EP2888393A1 - Schmelzspinnverfahren und schmelzspinnvorrichtung zur herstellung eines gekräuselten fadens - Google Patents

Schmelzspinnverfahren und schmelzspinnvorrichtung zur herstellung eines gekräuselten fadens

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Publication number
EP2888393A1
EP2888393A1 EP13747388.0A EP13747388A EP2888393A1 EP 2888393 A1 EP2888393 A1 EP 2888393A1 EP 13747388 A EP13747388 A EP 13747388A EP 2888393 A1 EP2888393 A1 EP 2888393A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filament bundle
godet
temperature
heat treatment
relaxation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13747388.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mathias STÜNDL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Original Assignee
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oerlikon Textile GmbH and Co KG filed Critical Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Publication of EP2888393A1 publication Critical patent/EP2888393A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D10/00—Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
    • D01D10/02—Heat treatment
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/22—Formation of filaments, threads, or the like with a crimped or curled structure; with a special structure to simulate wool
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J13/00—Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass
    • D02J13/001—Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass in a tube or vessel
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2331/00—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products
    • D10B2331/04—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyesters, e.g. polyethylene terephthalate [PET]
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2503/00—Domestic or personal
    • D10B2503/04—Floor or wall coverings; Carpets

Definitions

  • the invention relates to a melt spinning process for producing a crimped yarn according to the preamble of claim 1 and to a melt spinning apparatus for producing a crimped yarn according to the preamble of claim 7.
  • a generic method and a generic device are known from WO 2011/138 302 AI.
  • crimped yarns in a melt spinning process which are preferably used for the production of carpets
  • all treatment steps to form the desired physical properties of the yarn are usually carried out in succession.
  • a plurality of filaments are extruded from a melt of a polymer, which are combined as a bundle of filaments after cooling, prepared and drawn.
  • the filament bundle is compressed within a stuffer box in which the filament bundle is conveyed by means of a preferably heated air stream.
  • the filaments lie in sheets and loops to the yarn plug, whereby a fixation of the loops and sheets of filaments is produced by a subsequent cooling of the yarn plug, which causes the crimping.
  • the godet duo used for stretching the filament bundle are designed to be heated.
  • the filament bundle is withdrawn from the spinning device by means of a withdrawal godet duo and heated to a temperature required for stretching.
  • the drawing of the filament bundle takes place between the withdrawal godet duo and a subsequent draw godet duo.
  • the draw godet duo is also made with heated godets so that a tempered release on the filament bundle becomes effective.
  • the stretched and relaxed filament bundle is compressed directly by means of a hot air flow to the yarn plug.
  • the kinks, loops and bows of the filaments within the yarn plug cause the crimp.
  • tempering processes are superimposed by the conveying medium, for example a hot air, on the filament bundle.
  • Another object of the invention is to provide a melt spinning method and a melt spinning device in which the physical properties of the thread are individually adjustable with respect to shrinkage and curl.
  • This object is achieved according to the invention for the melt spinning process by heating the drawn filament bundle to a relaxation temperature in a first heat treatment before compression and to a crimp temperature in a second heat treatment to a pre-tempering.
  • the inventive melt spinning device offers the solution in that between the drawing device and the texturing device at least one further treatment agent is provided for a heat treatment of a filament bundle before entry into the stuffer box.
  • the invention is characterized in that two separate heat treatments are provided on the stretched filament bundle before compression, which are tuned to the respective physical property of the thread material and the filaments to be influenced.
  • the first heat treatment provided immediately after hiding can be used to achieve a desired relaxation on the skin
  • filament bundles to obtain a certain shrinkage on the thread.
  • the shrinkage characterizes the ability of the thread to reduce the thread length when exposed to heat.
  • the second heat treatment is independent of the first heat treatment and can be used advantageously to obtain a desired crimping temperature at the filament bundle for the compression and thus for the crimping.
  • the crimping represents the ability of springback of the filaments after mechanical stress.
  • heated godets In order to heat each of the stranded filaments within the filament bundle to a desired crimp temperature, the process variant in which the filament bundle is subjected to a second heat treatment in multiple wraps on a hot-blanket duo is preferred heated godets is performed. Due to the number of wraps of the filament bundle on the Warmgalettenduo relatively long residence times can be achieved even at higher yarn speeds, which ensure uniform heating of the entire filament bundle. The galette coats of the heated godets are heated to the desired crimp temperature.
  • the first heat treatment is advantageously carried out directly on a stretch godet godet heated godet, so that no additional treatment means to a relaxation of the filament bundle are required.
  • the melt spinning process according to the invention offers high flexibility in setting various combinations of crimping and shrinkage.
  • a low treatment temperature during relaxation leads to increased shrinkage and during compression to a low crimp.
  • a low shrinkage and the compression of the filaments higher curl.
  • the process variant is preferably used, in which the relaxation temperature for the relaxation of the filament bundle is equal to the crimping temperature for preheating the filament bundle.
  • crimped low shrinkage and intensive crimping yarns or crimped low crimping yarns with increased shrinkage can be produced.
  • the process variant in which the relaxation temperature to relaxation of the filament bundle is above the crimping temperature for preheating the filament bundle is particularly suitable for producing a crimped yarn with a low shrinkage and low crimping. Since the crimp not only determines the bulkiness of the thread, but also has a significant influence on the appearance of the thread in the carpet, it can be used to create special color effects in the carpet.
  • the method variant For producing crimped threads with a relatively high shrinkage and high crimping, the method variant is provided in which the relaxation temperature for relaxing the filament bundle lies above the crimping temperature for preheating the filament bundle and in which the filament bundle lies between the decompression and the preheating. slightly stretched.
  • the inventive method is particularly suitable to realize special effects both in the thread and in the subsequent end product of the carpet.
  • the inventive melt spinning device basically offers the possibility that the treatment agent for the second heat treatment could be formed by conventional heating means known in the fiber industry.
  • a radiant heater or a steam nozzle can be used to heat the filament bundle to a curling temperature.
  • the treatment agent is designed as a Warmgalettenduo with heated godets.
  • the residence time for heat treatment can be varied in a simple manner.
  • the melt-spinning device is suitable for crimped threads of any kind.
  • the high flexibility for carrying out the heat treatments is further improved by the fact that, in accordance with an advantageous development, the draw godet duo and the heat doublet duo each have a heating control, by means of which several godet heating means can be controlled.
  • the separate heat treatments can be controlled and regulated independently of each other by the draw godet duo and by the hot godet duo.
  • the heating controls are preferably connected to a process control unit, by which the process parameters are specified.
  • the device is preferably used with a texturizing device which has a cooling drum for cooling a yarn stopper led out of the stuffer box. Only after all compressed filaments within the yarn plug are tempered to a desired cold temperature, the yarn plug is dissolved into the crimped yarn.
  • the melt spinning process according to the invention and the melt spinning device according to the invention are basically suitable for all thermoplastic polymers used for fiber production.
  • crimped filaments of polyolefins, polyamides, polyesters or other polymers such as e.g. PTT, PLA manufacture.
  • the melt spinning process according to the invention and the inventive melt spinning apparatus will be explained in more detail below with reference to some embodiments with reference to the accompanying figures.
  • FIG. 1 shows schematically a view of a first embodiment of the invention erf indung according to S chmelz spinning device
  • FIG. 2 shows schematically a view of another embodiment of the invention erf indung according to S chmelz spinning device
  • Fig. 1 is a schematic view of a first embodiment of the inventive melt spinning device for producing a crimped yarn of a thermoplastic polymer is shown.
  • the embodiment of the inventive melt spinning device is shown using the example of a yarn run, wherein such melt spinning devices are also used for producing a plurality of threads in parallel next to each other.
  • the embodiment of the inventive melt spinning apparatus shown in FIG. 1 comprises a spinning device 1, a cooling device 5, a stretching device 11, a texturing device 15, an aftertreatment device 20 and a winding device 24, which are arranged one behind the other to form a yarn path.
  • the spinning device 1 is shown in this embodiment by a spinning head 2.
  • the spinning head 2 is designed to be heated in order to temper the units and lines used to guide and distribute a polymer melt.
  • the spinning head 2 on its underside a spinneret 3, which is coupled to a spinning pump, not shown here.
  • the spinneret 3 carries on its underside a nozzle plate having a plurality of nozzle bores through which a plurality of filaments are extruded.
  • the polymer melt supplied by an extruder, not shown here, is fed to the spinning head 2 via a melt feed 4.
  • a spinner which is also referred to in the art as a spinner, several spinnerets side by side.
  • a cooling device 5 is provided below the spinning device 1, which forms a cooling shaft 6 for receiving freshly extruded filaments, wherein the cooling shaft 6 is associated with a blowing means 7 for generating a cooling air flow.
  • the cooling air can in this case be carried out from the outside to the inside by a transverse flow blowing or a radial blowing. In principle, however, it is also possible to direct a cooling air flow radially from the inside to the outside through the filament bundle.
  • the filaments 8 produced by the spinnerets 3 are combined after cooling to a filament bundle 10.
  • a preparation device 9 is provided below the cooling device 5.
  • the preparation device 9 usually has a Sammelf Adenixie and a wetting agent. As wetting agents, preparation pens or preparation rollers can be used.
  • the preparation device 9 follows in the threadline a stretching device 11, which is formed in this embodiment by a Abzugsgalettenduo 12 with two heated godets 12.1 and 12.2 and a Streckgalettenduo 14 with the heated godets 14.1 and 14.2.
  • the Galetten2020sch used to heat the godets 12.1 and 12.2 of the Abzugsgalettenduos and the godets 14.1 and 14.2 of the stretch godet Duess 14 are symbolically represented and identified by the reference numerals 12.3 and 14.3.
  • the heated godets 12.1 and 12.2 and 14.1 and 14.2 are each arranged in a godet box 13. Basically, there is the Possibility that the Galettenduo s 12 and 14 are arranged in separate godet boxes or in a common godet box.
  • the godet heating means 12.3 is coupled to a heating control unit 27.1.
  • the Galettenitzstoff 14.3 of the stretch godet Duotroco 14 are coupled to a separate heating control unit 27.2.
  • the heating control devices 27.1 and 27.2 are connected to a process control unit 31.
  • a further pair of godets is provided between the drawing device 11 and the texturing device 15, which in this case is designated as a warm-up duet 26.
  • the Warmgalettenduo 26 has two heated godets 26.1 and 26.2 with the associated Galettensammlungschn 26.3.
  • the godets 26.1 and 26.2 are also arranged in a godet box 13 in this embodiment.
  • the godet heating means 26.3 are connected to a further heating control unit 27.3.
  • the heating control unit 27.3 is coupled to the process control unit 31.
  • the texturing device 15 is formed in this embodiment by a delivery nozzle 16 and a stuffer box 17 arranged on the outlet side of the delivery nozzle 16, which cooperates with a downstream cooling drum 19.
  • the delivery nozzle 16 is coupled to a compressed air source to convey the filament bundle 10 by means of an air flow into the stuffer box 17 and to compress it into a yarn plug.
  • the air flow for conveying the filament bundle is preferably heated.
  • the string- plug 18 is cooled at the periphery of the cooling drum 19 by a cooling air.
  • the texturing device 15 is arranged downstream of an aftertreatment device 20, which on the one hand dissolves the yarn plug 18 by subtracting a crimped yarn at the circumference of the cooling drum 19 and, on the other hand, swirls the yarn to increase the thread closing.
  • a swirl nozzle 22 is arranged between two guide galette units 23.1 and 23.2.
  • Each of the guide godet units 23.1 and 23.2 has a galette and a by-pass roller.
  • the winding device 24 has a winding turret 28 with two projecting winding spindles 29.1 and 29.2.
  • the winding spindles are successively guided in a winding area and a change area to continuously wind the crimped thread into coils.
  • Such winders are well known, so that no further description is made at this point.
  • a polyester melted through an extruder granules of a thermoplastic polymer material, for example, a polyester and fed via the melt inlet 4 to the spinning head 2.
  • the melt is conveyed with a spinning pump to the spinneret 3 under pressure, so that emerge at the bottom of the spinneret 3 from the nozzle openings of the nozzle plate a plurality of filaments 8.
  • the freshly extruded filaments 8 are removed within the range Cooling device 5 cooled with a cooling air flow and combined at the end to form a filament bundle 10.
  • the filaments 8 are wetted with a preparation fluid, preferably an oil-water emulsion.
  • the filament bundle 10 is withdrawn from the spinning device by the withdrawal godet duo 12.
  • the Galetten2020sch 12.3 are set on the associated heating control unit such that the godets 12.1 and 12.2 have a surface temperature in the range of 90 ° C to 100 ° C at their godet coats.
  • the filament bundle 10 is guided on the withdrawal godet duo 12 with preferably 7 to 15 wraps.
  • the filament yarn material is heated to a temperature suitable for stretching.
  • the draw godet duo 14 is driven at a higher speed relative to the draw godet doublet 12, so that the filament bundle 10 is stretched in the yarn path between the draw godet duo 12 and the draw godet duo 13.
  • the drawn filament bundle 10 is heated to a relaxation temperature at a relaxation temperature prior to compression in a first heat treatment.
  • the first heat treatment after hiding is carried out directly by the draw godet duo 14.
  • the godet heating means 14.3 are set via the heating control unit 27.2 to a relaxation temperature suitable for the thread material.
  • the godet coats of the godets 14.1 and 14.2 have a surface temperature in the range from 120 to 240 ° C., preferably 170 to 210 ° C.
  • the surface temperature of the godet coats of the godets 14.1 and 14.2 simultaneously represents the relaxation temperature, with which the thread material of the filaments within the filament bundle 10 are heated.
  • the filament bundle 10 is preferably guided with a total of 8 to 12 wraps on the godet duo 14. The number of wraps on the godet pair 14 determines the residence time for the relaxation of the filaments.
  • the filament bundle is heated to a crimping temperature in a second heat treatment.
  • the godets 26.1 and 26.2 of the Warmgalettenduos are heated by the Galettenitzsch 26.3 to a predetermined surface temperature of the godet coats.
  • the surface temperature of the godet shells of godets 26.1 and 26.2 corresponds to the crimping temperature to which the thread material of the filaments is heated.
  • the specifications and settings are made via the process control unit 31, which is coupled to the godet control unit 26.3.
  • the setting of the crimping temperature in the second heat treatment on the drawn filament bundle is dependent on the respective desired yarn effect which is to be achieved on the crimped yarn. Basically, the following settings are possible.
  • the relaxation temperatures in the first heat treatment for relaxation and the crimping temperature in the second heat treatment are set to a pre-heating of the filament bundle to an equal level.
  • different yarn types can be produced depending on the thread material. So it is well known that at very high relaxation temperatures and Crimping temperatures in the range of above 190 ° C the relaxation leads to a very low shrinkage behavior. Shrinkage is the ability of the fibers to shorten on exposure to temperature.
  • the setting of relatively high crimping temperatures on the filament bundle causes the ductility of the filaments to increase, thus resulting in intense buckling, looping and bowing upon compression of the filaments to the yarn plug. This results in a relatively high crimp and crimp resistance of the crimped yarn.
  • the crimp can be determined as a springback of the fiber after a mechanical load. The higher the degree of springback of the fiber, the more curl resistant the thread.
  • crimped yarns By adjusting the temperature level, in the first variant, with identical relaxation temperature and crimping temperature, crimped yarns can also be produced, which are characterized by a relatively high shrinkage and a low crimp. Thus, at very low relaxation temperature of the first heat treatment, no sufficient relaxation of the filaments are produced. The remaining in the filaments residual stresses then lead to a high shrinkage tendency of the crimped yarn. In pre-tempering, low crimp temperatures affect a lack of ductility of the filaments resulting in low crimp and crimp resistance of the yarn. At different temperature levels between the relaxation temperature and the crimping temperature, two further variants for the production of crimped yarns are to be distinguished.
  • the heat treatment for relaxation with a Relaxationstem- executed which is substantially higher than the crimping temperature in the second heat treatment to a pre-tempering of the filament bundle. This produces a crimped yarn characterized by low shrinkage and low crimp.
  • the color appearance is determined by the crimp.
  • a strongly curled filament tends to give a carpet a duller, less contrasting color, as more and more bent side surfaces of the filaments are looked at.
  • an increased shrinkage is undesirable because the fiber otherwise contracts too much under thermal stress and thus the pile height is reduced in the carpet.
  • high-contrast carpets tend to be made with crimped filaments characterized by low crimp and low shrinkage.
  • the first and second heat treatment is carried out on the stretched thread each by Galettenduos. Such a heat treatment has proven itself especially at high process speeds in the region of 4,000 m / min, as are customary in the production of crimped threads.
  • the heat treatment by Galettenduo is not mandatory.
  • other treatment agents for heating fibers in order to perform a relaxation on the filament bundle or a preheating of the filament bundle.
  • the temperature control of the filament bundle is effected by heat radiators or superheated steam.
  • the promotion of the filament bundle can be done here with a hot air stream or with a cold air stream.
  • the pre-tempering of the filament bundle is to be considered on the crimping temperature.
  • the thread plug 18 formed by the compressed filaments of the filament bundle 10 is conveyed out of the stuffer box 17 and cooled at the periphery of the cooling drum 19.
  • the dissolution of the yarn plug 18 to the crimped yarn 21 is carried out by the aftertreatment device 20 having a first guide sgalettentician 23.1.
  • the crimped thread 21 is swirled in the Verwirbelungsdüse 22 and then guided over the second guide godet unit 23.2 to the winding device 24.
  • the crimped yarn 21 is wound to the spool 25.
  • the melt spinning process according to the invention and the inventive melt spinning device is shown using the example of the yarn path of a crimped yarn, which is produced from a filament bundle.
  • Such creased threads are preferably produced as monochrome threads.
  • the crimped thread is produced from a plurality of colored filament bundles. Such an embodiment is shown schematically in FIG.
  • the spinning device 1 has a spinning head 2, on the underside of which three spinnerets are held side by side.
  • Each of the spinnerets 3.1, 3.2 and 3.3 is connected to a separate spinning pump, which are coupled via the melt inlets 4.1, 4.2 and 4.3, each with separate extruders.
  • the filaments 8 are passed together through a cooling shaft 6 of the cooling device 5 and cooled by means of a cooling air flow.
  • the cooling air flow is in this case preferably generated by a blowing agent 7, a cross-flow blowing.
  • a preparation device 9 which, for each spinneret 3.1 to 3.2, in each case has a wetting agent 9.1 to 9.3 in order to combine the filaments 8 extruded by one of the spinnerets into a filament bundle.
  • the flock of filaments 8 is combined into a total of three filament bundles 10.1, 10.2 and 10.3.
  • the spinning godet units 30.1, 30.2 and 30.3 each have a galette and a supplementary roll.
  • the filament bundles 10.1, 10.2, and 10.3 are guided parallel to one another and stretched together.
  • the drawing device 11 has a withdrawal godet duo 12 and a draw godet duo 14.
  • the withdrawal godet duo 12 is formed in this case by a heated godet 12.1 and a Beilaufrolle 12.4.
  • the heated godet 12.1 has a Galettensammlungsch 12.3, which is controllable via a Hei Tavern réelle 27.1.
  • the draw godet duo 14 has the heated godets 14.1 and 14.2, whose godet coats are heated by the godet heating means 14.3.
  • the Galettenitzstoff 14.3 is coupled to a heating control unit 27.2.
  • the stretch godet duo 14 is identical to the aforementioned embodiment of FIG. 1 and arranged within a godet box 13.
  • a hot-godet duo 26 which is likewise designed identically to the aforementioned exemplary embodiment according to FIG. 1, so that at this point reference is made to the above-described description.
  • the filament bundles 10.1, 10.2 and 10.3 heated together by means of the stretch godet tube 14 for relaxation to a relaxation temperature.
  • the filament bundles 10.1 to 10.3 are guided parallel to each other in several wraps around the godets 14.1 and 14.2.
  • the preheating of the filament bundles 10.1 to 10.2 on the crimping temperature is carried out by the Warmgalettenduo 26, wherein the filament bundles 10.1 to 10.3 are also parallel to each other with several wraps on the godets 26.1 and 26.2 out.
  • the filament bundles 10.1 to 10.3 are compressed together by the delivery nozzle 16 to form a thread stopper 18.
  • the yarn plug 18 is thus produced from differently colored filament bundles and dissolved after cooling to the crimped thread.
  • the melt spinning process according to the invention and the inventive melt spinning device thus extend to crimped monocooler threads as well as to curled multicolor threads. There may be threads with different physical properties such as single titer, cross section, color or even different polymer types. It is essential here that the heat treatments for the relaxation of the filaments and the heat treatment for the pre-tempering of the texturing take place in separate treatment steps. This ensures that the development Tension of the filaments and the crimp of the filaments are independently adjustable.
  • the melt spinning process according to the invention and the inventive melt spinning device are basically suitable for all thermoplastic polymers which are used for fiber production.

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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.
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