Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Garnen mit mindestens einer Eintrittsöffnung und mindestens einer Austrittsöffnung für mindestens ein Transportmittel, das das Garn durch die Vorrichtung transportiert, und mit Trennelementen an der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung zur thermischen Abschirmung, um den Medienaustausch zur Umgebung zu minimieren.

Damit Textilien ihren Verwendungszweck erfüllen, und in Griff, Aussehen und Gebrauchsverhalten die gewünschten Eigenschaften aufweisen, werden sie speziell bearbeitet. Neben der Fasergewinnung, Garn- und Zwirnerzeugung sowie der Flächenbildung gibt es weitere Verfahren, die die textilen Eigenschaften beeinflussen.

Je nach Verwendungszweck ist zum Beispiel eine größere Stabilität, mehr Volumen im fadenförmigen Gut oder eine Erhöhung der Temperaturbeständigkeit erforderlich, um nur einige Beispiele zu nennen. ,

Viele dieser Verfahren benötigen eine anschließende thermische Fixierung, die üblicherweise mit überhitztem Dampf unter atmosphärischem Druck oder mit unter Druck stehendem Sattdampf durchgeführt wird, um die wünschenswerten Eigenschaften dauerhaft zu stabilisieren. Üblicherweise wird der Fixierungsprozess in der Textilindustrie als Thermofixierung bezeichnet, im Bereich der Teppichgarnherstellung wird das Synonym Heatsetprozess verwendet.

Im Bereich der Teppichgarnherstellung beispielsweise gibt es so genannte Straight Set-Garne und Frieze-Garne. Während beim Straight Set-Garn die gerade linienförmige Struktur der Einfachgarne oder der kablierten Garne bzw. Zwirne thermofixiert wird, wird beim Frieze-Garn nach dem Kablierprozess das Garn durch Biegung/Stauchung dreidimensional verformt und dieser Zustand dann durch thermische Behandlung dauerhaft fixiert. Zudem führt die thermische Behandlung zu einem Schrumpfbauschen des Fadens, was eine Volumenerhöhung des Fadens bewirkt.

Unter dem Begriff Faden sollen im Rahmen dieser Anmeldung alle linienförmigen Gebilde verstanden werden. Dies können Garne, Zwirne aber auch Folienbändchen sowie schlauch- und bändchenförmige Textilien und dergleichen sein. Zur Vereinfachung wird der Begriff des Fadens gleichbedeutend für die möglichen Alternativen im Rahmen dieser Anmeldung verwendet.

Die DE 39 38 183 A1 offenbart eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Wärmebehandeln von Garnen. Zur besseren Abdichtung der Vorrichtung ist an der Eintritts- und Austrittsöffnung eine Einlauf-Vorzone vorgeschaltet sowie eine Auslauf-Vorzone nachgeschaltet. In die Vorzone sind außerdem so genannte Garnklimasperren integriert, die den Dampf innerhalb der Vorrichtung so umlenken, dass das Entweichen von dem überhitzten Dampf unterbunden wird. Durch das Gegenstromprinzip soll auch eine gewisse Abdichtung entstehen, so dass keine Kaltluft von außen in die eigentliche Fixierkammer einströmt. Zusätzlich sind im Bereich der Eintrittsöffnung noch schmale Bleche angebracht, die ebenfalls den Eintritt von kalter Außenluft erschweren sollen.

In der DE 195 16 127 B4 wird ebenfalls eine Behandlungskammer zum kontinuierlichen Wärmebehandeln von Garnen beschrieben. Im Bereich der Eintritts- und Austrittsöffnung gibt es hier jeweils so genannte Belüftungssperren, die dem Abdichten der Behandlungskammer gegenüber der Umgebungsluft dienen. Hier wird mittels Ventilatoren eine Gegenströmung erzeugt, die vertikal nach oben geführt und abgesaugt wird.

Durch die EP 1 055 763 A2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung einer Warenbahn mit Dampf zum Fixieren bekannt. Hier ist vor der Eintrittsrespektive Austrittsöffnung eine Eingangs- respektive Ausgangsschleuse mit Absaugeinrichtung angeordnet. Darüber hinaus werden durch Zwischenbleche beide Schleusen so gestaltet, dass sich lediglich ein Spalt für die Warenbahn und gegebenenfalls für ein Transportband ergibt.

In der US 2009/0188772 A1 wird eine weitere, alternative Maschine zur Wärmebehandlung von Garnen beschrieben. Diese Maschine weist an Eingangs- und Ausgangsöffnung einen Dichtungskopf auf, der zwei Walzen umfasst, die gegen die gegenüberliegenden Flächen des Transportbandes drücken.

Eine weitere Variante einer Garnveredelungsanlage wird durch die EP 2 221 404 A2 offenbart. Um einen Dampfaustritt aus dem Behandlungsraum zu vermeiden, werden die Öffnungen für den Ein- und Austransport des Garnes weitestgehend durch eine Dampfsperre verschlossen. Diese Dampfsperre beinhaltet eine drehbare Rolle, die auf dem auf dem Transportband liegenden Garn aufliegt, zusätzlich eine Blechblende, die die Öffnung weitestgehend verschließt, und so genannte Dichtlippen, die an der Unterseite des Lasttrums sowie an Ober- und Unterseite des Leertrums angeordnet sind. Die Rolle kann unterschiedliche Oberflächenformen aufweisen und ist im Bedarfsfall, wie bei Materialstau oder zur Reinigung, über eine Mechanik zu öffnen.

Als nachteilig an den Vorrichtungen, die durch eine oder zwei Walzen das Fadengelege zwischen sich und dem Transportband klemmen, erweist sich, dass an den Stellen, an denen sich die abgelegten Fäden überkreuzen, Druckstellen in der Länge eines Garndurchmessers entstehen, die mit fixiert werden. Diese Druckstellen beeinträchtigen die Garngleichmäßigkeit, denn in diesem Bereich findet eine stärkere Komprimierung statt, was beispielsweise beim Färben und damit im späteren Flächengebilde zu einem uneinheitlichen Warenbild führt. Im späteren Endprodukt der textilen Fläche zeigen sich diese Stellen dann infolge unterschiedlichen Lichtreflexionsverhaltens etwas heller. Dazu kommt es, wenn die Fäden auf einem Transportband abgelegt werden. Entsprechend der Bandgeschwindigkeit ergibt sich in der Praxis eine relativ hohe Belegungsdichte von mehreren Zentimetern Dicke, so dass sich die Fäden zwangsläufig häufig überkreuzen. Das Transportband mit den darauf liegenden Fäden durchläuft den Zwickel der Quetschwalzenpaare bzw. der Walze auf dem Transportband, und ganz besonders an der Austrittsöffnung, durch die die gerade durcherhitzten Fäden die Ausgangswalze(n) in die kühlere Atmosphäre durchlaufen, wirkt sich dies negativ aus. Denn vor allem, wenn die Fäden noch nicht vollständig abgekühlt sind, werden diese Deformationen bleibend eingeprägt und beim anschließenden Abkühlen permanent fixiert. Überdies kann es dadurch zu Abplattungen der Fäden kommen.

Des Weiteren besteht bei Schlitzblenden und anders konstruierten schmalen Durchlässen die Gefahr, dass sich die Fäden an der oberen Kante aufstauen können. Insbesondere bei einer hohen Belegungsdichte der Fäden und der damit verbundenen hohen Belegungshöhe kommt es zu Verschiebungen, Aufstauungen bis hin zu Umorientierungen der oberen Fadenlagen. Dies führt bei der späteren Abnahme der Fäden vom Transportband zu Verhakungen. Außerdem können die Fasermaterialien durch Reibung an den dichtenden Teilen beschädigt werden.

Hinzu kommt, dass Garnklimasperren, Belüftungssperren und dergleichen, nicht nur konstruktiv aufwendig sind und die Kosten einer Vorrichtung zur Wärmebehandlung erhöhen, sondern auch die Verwendung/der Betrieb derartiger Vorrichtungen ist kostenintensiv.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Garnen vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Zur Lösung der Aufgabe sind, gemäß Anspruch 1, die Trennelemente derart angeordnet und mit einer geringen Biegesteifigkeit gestaltet, dass eine Flächenlast auf das auf dem Transportmittel, zum Beispiel einem Transportband, liegende Garn aufgebracht wird, die nicht größer als 0,005 kg * cm^-2 ist.

Dadurch, dass an der Vorrichtung zur thermischen Behandlung nun die erfindungsgemäßen Trennelemente an der Eintritts- und Austrittsöffnung angebracht sind, wird einerseits der Dampfbereich noch ausreichend abgeschirmt, während andererseits die Flächenlast sich in einer Größenordnung befindet, die nur eine geringe mechanische Belastung auf die auf dem Transportmittel abgelegten Fäden ausübt. Die mechanische Belastung muss dabei so gering sein, dass auch bei mehreren Zentimetern Belegungsdicke keine Druckstellen der sich kreuzenden Fadenlagen entstehen, die sich später im Endprodukt negativ auswirken. Anstelle von (Quetsch-) Walzen werden schonend berührende Abschirmelemente eingesetzt. Dies wirkt sich positiv auf die Qualität der behandelten Fäden aus.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Eintritts- und Austrittsöffnungen nun nicht mehr über Schlitzblenden oder ähnliches vor zu großem Energieverlust geschützt werden müssen. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung führt auch eine hohe Belegungsdichte nicht mehr zu Verschiebungen, Aufstauungen und Umorientierungen der oberen Fadenlagen, da es keine festen Kanten mehr gibt. Die Trennelemente komprimieren die sich kreuzenden Fadenlagen auf dem Transportmittel nicht spürbar. Dies wirkt sich bei der Abnahme der Fäden von dem Transportmittel positiv aus, es treten weniger Verhakungen auf und die Fäden können leichter aufgewickelt werden, so dass es insgesamt zu weniger Produktionsstillständen kommt.

Vorteilhafterweise ist es möglich, dass in bestimmten Situationen, zum Beispiel zum besseren Einfädeln, die Trennelemente durch geeignete Vorrichtungen, zum Beispiel Pneumatikzylinder oder motorgetrieben, nach oben anzuheben sind.

Die erfindungsgemäße Lösung ist zudem konstruktiv leichter zu realisieren und weniger kostenintensiv als die Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik. Die Trennelemente lassen sich leicht in eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung integrieren. Sogar ein Nachrüsten von Vorrichtungen zur thermischen Behandlung, die bereits in Gebrauch sind, ist möglich.

Als Nebeneffekt zur Qualitätsverbesserung der thermisch behandelten Fäden wird durch die erfindungsgemäße Lösung letztlich auch der Wirkungsgrad der Anlage erhöht, weil das Entweichen von Dampf eingeschränkt wird und somit auch weniger Frischdampf zugeführt werden muss.

Bevorzugt, wie in Anspruch 2 ausgeführt, bestehen die Trennelemente zur thermischen Abschirmung, um den Medienaustausch zu minimieren, aus jeweils einem über auf der mit Garn belegten Seite des Transportmittels angeordneten biegeweichen Material.

Unter biegeweichem Material sollen im Rahmen dieser Anmeldung alle flexiblen flächenförmigen Gebilde verstanden werden. Dies können Gewebe, Gewirke, Gestricke, Folien, Papier, Filz, Vliesstoffe, Verbundstoffe, Stahl und dergleichen sein. Zur Vereinfachung wird der Begriff des biegeweichen Materials als Synonym für die möglichen Alternativen im Rahmen dieser Anmeldung verwendet.

Diese Variante bietet den Vorteil, dass einzelne, vorzugsweise transportmittelbreite, biegeweiche Materialien an einer Stirnseite in einem Haltestück befestigt sind und mit dem freien Ende locker auf den Fäden aufliegen. Bevorzugt bildet sich dabei eine Wölbung des biegeweichen Materials aus, oder aber das biegeweiche Material hat bereits eine gewölbte Form, so dass das Trennelement am freien Ende flach auf dem Faden/den Fäden aufliegt. Die Belastung auf die Fäden ist im Wesentlichen durch das Eigengewicht, die Biegesteifigkeit, die Länge und den Auflagewinkel des eingesetzten Materials des biegeweichen Materials bestimmt.

Des Weiteren ist, gemäß Anspruch 3, das Trennelement als biegeweiche Schlaufe ausgebildet.

Auf diese Weise kann die auf den Fäden liegende Fläche des Elements vergrößert werden. Dadurch wird die Abschirmung der Fixierzone verbessert, ohne die bekannten Nachteile aus dem Stand der Technik zu erhalten.

Wie in Anspruch 4 beschrieben, ist innerhalb der Schlaufe ein Belastungselement angeordnet.

Je nach Bedarf ist es auf diese Weise möglich, ohne aufwendige Umbaumaßnahmen und gegebenenfalls kurzfristig, ein Element zur Abschirmung zu beschweren. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, wenn die Belegungsdicke der Fäden auf dem Transportmittel weniger hoch ausfällt oder besonders strapazierfähige Materialien verarbeitet werden. Durch das Gewicht des Belastungelementes wird eine größere Flächenlast auf die auf dem Transportmittel liegenden Fäden ausgeübt.

Das Belastungselement innerhalb der Schlaufe kann dabei durch einen Zylinder oder ähnliches gebildet werden. Auch ist es im Rahmen dieser Erfindung denkbar, dass innerhalb der Schlaufe ein weiteres Element angeordnet ist, je nachdem welche Flächenlast durch das Belastungselement aufgebracht werden soll.

Als besonders vorteilhaft, gemäß Anspruch 5, weist die garnkontaktierende Seite des biegeweichen Materials reibungsarme Eigenschaften auf.

Diese vorteilhafte Ausgestaltung gewährleistet, dass die auf dem Transportmittel liegenden Fäden einen äußerst schonenden Kontakt mit dem Trennelement erfahren und die Fasermaterialien nicht durch eine übermäßige Reibung beschädigt werden. Außerdem besitzen reibungsarme Oberflächen in der Regel eine gute Abriebbeständigkeit.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, wie in Anspruch 6 beschrieben, sind die Trennelemente zur thermischen Abschirmung, um den Medienaustausch zu minimieren, als bewegliche Klappe ausgebildet.

Es ist im Rahmen der Erfindung ebenso denkbar, dass als Trennelement bewegliche Klappen oder Schaufeln ausgebildet sein können, die im oberen Halter frei und leicht schwenkbar gelagert sind. Auch hier kann über das Gewicht der eingesetzten Materialien beeinflusst werden, wie hoch die ausgeübte Flächenlast auf die auf dem Transportmittel liegenden Fäden ist.

In zwei weiteren Varianten, nach Anspruch 7 und Anspruch 8, sind die Trennelemente zur thermischen Abschirmung, um den Medienaustausch zu minimieren, als rotierbare Rolle, respektive als Oberband ausgebildet, deren Oberfläche zum Beispiel aus einem leicht komprimierbaren Material, wie beispielsweise Schaumstoff, bestehen kann. Sowohl die rotierbare Rolle als auch das Oberband können dabei angetrieben oder aber passiv mitgeschleppt sein.

Die garnkontaktierende Fläche wird auf diese Weise vergrößert und eine höhere Abdichtung erzielt. Durch die Flexibilität des Schaumstoffes können die Fadenlagen ohne Schädigungen durch den Zwickel laufen.

Gemäß Anspruch 9, sind mindestens jeweils zwei Trennelemente vorhanden, die hintereinander angeordnet sind.

Durch diese alternative Ausgestaltung kann bedarfsgerecht, je nach eingesetztem Material und hergestellter Fadenart, wie zum Beispiel gestauchte oder gerade Fäden, die Vorrichtung zur thermischen Behandlung noch besser abgeschirmt werden. Im Rahmen dieser Erfindung ist es auch möglich, verschiedene Alternativen miteinander zu kombinieren, beispielsweise eine Folie als erstes Trennelement, gefolgt von zwei als Schlaufen ausgebildeten Trennelementen aus Folie, wovon in Materialflussrichtung die letzte Schlaufe mit einem Belastungselement beschwert ist. Denkbar wäre zum Beispiel auch eine ansteigende Biegesteifigkeit mehrerer hintereinander angeordneter Trennelemente. In kaskadierten Lösungen können die Einspannhöhen der einzelnen Trennfolien unterschiedlich sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, wie in Anspruch 10 ausgeführt, sind die Trennelemente mindestens im Bereich der freien Enden lamellenartig ausgebildet.

Die Trennelemente, wie beispielsweise Folien, Gewebe oder Klappen, können mindestens einmal geschlitzt sein. Dadurch können Belegungsdichteunterschiede der Fäden auf dem Transportmittel ausgeglichen werden.

Nach Anspruch 11 können die Trennelemente in einer Vielstellenanlage insbesondere für Zwirn- und Kabliermaschinen eingesetzt werden.

Diese Konstellation ist vorteilhaft, weil auf diese Weise die Fäden kontinuierlich weiterverarbeitet und fixiert werden können. Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1a

schematische Darstellung einer Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Garnen;

Figur 1b

ein Beispiel für eine Garnablage auf einem Transportmittel;

Figur 1c

ein weiteres Beispiel für eine Garnablage auf einem Transportmittel;

Figur 2

schematische Darstellung einer alternativen Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Garnen;

Figur 3

schematische Darstellung erfindungsgemäßer alternativer Trennelemente;

Figur 4

schematische Darstellung erfindungsgemäßer alternativer Trennelemente;

Figur 5

schematische Darstellung erfindungsgemäßer alternativer Trennelemente;

Figur 6

schematische Darstellung erfindungsgemäßer alternativer Trennelemente;

Figur 7

schematische Darstellung erfindungsgemäßer alternativer Trennelemente;

Figur 8

schematische Darstellung erfindungsgemäßer alternativer Trennelemente.

Figur 1 a zeigt schematisch und stark vereinfacht eine Vorrichtung 1 zur thermischen Behandlung von Garnen 3.

Nachdem die Fäden 3 eine (nicht dargestellte) Formgebungseinrichtung durchlaufen haben und in geometrisch unregelmäßiger Art und Weise dreidimensional gebogen und/oder geknickt (gekräuselt) wurden, liegt die Fadenschar auf dem Transportmittel 2.

Selbstverständlich ist es im Rahmen dieser Anmeldung auch möglich, dass die Fäden 3 auch geradlinig oder in irgendeiner anderen Form auf dem Transportmittel 2 abgelegt sein können. Figur 1 b zeigt die Garnablage für so genannte Straight Set-Fäden, das sind Fäden, bei denen man unter Vernachlässigung der Biegeradien von ungekräuselten Fäden spricht. Figur 1 c zeigt die Garnablage von Frieze-Garnen, die eine dreidimensionale Verformung aufweisen.

Auf dem Transportmittel 2 liegend durchlaufen die Fäden 3 zuerst die Eintrittsöffnung 4 und schließlich die Austrittsöffnung 5 der Vorrichtung 1 zur thermischen Behandlung, die mit Dampf betrieben wird.

Dort erfolgt die Erwärmung auf die so genannte Thermofixiertemperatur oder Bauschtemperatur. Dies wird in der Praxis üblicherweise mittels Sattdampf oder überhitztem Dampf erzielt. Dabei erfahren die Fäden einen materialbedingten Schrumpf und Bausch.

Das bedeutet, die Fäden 3 laufen verformt in die Vorrichtung 1 ein und verlassen die Vorrichtung 1 verformt und permanent fixiert.

In Figur 2 ist eine Vorrichtung 1 zur thermischen Behandlung dargestellt, die in ein geschlossenes System integriert ist, in das Fäden unbehandelt einlaufen und verformt und fixiert wieder austreten.

Dazu werden Fäden 3 durch eine Eingangsschleuse 12 in das geschlossene System transportiert und einer Verformungseinrichtung 14 zugeführt. Hier werden die Fäden 3 gekräuselt und gelangen danach in die Dampfzone einer Vorrichtung 1 zur thermischen Behandlung. Daraufhin erfolgt die Erwärmung auf die Thermofixiertemperatur. Schließlich gelangen die Fäden 3 in die nachfolgende Kühlzone 15, in der sie bis unter ihre materialspezifische Glasumwandlungstemperatur gekühlt werden, damit der vorliegende Zustand permanent stabilisiert bzw. fixiert wird.

Das geschlossene System weist dabei die Besonderheit auf, dass es sich in seinem Druck von der Atmosphäre unterscheidet. Daher erfolgt die Abdichtung des gesamten Druckraumes zur Umgebung am Fadeneingang und Fadenausgang durch Eingangs- und Ausgangsschleusen, die einen Druckausgleich mit der Umgebung unterdrücken. Da aber die drei Behandlungszonen Verformungseinrichtung 14, Vorrichtung 1 sowie Kühlzone 15 keinen Druckunterschied untereinander aufweisen, wird die Temperaturabschirmung über ein biegeweiches Material 6, in diesem Fall ein beschichtetes Gewebe, erzielt.

Figur 3 zeigt die Ausführungsform des biegeweichen Materials 6. Bei einem Straight Set-Garn muss die gerade linienförmige Struktur der abgelegten Fäden fixiert werden. Aufgrund ihrer Biegesteifigkeit wölbt sich die Folie mit den durchlaufenden Fäden 3 in Materialflussrichtung durch. Obwohl die Folie auf den Fäden 3 aufliegt, komprimiert sie die Fäden 3 nicht wesentlich.

Figur 4 zeigt die Variante, dass das biegeweiche Material als biegeweiche Schlaufe 7 ausgebildet ist, die zusätzlich mit einem Zylinder 8 beschwert ist.

Figur 5 verdeutlicht die Alternative der schaumstoffbezogenen Rolle 10. Da der Schaumstoff ein leicht komprimierbares Material darstellt, führt eine berührende Auflage der Schaumstoffrolle 10 nicht zu einer Quetschung der sich kreuzenden Fadenlagen.

Figur 6 zeigt statt der schaumstoffbezogenen Rolle 10 ein schaumstoffbezogenes Oberband 11.

In Figur 7 ist die alternative Ausführungsform der beweglichen Klappe 9 dargestellt. Die Klappe 9 ist an dem Drehpunkt 16 beweglich gelagert und kann zum einfacheren Einfädeln der Fäden mittels eines Pneumatikzylinders 17 nach oben angehoben werden.

Figur 8 zeigt eine Kombination mehrerer hintereinander angeordneter Trennelemente. Um die Vorrichtung 1 gegen die Umgebung abzuschirmen, sind zunächst zwei biegeweiche Materialien 6 angeordnet, denen eine Schlaufe 7 folgt, in der ein weiteres biegeweiches Material 6 angeordnet ist.