Heatsetting-Behälter und Verfahren zum Heatsetting

Abstract

 Es wird ein Verfahren zum Heatsetting eines Garnes (2) mit einem Heatsetting-Behälter nach dem Süssen-Prinzip vorgeschlagen, welcher dazu geeignet ist, das Garn mittels eines Heatsetting-Prozesses zu behandeln. Dabei wird die Umgebungsluft des Heatsetting-Behälters auf eine vorbestimmte Temperatur zur Bereitstellung erhitzter Umgebungsluft erhitzt. Dann wird der Heatsetting-Prozess mittels der bereitgestellten erhitzten Umgebungsluft durchgeführt.

Beschreibung

[0001] Das technische Gebiet der Erfindung betrifft das Heatsetting eines Garnes, wie beispielsweise eines Fadens oder eines Bündels einer Mehrzahl von Fäden, insbesondere aus Garnen aus Naturstoffen und/oder synthetischen Stoffen. Das Heatsetting wird insbesondere zur Verbesserung der Garnqualität nach dem Spinnen oder Zwirnen von Textilgarnen verwendet.

[0002] Gemäß der vorliegenden Erfindung bezeichnet Heatsetting den thermischen Prozess, welcher in Dampfatmosphäre, Heißluft oder trockener Hitze abläuft, um den produzierten Fasern, Garnen oder Geweben eine dimensionale Stabilität oder andere wünschenswerte Eigenschaften, wie z.B. größeres Volumen, Widerstand gegen Falten und erhöhte Temperaturbeständigkeit, zu verleihen.

[0003] Im Weiteren werden alle Prozesse, mit welchen einem Textilmaterial, wie einem Faden oder einem Fadenbündel, zumindest eine der vorab genannten Eigenschaften mit Hilfe von Temperatur und/oder Feuchtigkeit verliehen wird, als Heatsetting-, Heatset- oder Set-Prozess bezeichnet.

[0004] Zum Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung ist eine Beschreibung des Heatsetting unter der Web-Seite http://de.wikipedia.org/wiki/Heatsetting verfügbar.

[0005] Des Weiteren sind herkömmliche Heatsetting-Prozesse und Heatsetting-Anlagen aus der US 4,513,514 A und aus der DE 44 15 229 A1 bekannt. Die herkömmlichen Heatsetting-Prozesse basieren auf der Verwendung von überhitztem Wasserdampf zur Wärmebehandlung des Garnes in dem Heatsetting-Behälter bzw. in der Behandlungskammer.

[0006] Die Verwendung von überhitztem Wasserdampf beim Heatsetting hat trotz der notwendigen Bereitstellungskosten für den überhitzten Wasserdampf der Textilindustrie eine Vielzahl hochwertiger und reproduzierbarer Produkte über viele Jahrzehnte gesichert.

[0007] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es allerdings, eine kostengünstigere Möglichkeit für das Heatsetting von Garnen vorzuschlagen.

[0008] Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch einen Heatsetting-Behälter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und/oder durch ein Verfahren zum Heatsetting mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.

[0009] Der Kern der vorliegenden Erfindung liegt darin, beim Heatsetting oder Heatsetting-Prozess eines Garnes oder mehrerer Garne nicht den bisher ausschließlich eingesetzten überhitzten Wasserdampf, sondern erhitzte Umgebungsluft zu verwenden.

[0010] Die Umgebungsluft des Heatsetting-Behälters wird dabei durch eine Heizung, Heizeinrichtung oder dergleichen auf eine vorbestimmbare erhöhte Temperatur zur Bereitstellung der überhitzten Umgebungsluft ohne eine eigens vorgesehene Zufuhr von Wasserdampf oder erhitztem Wasser erhitzt.

[0011] Die Anmelderin hat dazu eine Reihe von Versuchen durchgeführt, welche bestätigen, dass das Heatsetting mit erhitzter Umgebungsluft ohne Wasserdampf bei einer Vielzahl von Garnen reproduzierbare Produkte hoher Qualität liefert. Selbst die Produkteigenschaften von mit dem erfindungsgemäßen Heatsetting behandelten Garnen und denen mit dem herkömmlichen kostenintensiveren Heatsetting behandelten Garnen sind für viele Garntypen im Wesentlichen identisch. Dazu zeigt Fig. 1 ein t-T-Diagramm zur Darstellung des erfindungsgemäßen Heatsetting mit Heißluft gegenüber eines Heatsetting mit Wasserdampf.

[0012] Die x-Achse des t-T-Diagramms nach Figur 1 zeigt die Zeit t in Sekunden und die y-Achse zeigt die Garn-Temperatur T in Grad Celsius. In dem t-T-Diagramm beschreibt eine erste Kurve K1 das Heatsetting mit Wasserdampf und eine zweite Kurve K2 das erfindungsgemäße Heatsetting mit Heißluft. Ab einem Zeitpunkt t1 (zum Beispiel t1=10s bei etwas unter 100°C) übersteigt die zweite Kurve K2 die erste Kurve K1. Folglich stellt das erfindungsgemäße Heatsetting mit Heißluft nach der Kurve K2 gegenüber dem herkömmlichen Heatsetting mit Wasserdampf nach der Kurve K1 ab dem Zeitpunkt t1 eine erhöhte Heatsetting-Temperatur bzw. Garn-Temperatur bereit. Folglich erreicht die zweite Kurve K2 die notwendige Behandlungstemperatur zur Behandlung des Garnes von beispielsweise 170°C früher als die erste Kurve K1.

[0013] Ein sehr gutes Beispiel für ein solches Garn ist Polypropylen-(PP-)Garn, da Polypropylen aufgrund seiner Stoffeigenschaften keine Feuchtigkeit und damit kein Wasser aufnimmt. Somit ist es hinsichtlich der Eigenschaften des behandelten Polypropylen-Garnes gemäß den Versuchen der Anmelderin im Wesentlichen unerheblich, ob das Polypropylen-Garn mittels des erfindungsgemäßen Heatsettings oder mittels des herkömmlichen Heatsettings behandelt wird. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Heatsettings mit der überhitzten Umgebungsluft anstelle des überhitzten Wasserdampfes liegt allerdings in der Reduzierung der Kosten, da gemäß der vorliegenden Erfindung die Kosten für die Bereitstellung des überhitzten Wasserdampfes entfallen.

[0014] Erfindungsgemäß wird ein Heatsetting-Behälter nach dem Süssen-Prinzip vorgeschlagen, welcher dazu geeignet ist, ein Garn mittels eines Heatsetting-Prozesses zu behandeln, und zumindest ein Mittel aufweist, welches dazu geeignet ist, eine auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzte Umgebungsluft für den Heatsetting-Prozess bereitzustellen.

[0015] Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Heatsetting-Behälters gegenüber den bekannten Heatsetting-Behältern liegt insbesondere darin, dass auf sämtliche Mittel zur Bereitstellung des überhitzten Wasserdampfs verzichtet werden kann. Somit ist der erfindungsgemäße Heatsetting-Behälter weniger komplex aufgebaut und demnach kostengünstiger.

[0016] Des Weiteren wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Heatsetting eines Garnes vorgeschlagen, welches die folgenden Schritte aufweist:

a) Bereitstellen eines Heatsetting-Behälters nach dem Süssen-Prinzip, welcher dazu geeignet ist, das Garn mittels eines Heatsetting-Prozesses, insbesondere in einem kontinuierlichen Betrieb, zu behandeln;

b) Erhitzen der Umgebungsluft des Heatsetting-Behälters auf eine vorbestimmte Temperatur zur Bereitstellung erhitzter Umgebungsluft; und

c) Durchführen des Heatsetting-Prozesses mittels der bereitgestellten erhitzten Umgebungsluft.

[0017] Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt neben der Verwendung erhitzter Umgebungsluft für den Heatsetting-Prozess anstelle des überhitzten Wasserdampfes darin, dass das erfindungsgemäße Verfahren zum Heatsetting eines Garnes selbst mit herkömmlichen Heatsetting-Behältern oder Behandlungskammern, die beispielsweise in der DE 39 38 183 C2, in der US 4,513,514 A oder in der DE 44 15 229 A1 beschrieben sind, durchführbar ist. Weiter sind mittels diesem auch die herkömmlichen Heatsetting-Behälter oder Behandlungskammern aufgrund des erfindungsgemäß möglichen Verzichts auf den kostenintensiven überhitzten Wasserdampf kostengünstiger betreibbar. Damit ergibt sich ein weites Einsatzfeld für das erfindungsgemäße Verfahren.

[0018] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

[0019] Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Mittel eine Heizungseinrichtung auf. Die Heizungseinrichtung ist dazu eingerichtet, eine Umgebungsluft des Heatsetting-Behälters auf die vorbestimmte Temperatur zu erhitzen und die erhitzte Umgebungsluft dem Heatsetting-Prozess bereitzustellen oder zuzuführen.

[0020] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Garn zumindest eine Kunststofffaser auf. Alternativ kann das Garn auch als Kunststofffaser ausgebildet sein. Die Kunststofffaser ist beispielsweise aus einem oder mehreren der folgenden Stoffe gebildet: Polypropylen (PP), Polyamid 6 (PA 6), Polyamid 6.6 (PA 6.6), Polyamid 12 (PA 12), Polyester, Polyethersulfon (PES), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Acryl bzw. Polyacrylnitril (PAN).

[0021] Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist eine Regeleinrichtung vorgesehen. Die Regeleinrichtung ist dazu eingerichtet, eine Behälterinnentemperatur im Inneren des Heatsetting-Behälters mittels einer Zuführung der erhitzten Umgebungsluft in den Heatsetting-Behälter derart zu steuern, dass die Behälterinnentemperatur im Wesentlichen konstant um eine vorbestimmte Temperaturdifferenz, beispielsweise 10°C, über einer Behandlungstemperatur für das Garn liegt.

[0022] Die Behälterinnentemperatur ist als Kammertemperatur in der DE 44 15 229 A1 definiert. In dieser Druckschrift des Standes der Technik ist weiter auch die Behandlungstemperatur definiert.

[0023] Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind Mittel vorgesehen, welche dazu eingerichtet sind, das Garn durch den Heatsetting-Behälter mit einer vorbestimmten Transportgeschwindigkeit in einem kontinuierlichen Betrieb hindurchzuführen. Diese Mittel sind beispielsweise als Transportvorrichtung ausgebildet und können insbesondere einen Wickelmast oder ein Masttransportsystem beinhalten.

[0024] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

ein t-T-Diagramm zur Darstellung des erfindungsgemäßen Heatsetting mit Heißluft gegenüber eines Heatsetting mit Wasserdampf;

Fig. 2

ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Heatsetting-Behälters; und

Fig. 3

ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Heatsetting.

[0025] In Fig. 2 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Heatsetting-Behälters 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Heatsetting-Behälter 1 basiert auf dem Süssen-Prinzip. Eine Beschreibung des Süssen-Prinzips ist zum Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung unter der Web-Seite http://de.wikipedia.org/wiki/Heatsetting verfügbar.

[0026] Der Heatsetting-Behälter 1 nach dem Süssen-Prinzip ist dazu eingerichtet, ein Garn 2 mittels eines Heatsetting-Prozesses zu behandeln. Zum Transport des Garnes 2 durch den Heatsetting-Behälter 1 ist beispielsweise ein Wickelmast 4 vorgesehen, auf welchem das Garn 2 beispielsweise in Schlaufen abgelegt ist. Insbesondere ist der Wickelmast 4 dazu geeignet, das in Schlaufen abgelegte Garn 2 entlang der Transportstrecke durch den Heatsetting-Behälter 1 mit einer vorgebbaren Transportgeschwindigkeit durchzuführen. Ferner ist der Heatsetting-Behälter 1 vorzugsweise zum kontinuierlichen Betrieb geeignet.

[0027] Ferner weist der Heatsetting-Behälter 1 ein Mittel 3 auf, welches dazu geeignet ist, eine auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzte Umgebungsluft eL für den Heatsetting-Prozess bereitzustellen.

[0028] Das Mittel 3 weist insbesondere eine Heizungseinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, eine Umgebungsluft L des Heatsetting-Behälters 1 auf die vorbestimmte Temperatur zu erhitzen und die erhitzte Umgebungsluft eL dem Heatsetting-Prozess bereitzustellen bzw. zuzuführen.

[0029] Das Garn 2 ist beispielsweise als eine Kunststofffaser ausgebildet oder weist zumindest eine Kunststofffaser auf.

[0030] Ferner kann der Heatsetting-Behälter 1 auch eine Einlaufeinrichtung 6 sowie eine Auslaufeinrichtung 7 aufweisen, welche insbesondere zur verbesserten Abdichtung des Heatsetting-Behälters 1 in seiner Längsrichtung an den Stellen dienen, an denen der Wickelmast 4 oder auch mehrere Wickelmasten 4 hineingeführt und hinausgeführt werden.

[0031] Des Weiteren weist der Heatsetting-Behälter 1 vorzugsweise auch eine Regeleinrichtung 5 auf. Die Regeleinrichtung 5 ist dazu eingerichtet, eine Behälterinnentemperatur im Inneren des Heatsetting-Behälters 1 mittels einer Zuführung der erhitzten Umgebungsluft eL der Heizeinrichtung 3 in den Heatsetting-Behälter 1 derart zu steuern, dass die Behälterinnentemperatur im Wesentlichen konstant um eine vorbestimmte Temperaturdifferenz über einer Behandlungstemperatur für das Garn 2 liegt. Die Behandlungstemperatur ist beispielsweise 170°C. Die vorbestimmte Temperaturdifferenz liegt in dem Intervall zwischen 10°C und 20°C, bevorzugt zwischen 10°C und 17°C, besonders bevorzugt zwischen 10°C und 12°C. Die Regeleinrichtung 5 steuert die Heizeinrichtung 3 beispielsweise mit einem Steuersignal S.

[0032] Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Heatsetting eines Garnes 2. Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand des Blockschaltbildes in Fig. 3 mit Bezug auf Fig. 2 erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Fig. 3 weist folgende Verfahrensschritte a bis c auf.

Verfahrensschritt a:

[0033] Ein Heatsetting-Behälter 1 nach dem Süssen-Prinzip wird bereitgestellt, welcher dazu geeignet ist, das Garn 2 mittels eines Heatsetting-Prozesses, insbesondere in einem kontinuierlichen Betrieb, zu behandeln. Beispiele für einen solchen Heatsetting-Behälter 1 finden sich in der DE 39 38 183 C2, in der US 4,513,514 oder in der DE 44 15 229 A1. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines solchen Heatsetting-Behälters 1 ergibt sich aus Fig. 2 der vorliegenden Anmeldung.

Verfahrensschritt b:

[0034] Die Umgebungsluft L des Heatsetting-Behälters 1 wird auf eine vorbestimmte Temperatur zur Bereitstellung erhitzter Umgebungsluft eL erhitzt.

Verfahrensschritt c:

[0035] Der Heatsetting-Prozess wird mittels der bereitgestellten erhitzten Umgebungsluft eL durchgeführt. Dabei wird die erhitzte Umgebungsluft eL dazu eingesetzt, die Behälterinnentemperatur im Inneren des Heatsetting-Behälters 1 konstant auf eine vorbestimmte Temperatur zu setzen, welche um eine vorbestimmbare Temperaturdifferenz, z.B. 10°C, über der Behandlungstemperatur für das Garn 2 liegt.

[0036] Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Beispielsweise ist es denkbar, dass die beschriebene Regeleinrichtung zusätzlich die Transportgeschwindigkeit in Abhängigkeit der tatsächlichen Behälterinnentemperatur regelt und somit die Transportgeschwindigkeit des Garnes durch den Heatsetting-Behälter und die Zufuhr der erhitzten Umgebungsluft regelt. Somit ergibt sich ein weiterer Freiheitsgrad für das Heatsetting des Garnes.

[0037] Ferner ist es auch denkbar, eine Filtereinrichtung zum Filtern der erhitzten Umgebungsluft zwischen der Heizeinrichtung und dem Heatsetting-Behälter anzuordnen.

Bezugszeichenliste

[0038] 

1

Heatsetting-Behälter

2

Garn

3

Heizeinrichtung

4

Transportvorrichtung, z.B. Wickelmast

5

Regeleinrichtung

6

Einlaufeinrichtung

7

Auslaufeinrichtung

eL

Erhitzte Umgebungsluft

L

Umgebungsluft

K1

erste Kurve

K2

zweite Kurve

S

Steuersignal

t

Zeit in Sekunden

t1

Zeitpunkt

T

Temperatur in °C

Ansprüche

1. Heatsetting-Behälter (1) nach dem Süssen-Prinzip, welcher dazu geeignet ist, ein Garn (2) mittels eines Heatsetting-Prozesses zu behandeln, und zumindest ein Mittel (3) aufweist, das dazu geeignet ist, eine auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzte Umgebungsluft (eL) für den Heatsetting-Prozess bereitzustellen.

2. Heatsetting-Behälter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mittel (3) eine Heizeinrichtung aufweist, welche dazu eingerichtet ist, eine Umgebungsluft (L) des Heatsetting-Behälters (1) auf die vorbestimmte Temperatur zu erhitzen und die erhitzte Umgebungsluft (eL) dem Heatsetting-Prozess zuzuführen.

3. Heatsetting-Behälter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Garn (2) zumindest eine Kunststofffaser aufweist oder als Kunststofffaser ausgebildet ist.

4. Heatsetting-Behälter nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kunststofffaser (2) aus einem oder mehreren der folgenden Stoffe gebildet ist: Polypropylen, Polyamid 6, Polyamid 6.6, Polyamid 12, Polyester, Polyethersulfon, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Acryl, Polyacrylnitril.

5. Heatsetting-Behälter nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Regeleinrichtung (5) vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, die Behälterinnentemperatur im Inneren des Heatsetting-Behälters (1) mittels einer Zuführung der erhitzten Umgebungsluft in den Heatsetting-Behälter (1) derart zu steuern, dass die Behälterinnentemperatur im Wesentlichen konstant um eine vorbestimmte Temperaturdifferenz über einer Behandlungstemperatur für das Garn (2) liegt.

6. Heatsetting-Behälter nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Mittel (4) vorgesehen ist, welches dazu eingerichtet ist, das Garn (2) durch den Heatsetting-Behälter (1) mit einer vorbestimmbaren Transportgeschwindigkeit in einem kontinuierlichen Betrieb hindurchzuführen.

7. Verfahren zum Heatsetting eines Garnes (2), mit den Schritten:

a) Bereitstellen eines Heatsetting-Behälter (1) nach dem Süssen-Prinzip, welcher dazu geeignet ist, das Garn (2) mittels eines Heatsetting-Prozesses, insbesondere in einem kontinuierlichen Betrieb, zu behandeln;

b) Erhitzen der Umgebungsluft (L) des Heatsetting-Behälters (1) auf eine vorbestimmbare Temperatur zur Bereitstellung erhitzter Umgebungsluft (eL); und

c) Durchführen des Heatsetting-Prozesses mittels der bereitgestellten erhitzten Umgebungsluft (eL).

Zeichnung