Technisches Gebiet
[0001] Die neue Erfindung betrifft ein Verfahren zum Texturieren von Endlosgarn mittels
einer Texturierdüse, mit einem durchgehenden Garnkanal, in den Druckluft mit mehr
als 4 bar in Garntransportrichtung eingeblasen wird, wobei am Âustrittsende der Garnkanal
mit einem Erweiterungswinkel grösser 10°, vorzugsweise konisch erweitert ist für die
Erzeugung einer Überschallströmung. Die Erfindung betrifft ferner eine Texturierdüse
für das Texturieren von Endlosgarn mit einem durchgehenden Garnkanal mit einem Eintrittsende,
einem mittleren, vorzugsweise zylindrischen Abschnitt mit einer Lufteinblasbohrung
sowie einem Austrittsende mit einem Erweiterungswinkel grösser 10°.
Stand der Technik
[0002] Unter dem Begriff des Texturierens wird zum Teil noch die Veredelung von gesponnenen
Filamentbündeln bzw. den entsprechenden Endlosgarnen verstanden mit dem Ziel, dem
Garn einen textilen Charakter zu geben. Im nachfolgenden Beschrieb wird unter dem
Begriff des Texturierens die Erzeugung von einer Vielzahl von Schlingen an einzelnen
Filamenten bzw. die Herstellung von Schlingengarn verstanden. Eine ältere Lösung für
das Texturieren ist in der
EP 0 088 254 beschrieben. Das Endlosfilamentgarn wird am Eintrittsende einer Texturierdüse dem
Garnführungskanal zugeführt und an einem trompetenförmigen Austrittsende durch die
Kräfte einer Überschallströmung texturiert. Der mittlere Abschnitt des Garnführungskanals
ist auf der ganzen Länge zylindrisch mit konstantem Querschnitt. Der Eintritt ist
leicht gerundet für eine problemlose Einführung des unbehandelten Garnes. Am trompetenförmigen
Austrittsende befindet sich ein Leitkörper, wobei zwischen Trompetenform und dem Leitkörper
die Schlingenbildung stattfindet. Das Garn wird mit grosser Überlieferung der Texturierdüse
zugeführt. Die Überlieferung wird für die Schlingenbildung an jedem einzelnen Filament
benötigt, was eine Titererhöhung am Austrittsende zur Folge hat.
[0003] Die
EP 0 088 254 ging aus von einer Vorrichtung zur Texturierung wenigstens eines aus einer Mehrzahl
von Filamenten bestehenden Endlosgarnes mit einer mit einem Druckmedium beschickten
Düse, enthaltend einen Garnführungskanal sowie mindestens eine in radialer Richtung
in den Kanal einmündende Zuführung für das Druckmedium. Die gattungsgemässe Düse wies
eine sich nach aussen erweiternde Austrittsöffnung des Kanals aus und einen in die
letztere hineinragenden, mit derselben einen Ringspalt bildenden kugel- bzw. halbkugelförmigen
Leitkörper. Es wurde erkannt, dass bei texturierten Garnen die Erhaltung der Garneigenschaften
sowohl während des Verarbeitungsprozesses als auch nach demselben am Fertigprodukt
ein wichtiges Kriterium für die Einsatzmöglichkeit solcher Garne ist. Ferner ist auch
die Höhe des Durchmischungsgrades von zwei oder mehreren Garnen und der einzelnen
Filamente der texturierten Garne von wesentlicher Bedeutung für die Erzielung eines
gleichmässigen Warenbildes. Die Stabilität wird dabei als Qualitätsbegriff verwendet.
Zur Bestimmung der Instabilität l des Garns werden Garnsträngchen mit vier Windungen
von je einem Meter Umfang auf einer Haspel gebildet, wie an Hand eines Multifilamentgarnes
am Polyester mit dem Titer 167f68 dtex erklärt wird. Diese Strängchen werden dann
eine Minute mit 25 cN belastet, und anschliessend wird die Länge X bestimmt. Daran
schliesst sich ebenfalls eine Minute eine Belastung mit 1250 cN an. Nach dem Entlasten
wird nach einer Minute das Strängchen erneut mit 25 cN belastet und nach einer weiteren
Minute dann die Länge y bestimmt. Daraus ergibt sich der Wert der Instabilität:
[0004] Die Instabilität gibt an, wieviel Prozent bleibende Dehnung durch die aufgebrachte
Last verursacht wird. Der
EP 0 088 254 lag die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung der beschriebenen Art zu schaffen,
mit welcher ein optimaler Texturiereffekt erzielbar ist, der eine hohe Stabilität
des Garns sowie einen hohen Durchmischungsgrad der einzelnen Filamente gewährleistet.
Als Lösung wurde vorgeschlagen, dass der äussere Durchmesser der konvex gewölbten
Austrittsöffnung des Kanals mindestens gleich dem 4-fachen des Durchmessers des Kanals
und mindestens gleich dem 0,5-fachen des Durchmessers des kugel- bzw. halbkugelförmigen
Leitkörpers (5) ist. Als optimale Resultate wurden Produktionsgeschwindigkeiten in
einem Bereich von 100 bis über 600 m/min. gefunden. lnteressant ist die Tatsache,
dass es der Anmelderin gelang, über einen Zeitraum von über 15 Jahren entsprechende
Düsen erfolgreich zu vermarkten. Die Qualität des damit produzierten Garnes wurde
über den Zeitraum von 1½ Jahrzehnten als sehr gut beurteilt. Zunehmend wurde jedoch
der Wunsch nach einer Leistungssteigerung geäussert. Der
[0005] Anmelderin gelang mit der Lösung gemäss
EP 0 880 611 eine massive Leistungssteigerung bis weit über 1000 m/min. Garn-Transportgeschwindigkeit.
Der Kerngedanke für die Leistungssteigerung lag in einer Intensivierung der Strömungsverhältnisse
in dem sich erweiternden Überschallkanal, d.h. in der Zone, in der die Schlingenbildung
stattfindet. Als besonderes Prüfkriterium wurde die Garnspannung am Austritt aus der
Texturierdüse erkannt. Viele Untersuchungsreihen brachten an den Tag, dass bei der
Lösung gemäss
EP 0 088 254 die Garnspannung nach etwa 600 m/min. Garntransportgeschwindigkeit stark abfällt.
Dies ist letztlich die Erklärung für die Leistungsbegrenzung dieser Düsentypen.
[0006] Der Vorschlag der
EP 0 880 611 mit der Intensivierung der Strömung in dem Überschallkanal ergab eine unerwartete
Steigerung der Garnspannung, welche erlaubte, die Transportgeschwindigkeit auf über
1000 m/min zu steigern. Die Qualität des dabei verarbeiteten Garnes wurde anfänglich
auch bei höchsten Transportgeschwindigkeiten als gleich, wenn nicht sogar als besser
beurteilt. Die Praxis zeigte in der Folge jedoch insofern Überraschungen, als dass
in vielen Anwendungen die Garnqualität doch nicht den gewünschten Anforderungen entsprach.
[0007] Der neuen Erfindung wurde nun die Aufgabe zugrunde gelegt, ein Verfahren sowie eine
Texturierdüse zu entwickeln, welche eine Leistungssteigerung, insbesondere bis weit
über 1000 m/min. zulässt, jedoch in möglichst allen Anwendungen höchste Garnqualitäten
ergibt.
Darstellung der Erfindung
[0008] Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft zur
Intensivierung der Garnöffnung mit einem Einblaswinkel von 50° bis 70° in den Garnkanal
eingeblasen wird.
[0009] Mit allen bisherigen Untersuchungen konnte nur bestätigt werden, dass die mit Texturierdüsen
gemäss
EP 0 088 254 ermittelten Daten der optimale Einblaswinkel für die Behandlungsluft bei 48° liegt.
Jede Steigerung über 48° führte nur zu einer Verschlechterung der Texturierung. Es
wird hierzu auch auf die gross angelegten Unterschungen von
A. Demir im "Journal of Engineering for Industry" vom Februar 1990 (Vol. 112/97) Bezug genommen. Der Verfasser des Artikels hatte Gelegenheit, mit vielen Versuchsreihen
die wesentlichen Parameter zu prüfen. Es wurden dabei Düsen mit 30°, 45° sowie 60°
Einblaswinkel untersucht. Die Düsen mit 60° Einblaswinkel waren in verschiedener Hinsicht
schlechter, nicht zuletzt, weil bei 60° ein grosser Teil der Energie auf die Gegenwand
auftritt und vernichtet wird. Damit wurde wissenschaftlich bestätigt, was empirisch
im Rahmen der Entwicklung der Texturierdüse gemäss
EP 0 088 254 gefunden und in der Folge auch nicht mehr angezweifelt wurde. Bei der Entwicklung
der neueren Düsenform gemäss
EP 0 880 611 bestand kein Grund, die sich über viele Jahre gefestigte Fachmeinung, nämlich dass
der Bereich von 45° bis 48° Einblaswinkel optimal sei, anzuzweifeln. Dieses Merkmal
fand denn auch Eingang in dem Beschrieb der Lösungen gemäss
EP 0 880 611. Wie bereits dargelegt, wurde bei der Suche nach einer Verbesserung der Garnqualitäten
unter anderem auch ein neuer Anlauf im Hinblick auf den Einfluss des Einblaswinkels
genommen. Als völlige Überraschung wurde festgestellt, dass die Vergrösserung des
Einblaswinkels mit Düsen gemäss
EP 0 880 611 bereits in den ersten Versuchsreihen eine unerwartete Steigerung der Qualität des
texturierten Garnes brachte. Von den Erfindern wurde in der Folge erkannt, dass die
beiden Prozesszonen,
- das Öffnen des Garnes und
- das Texturieren des Garnes
aufeinander optimal abgestimmt werden müssen. Mehrfach wiederholte Versuche zeigten,
dass bei der Lösung gemäss
EP 0 088 254 die Begrenzung in der Texturierzone liegt und deshalb eine Steigerung der Garnöffnung
nur Nachteile bringt. Aus dem Gebiet der Garnverwirbelung ist bekannt, dass der Garnöffnungseffekt
am grössten ist bei einem Einblaswinkel von 90°. Das Ziel der Verwirbelung ist, in
dem Garn regelmässige Knoten zu bilden. Als Beispiel für die Verwirbelung wird auf
die
DE 195 80 019 verwiesen. Beim texturierten Garn dürfen dagegen unter keinen Umständen Knoten gebildet
werden. Es muss ein Grenzbereich für den Einblaswinkel für die beiden grundsätzlich
unterschiedlichen Verfahren der Knotenbildung und der Schlingenbildung geben. Es war
allerdings noch nicht möglich, diese Grenzen zu bestimmen. Bis zur Zeit wird ein Bereich
für den Einblaswinkel von 49°, jedoch kleiner als 80°, vorzugsweise 50° bis etwa 70°
angenommen. Die obere Grenze konnte noch nicht abschliessend ermittelt werden. Der
Garnkanal weist einen mittleren, vorzugsweise zylindrischen Abschnitt auf, welcher
in Transportrichtung ohne Sprung in die konische Erweiterung übergeführt ist, wobei
die Druckluft mit einem genügenden Abstand zu dem konisch erweiterten Überschallkanal
in den zylindrischen Abschnitt eingeblasen wird.
[0010] Die Versuche im Zusammenhang mit der neuen Erfindung brachten vor allem drei neue
Erkenntnisse:
- Bei Texturierdüsen mit intensivierter Überschallströmung gemäss EP 0 880 611 konnte bei jedem Garntiter eine Qualitätsverbesserung erzielt werden, wenn der Einblaswinkel
über 48° gesteigert wurde.
- Die Qualitätssteigerung beginnt mit einem markanten Anstieg bei einer Vergrösserung
des Winkels über 48°.
- Bei Einblaswinkeln grösser 52°, teils bis 60° und sogar 65°, bleibt die Garnqualität
erstaunlich konstant. Der optimale Einblaswinkel ist jedoch auch abhängig von dem
Garntiter.
[0011] Es wird deshalb vorgeschlagen, den Einblaswinkel als Funktion der Garnqualität, insbesondere
des Garntiters in dem Bereich von 50° bis 70° festzulegen. Die Vorteile der neuen
Erfindung konnten genutzt werden mit Texturierdüsen mit nur einer einzigen Bohrung,
über welche die Druckluft mit einem Winkel von 50° bis 70° eingeblasen wird. Bevorzugt
wird jedoch die Druckluft über drei im Umfang um 120° versetzte Bohrungen in den Garnkanal
eingeblasen. Entscheidend ist in jedem Fall, dass die Garnöffnung durch Einblasen
der Druckluft in den Garnkanal intensiviert, jedoch eine Knotenbildung im Garn vermieden
wird.
[0012] Die erfindungsgemässe Texturierdüse ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft
zur Intensivierung der Garnöffnung mit einem Einblaswinkel von 50° bis 70° in den
Garnkanal eingeblasen wird. Es wird die Lufteinblasstelle in dem zylindrischen Abschnitt
mit Abstand zu der konischen Erweiterung angeordnet, wobei der Abstand bevorzugt wenigstens
etwa dem Durchmesser des Garnkanales entspricht. Nach dem gegenwärtigen Kenntnisstand
ist die Länge der beiden Prozesstufen, Öffnen und Texturieren, bei Düsen gemäss der
älteren
EP 0 088 254 zu kurz. Dies ist einer der Gründe für die begrenzte Transportgeschwindigkeit mit
einem Düsentyp gemäss der älteren Lösung.
[0013] Die neue Erfindung brachte verschiedene Erkenntnisse:
- 1. Die Öffnung des Garnes einerseits sowie die Texturierung des Garnes andererseits
müssen je für sich optimiert werden;
- 2. zur Optimierung der beiden total unterschiedlichen Funktionen müssen diese örtlich
getrennt,
- 3. jedoch kurz nacheinander durchgeführt werden, derart, dass der Öffnung unmittelbar
die Texturierung folgt, bzw. dass die Beendigung des Garnöffnungsvorganges unmittelbar
in die Texturierung übergeht.
[0014] Zumindest der mittlere, zylindrische Abschnitt sowie der konisch erweiterte Austrittsabschnitt
einer Texturierdüse wird als Teil eines Düsenkernes ausgebildet. Der Düsenkern wird
bevorzugt als Einsatz in einen Texturierdüsenkopf ausgebildet und aus einem Werkstoff
aus verschleissfestem Material, insbesondere Keramik hergestellt.
[0015] Besonders vorteilhaft wird der Düsenkern als Wechselkern ausgebildet, derart, dass
ein Düsenkern mit optimalen inneren Abmessungen und Eintrittswinkeln einsetzbar ist.
Damit ist es möglich, z.B. einen bestehenden Düsenkern des Standes der Technik mit
wenigen Manipulationen auszuwechseln und alle Vorteile der neuen Erfindung zu nutzen.
Am Austrittsende des konisch erweiterten Abschnittes wird wie im Stand der Technik
ein Leitkörper angeordnet, der wenigstens bis nahe an den konisch erweiterten Austrittsabschnitt
zustellbar ist. Damit kann ein weiterer Beitrag für die Konstanz der Qualität des
Garnes erreicht werden. Die Texurierdüse wird vorteilhafterweise als Teil eines Texturierkopfes
ausgebildet, wobei die Luftverteilung auf drei Lufteinblasbohrungen in dem Texturierkopf
angeordnet ist. In der Folge wird auf die
EP 0 880 611 Bezug genommen, welche Basis und Ausgangslage für die neue Erfindung ist, soweit
es die Prozessstufe Texturieren betrifft.
[0016] Es wurde bei der
EP 0 880 611 erkannt, dass der erste Schlüssel für die Qualität in der Garnspannung nach der Texturierdüse
liegt. Nur wenn es gelingt, die Garnspannung zu erhöhen, kann die Qualität verbessert
werden. Der Durchbruch wurde ermöglicht, als die Strömung des Blasluftstrahles über
den Bereich Mach 2 gesteigert wurde. Viele Versuchsreihen bestätigten, dass nicht
nur die Qualität verbessert, sondern dass die Qualität durch eine Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit
in erstaunlich geringem Masse negativ beeinflusst wird. Schon eine geringfügige Steigerung
der Machzahl über 2 ergab bereits signifikante Resultate. Die beste Erklärung für
die entsprechende Intensivierung des Texturierporzesses wird darin gesehen, dass die
Geschwindigkeitsdifferenz unmittelbar vor und nach der Stossfront vergrössert wird,
was sich direkt auf die entsprechenden Angriffskräfte der Luft auf die Filamente auswirkt.
Die gesteigerten Kräfte in dem Bereich der Stossfront verursachen eine Erhöhung der
Garnspannung. Durch die Steigerung der Machzahl wird unmittelbar das Geschehen an
der Stossfront gesteigert. Erfindungsgemäss wurde die Gesetzmässigkeit erkannt: höhere
Machzahl = stärkerer Stoss = intensivere Texturierung. Die intensivierte Überschallströmung
erfasst auf breiterer Front und viel intensiver die einzelnen Filamente des geöffneten
Garnes, so dass keine Schlingen seitlich über die Wirkzone der Stossfront ausweichen
können. Da die Erzeugung der Überschallströmung in dem Beschleunigungskanal auf der
Expansion beruht, erhält man durch einen höheren Machbereich, also z.Bsp. anstelle
Mach 1,5 Mach 2,5, auch eine Erhöhung bzw. annähernd eine Verdoppelung des wirksamen
Austrittsquerschnittes. Es konnten verschiedene überraschende Beobachtungen gemacht
und in Kombination mit der neuen Erfindung bestätigt werden:
- Bei der Anwendung eines für den höheren Machbereich ausgestalteten Überschallkanales
tritt bei gleicher Produktionsgeschwindigkeit eine qualitative Verbesserung der Texturierung
ein, im Vergleich zum älteren Stand der Technik.
- Testversuche mit einzelnen Garntitern wurden bis zu einer Produktionsgeschwindigkeit
von 1'000 bis 1'500 m/min durchgeführt, ohne Zusammenbruch der Texturierung.
- Messtechnisch fiel sofort auf, dass die Garnspannung im Durchschnitt um gegen 50 %
gesteigert werden konnte. Der gesteigerte Wert blieb zudem über einen grossen Geschwindigkeitsbereich
von z.Bsp. 400 bis 700 m/min. nahezu konstant.
- Es hat sicher ferner gezeigt, dass auch in der Wahl des Speisedruckes der Druckluft
ein wesentlicher Einflussfaktor liegt. Zur Sicherstellung der höheren Machzahlen wird
in vielen Fällen ein höherer Speisedruck benötigt. Dieser liegt etwa zwischen 6 bis
14 bar, kann aber auf 20 und mehr bar gesteigert werden.
[0017] Die Vergleichsversuche, Stand der Texturiertechnik gemäss
EP 0 088 254 und neue Lösung im Rahmen der
EP 0 880 611, ergaben in einem beachtlich weiten Bereich die folgende Gesetzmässigkeit: Die Texturierqualität
ist bei einer höheren Produktionsgeschwindigkeit im Vergleich zur Texturierqualität
bei tieferer Produktionsgeschwindigkeit mit einer für den niederen Machbereich ausgestalteten
Überschallkanal wenigstens gleich oder besser. Der Texturiervorgang ist bei Luftgeschwindigkeiten
in der Stossfront von über Mach 2, also z.Bsp. bei Mach 2.5 bis Mach 5, derart intensiv,
dass auch bei höchsten Garndurchlaufgeschwindigkeiten nahezu ausnahmslos alle Schlingen
erfasst und in dem Garn gut eingebunden werden. Die Erzeugung einer Luftgeschwindigkeit
im hohen Machbereich innerhalb des Beschleunigungskanales bewirkt, dass die Texturierung
bis zu höchsten Geschwindigkeiten nicht mehr zusammenbricht. Zweitens wird der ganze
Filamentverbund innerhalb von klaren äusseren Kanalgrenzen gleichmässig und direkt
in die Stossfrontzone geführt. Das eigentliche zentrale Kriterium für den positiven
Effekt der neuen Erfindung liegt darin, dass die Stabilität des Garnes generell verbessert
wird. Wird ein mit der neuen Lösung texturiertes Garnes stark mit einer Zugkraft beansprucht
und wieder losgelassen, dann kann festgestellt werden, dass die Textur, d.h. feste
Verbundstellen und Schlingen, fast unverändert erhalten bleibt bzw. bleiben. Dies
ist für die nachfolgende Verarbeitung ein entscheidender Faktor.
[0018] In dem Beschleunigungskanal wird das Garn von dem sich beschleunigenden Luftstrahl
über der entsprechenden Wegstrecke eingezogen, weiter geöffnet und der direkt anschliessenden
Texturierzone übergeben. Der Blasluftstrahl wird anschliessend an den Beschleunigungskanal
ohne Umlenkung durch einen sich unstetig und stark erweiternden Abschnitt geführt.
Es können ein oder mehrere Garnfäden mit gleicher oder unterschiedlicher Überlieferung
eingeführt und mit einer Produktionsgeschwindigkeit von 400 bis über 1200 m/min. texturiert
werden. Der Druckluftstrahl in dem Überschallkanal wird auf 2,0 bis 6 Mach, vorzugsweise
auf 2,5 bis 4 Mach, beschleunigt. Die besten Resultate werden erreicht, wenn das austrittsseitige
Ende des Garnkanales durch einen Prallkörper begrenzt ist, derart, dass das texturierte
Garn etwa rechtwinklig zu der Garnkanalachse durch einen Spalt abgeführt wird.
[0019] Besonders bevorzugt wird die Blasluft auch bei der neuen Erfindung nach dem Radialprinzip
von der Zuführstelle in einen zylindrischen Abschnitt des Garnkanales unmittelbar
in eine axiale Richtung mit etwa konstanter Geschwindigkeit bis zu dem Beschleunigungskanal
geführt. Wie im Stand der Technik der
EP 0 880 611 können auch mit der neuen Lösung ein oder mehrere Garnfäden mit unterschiedlichster
Überlieferung texturiert werden. Der gesamte theoretisch wirksame Erweiterungswinkel
des Überschallkanales sollte vom kleinsten bis zum grössten Durchmesser über 10°,
jedoch unter 40°, vorzugsweise innerhalb von 15° bis 30°, liegen. Nach den zur Zeit
gängigen Rauhigkeitswerten hat sich in Bezug auf die Seriefertigung ein oberster Grenzwinkel
(Gesamtwinkel) von 35° bis 36° ergeben. In einem konischen Beschleunigungskanal wird
die Druckluft im wesentlichen stetig beschleunigt. Der Düsenkanalabschnitt unmittelbar
vor dem Überschallkanal wird bevorzugt etwa zylindrisch ausgebildet, wobei mit Förderkomponente
in Richtung zu dem Beschleunigungskanal in den zylindrischen Abschnitt eingeblasen
wird. Die Einzugskraft auf das Garn wird mit der Länge des Beschleunigungskanales
vergrössert. Die Düsenerweiterung bzw. die Erhöhung der Machzahl ergibt die Intensität
der Texturierung. Der Beschleunigungskanal soll wenigstens einen Querschnittserweiterungsbereich
von 1 : 2,0 bevorzugt 1
: 2,5 oder grösser aufweisen. Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Länge des Beschleunigungskanales
4 bis 12 mal grösser ist als der Durchmesser des Garnkanales am Beginn des Beschleunigungskanales.
Der Beschleunigungskanal kann ganz oder teilweise stetig erweitert ausgebildet sein,
konische Abschnitte aufweisen und/oder eine leicht sphärische Form haben. Der Beschleunigungskanal
kann aber auch feingestuft ausgebildet werden und unterschiedliche Beschleunigungszonen
aufweisen, mit wenigstens einer Zone mit grosser Beschleunigung sowie wenigstens einer
Zone mit kleiner Beschleunigung des Druckluftstrahles. Der Austrittsbereich des Beschleunigungskanales
kann ferner zylindrisch oder angenähert zylindrisch und der Eintrittsbereich stark
erweitert, jedoch weniger als 36° erweitert sein. Wurden die Randbedingungen für den
Beschleunigungskanal erfindungsgemäss eingehalten, so erwiesen sich die genannten
Variationen des Beschleunigungskanales als nahezu gleichwertig oder zumindest als
äquivalent. Der Garnkanal weist anschliessend an den Überschallkanal eine stark konvexe,
bevorzugt eine trompetenförmig um mehr als 40° erweiterte Garnkanalmündung auf, wobei
der Übergang von dem Überschallkanal in die Garnkanalmündung vorzugsweise unstetig
verläuft. Ein entscheidender Faktor wurde darin gefunden, dass mit einem Prallkörper
vor allem auch die Druckverhältnisse in dem Texturierraum positiv beeinflusst und
stabil gehalten werden können. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Texturierdüse ist
dadurch gekennzeichnet, dass sie einen durchgehenden Garnkanal mit einem mittleren
zylindrischen Abschnitt, in den die Luftzuführung mündet, sowie in Fadenlaufrichtung
einen an den zylindrischen Abschnitt unmittelbar anschliessenden konischen Beschleunigungskanal
mit einem Öffnungswinkel (α
2) grösser 15°, sowie einen anschliessenden Erweiterungsabschnitt mit einem Öffnungswinkel
(∂) grösser als 40° aufweist.
Kurze Beschreibung der Erfindung
[0020] Die Erfindung wird nun an Hand einiger Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten
erläutert. Es zeigen:
die Figur 1 den Garnkanal in dem Bereich der Garnöffnungs- und Texturierzone gemäss
der neuen Erfindung;
die Figur 2 schematisch die Garnspannungsprüfung beim Texturieren;
die Figur 3 einen erfindungsgemässen Düsenkern in grösserem Massstab;
die Figur 4 einen Düsenkern mit einem Prallkörper am Ausgang des Beschleunigungskanales;
die Figur 5 einen ganzen Düsenkopf mit Prallkörper;
die Figur 6 einen Vergleich von texturiertem Garn gemäss Stand der Technik mit der
neuen Erfindung in Bezug auf die Garnspannung;
die Figuren 7a bis 7c und 8a bis 8c Versuchsresultate in Bezug auf verschiedene Einblaswinkel,
ausgehend von einer Düse des Standes der Technik mit einem Einblaswinkel von 48°;
die Figur 9 den Einsatz einer thermischen Stufe in Kombination mit der Texturierung;
die Figuren 10a bis 10d den thermischen Einsatz über eine Galettenheizung.
Wege und Ausführung der Erfindung
[0021] In der Folge wird nun auf die Figur 1 Bezug genommen. Die Texturierdüse 1 weist einen
Garnkanal 4 mit einem zylindrischen Abschnitt 2 auf, der zugleich auch dem engsten
Querschnitt 3 mit einem Durchmesser d entspricht. Vom engsten Querschnitt 3 geht der
Garnkanal 4 ohne Querschnittssprung in einen Beschleunigungskanal 11 über und wird
dann trompetenförmig erweitert, wobei die Trompetenform mit einem Radius R definiert
werden kann. Auf Grund der sich einstellenden Überschallströmung kann ein entsprechender
Stossfrontdurchmesser DAE ermittelt werden. Auf Grund des Stossfrontdurchmessers DAE
lässt sich relativ genau die Ablös- oder Abreissstelle A1, A
2, A
3 oder A
4 ermitteln. Für die Wirkung der Stossfront wird auf die
EP 0 880 611 verwiesen. Der Beschleunigungsbereich der Luft kann auch durch die Länge ℓ
2 von der Stelle des engsten Querschnittes 3 sowie der Abrissstelle A definiert werden.
Da es sich um eine echte Überschallströmung handelt, kann daraus ungefähr die Luftgeschwindigkeit
errechnet werden.
[0022] Die Figur 1 zeigt eine konische Ausgestaltung des Beschleunigungskanales 11, welcher
der Länge ℓ
2 entspricht. Der Öffnungswinkel α
2. ist mit 20° angegeben. Die Ablössstelle A
2 ist am Ende des Überschallkanales eingezeichnet, wo der Garnkanal in eine unstetige,
stark konische oder trompetenförmige Erweiterung 12 übergeht mit einem Öffnunswinkel
∂ > 40°. Auf Grund der Geometrie ergibt sich ein Stossfrontdurchmesser DAE. Es ergeben
sich als Beispiel etwa folgende Verhältnisse:
[0023] Eine Verlängerung des Beschleunigungskanales 11 mit entsprechendem Öffnungswinkel
bewirkt eine Vergrösserung des Stossfrontdurchmessers DAE. Unmittelbar in dem Bereich
der Stossfrontbildung entsteht die grösstmögliche Verdichtungsstossfront 13 mit anschliessender
abrupter Druckerhöhungszone 14. Die eingentliche Texturierung findet im Bereich der
Verdichtungsstossfront 13 statt. Die Luft bewegt sich etwa um den Faktor 50 schneller
als das Garn. Durch viele Versuche konnte ermittelt werden, dass die Ablösestelle
A
3, A
4 auch in den Beschleunigungskanal 11 hinein wandern kann, nämlich dann, wenn der Speisedruck
abgesenkt wird. In der Praxis gilt es nun, für jedes Garn den optimalen Speisedruck
zu ermitteln, wobei die Länge (ℓ
2) des Beschleunigungskanales für den ungünstigen Fall ausgelegt wird, also eher etwas
zu lang gewählt wird. Mit M
B ist die Mittellinie der Einblasbohrung 15 und M
GK die Mittellinie des Garnkanales 4 und der Schnittpunkt von M
GK sowie M
B mit SM bezeichnet. Pd ist die Stelle des engsten Querschnittes am Beginn des Beschleunigungskanales
11, ℓ1 ist der Abstand vom SM und Pd, ℓ2 der Abstand von Pd bis zum Ende des Beschleunigungskanales
(A4). Löff bezeichnet etwa die Länge der Garnöffnungszone, Ltex etwa die Länge der
Garntexturierzone. Je grösser der Winkel β, desto mehr wird die Garnöffnungszone nach
rückwärts vergrössert.
[0024] Die Figur 2 zeigt einen ganzen Texturierkopf bzw. Düsenkopf 20 mit eingebautem Düsenkern
5. Das unverarbeitete Garn 21 wird über ein Lieferwerk 22 der Texturierdüse 1 zugeführt
und als texturiertes Garn 21' weitertransportiert. In dem Austrittsbereiches 13 der
Texturierdüse befindet sich ein Prallkörper 23. Ein Druckluftanschluss P' ist seitlich
an dem Düsenkopf 20 angeordnet. Das texturierte Garn 21' läuft mit einer Transportgeschwindigkeit
VT über ein zweites Lieferwerk 25. Das texturierte Garn 21' wird über einen Qualitätssensor
26 geführt, z.Bsp. mit der Märktbezeichnung HemaQuality, genannt ATQ, in welchem die
Zugkraft des Garns 21' (in cN) sowie die Abweichung der momentanen Zugkraft (Sigma
%) gemessen wird. Die Messsignale werden einer Rechnereinheit 27 zugeführt. Die entsprechende
Qualitätsmessung ist Voraussetzung für die optimale Überwachung der Produktion. Die
Werte sind auch ein Indikator für die Garnqualität. Im Luftblastexturierprozess ist
die Qualitätsbestimmung insofern erschwert, als keine definierte Schlingengrösse besteht.
Es lässt sich viel besser die Abweichung gegenüber der vom Kunden als gut befundenen
Qualität feststellen. Mit dem ATQ-System ist dies möglich, da die Garnstruktur und
deren Abweichung über einen Fadenspannungssensor 26 festgestellt, ausgewertet und
durch eine einzige Kennzahl, dem AT-Wert, angezeigt werden kann. Ein Fadenspannungssensor
26 erfasst als analoges elektrisches Signal insbesondere die Fadenzugkraft nach der
Texturierdüse. Dabei wird aus Mittelwert und Varianz der Fadenzugkraft-Messwerte laufend
der AT-Wert errechnet. Die Grösse des AT-Wertes ist von der Struktur des Garnes abhängig
und wird vom Anwender nach seinen eigenen Qualitätsansprüchen ermittelt. Verändert
sich während der Produktion die Fadenzugkraft oder die Varianz (Gleichmässigkeit)
der Fadenspannung, ändert sich auch der AT-Wert. Wo die oberen und unteren Grenzwerte
liegen, kann mit Garnspiegeln, Strick- oder Gewebeproben ermittelt werden. Sie sind
je nach Qualitätsansprüchen verschieden. Der Vorteil der ATQ-Messung ist der, dass
verschiedenartige Störungen aus dem Prozess gleichzeitig erfasst werden, z.Bsp. Stellengleichheit
der Texturierung, Fadenbenetzung, Filamentbrüche, Düsenverschmutzung, Prallkugelabstand,
Hotpin-Temperatur, Luftdruckunterschiede, POY-Steckzone, Garnvorlage, usw.
[0025] In der Folge wird nun auf die Figur 3 Bezug genommen, welche eine bevorzugte Ausführungsform
eines ganzen Düsenkernes 5 im Querschnitt in starker Vergrösserung zeigt. Die äussere
Einpassform wird bevorzugt exakt den Düsenkernen des Standes der Technik angepasst.
Dies betrifft vor allem die kritische Einbaumasse, den Bohrungsdurchmesser B
D, die Gesamtlänge L, die Düsenkopfhöhe K
H sowie die Distanz LA, für die Druckluftanschlüsse PP'. Die Versuche haben ergeben,
dass der optimale Einblaswinkel β grösser als 48° sein muss. Die Distanz X der entsprechenden
Druckluftbohrungen 15 ist in Bezug auf den Beschleunigungskanal kritisch. Der Garnkanal
4 weist im Einlaufbereich des Garnes, Pfeil 16, einen Garneinführungskonus 6 auf.
Durch die im Garntransportsinne gerichtete Druckluft über die schrägen Druckluftbohrungen
15 wird die nach rückwärts gerichtete Abluftströmung reduziert. Das Mass "X" (Figur
6) zeigt an, dass die Luftbohrung bevorzugt wenigstens etwa um die Grösse des Durchmessers
d vom engsten Querschnitt 3 zurückversetzt ist. In Transportrichtung gesehen (Pfeil
16) weist die Texturierdüse 1 bzw. der Düsenkern 5 einen Garneinführkonus 6, einen
zylindrischen mittleren Abschnitt 7, einen Konus 8 auf, der gleichzeitig dem Beschleunigungskanal
11 entspricht, sowie einen erweiterten Texturierraum 9. Der Texturierraum wird quer
zur Strömung durch eine Trompetenform 12 begrenzt, welche auch als offener konischer
Trichter ausgebildet sein kann. Die Figur 3 zeigt eine Texturierdüse mit drei Druckluftbohrungen
1, welche um je 120° versetzt sind und auf den selben Punkt Sm in den Garnkanal 4
münden.
[0026] Die Figuren 4 zeigt in mehrfacher Vergrösserung gegenüber der wirklichen Grösse einen
Düsenkern 5 mit einem Prallkörper 14. Der neue Düsenkern 5 kann als Austauschkern
für den bisherigen des Standes der Technik konzipiert werden. Insbesondere die Abmessungen
B
d, E
L als Einbaulänge, L
A + K
H sowie K
H werden deshalb bevorzugt nicht nur gleich, sondern auch mit den gleichen Toleranzen
hergestellt. Bevorzugt wird ferner auch die Trompetenform in dem äusseren Austrittsbereich
gleich hergestellt wie im Stand der Technik, mit einem entsprechenden Radius R. Der
Prallkörper 14 kann eine beliebige Form haben: sphärisch, kugelförmig flach oder sogar
im Sinne einer Kalotte. Die genaue Lage des Prallkörpers 14 in dem Austrittsbereich
bleibt durch die Beibehaltung der äusseren Masse erhalten, entsprechend ein gleicher
Abzugspalt Sp
1. Der Texturierraum 18 bleibt nach aussen unverändert, wird aber rückwärts gerichtet
und durch den Beschleunigungskanal 11 definiert. Der Texturierraum kann je nach Höhe
des gewählten Luftdruckes auch in den Beschleunigungskanal hinein vergrössert werden.
Der Düsenkern 5 wird, wie im Stand der Technik aus einem hochwertigen Material, wie
Keramik, Hartmetall oder Spezialstahl hergestellt und ist das eigentlich teure Teil
einer Texturierdüse. Wichtig bei der neuen Düse ist, dass die zylindrische Wandfläche
21 wie auch die Wandfläche 22 in dem Bereich des Beschleunigungskanales höchste Güte
hat. Die Beschaffenheit der Trompeten-Erweiterung wird im Hinblick auf die Garnreibung
festgelegt.
[0027] Die Figur 5 zeigt einen ganzen Düsenkopf 20 mit einem Düsenkern 5 sowie einem Prallkörper
14, der über einem Arm 27 verstellbar in einem bekannten Gehäuse 28 verankert ist.
Für das Einfädeln wird der Prallkörper 14 mit dem Arm 27 auf bekannte Weise entsprechend
Pfeil 29 aus dem Arbeitsbereich 30 der Texturierdüse weggezogen bzw. weggeschwenkt.
Die Druckluft wird aus einer Gehäusekammer 31 über die Druckluftbohrungen zugeführt.
Der Düsenkern 5 wird über eine Klemmbride 32 an dem Gehäuse 33 festgeklemmt. Anstelle
einer kugeligen Form kann der Prallkörper auch eine Kalottenform haben.
[0028] Die Figur 6 zeigt unten links rein schematisch die Texturierung des Standes der Technik
gemäss
EP 0 088 254. Dabei sind zwei Hauptparameter hervorgehoben. Eine Öffnungszone Oe-Z1, sowie ein
Stossfrontdurchmesser DAs, ausgehend von einem Durchmesser d, entsprechend einer Düse,
wie in der
EP 0 088 254 beschrieben ist. Demgegenüber ist rechts oben die Texturierung gemäss
EP 0 880 611 dargestellt. Deutlich erkennbar ist dabei, dass die Werte Oe-Z2 sowie DAE grösser
sind. Die Garnöffnungszone Oe-Z2 beginnt kurz vor dem Beschleunigungskanal in dem
Bereich der Druckluftzufuhr P und ist bereits deutlich grösser in Bezug auf die relativ
kurze Garnöffnungszone Oe-Z1 der Lösung gemäss
EP 0 088 254.
[0029] Die wesentliche Aussage der Figur 6 liegt in dem diagrammatischen Vergleich der Garnspannung
gemäss Stand der Technik (Kurve T 311) mit Mach < 2 sowie einer erfindungsgemässen
Texturierdüse (Kurve S 315) mit Mach > 2 sowie der neuen Düse. In der Vertikalen des
Diagrammes ist die Garnspannung in CN. In der Horizontalen ist die Produktionsgeschwindigkeit
Pgeschw. in m/min. dargestellt. Die Kurve T 311 lässt das deutliche Zusammenfallen
der Garnspannung über einer Produktionsgeschwindigkeit von 500 m/min. erkennen. Oberhalb
etwa 650 m/min. brach die Texturierung mit der Düse entsprechend
EP 0 088 254 zusammen. Im Gegensatz dazu zeigt die Kurve S 315 mit der entsprechenden Düse aus
der
EP 0 880 611, dass die Garnspannung nicht nur viel höher ist, sondern in dem Bereich von 400 bis
700 m/min. nahezu konstant ist und auch im höheren Produktionsbereich nur langsam
abfällt. Die Erhöhung der Machzahl ist einer der wichtigsten Parameter für die Intensivierung
der Texturierung. Die Vergrösserung des Einblaswinkels ist einer der wichtigsten Parameter
für Qualität der Texturierung, wie mit der neuen Düse als drittes Beispiel links oben
dargestellt ist. Als Beispiel ist der Einblaswinkel mit dem Bereich von 50° bis 60°
angegeben. Die Garnöffnungszone Oe-Z3 ist grösser als in der Lösung rechts oben (gemäss
EP 0 880 611) und bedeutend grösser als in der Lösung links unten (gemäss
EP 0 088 254). Die anderen verfahrenstechnischen Verfahrensparameter sind bei allen drei Lösungen
gleich. Neben dem unterschiedlichen Einblaswinkel von dem Bereich 45° bis 48° und
neu über 45° liegt der überraschend positive Effekt im ersten Abschnitt der Garnöffnungszone,
wie OZ1 sowie OZ2 bzw. wie im entsprechenden Kreis markiert ist. Wie mit den Figuren
7 und 8 dargestellt ist, liegt der äussere Unterschied nur in der Änderung des Einblaswinkels.
Der markante Anstieg der Fadenspannung beginnt bei einem Winkel von über 48° und kann
nur mit einer kombinatorischen Wirkung verstanden werden. Zumindest soweit zur Zeit
der überraschend positive Effekt verstanden wird, bedeutet 48° Einblaswinkel eine
Schwelle, dies jedoch nur bei Texturierdüsen gemäss
EP 0 880 611. Dieser Texturedüsentyp hat eine genügende Leistungsreserve, so dass selbst eine
geringfügige Intensivierung der Garnöffnung in eine Steigerung der Garnqualität umgesetzt
wird.
[0030] Die Figuren 7a bis 7c und 8a bis 8c zeigen diagrammatisch die Relationen verschiedener
Parameter in Bezug auf den Stand der Technik (T341 K1 sowie S345) sowie der erfindungsgemässen
Texturierdüsen mit Einblaswinkeln von 50° bis 58°. In der Figur 8a steigt die Fadenspannung
von links nach rechts auffallend stark an von etwa 20 CN bis 56 cN. Die Fadenspannung
wird bei dem gezeigten Beispiel mit der neuen Erfindung im Schnitt mehr als verdoppelt.
Die Figur 7a zeigt anfänglich einen etwas weniger steilen Anstieg der Fadenspannung.
Bisher haben alle Versuche Variationen im Rahmen der beiden Diagramme 7a und 8a gegeben
und damit die neue Erkenntnis, dass oberhalb 48° Einblaswinkel die Fadenspannung markant
höher liegt. Die Figur 7c wie die Figur 8c stellt je drei verschiedene texturierte
Garnmuster dar. Die oberen Garnmuster wurden mit Düsen des Standes der Technik hergestellt,
ganz oben gemäss
EP 0 088 254 (T-Düse) und in der Mitte gemäss
EP 0 880 611 (S-Düse). Die untersten Muster sind mit Texturierdüsen gemäss der neuen Erfindung
erzeugt worden. Bei den Garnmustern des Standes der Technik fallen sofort die relativ
weit abstehenden Schlingen auf, mit einem Mangel an kompakten Stellen. Das Mass B1
und B2 gibt die Abstandgrösse für die am meisten abstehenden Schlingen an. Bei den
beiden unteren Garnmustern ist das Mass B3 bedeutend kleiner. Insbesondere sind aber
in kurzen Abständen sehr kompakte ,Stellen und noch relativ dichte Stellen mit vielen
Schlingen erkennbar. Der entscheidende Punkt liegt nun aber darin, dass sich die Garnmuster
unter Belastung stark unterschiedlich verhalten. Werden die Garnmuster gemäss Stand
der Technk (oben und mitte) unter eine Zugspannung gesetzt, lösen sich die Schlingen
zu stark auf und bleiben nach Wegnahme der Zugsapnnung zum Teil weg. Im Gegensatz
dazu bleiben die Schlingen an den Garnmustern gemäss neuer Erfindung auch nach Wegnahme
der Zugspannung nahezu vollständig erhalten. Dies bedeutet, dass die Qualität der
Texturierung in zweifacher Hinsicht auffallend gesteigert werden konnte, was bei allen
bisher geprüften Garntitern bestätigt werden konnte. Interessant ist ferner die Tatsache,
dass bei einer thermischen Einwirkung gemäss
WO99/45182 die entsprechende Qualitäts- und Leistungssteigerung auch mit der neuen Erfindung
bestätigt werden konnte. Die
EP 1 058 745 wird für die entsprechende zusätzliche Kombinationswirkung als integrierender Bestandteil
erklärt.
[0031] In der Folge wird nun auf die Figur 9 Bezug genommen, die eine schematische Übersicht
in Bezug auf den neuen Texturierprozess zeigt. Von oben nach unten sind fortschreitend
die getrennten Prozessstufen dargestellt. Glattgarn 100 wird von oben über ein erstes
Lieferwerk LW1 mit gegebener Transportgeschwindigkeit V1 an eine Texturierdüse 101
und durch den Garnkanal 104 geführt. Über Druckluftkanäle 103, welche an eine Druckluftquelle
Pℓ angeschlossen sind, wird hochkomprimierte, vorzugsweise nicht erhitzte Luft unter
einem Winkel α in Transportrichtung des Garnes in den Garnkanal 104 eingeblasen. Unmittelbar
danach ist der Garnkanal 104 konisch derart geöffnet, dass sich in dem konischen Abschnitt
102 eine stark beschleunigte Luftströmung mit Überschall, vorzugsweise mit mehr als
Mach 2, einstellt. Die Stosswellen erzeugen, wie in der eingangs genannten
WO97/30200 ausführlich beschrieben ist, die eigentliche Texturierung. Der erste Abschnitt von
der Lufteinblasstelle 105 in den Garnkanal 104 bis in den ersten Abschnitt der konischen
Erweiterung 102 dient der Auflockerung und dem Öffnen des Glattgarnes, so dass die
einzelnen Filamente der Überschallströmung ausgesetzt sind. Die Texturierung findet
je nach Höhe des zur Verfügung stehenden Luftdruckes (9... 12 bis 14 bar und mehr)
entweder noch innerhalb des konischen Teiles 102 oder aber im Austrittsbereich statt.
Es besteht eine direkte Proportionalität zwischen Machzahl und Texturierung. Je höher
die Machzahl umso stärker die Stosswirkung und umso intensiver die Texturierung. Für
die Produktionsgeschwindigkeit ergeben sich zwei kritische Parameter:
- der gewünschte Qualitätsstandard und
- das Schlackern, das bei weiterer Erhöhung der Transportgeschwindigkeit zum Zusammenbruch
der Texturierung führen kann.
[0032] Es bedeuten:
Th. vor.: |
thermische Vorbehandlung, evtl. nur mit Garnerhitzung oder mit Heissdampf. |
G.mech.: |
Garnbehandlung mit der mechanischen Wirkung einer Druckluft-strömung (Überschallströmung). |
Th. nach.: |
thermische Nachbehandlung mit Heissdampf (evtl. nur Wärme bzw. Heissluft). |
D: |
Dampf. |
PL: |
Druckluft. |
[0033] Die Produktionsgeschwindigkeit konnte mit zusätzlicher thermischer Behandlung bis
zu 1500 m/min. ohne Zusammenbruch der Texturierung und ohne Schlackern gesteigert
werden, wobei die Grenze durch die bestehende Versuchsanlage gegeben war. Beste Texturierqualitäten
konnten bei Produktionsgeschwindigkeiten bis weit über 800 m/min. erzielt werden.
Überraschenderweise sind von den Erfindern ein bzw. zwei völlig neue Qualitätsparameter
entdeckt worden, wobei auch die weiter oben erwähnte Gesetzmässigkeit (höhere Machzahl
= stärkerer Stoss = intensivere Texturierung) bei allen Versuchen nur bestätigt werden
konnte. Die entdeckten Parameter liegen einerseits in einer der Texturierung vor-
und/oder nachgeschalteten Wärmebehandlung und andererseits in einer Steigerung der
Machzahl durch Erhöhung des Luftdruckes sowie entsprechender Ausgestaltung des Beschleunigungskanales.
- a) Thermische Nachbehandlung oder Relaxieren Ein wichtiges Qualitätskriterium bei
der Texturierung beurteilt der Fachmann an Hand der Garnspannung des aus der Texturierdüse
austretenden Garnes, welches auch als Mass für die Intensität der Texturierung anerkannt
ist. Die Garnspannung stellt sich am texturierten Garn 106 zwischen der Texturierdüse
(TD) sowie einem Lieferwerk LW2 ein. In diesem Bereich, zwischen Texturierdüse (TD)
und Lieferwerk LW2, wurde nun eine thermische Behandlung an dem unter Zugspannung
befindlichen Garn-durchgeführt. Dabei wurde das Garn auf ca. 180°C erwärmt. Sowohl
mit einem Hotpin oder mit geheizten Galetten wie auch mit einem Hotplate (berührungslos)
konnten erste Versuche bereits erfolgreich abgeschlossen werden, mit dem überraschenden
Ergebnis, dass die Qualitätsgrenze in Bezug auf die Transportgeschwindigkeit massiv
heraufgesetzt werden konnte. Zur Zeit wird vermutet, dass die beschriebene thermische
Nachbehandlung einen Fixierungsund gleichzeitig einen Schrumpfeffekt auf das texturierte
Garn ausübt und dadurch die Texturierung unterstützt.
- b) Thermische Vorbehandlung Zur noch grösseren Überraschung hat die thermische Vorbehandlung
gleicherweise einen positiven Effekt auf den Texturiervorgang. Hier dürfte ein kombinatorischer
Effekt zwischen Schrumpfung sowie Garnöffnung in dem Abschnitt zwischen der Lufteinblasstelle
in den Garnkanal und dem ersten Teilstück der konischen Erweiterung in dem Bereich
der Überschallgeschwindigkeit Ursache des Erfolges sein.
[0034] Durch Aufwärmen des Garnes wird die Steifigkeit reduziert, so dass die Voraussetzung
für die Schlingenbildung im Texturierprozess verbessert wird. Auch hierzu konnten
Versuche sowohl mit Hotplate wie Hotpin als Wärmequellen erfolgreich abgeschlossen
werden. Möglicherweise hilft auch, dass mit der thermischen Vorbehandlung des Garnes
eine negative Kühlwirkung durch die Luftexpansion in der Texturierdüse vermieden und
deshalb beim erwärmten Garn die Texturierung verbessert werden kann. Bei der sehr
hohen Transportgeschwindigkeit bleibt ein Teil der Wärme im Garn selbst bis in den
Bereich der Schlingenbildung erhalten.
[0035] Die Figur 9 zeigt die Einwirkung durch ein Verarbeitungsmedium, sei es durch heisse
Luft, Heissdampf oder eines anderen heissen Gases am laufenden Garn kurz bzw. unmittelbar
nacheinander durchgeführt. Die Verfahrenseingriffe sind auf diese Weise nicht isoliert,
sondern sind in einer Wirkgemeinschaft zwischen zwei Lieferwerken zusammengefasst.
Dies bedeutet, dass das Garn nur am Anfang und am Ende gehalten wird, dazwischen findet
sowohl der mechanische Lufteingriff wie auch der thermische Eingriff statt. Die thermische
Behandlung wird an dem, noch unter den durch die Druckluft mechanisch erzeugten Spannungen
in den Filamenten bzw. in dem Garn durchgeführt.
[0036] In den Figuren 10a bis 10d sind Beispiele für eine örtlich getrennte mechanische
und thermische Einwirkung dargestellt. Die thermische Einwirkung ist räumlich vor
bzw. nach der eigentlichen Texturierung. Dabei kann, wenn auch in geringerem Mass,
die Garnerwärmung positiv für die Texturierung genutzt werden. Die Figuren 10a bis
10d zeigen den Einsatz der sogenannten geheizten und angetriebenen Galetten für die
thermische Behandlung mit einigen wichtigen Einsatzmöglichkeiten. Die Temperaturangabe
in der Galette zeigt jeweils, ob es sich um eine geheizte Position handelt. Sinngemäss
kann bei allen Darstellungen jeweils auch eine Hotplate oder eine erfindungsgemässe
Durchlaufdampfkammer eingesetzt werden.
1. Verfahren zum Texturieren von Endlosgarn mittels einer Texturierdüse, mit einem durchgehenden
Garnkanal, in den Druckluft mit mehr als 4 bar in Garntransportrichtung eingeblasen
wird, wobei am Austrittsende der Garnkanal mit einem Erweiterungswinkel grösser 10°,
jedoch kleiner als 40° konisch erweitert ist zur Bildung eines Beschleunigungskanals
für die Erzeugung einer Überschallströmung, wobei der Garnkanal einen mittleren zylindrischen
Abschnitt aufweist, welcher in Transportrichtung ohne Querschnittssprung in die konische
Erweiterung übergeführt ist, wobei die Druckluft im Abstand zu der konischen Erweiterung
in den zylindrischen Abschnitt in einen Garnöffnungsabschnitt eingeblasen wird, und
wobei die Länge des Beschleunigungskanals 4 bis 12 mal grösser ist als der Durchmesser
des Garnkanals am Beginn des Beschleunigungskanals, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft zur Intensivierung der Garnöffnung mit einem Einblaswinkel von 50°
bis 70°, vorzugsweise von 52° bis 65°, in den Garnkanal eingeblasen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Garnöffnung durch Einblasen von Druckluft in den Garnkanal mit einem Winkel von
50° bis 70° erfolgt, wobei eine verwirbelung der Filamente vermieden wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder nach dem Texturierabschnitt das Garn einer thermischen Einwirkung unterworfen
wird.
4. Texturierdüse für das Texturieren von Endlosgarn mit einem durchgehenden Garnkanal
mit einem Eintrittsende, einem mittleren zylindrischen Abschnitt mit einer Lufteinblasbohrung
sowie einem konusförmigen Austrittsende mit einem Erweiterungswinkel grösser 10°,
jedoch kleiner als 40° zur Bildung eines Beschleunigungskanals für die Erzeugung einer
Überschallströmung, wobei der zylindrische Abschnitt in Transportrichtung ohne Querschnittssprung
in die konische Erweiterung übergeführt ist, wobei die Lufteinblasstelle in dem zylindrischen
Abschnitt im Abstand zu der konischen Erweiterung angeordnet ist, und wobei die Länge
des Beschleunigungskanals 4 bis 12 mal grösser ist als der Durchmesser des Garnkanals
am Beginn des Beschleunigungskanals, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinblasbohrung zu der Garnförderrichtung mit einem Einblaswinkel von 50°
bis 70°, vorzugsweise von 52° bis 65°, angeordnet ist.
5. Texturierdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie nur eine Lufteinblasbohrung aufweist.
6. Texturierdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie drei um 120° versetzte Lufteinblasbohrungen aufweist, welche an der selben Einblasstelle
münden.
7. Texturierdüse nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand wenigstens etwa dem Durchmesser des Garnkanales entspricht.
8. Texturierdüse nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der mittlere, zylindrische Abschnitt sowie der konisch erweiterte Austrittsabschnitt
als Teil eines Düsenkernes ausgebildet ist, wobei der Düsenkern vorzugsweise als Einsatz
in eine Texturierdüsenkörper ausgebildet und aus einem Werkstoff aus verschleissfestem
Material, insbesondere Keramik, hergestellt ist.
9. Texturierdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkern als Wechselkern ausgebildet ist, derart, dass ein Düsenkern mit optimalen
inneren Abmessungen und Eintrittswinkein als Ersatz einsetzbar ist, und am Austrittsende
des konisch erweiterten Abschnittes vorzugsweise ein Leitkörper angeordnet ist, der
wenigstens bis nahe an den konisch erweiterten Austrittsabschnitt zustellbar ist,
wobei die Texturierdüse vorzugsweise als Teil eines Texturierkopfes ausgebildet ist,
und die Luftverteilung besonders vorzugsweise auf drei Lufteinblasbohrungen in dem
Garnkanal in dem Texturierkopf angeordnet ist.
1. Method for the texturing of filament yarn by means of a texturing nozzle, with a continuous
yarn duct, into which compressed air at more than 4 bar is injected in the yarn transport
direction, the yarn duct being conically widened at the outlet end with a widening
angle which is greater than 10° but less than 40°, in order to form an acceleration
duct for the generation of a supersonic flow, wherein the yarn duct has a middle,
cylindrical portion which merges in the transport direction, without a jump in cross
section, into the conical widening, the compressed air being injected, at a distance
from the conical widening, into the cylindrical portion in a yarn-opening portion,
and the length of the acceleration duct being from 4 to 12 times greater than the
diameter of the yarn duct at the beginning of the acceleration duct, characterized in that, to intensify the yarn opening, the compressed air is injected into the yarn duct
at an injection angle of 50° to 70°, preferably of 52° to 65°.
2. Method according to Claim 1, characterized in that the yarn opening takes place by blowing compressed air into the yarn duct at an angle
of from 50° to 70°, wherein intermingling of the filaments is avoided.
3. Method according to one of Claims 1 to 2, characterized in that the yarn is subjected to thermal treatment upstream and/or downstream of the texturing
portion.
4. Texturing nozzle for the texturing of filament yarn, with a continuous yarn duct having
an inlet end, with a middle, cylindrical portion having an air injection bore, and
with a cone-shaped outlet end with a widening angle of greater than 10° but less than
40°, in order to form an acceleration duct for the generation of a supersonic flow,
the cylindrical portion merging in the transport direction, without a jump in cross
section, into the conical widening, the air injection point being arranged in the
cylindrical portion at a distance from the conical widening, and the length of the
acceleration duct being from 4 to 12 times greater than the diameter of the yarn duct
at the beginning of the acceleration duct, characterized in that the air injection hole is arranged at an injection angle of from 50° to 70°, preferably
of from 52° to 65°, with respect to the yarn delivery direction.
5. Texturing nozzle according to Claim 4, characterized in that it has only one air injection bore.
6. Texturing nozzle according to Claim 5, characterized in that it has three air injection bores which are offset by 120° and which issue at the
same injection point.
7. Texturing nozzle according to Claims 4 to 6, characterized in that the distance corresponds at least approximately to the diameter of the yarn duct.
8. Texturing nozzle according to one of Claims 4 to 7, characterized in that at least the middle, cylindrical portion and the conically widened outlet portion
are designed as part of a nozzle core, the nozzle core preferably being designed as
an insert into a texturing-nozzle body and being produced from wear-resistant material,
in particular ceramic.
9. Texturing nozzle according to Claim 8, characterized in that the nozzle core is designed as an exchangeable core, in such a way that a nozzle
core with optimal internal dimensions and inlet angles can be used as a replacement,
and, at the outlet end of the conically widened portion, a guide body is preferably
arranged which can be advanced at least near to the conically widened outlet portion,
the texturing nozzle preferably being designed as part of a texturing head, and the
air distribution, particularly preferably to three air injection bores, being arranged
in the yarn duct in the texturing head.
1. Procédé de texturation de fil sans fin au moyen d'une tuyère de texturation qui est
traversée par un canal continu de fil dans lequel de l'air comprimé à plus de 4 bar
est injecté dans la direction du transport du fil, le canal de fil étant évasé coniquement
à son extrémité de sortie avec un angle d'évasement supérieur à 10°, mais inférieur
à 40°, en vue de former un canal d'accélération pour produire un écoulement supersonique,
le canal de fil présentant une partie centrale cylindrique qui se prolonge par l'évasement
conique dans la direction de transport sans saut brusque de sa section transversale,
l'air comprimé étant injecté dans une partie d'ouverture de fil située dans la partie
cylindrique à distance de l'évasement conique, et la longueur du canal d'accélération
étant 4 à 12 fois supérieure au diamètre du canal de fil au début du canal d'accélération,
caractérisé en ce que
pour intensifier l'ouverture du fil, on injecte l'air comprimé dans le canal de fil
sous un angle d'injection de 50° à 70°, de préférence de 52° à 65°.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture de fil se produit par injection d'air comprimé dans le canal de fil sous
un angle de 50° à 70°, un entrelacement des filaments étant évité.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le fil subit une action thermique avant et/ou après la partie de texturation.
4. Tuyère de texturation destinée à texturer un fil sans fin, traversée par un canal
de fil continu qui présente une extrémité d'entrée, une partie centrale cylindrique
dotée d'un alésage d'injection d'air ainsi qu'une extrémité de sortie en forme de
cône avec un angle d'évasement supérieur à 10°, mais inférieur à 40°, en vue de former
un canal d'accélération pour produire un écoulement supersonique, la partie cylindrique
se prolongeant par l'évasement conique dans la direction de transport sans saut brusque
de sa section transversale, l'emplacement d'injection d'air étant disposé dans la
partie cylindre à distance de l'évasement conique, et la longueur du canal d'accélération
étant 4 à 12 fois supérieure au diamètre du canal de fil au début du canal d'accélération,
caractérisée en ce que l'alésage d'injection d'air est disposé à un angle d'injection de 50° à 70°, de préférence
de 52° à 65°, par rapport à la direction d'avancement du fil.
5. Tuyère de texturation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle ne présente qu'un seul alésage d'injection d'air.
6. Tuyère de texturation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle présente trois alésages d'injection d'air décalés de 120° qui débouchent au même
emplacement d'injection.
7. Tuyère de texturation selon les revendications 4 à 6, caractérisée en ce que la distance correspond sensiblement au moins au diamètre du canal de fil.
8. Tuyère de texturation selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisée en ce qu'au moins la partie cylindrique centrale ainsi que la partie de sortie qui s'évase
coniquement font partie d'une âme de tuyère, l'âme de tuyère étant de préférence formée
comme garniture placée dans un corps de tuyère de texturation et étant réalisée en
un matériau résistant à l'usure, en particulier une céramique.
9. Tuyère de texturation selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'âme de tuyère est configurée comme âme remplaçable de manière à pouvoir utiliser
en remplacement une âme de tuyère qui présente des dimensions intérieures optimales
et des angles d'entrée optimaux, un corps conducteur qui peut être ajouté au moins
à proximité de la partie de sortie coniquement évasée étant de préférence disposé
à l'extrémité de sortie de la partie évasée coniquement, la tuyère de texturation
étant de préférence configurée sous la forme de partie d'une tête de texturation et
la répartition de l'air étant de façon particulièrement préférable disposée sur trois
alésages d'injection d'air dans le canal de fil de la tête de texturation.