Garnheizer und Verwendung eines Garnheizers

Abstract

 Vorgeschlagen wird ein Garnheizer 1, insbesondere zum Einsatz in einer Falschdrahttexturiermaschine, mit einer Heizzone 3, die eine Garndurchführung 5 aufweist, mindestens einer an der Garndurchführung 5 angeordneten Heizwandung 7, Heizmitteln, die zum Beheizen der Heizwandungen 7 eingerichtet sind und in der Garndurchführung 5 angeordneten Garnführungen 11, wobei die Garnführungen 11 derart angeordnet sind, dass ein von den Garnführungen 11 vorgegebener Fadenlauf 13 eine Zickzack Form aufweist. Der Garnheizer eignet sich insbesondere als Primärheizer für das Erhitzen eines Polyamidgarns in einem Falschdrahttexturierprozess.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines synthetischen Garns (Garnheizer) mit einer Heizzone, die eine Garndurchführung aufweist, an der Garndurchführung angeordneten Heizwandungen, Heizmitteln, die zum Beheizen der Heizwandungen eingerichtet sind und in der Garridurchführung angeordneten Garnführungen sowie Verwendungen eines derartigen Garnheizers. Garnheizer werden insbesondere in Falschdrahttexturiermaschinen eingesetzt.

[0002] Das Texturieren, insbesondere das Falschdrahttexturieren, von Filamentgarnen, insbesondere Multifilamentgarnen, ist im Stand der Technik bekannt. Das Texturieren dient dazu, aus einem kunststoffartigen, flachen und glatten Multifilamentgarn ein gekräuseltes und strukturiertes Garn herzustellen, das aufgrund seiner voluminösen und bauschigen Struktur (Bausch) textilen Charakter aufweist. Dazu wird das Multifilamentgarn im allgemeinen von einer Spule abgewickelt, durch ein erstes Lieferwerk geführt, anschließend in einem Garnheizer (Primärheizer) erhitzt, auf einer Kühlschiene abgekühlt, durch einen Drallgeber und ein dahinter angeordnetes zweites Lieferwerk, ein sogenanntes Abzugslieferwerk geführt, um anschließend auf einer Garnspule aufgewickelt zu werden. Der Drallgeber dient dazu, das Multifilamentgarn in einem Arbeitsgang vorübergehend hochzudrehen, d.h. eine Verdrehung des Multifilamentgarns, bzw. der einzelnen Filamentgarne, durch Übertragen eines axialen Drehmoments auf die Filamentgarne zu erzeugen. Diese vorübergehende Verdrehung (tordierter Zustand) wird als Falschdraht (FD) bezeichnet. Durch die Verdrehung wird ein Drehungsrückstau ausgebildet, der bis in den Garnheizer zurückreicht (Drallzone), wodurch es ermöglicht wird, dass der tordierte Zustand der Filamentgarne vor dem Drallgeber durch Erhitzen des Garns auf eine Temperatur, bei der das Garn plastisch verformbar ist, und darauf folgendes Abkühlen thermisch fixiert wird. Hinter dem Drallgeber wird dann die Verdrehung wieder aufgelöst. Aufgrund der im tordierten Zustand erfolgten thermischen Fixierung weist das Garn die gewünschte gekräuselte Struktur auf.

[0003] Wenn beim Falschdrahttexturieren Prozessschwankungen oder Instabilitäten auftreten, dann führt dies zu einer ungleichmäßigen Garnstruktur, bzw. Fehlern im Garn und damit zu Qualitätsverlusten beim produzierten Garn. Derartige Fehler oder Störungen können z.B. aus Störungen in der Spinnerei, aus ungleichmäßigem Auftrag oder ungleichmäßiger Verstellung der Spinnpräparation auf der Fadenoberfläche, aus Temperaturschwankungen beim Texturieren oder aus Verschmutzungen z.B. im Garnheizer und/oder in der Kühlschiene resultieren. Die Störungen können ein sogenanntes Ballonieren des Garns bewirken, was insbesondere bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten auftritt. Ein Ballonieren des Garns führt zu einem unkontrollierten Fadenlauf und zu Fadenspannungsschwankungen. Dadurch kann der Faden z.B. über die Scheibenoberfläche des Drallgebers springen. Dieser Drallschlupf führt zu einem Drehungsdefizit innerhalb der Drallzone, d.h. die Verdrehungsdichte, also die Anzahl der Verdrehungen pro Längeneinheit der Filamentgarne schwankt. Das zu bearbeitende Garn kann dadurch abschnittsweise ohne Verdrehung den Drallgeber passieren. Dies führt zu kurzen geschlossenen Garnabschnitten, sogenannten "Tight Spots" und langen ungleichmäßig texturierten Garnabschnitten, was als "Surging" bezeichnet wird. Beim Surging steigt die Fadenspannung sprunghaft an, wodurch das Kräftegleichgewicht im Drallgeber gestört wird. Es entstehen Zonen im Faden ohne Drehung. Außerdem schwanken die Verstreckungswerte, die Anfärbung wird ungenügend.
Die Stabilitätsgrenze des Prozesses wird zum einen durch die Geometrie der Texturierzone, z.B. deren Länge, Umlenkstellen, Fadenabstützung etc. und zum anderen durch die Qualität des Vorlagematerials, z.B. dessen Gleichmäßigkeit, Präparation etc., also durch auftretende Prozessschwankungen beeinflusst. Insbesondere wird diese Stabilitätsgrenze auch durch die Geometrie des Garnheizers mitbestimmt. Treten z.B. die beschriebenen Störungen auf, so kann daraus eine Schwankung bei der Temperatur, auf die das Garn in einem Garnheizer aufgeheizt wird, auftreten. Dies kann z.B. dazu führen, dass das Garn über seine Schmelztemperatur hinaus aufgeheizt wird, wodurch ein Garnbruch verursacht wird. Letzteres führt zu einer Unterbrechung des Produktionsprozesses. Bei einem Garnbruch kommt es häufig vor, dass Abschnitte des Garns im Garnheizer zurückbleiben, die schmelzen und innerhalb des Garnheizers in der Garndurchführung und/oder an den Garnführungen anhaften. Die Dauer der aus dem Garnbruch resultierenden Standzeit der Falschdrahttexturiermaschine wird wesentlich dadurch bestimmt, wie schnell diese Garnreste wieder entfernt werden können.
Ein Garnheizer zur Lösung dieser Probleme wurde z.B. durch die EP 0 579 866 A1 bekannt. Dieser Garnheizer weist zwei Heizzonen auf, durch die eine Garndurchführung führt. An der Garndurchführung sind Heizwandungen, die durch Heizmittel beheizbar sind, angeordnet. In der Garndurchführung sind Garnführungen jeweils im Abstand von einigen Zentimetern angeordnet. Die Gesamtlänge der Heizzonen beträgt 0,8 bis 1,2 Meter, woraus eine Behandlungszeit von den Garnheizer durchlaufenden Garnabschnitten von 0,04 bis 0,12 Sekunden folgt. Das durch den Garnheizer hindurch laufende Garn wird in einem Abstand von den Heizwandungen geführt. Die Garnführungen sind derart angeordnet, dass ein von den Garnführungen im Garnheizer festgelegter Fadenlauf in einer Ebene eine Bogenform aufweist. Dieser Garnheizer ist zum Aufheizen von Polyestergarnen beim Falschdrahttexturieren optimiert. Durch die Bogenform des Fadenlaufs kann bei Polyestergarnen das Auftreten eines Ballonierens im Garnheizer weitgehend vermieden werden. Weiter werden die Heizwandungen auf einer Betriebstemperatur gehalten, bei der im Garnheizer verbleibende Garnabschnitte im Fall eines Fadenbruches verbrannt werden bzw. verdampfen, wodurch ein rasches Wiederanfahren einer Falschdrahttexturiermaschine mit einem derartigen Garnheizer ermöglicht wird.
Dieser Garnheizer vermeidet jedoch bei Polyamidgarnen, die in der Regel feiner sind als Polyestergarne, die beschriebenen Probleme nur begrenzt. Bei der Verarbeitung von Polyamidgarnen muss insbesondere die Betriebstemperatur der bekannten Heizer, aufgrund der Feinheit dieser Garne, auf einen Temperaturbereich von 300 bis 350 °C abgesenkt werden. In diesem Temperaturbereich werden jedoch Polymerreste, die durch Abrieb oder Fadenbruch im Garnheizer entstehen nicht mehr verbrannt. Vielmehr werden diese Reste aufgeschmolzen und verbleiben in einem zähflüssigen "honigartigen" Zustand im Heizer. Befinden sich diese Reste auf fadenführenden Teilen im Garnheizer führt dies zu Qualitätseinbussen, bis hin zu weiteren Fadenbrüchen. Dies kann dazu führen, dass Stillstandzeiten der Falschdrahttexturiermaschine von mehreren Stunden hingenommen werden müssen.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Garnheizer bereitzustellen, der die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und insbesondere bei dem ein Ballonieren im Garnheizer auch bei dünnen Garnen, insbesondere Polyamidgarnen, zuverlässig vermieden wird.

[0005] Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.

[0006] Bei dem erfindungsgemäßen Garnheizer, der sich insbesondere zum Einsatz in einer Falschdrahttexturiermaschine eignet, ist in einer Heizzone eine Garndurchführung angeordnet, wobei an der Garndurchführung mindestens eine Heizwandung vorgesehen ist, bzw. die Garndurchführung von der bzw. den Heizwandungen gebildet wird. Mittels Heizmitteln, die zum Beheizen der Heizwandungen eingerichtet sind, ist eine Betriebstemperatur der Heizwandungen einstellbar. Von in der Garndurchführung angeordneten Garnführungen wird ein Fadenlauf durch den Garnheizer vorgegeben. Erfindungsgemäß sind mindestens einige der Garnführungen derart angeordnet, dass der von den Garnführungen vorgegebene Fadenlauf eine Zickzack Form aufweist.
Der erfindungsgemäße Garnheizer ist insbesondere für das Erhitzen von bevorzugt feinen Polyamidgarnen (Nylongarnen) auf eine Temperatur, bei der die Garne plastisch verformbar sind, in einem Falschdrahttexturierprozess geeignet. Durch die zickzackförmige Fadenführung werden Schwingungen des Garns transversal zum Fadenlauf, wie sie z.B. von Garnfehlern hervorgerufen werden, weitestgehend vermieden. Ein Abstand des Garns zu den Heizwandungen wird daher nahezu konstant gehalten, wodurch ein räumlich sehr gleichmäßiges Erhitzen des Garns erreicht wird. Das Ballonieren des Garns wird dadurch vermieden und dadurch hervorgerufene Garnbrüche werden verhindert. Mit dem erfindungsgemäßen Garnheizer können qualitativ hochwertige Ergebnisse erzielt werden und Ausfallzeiten einer Falschdrahttexturiermaschine minimiert werden.

[0007] Bevorzugt sind die Garnführungen derart angeordnet, dass der Fadenlauf in einer Ebene eine Bogenform aufweist. Bei einer derartigen bogenförmigen Abstützung des Fadenlaufs kann die zickzackförmige Anordnung der Garnführungen in einer Ebene liegen. Dadurch wird die Reibung des Fadens relativ zu einer Anordnung, die nicht innerhalb einer Ebene liegt, verringert. Die bogenförmige Abstützung vermeidet Schwingungen des Garns senkrecht zu der Ebene, in der der zickzackförmige Fadenlauf liegt, in Verbindung mit dem zickzackförmigen Fadenlauf hinreichend.

[0008] Vorteilhaft weist die Heizzone eine Länge in Richtung des Fadenlaufs von 0,4 bis 0,8 Metern auf, wodurch der erfindungsgemäße Heizer, bei einer Betriebstemperatur der Heizwandungen von 350 bis 600 Grad Celsius, ein Polyamidgarn auf für das Falschdrahttexturieren notwendige Temperaturen aufheizt. Der erfindungsgemäße Garnheizer wird also bevorzugt als Hochtemperaturheizer verwendet. Die den Garnheizer durchlaufenden Garnabschnitte des Polyamidgarns werden dabei jeweils 0,02 bis 0,04 Sekunden (Behandlungszeit) aufgeheizt. Es lassen sich aufgrund der geringen Länge des erfindungsgemäßen Garnheizers sehr kompakte Falschdrahttexturiermaschinen herstellen. Weiter wird bei der angegebenen Betriebstemperatur z.B. im Falle eines Garnbruchs im Garnheizer verbleibendes Garn, d.h. entsprechende Polymerreste, sehr rasch verbrannt, bzw. verdampft und oder verchrackt, wodurch die fadenführenden Teile weitestgehend sauber bleiben und Stillstandszeiten der Falschdrahttexturiermaschine minimiert werden.

[0009] Besonders vorteilhaft sind die Garnführungen bevorzugt äquidistant in Abständen zwischen 4 und 6 Zentimetern, bevorzugt 5 Zentimetern, angeordnet. Bei dieser Anordnung der Garnführungen kann das Ballonieren fast vollständig vermieden werden.

[0010] Besonders bevorzugt ist die Garndurchführung eines erfindungsgemäßen Garnheizers als eine Nut in den Heizwandungen ausgebildet, wobei die Nut bevorzugt einen Durchmesser im Bereich von 2,5 bis 5 Millimetern aufweist. Hierdurch wird eine besonders gleichmäßige Erhitzung des Garns und eine Anhebung des Wärmeübergangs vom Garnheizer auf das Garn ermöglicht. Der geringe Durchmesser und damit der geringe Abstand eines Garns zu den Heizwandungen, führt auch zu einem guten Wärmeaustausch zwischen den Heizwandungen und dem Garn, was ebenfalls eine kompakte Bauform ermöglicht. Trotz des geringen Durchmessers der Garndurchführung hat das bearbeitete Garn in einem erfindungsgemäßen Garnheizer keinen direkten Kontakt zu den Heizwandungen. Dies wird durch die stabile, schwingungsfreie Fadenführung im erfindungsgemäßen Garnheizer ermöglicht.

[0011] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

[0012] Die Figur 1a zeigt einen erfindungsgemäßen Garnheizer in einer ersten Schnittebene.
Die Figur 1 b zeigt den erfindungsgemäßen Garnheizer in einer zweiten Schnittebene senkrecht zu der in Figur 1 dargestellten Schnittebene.
Die Figur 1 c zeigt einen Schnitt durch den in den Figuren 1 a und 1 b dargestellten erfindungsgemäßen Garnheizer senkrecht zu der ersten und der zweiten Schnittebene.

[0013] Die Figuren der Zeichnung zeigen den erfindungsgemäßen Gegenstand stark schematisiert und sind nicht maßstäblich zu verstehen. Die einzelnen Bestandteile des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind so dargestellt, dass ihr Aufbau gut gezeigt werden kann.

[0014] In den Figuren 1a bis 1c ist ein erfindungsgemäßer Garnheizer 1 in drei Schnittebenen, die senkrecht zueinander stehen, dargestellt. Der dargestellte erfindungsgemäße Garnheizer 1 weist eine Heizzone 3 mit einer Garndurchführung 5 auf. Die an der Garndurchführung 5 angeordneten Heizwandung 7 ist mittels Heizmitteln 9 beheizbar. Die Heizmittel 9 umfassen z.B. eine mittels elektrischem Strom erhitzbare Heizwendel. Mittels eines nicht dargestellten Regelungsmoduls kann die Temperatur der Heizwandung 7, z.B. über die Stärke des die Heizwendel durchfließenden elektrischen Stroms, geregelt werden. In der Garndurchführung 5 sind Garnführungen 11,12 angeordnet. Diese Garnführungen 11,12 können z.B. aus bevorzugt um ihre Längsachse drehbaren Bolzen bestehen. Die Garnführungen 11,12 sind derart angeordnet, dass ein von den Garnführungen 11 vorgegebener Fadenlauf 13 eine Zickzack Form aufweist. Diese Garnführungen 11 liegen also zueinander versetzt innerhalb der Garndurchführung 5. Wie in Figur 1b dargestellt, sind die Garnführungen 12 weiter derart angeordnet, dass der Fadenlauf 13 in einer Ebene eine Bogenform aufweist. Dazu sind die Garnführungen 12 mittels derer der Fadenlauf 13 in eine Bogenform gezwungen wird bevorzugt mit ihren Längsachsen senkrecht zu den Längsachsen der Fadenführungen 11 die den Fadenlauf 13 in die Zickzack Form zwingen angeordnet.
Die Schnittebene der Darstellung in Figur 1 c liegt senkrecht zum Fadenlauf 13. Die Heizmittel 9 liegen benachbart zu der Heizwandung 7 in Bereichen der Garndurchführung 5. Die Garndurchführung 5 ist als eine Nut 15 in der Heizwandung 7 ausgebildet. Die Garnführungen 11,12 sind innerhalb dieser Nut 15 angeordnet.

[0015] Die Nut 15 ist aus fertigungstechnischen Gründen in Richtung des Fadenlaufs 13 gerade verlaufend ausgebildet.

[0016] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.

[0017] Vorgeschlagen wird ein Garnheizer 1, insbesondere zum Einsatz in einer Falschdrahttexturiermaschine, mit einer Heizzone 3, die eine Garndurchführung 5 aufweist, an der Garndurchführung 5 angeordneten Heizwandungen 7, Heizmitteln, die zum Beheizen der Heizwandungen 7 eingerichtet sind und in der Garndurchführung 5 angeordneten Garnführungen 11, wobei die Garnführungen 11 derart angeordnet sind, dass ein von den Garnführungen 11 vorgegebener Fadenlauf 13 eine Zickzack Form aufweist. Der Garnheizer eignet sich insbesondere als Primärheizer für das Erhitzen eines Polyamidgarns in einem Falschdrahttexturierprozess.

Ansprüche

1. Garnheizer (1), insbesondere zum Einsatz in einer Falschdrahttexturiermaschine, mit

- einer Heizzone (3), die eine Garndurchführung (5) aufweist,

- mindestens einer an der Garndurchführung (5) angeordneten Heizwandung (7),

- Heizmitteln (9) die zum Beheizen der Heizwandungen (7) eingerichtet sind und

- in der Garndurchführung (5) angeordneten Garnführungen (11,12),

dadurch gekennzeichnet, dass
Garnführungen (11) derart angeordnet sind, dass ein von den Garnführungen (11) vorgegebener Fadenlauf (13) eine Zickzack Form aufweist.

2. Garnheizer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Garnführungen (11) derart angeordnet sind, dass der Fadenlauf (13) in einer Ebene eine Bogenform aufweist.

3. Garnheizer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Heizzone (3) eine Länge in Richtung des Fadenlaufs (13) von 0,4 bis 0,8 Metern aufweist.

4. Garnheizer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Garnführungen (11) bevorzugt äquidistant in Abständen zwischen 4 und 6 Zentimetern, bevorzugt 5 Zentimetern angeordnet sind.

5. Garnheizer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Garndurchführung (5) als eine Nut (15) in den Heizwandungen (7) ausgebildet ist, wobei die Nut (15) einen Durchmesser im Bereich von 2,5 bis 5 Millimetern aufweist.

6. Verwendung eines Garnheizerss nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Garnheizers ein Polyamidgarn bei einem Falschdrahttexturierprozess aufgeheizt wird.

7. Verwendung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass den Garnheizer durchlaufende Garnabschnitte das Polyamidgarns jeweils für 0,02 bis 0,04 Sekunden aufgeheizt werden.

8. Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwandungen (7) auf einer Betriebstemperatur von 350 bis 600 Grad Celsius gehalten werden.

Zeichnung