Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln eines textilen Fadens, die z. B. aus der DE-A 24 30 741 bekannt sind.

Ein Faden wie ein textiler Faden und insbesondere ein synthetischer thermoplastischer Faden zum Weben, Stricken und Nähen wird thermisch behandelt für die Verdrehung oder Garnverformung oder für die Texturisierung, z. B. für die Falschverdrehungs- Texturisierung, bei der der Faden erwärmt und dann abgekühlt wird, während er vorübergehend stark verdreht wird.

Der Faden wird beim Falschverdrehen üblicherweise durch Kontakt mit einer erwärmten Metallplatte erwärmt und abgekühlt, indem er durch einen Luftraum zwischen der Heizvorrichtung und der Falschverdrehvorrichtung hindurchgeht. Derartige Erwärmungs- und Abkühlungstechniken erforderten Fadenbehandlungszeiten von etwa 0,1 Sekunden oder länger, um wirksam den Faden auf eine Temperatur anzuheben, bei der hohe Verdrehungspegel in dem Faden eingestellt wird (Temperaturen, die z. B. für Polyesterfaden typischerweise bei etwa 200ºc liegen) und zu dessen Abkühlung auf eine Temperatur, bei der die Verformung permanent wird, bevor die hohe Verdrehung entfernt wird.

Eine solche Behandlungszeit erfordert bei den hohen Fadendurchgangsgeschwindigkeiten, zu denen moderne Maschinen fähig sind - etwa 10 m/s und höher - Heizplatten von einem Meter oder mehr, häufig 2 Metern, in der Länge und Kühlzonen, die nicht viel kürzer sind. Da der Fadenweg für einen Falschverdrehabschnitt des Fadens wünschenswert gerade ist, stellen die benötigten Erwärmungs- und Abkühlungslängen Probleme für die Maschinenhersteller dar. Die Einfügung einer Ziehstufe, wenn POY (teilweise orientiertes Garn) als Startmaterial verwendet wird, erhöht das Problem der Unterbringung der Ausrüstung in einem Rahmenwerk vernünftiger Größe, das einen leichten Zugriff für die Bedienungsperson gewährt.

Die DE 24 30 741 lehrt eine Vorrichtung für die kontinuierliche Wärmebehandlung oder Wärmestreckung faserartiger Materialien mit einem unter Druck stehenden Fluid, üblicherweise Dampf, innerhalb einer Wärmebehandlungs-Druckkammer. Die offenbarte Vorrichtung ist für Dampf- oder Gaswärmebehandlung ausgebildet und hat keine weitere Anwendung.

Die vorliegende Erfindung gibt Verfahren und Vorrichtungen zur Verwendung für die Behandlung textiler Fäden an, die die Raumanforderungen zum Erwärmen und/oder Abkühlen beträchtlich verringern.

Die Erfindung weist ein Verfahren zum thermischen Behandeln eines textilen Fadens gemäß Anspruch 1 auf. Die Dichtungen können gegen das Entweichen der Flüssigkeit unter Druck gehalten werden, und sie können unter einem Gasdruck wie durch Druckluft oder Dampf gehalten werden.

Die von der Struktur benötigte Kontaktzeit mit der Flüssigkeit wird auf die Größenordnung von 0,005 s reduziert im Vergleich zu der zu den 0,1 Sekunden oder länger, die für thermische Behandlungsvorgänge bei textilen Fäden nach dem Stand der Technik für dieselbe Wirkung erforderlich sind.

Die Flüssigkeitsströmung kann turbulent sein - die Turbulenz kann das Ergebnis der Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit und der Kammereigenschaften Sein, oder sie kann durch den Durchgang des Fadens bewirkt sein (und/oder die Hochgeschwindigkeitsdrehung von diesen bei einigen Prozessen, wie nachfolgend weiter erläutert wird), oder sie kann durch das Eintrete von beispielsweise abdichtender Druckluft oder von Dampf bewirkt sein.

Die Flüssigkeit kann ein Kühlmittel für den Faden aufweisen und kann Wasser sein, zu welchem ein Fadenbehandlungsmittel hinzugefügt sein kann, um auf dem Faden abgelagert zu werden oder auf diesen zu wirken.

Die Flüssigkeit kann jedoch den Faden erwärmen und sie kann geschmolzenes Metall (wie z. B. Wood'sches Metall) oder ein Öl oder überhitztes Wasser aufweisen.

Der Faden kann sich drehen, während er in Kontakt mit der Flüssigkeit ist, und er kann verdreht, z. B. falsch verdreht werden, während in Kontakt mit der Flüssigkeit ist.

Die Erfindung kann auch eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines textilen Fadens nach Anspruch 18 aufweisen.

Die Einlass- und Auslassdichtung können unter Druck stehende Dichtungen aufweisen, die eine Verbindung zu einem Druckfluid haben, das gegen ein Entweichen der strömenden Flüssigkeit wirkt. Die Erfindung umfasst auch die Vorrichtung mit einer Zuführung von unter Druck stehendem Gas wie Luft, um die Dichtungen unter Druck zu setzen.

Die Vorrichtung kann in eine Fadenbehandlungsmaschine eingefügt sein. Eine solche Maschine kann eine Falschverdrehungs-Texturisierungsmaschine sein, in der die Vorrichtung als eine Fadenkühlvorrichtung ausgebildet ist.

Verfahren zum Behandeln eines Fadens und Vorrichtungen zum thermischen Behandeln eines Fadens und Maschinen hierfür gemäß der Erfindung werden nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine erste Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines Fadens;

Fig. 2 ist ein Schnitt wie Fig. 1 durch eine zweite Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines Fadens; und

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Falschverdrehungs- Ziehtexturierungsprozesses, der Vorrichtungen nach der Erfindung verwendet.

Die Zeichnungen illustrieren Verfahren und Vorrichtungen und Maschinen zum Behandeln eines Fadens 11, wie z. B. eines Polyester-POY-Texilfadens, der zum Weben oder Stricken geeignet ist, bei denen die Fadentemperatur geändert wird durch Wärmeaustausch durch Kontakt mit einer strömenden Flüssigkeit 12.

Der Faden 11 geht durch eine Kammer 13 hindurch, in der die Flüssigkeit 12 fließt, zwischen einer Phaseneinlass- und -auslassdichtung 14, 15, z. B. Labyrinthdichtungen, in denen eine Länge eines Rohres 16 durch Membranen 17, die jeweils mit einer für den Faden 11 ausreichenden Öffnung versehen sind, in Segmente geteilt ist.

Bei einer einfachen Anordnung wird das Einfädeln bewirkt durch Zuhilfenahme eines Drahtes, der zuerst durch alle im Wesentlichen ausgerichteten Öffnungen in den Membranen 17 hindurchgeführt und dann verwendet wird, um das Ende des Fadens 11 hindurchzuziehen. Das Einfädeln kann jedoch erleichtert werden durch eine mit einem Scharnier versehene Kammer 13, die geöffnet wird, um den Fadenweg so freizulegen, dass der Fäden von der Seite eingeführt werden kann, und welche schließt, um dieselbe Dichtwirkung zu erhalten - dies ist nicht illustriert.

Die Dichtungen 14, 15 werden gegen das Entweichen der Flüssigkeit 12 aus der Kammer 13 unter Druck gesetzt. Mit den äußeren Enden der Rohre 16 sind Leitungen verbunden, die unter Druck stehende Luft zuführen.

Die Größe der Kammer 13 hängt von der jeweiligen Aufgabe ab. Die Fig. 1 und 2 zeigen eine kurze bzw. eine lange Kammer 13. Fig. 1 illustriert eine Kammer 13, bei die Flüssigkeitsströmung von dem Flüssigkeitseinlass 19 zum Flüssigkeitsauslass 20 (der auf der oberen Seite sein kann, so dass die Richtung der Strömung gegen die Schwerkraft verläuft) im Wesentlichen quer zu der Richtung der Bewegung des Fadens 11 ist. Bei einer Fadengeschwindigkeit von 10 m/s wird eine Faden/Flüssigkeits-Kontaktzeit von 0,005 s bei einer Länge von 5 cm erreicht. Unter diesen Bedingungen kann bei Verwendung von Wasser als Kühlmittel bei z. B. 15ºC ein 167 dtex-Polyesterfaden von der Vorrichtung von einer Temperatur von mehr als 200ºC auf eine Temperatur von weniger als 100ºC mit einer Wasserströmungsgeschwindigkeit von etwa 5 ml/s gekühlt werden.

Das Wasser wird um wenige Grade Celsius erwärmt und kann in einem geschlossenen Kreis durch einen Wärmetauscher wiedergewonnen werden oder in das Abwasser geleitet werden, falls dies erwünscht ist.

Mit einer derartigen Strömungsgeschwindigkeit in einer Kammer 13 dieser Größe und Ausbildung, unterstützt durch Rühren eines sich drehenden, falsch verdrehten Fadens 11 und möglicherweise eines Eindringens von unter Druck stehender Luft in Kammer 13 aus den Dichtungen 14, 15 ist es wahrscheinlich, dass die Flüssigkeitsströmung turbulent ist. Eine laminare Strömung ist wahrscheinlicher bei der länglichen Ausbildung nach Fig. 2, die, während sie länger als die Anordnung nach Fig. 1 ist, bei einer Länge von z. B. 10-20 cm immer noch erheblich kürzer ist als der herkömmliche Luftkühlungsraum bei Hochgeschwindigkeits-Falschverdrehtexturisierungsmaschinen.

In jedem Fall kann das Kühlwasser einen oder mehrere Zusätze enthalten, um bei der Behandlung oder Beeinflussung des Fadens zu helfen - so kann ein Waschmittel helfen, die Kammer sauber zu halten, während Farbstoffe und Spinnzusätze oder andere Materialien auf den Faden abgeschieden werden oder auf den Faden wirken können, z. B. ein Ätzmaterial, um die Fadeneigenschaften zu verändern, selbstverständlich so lange, wie sie nicht die Stromabwärtsvorgänge wesentlich benachteiligen.

Die in den Fig. 1 und 2 illustrierten Anordnungen können auch verwendet werden, um einen Faden 11 zu erwärmen, wobei die Flüssigkeit 12 z. B. geschmolzenes Metall (niedriger Schmelzpunkt) wie Wood'sches Metall oder heißes Öl oder überhitztes Wasser ist. Für überhitztes Wasser, das auf einem überatmosphärischen Druck ist, ist selbstverständlich ein höherer Abdichtdruck erforderlich als in dem Fall, in welchem der Innendruck der Kammer atmosphärisch ist.

Zwei Vorrichtungen können in Reihe verwendet werden, die eine zum Erwärmen und die andere zum Kühlen des Fadens, wobei die beiden weniger Raum einnehmen als herkömmliche Erwärmungs- und Kühlungsanordnungen bei Falschverdrehungs-Texturiermaschinen und den Fadenweg dramatisch verkürzen sowie die Energie an Forderungen verringern. Die Vorrichtung ist von besonderer Bedeutung in Bezug auf Falschverdrehungs-Texturierung, insoweit, als es gewöhnlich unmöglich, bestenfalls unerwünscht ist, den Fadenweg im Wesentlichen in dem Falschverdrehungsbereich zu biegen oder zu falten - der Faden dreht sich hier mit hoher Geschwindigkeit, typischerweise 1 Million U/min. und jede Änderung der Richtung über eine Rolle oder Führung wirkt zumindest in gewissem Ausmaß als ein Verdrehungsstopp.

Fig. 3 illustriert schematisch eine Falschverdrehungs-Texturiermaschine, bei der ein Faden 11, typischerweise ein POY-Polyester, von einer Rollenanordnung 32 (die wie illustriert, eine Quetschwalzenanordnung sein kann, aber wie die andere Quetschanordnung in der Maschine eine Keilanordnung sein könnte) von einer Zuführungsspule 31 abgezogen wird, und von dort durch eine Ziehzone 33, die eine Heiß- oder Kaltziehzone sein kann und einen heißen oder kalten Ziehstift enthalten kann, jeweils wahlweise, wie bekannt ist. Ausgangsrollen 34 der Ziehzone 33 bilden einen stromaufwärtsseitigen Verdrehungsstopp oder eine Barriere gegenüber der Falschverdrehzone 35, in der die Verdrehung durch eine Fälschdrehvorrichtung 36 wie z. B. die Scragg POSITORQ RTM(eingetragene Marke) -Vorrichtung eingeführt wird. In der Falschverdrehzone 35 wird der Faden 11 zuerst erwärmt, dann abgekühlt in Erwärmungs- bzw. Abkühlungsvorrichtungen 37, 38, von denen eine oder beide Vorrichtungen gemäß der Erfindung sein können, in denen der Faden 11 in Kontakt mit einer strömenden Wärmetauschflüssigkeit hindurchgeht. Fig. 3 illustriert einen so genannten segmentierten Ziehtexturierungsvorgang, aber es ist selbstverständlich in gleicher Weise möglich, einen gleichzeitigen Ziehtexturierungsvorgang zu verwenden, bei dem das Ziehen und die Falschverdrehung in derselben Zone erfolgen.

Der aus der Falschverdrehvorrichtung 36 austretende texturierte Faden 11 (unverdreht und sich nicht länger drehend) wird durch Rollen 39 zu einer Aufwickelspule 41 geführt.

All dieses kann wegen der Verkürzung des Fadenweges, die durch die Erfindung möglich ist, innerhalb des Umkreises eines Meters oder so untergebracht werden, alles innerhalb einer zulässigen Reichweite und des, Arbeitsraums einer Maschinenbedienung.

Wie erwähnt ist, ist die Vorrichtung nach der Erfindung besonders vorteilhaft, um es möglich zu machen, die Fadenweglänge bei Falschverdrehungs- Texturiervorgängen zu verringern. Selbstverständlich kann, wenn eine Falschverdrehung nicht angewendet wird, ein langer Fadenweg in einem kleinen Raum untergebracht werden, da ein Faden, der nicht gedreht oder verdreht wird, z. B. mehrmals um eine erwärmte Rolle gewunden werden kann, um einen langen Fadenweg in einem kleinen Raum zu erhalten. Die Vorrichtung als eine Heizvorrichtung kann jedoch unter bestimmten Umständen vorteilhaft sein für eine Heizkeilrollenanordnung auf der Grundlage der Investitions- oder Betriebskosten und bietet selbstverständlich immer eine viel kürzere Abkühllänge als der äquivalente Luftraum.