette 12.1 und eine Beilaufrolle 12.4 gebildet. Die beheizte Galette 12.1 weist ein Galettenheizmittel 12.3 auf, das über ein Heisteuergerät 27.1 steuerbar ist. Das Streckgalettenduo 14 weist die beheizten Galetten 14.1 und 14.2 auf, deren Galettenmäntel durch die Galettenheizmittel 14.3 erwärmt werden. Das Galettenheizmittel 14.3 ist mit einem Heiz Steuergerät 27.2 gekoppelt. Insoweit ist das Streckgalettenduo 14 identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und innerhalb einer Galettenbox 13 angeordnet.

Unterhalb der Verstreckeinrichtung 11 ist ein Warmgalettenduo 26 vorgesehen, das ebenfalls identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ausgebildet ist, so dass an dieser Stelle Bezug zu der vorgenann- ten Beschreibung genommen wird.

Die nachfolgende Texturiereinrichtung 15, die Nachbehandlungseinrichtung 20 und die Aufwickeleinrichtung 24 sind identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, so dass auch an dieser Stelle auf die vorgenannte Beschreibung Bezug genommen wird.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung werden die Filamentbündel 10.1, 10.2 und 10.3 gemeinsam mittels des Streckgalettenduos 14 zur Entspannung auf eine Relaxationstemperatur erwärmt. Hierzu werden die Filamentbündel 10.1 bis 10.3 parallel nebeneinander in mehreren Umschlingungen um die Galetten 14.1 und 14.2 geführt.

Die Vortemperierung der Filamentbündel 10.1 bis 10.2 auf die Kräuseltemperatur erfolgt durch das Warmgalettenduo 26, wobei die Filamentbündel 10.1 bis 10.3 ebenfalls parallel nebeneinander mit mehreren Umschlingungen an den Galetten 26.1 und 26.2 geführt sind.

Zur Texturierung werden die Filamentbündel 10.1 bis 10.3 gemeinsam durch die Förderdüse 16 zu einem Fadenstopfen 18 komprimiert. Der Fadenstopfen 18 wird so aus unterschiedlich farbigen Filamentbündeln erzeugt und nach der Abkühlung zu dem gekräuselten Faden aufgelöst. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, die unterschiedlich farbigen Filamentbündel 10.1 bis 10.3 separat zu jeweils einem separaten Fadenstopfen zu komprimieren und zu mehreren gekräuselten Fäden aufzulösen, die anschließend in der Nachbehandlungseinrichtung 20 mit Hilfe der Verwirbelungsdüse 22 zu einem Verbundfaden kombiniert werden.

Das erfindungsgemäße Schmelzspinnverfahren sowie die erfindungsgemäße Schmelz spinn Vorrichtung erstrecken sich somit auf gekräuselte Monoco- lorfäden als auch auf gekräuselte Multicolorfäden. Es können Fäden mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften wie Einzeltiter, Quer- schnitt, Farbe oder auch unterschiedliche Polymertypen vorliegen. Wesentlich hierbei ist, dass die Wärmebehandlungen zur Relaxation der Filamente und die Wärmebehandlung zur Vortemperierung der Texturierung in separaten Behandlungs schritten erfolgt. Somit ist gewährleistet, dass die Ent- Spannung der Filamente und die Kräuselung der Filamente unabhängig voneinander einstellbar sind. Das erfindungsgemäße Schmelzspinnverfahren sowie die erfindungsgemäße Schmelz spinn Vorrichtung sind grundsätzlich für alle thermoplastischen Polymere geeignet, die zur Faserherstellung eingesetzt werden.

Bezugszeichenliste

1 Spinneinrichtung

2 Spinnkopf

3, 3.1, 3.2, 3.3 Spinndüse

4, 4.1, 4.2, 4.3 Schmelzezulauf

5 Abkühleinrichtung

6 Kühlschacht

7 Blasmittel

8 Filament

9 Präparation seinrichtung

10, 10.1, 10.2, 10.3 Filamentbündel

11 Verstreckeinrichtung

12 Abzugsgalettenduo

12.1, 12.2, beheizte Galetten

12.3 Galettenheizmittel

12.4 Beilaufrolle

13 Galettenbox

14 Streckgalettenduo

14.1, 14.2 beheizte Galetten

14.3 Galettenheizmittel

15 Texturiereinrichtung

16 Förderdüse

17 Stauchkammer

18 Fadenstopfen

19 Kühltrommel

20 Nachbehandlungseinrichtung

21 gekräuselter Faden 22 Verwirbelungsdüse

23.1, 23.2 Führungsgaletten

24 Aufwickeleinrichtung

25 Spule

26 Warmgalettenduo

26.1, 26.2 beheizte Galetten

26.3 Galettenheizmittel

27.1, 27.2, 27.3 Heiz Steuergerät

28 Spulrevolver

29.1, 29.2 Spulspindel

30.1, 30.2, 30.3 Spinngaletteneinheit

31 Prozesssteuereinheit

Claims

Patentansprüche

1. Schmelzspinnverfahren zur Herstellung eines gekräuselten Fadens, bei welchem durch Spinnen mehrerer Filamente zumindest ein Filamentbündel aus einem thermoplastischen Polymer erzeugt wird, bei welchem das Filamentbündel nach einer Abkühlung verstreckt und mittels eines temperierten Luftstroms in einer Stauchkammer zu einem Fadenstopfen komprimiert wird und bei welchem der Fadenstopfen zu einem gekräuselte Faden aufgelöst und zu einer Spule auf- gewickelt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

das verstreckte Filamentbündel vor dem Komprimieren in einer ersten Wärmebehandlung zu einer Entspannung auf eine Relaxationstemperatur und in einer zweiten Wärmebehandlung zu einer Vortemperierung auf eine Kräuseltemperatur erwärmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Filamentbündel zur zweiten Wärmebehandlung in mehreren Um- schlingungen an einem Warmgalettenduo mit beheizten Galetten geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Filamentbündel zur ersten Wärmebehandlung in mehreren Umschlingungen an einem Streckgalettenduo mit beheizten Galetten geführt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Relaxationstemperatur zur Entspannung des Filamentbündels gleich der Kräuseltemperatur zur Vortemperierung des Filamentbündels ist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Relaxationstemperatur zur Entspannung des Filamentbündels oberhalb der Kräuseltemperatur zur Vortemperierung des Fiamentbündels liegt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Relaxationstemperatur zur Entspannung des Filamentbündels oberhalb der Kräuseltemperatur zur Vortemperierung des Filamentbündels liegt und dass das Filamentbündel zwischen der Entspannung und der Vortemperierung leicht ver streckt wird.

Schmelzspinnvorrichtung zur Herstellung eines gekräuselten Fadens mit einer Schmelz spinneinrichtung (1), mit einer Abkühleinrichtung (5), mit einer Verstreckeinrichtung (11), mit einer Texturiereinrichtung (15), die eine Förderdüse (16) und eine Stauchkammer (17) aufweist, und mit einer Aufwickeleinrichtung (24), wobei die Verstreckeinrichtung (11) ein Abzugsgalettenduo (12) und ein Streckgalettenduo (14) mit beheizten Galetten (12.1, 12.2, 14.1 14.2) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Verstreckeinrichtungen (11) und der Texturiereinrichtung (15) zumindest ein weiteres Behandlungsmittel (26) zu einer Wärmebehandlung von zumindest einem Filamentbündel (10) vor Einlauf in die Texturiereinrichtung (15) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Behandlungsmittel als ein Warmgalettenduo (26) mit beheizten Galetten (26.1, 26.2) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Streckgalettenduo (14) und das Warmgalettenduo (26) jeweils ein Heiz Steuergerät (27.2, 27.3) aufweisen, durch welche mehrere

Galettenheizmittel (14.3, 26.3) steuerbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Heiz Steuergeräte (27.2, 27.3) mit einer Prozesssteuereinheit (31) verbunden sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Texturiereinrichtung (15) eine Kühltrommel (19) zum Abkühlen eines aus der Stauchkammer (17) herausgeführten Fadenstopfens (18) aufweist.