Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Texturieren eins synthetischen Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Herstellung von synthetischen Fäden ist es bekannt, dass die in einem Schmelzspinnprozess erzeugten glatten Fäden in einem nachgeordneten zweiten Prozess texturiert werden. Derartige Texturierprozesse werden üblicherweise mit Texturiermaschinen ausgeführt, die eine Vielzahl von Fäden in nebeneinander angeordneten Bearbeitungsstationen behandeln können. Dabei weist jede der Behandlungs Stationen eine Vorrichtung zum Texturieren auf, die zumindest ein erstes Lieferwerk, eine Heizeinrichtung, eine Kühleinrichtung, ein Texturieraggregat und ein zweites Lieferwerk enthält. Als Texturieraggregate werden vorzugsweise Drallgeber verwen- det, die einen Falschdrall an dem multifilen Faden erzeugen. Der sogenannte Falschdrall pflanzt sich entgegen der Fadenlaufrichtung an dem Faden fort und wird in der Heizeinrichtung und in der Kühleinrichtung durch thermische Behandlung in den Filamenten fixiert, so dass am Ende des Tex- turierprozesses die Filamente eine Kräuselstruktur aufweisen. Eine derarti- ge Vorrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 406 673 A2 bekannt.

Bei der bekannten Vorrichtung werden zur thermischen Behandlung des Fadens jeweils eine gekrümmte Heizschiene und eine gekrümmte Kühlschiene eingesetzt. Der Faden wird mit Kontakt entlang der Heizschiene gleitend geführt. Hierbei ist darauf zu achten, dass ein in dem Faden rückläufiger Falschdrall sich bis zum Einlass der Heizschiene ungehindert fort- pflanzen kann. Insoweit lässt sich der Krümmungsradius der Heizschiene nicht beliebig verkleinern. Außerdem besitzen derartige Systeme einen hohen Wärmeverlust, so dass ein erheblicher Isolieraufwand an der Heizschiene nötig ist.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass insbesondere die thermische Behandlung des Fadens mit einem deutlich reduzierten Energieeinsatz möglich ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, die thermische Behandlung des Fadens innerhalb der Texturierzone mit hoher Flexibilität in Abhängigkeit vom Fadentyp und Fadenmaterial ausführen zu können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Heizeinrichtung durch eine Heiztrommel mit einen temperierten vorzugsweise beheizten Heizmantel gebildet ist, wobei der Heizmantel fest oder drehbar an einer Trommelachse gehalten ist und wobei der Faden am Umfang des Heizmantels mit Kontakt führbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in Abhängigkeit von einer Relativbewegung zwischen dem Faden und dem Heizmantel ein wesentlich besserer Wärmeübergang erzielbar ist. Desweiteren lassen sich variable Heizstrecken am Umfang des Heizmantels durch Einstellung einer Fa- denumschlingung realisieren. Hierzu kann der Heizmantel sowohl stationär als auch drehbar genutzt werden.

Zur Verbesserung des Wärmeübergangs ist desweiteren vorgesehen, dass am Umfang des Heizmantels eine oder mehrere umlaufende Heiznuten ausgebildet sind, in denen ein oder mehrere Fäden führbar sind. Insoweit ist die Heiztrommel besonders geeignet, um mehrere Fäden gleichzeitig zu erwärmen. Die Erwärmung des Heizmantels wird bevorzugt nach der Weiterbildung der Erfindung ausgeführt, bei welcher er Heizmantel aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist und bei welcher dem Heizmantel eine Induktionsheizung zugeordnet ist. Somit lässt sich die zur Erwärmung des Fadens benötigte thermische Energie unmittelbar selbst in dem Heizmantel erzeugen. Damit lassen sich sehr energieeffiziente Fadenbehandlungen ausführen. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Heizsysteme einsetzbar, die den Heizmantel von außen oder innen temperieren. Selbst eine Kühlung ist möglich, falls eine kalte Vertsreckung des Fadens zu realisieren ist. Damit kein vorzeitiger Drallstopp selbst bei rotierendem Heizmantel auftritt, hat sich herausgestellt, dass der Heizmantel einen Außendurchmesser im Bereich von 100 mm bis max. 2000 mm, vorzugsweise von 400 mm bis max. 1.500 mm aufweisen sollte. Die Heizmäntel mit größerem Außendurchmesser sind insbesondere für sehr empfindliche Fäden geeignet.

Um die Relativbewegung zwischen dem Heizmantel und dem Faden in der Texturierzone einstellen zu können, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher die Heiztrommel einen elektrischen An- trieb aufweist, in welcher den Heizmantel mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 0 bis 2000 m/min , vorzugsweise bis 1.000 m/min. antreibt. So können Umfangsgeschwindigkeiten an dem Heizmantel eingestellt werden, die kleiner, gleich oder größer der Fadengeschwindigkeit sind. Bei Um- fangsgeschwindigkeiten des Heizmantels im Bereich der Fadengeschwindigkeit lassen sich maximale Verweilzeiten zur thermischen Behandlung des Fadens realisieren.

Zur Minderung der Wärmeabstrahlverluste ist die Weiterbildung der Erfin- dung vorgesehen, bei welcher der Heizmantel innerhalb eines Isoliergehäuses angeordnet ist und wobei das Isoliergehäuse zumindest einen Fadenein- lass und einen Fadenauslass aufweist. So lässt sich in der unmittelbaren Umgebung des Heizmantels eine erhöhte Umgebungstemperatur realisieren, so dass im Betrieb nur sehr geringe Wärmeverluste auftreten können.

Die Längenausdehnung der Texturierzone lässt sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch dadurch minimieren, in dem die Kühleinrichtung durch eine temperierte Kühltrommel gebildet ist, die einen feststehenden oder rotierenden Kühlmantel aufweist. So ist die Kühlstrecke durch den Umfang des Kühlmantels und den Umschlingung sgrad des Fadens bestimmt. Der Kühlmantel wird bevorzugt auf eine Oberflächentemperatur von unterhalb 80°C temperiert. Grundsätzlich besteht jedoch auch bei der Herstellung von bestimmten Garnen die Möglichkeit, den Kühlmantel auf eine höhere Temperatur zu temperieren.

Auch hierbei lässt sich der Kühlmantel bevorzugt zur Behandlung von mehreren Fäden nutzen, wobei zur Fadenführung ein oder mehrere Führungsnuten vorgesehen sind. Die Verweildauer des Fadens an dem Umfang des Kühlmantels lässt sich noch dadurch beeinflussen, indem die Kühltrommel einen elektrischen Antrieb aufweist, der den Kühlmantel mit entgegengesetztem Drehsinn zum Heizmantel der Heiztrommel antreibt. Somit lassen sich die Heiztrommel und die Kühltrommel unmittelbar ohne zusätzliche Fadenführungselemente in einem Maschinengestell nebeneinander anordnen.

Für den Fall, dass an der Heiztrommel und der Kühltrommel mehrere Fäden gleichzeitig thermisch behandelt werden, ist desweiteren vorgesehen, dass auf einer Ablauf seite der Kühltrommel mehrere Texturieraggregate in einer räumlichen Anordnung nebeneinander gehalten sind. Somit lassen sich innerhalb einer Texturiermaschine Behandlungsgruppen bilden, die jeweils eine Fadenschar texturiert. Insbesondere bei der Texturierung von synthetischen Fäden aus Polyamid ist eine thermische Nachbehandlung erforderlich. Hierzu ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher dem zweiten Lieferwerk eine zweite Heiztrommel nachgeordnet ist, die den oder die Fäden an einem beheizten Heizmantel führen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens ist geeignet, um in innerhalb einer Texturiermaschine eine kompakte Ausbildung der Behandlungs Stationen zu erhalten. Durch die verbesserten Wärmeübergänge bei der thermischen Behandlung der Fäden wird eine deutliche Energieeinsparung gegenüber herkömmlichen Systemen erreicht. Zudem lassen sich hohe Produktionsgeschwindigkeiten erreichen, da die Reibung an dem Faden minimiert werden kann. Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen

Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens

Fig. 2 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens Fig. 3 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Heiztrommel zur mehr- fädigen Fadenbehandlung

Fig. 4 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Kühltrommel zur mehr- fädigen Fadenbehandlung

In der Fig. 1 ist schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens dargestellt. Die Vorrichtung weist ein erstes Lieferwerk 4 auf, das aus einer angetriebenen Galette 4.1 und eine Überlaufrolle 4.2 gebildet ist. Wie im ersten Lieferwerk 4 ist eine Vorlagespule 1 vorgeordnet, wobei eine Faden 3 über einen Fadenführer 2 von der Vorlagespule 1 durch das Lieferwerk 4 abgezogen wird.

Dem Lieferwerk 4 folgt eine Texturierzone, in welcher eine Heiztrommel 5, eine Kühltrommel 9 und ein Texturieraggregat 11 zu einem Fadenlauf hintereinander angeordnet sind. Die Heiztrommel 5 weist einen drehbar gelagerten Heizmantel 5.1 auf, der an einer Trommelachse 24 drehbar gelagert ist. Der Heizmantel 5.1 besitzt einen Außendurchmesser im Bereich von 100 mm bis 2000 mm, vorzugsweise von 400 mm bis 1500 mm und ist über einen hier nicht dargestellten Antrieb antreibbar. Der Heizmantel 5.1 wird durch ein hier nicht näher dargestelltes Heizmittel temperiert. Der Heizmantel 5.1 ist gegenüber der Umgebung durch ein Isoliergehäuse 6 abge- schirmt. Das Isoliergehäuse 6 weist einen Fadeneinlass 7 und einen Faden- auslass 8 auf. Die Position des Fadeneinlasses 7 und des Fadenauslasses 8 ist abhängig von dem Umschlingung sgrad des Fadens am Umfang des Heizmantels 5.1. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Heizmantel 5.1 mit einem Umschlingung swinkel von ca. 180° von dem Faden 3 umschlungen. Üblicherweise ist in dem Bereich des Fadeneinlasses 7 noch ein Drallstopmittel vorgehen, um einen im Faden erzeugten Drall zu begrenzen.

Dem Fadenauslass 8 ist unmittelbar die Kühltrommel 9 zugeordnet. Die Kühltrommel 9 weist einen drehbar gelagerten Kühlmantel 10 auf, der durch einen hier nicht dargestellten Antrieb mit einem entgegengesetzten Drehsinn zum Heizmantel 5.1 der Heiztrommel 5 antreibbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Heiztrommel 5 einen größeren Außendurchmesser auf als die Kühltrommel 9. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Kühltrommel 9 im Außendurchmesser gleich oder größer der Heiztrommel 5 ausgeführt ist.

Auf einer Ablaufseite der Kühltrommel 9 ist das Texturieraggregat 11 angeordnet. Das Texturieraggregat 11 ist vorzugsweise als ein Falschdrallge- ber ausgeführt, der an dem Faden 3 einen Falschdrall erzeugt. Die Texturierzone wird durch ein zweites Lieferwerk 12 begrenzt. Das zweite Lieferwerk 12 besteht ebenfalls aus einer angetriebenen Galette 12.1 und einer drehbar gelagerten Überlaufrolle 12.2. Dem zweiten Lieferwerk 12 ist eine Aufwickeleinrichtung 13 nachgeordnet, die in diesem Fall nur schematisch durch eine Spule 14, eine Treibwalze 15 und einen Spulenhalter 16 gekennzeichnet ist. Üblicherweise wird der Faden vor dem Aufwickeln zu einer Spule mittels einer Changiereinrichtung hin- und hergeführt. Diese ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht darge- stellt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem ersten Lieferwerk 4 und dem zweiten Lieferwerk 21 eine Differenzgeschwindigkeit eingestellt, so dass der Faden 3 innerhalb der Texturierzone vers- treckt wird. Zur thermischen Behandlung wird der Heizmantel 5.1 der Heiztrommel 5 auf eine Oberflächentemperatur im Bereich von 160° C bis 280° C temperiert. Dabei kann die Umfangsgeschwindigkeit des Heizmantels in einem Bereich von einem Stillstand bis zu einer Umfangsgeschwindigkeit von 2000 m/min, vorzugsweise 1.000 m/min. eingestellt werden. So lässt sich der Faden 3 an der Oberfläche des Heizmantels 5.1 je nach Prozess mit hoher Relativgeschwindigkeit oder ohne Relativgeschwindigkeit führen. Damit kann die Umfangsgeschwindigkeit des Heizmantels 5.1, die Oberflä- chentemperatur des Heizmantels 5.1 sowie der Grad der Umschlingung des Fadens am Umfang des Heizmantels 5.1 genutzt werden, um individuelle Einstellungen zur thermischen Behandlung des Fadens innerhalb der Texturierzone auszuführen. Der Faden 3 wird dabei am Umfang des Heizmantels 5.1 bevorzugt in einer Heiznut geführt. Die Fixierung der durch den Falschdrall in die Filamente des Fadens initiierte Kräuselung wird der Faden anschließend am Umfang des Kühlmantels 10 durch die Kühltrommel 9 temperiert. Der Kühlmantel 10 wird hierbei vorzugsweise durch die Umgebungsluft oder durch zusätzliche Klimaluft auf eine Temperatur unterhalb 80°C gekühlt. Der Kühlmantel 10 lässt sich Umfangsgeschwindigkeiten im Bereich von 0 bis max. 2.000 m/min, vorzugsweise 1.000 m/min. antreiben.

Über das Lieferwerk 12 wird der texturierte Faden 3 aus der Texturierzone abgezogen und der Aufwickeleinrichtung 13 zugeführt, und zu einer Spule aufgewickelt.

In Abhängigkeit vom Fadenmaterial ist es erforderlich, dass vor dem Aufwickeln der Faden eine thermische Nachbehandlung erhält. Hierzu ist in Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist im Wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, so dass an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten zu der vorgenannten Beschreibung Bezug genommen wird.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dem zweiten Lieferwerk 12 eine zweite Heiztrommel 17 nachgeordnet, die einen drehbar gelagerten Heizmantel 17.1 aufweist. Der Heizmantel 17.1 ist mit einem hier nicht dargestellten Antrieb gekoppelt und lässt sich mit einer Um- fangsgeschwindigkeit im Bereich von 0 bis 2.000 m/min, vorzugsweise bis 1.000 m/min. antreiben. Der Heizmantel 17.1 ist in einem Isoliergehäuse 18 gekapselt gehalten, wobei das Isoliergehäuse 18 einen Fadeneinlass 19 und einen Fadenauslass 20 zur Fadenführung aufweist. Dem Fadenauslass 20 ist ein drittes Lieferwerk 21 zugeordnet, das eine angetriebene Galette 21.1 und eine drehbar gelagerte Überlaufrolle 21.2 aufweist. Dem Lieferwerk 21 folgt im Fadenlauf die Aufwickeleinrichtung 13. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der aus der Textu- rierzone texturierte Faden zur thermischen Nachbehandlung am Umfang des Heizmantels 17.1 der zweiten Heiztrommel 17 geführt. Der Heizmantel 17.1 ist auf eine Temperatur im Bereich von 160°C bis 280°C erwärmt. Dabei lässt sich der Heizmantel 17.1 mit einer vorbestimmten Umfangsge- schwindigkeit antreiben, so dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Faden und dem Heizmantel 17.1 einstellbar ist.

Der Faden 3 wird über das dritte Lieferwerk 21 von dem Heizmantel 17.1 abgezogen und der Aufwickeleinrichtung 13 zugeführt. Das in Fig. 2 darge- stellte Ausführungsbeispiel ist somit besonders geeignet, um synthetische Fäden aus Polyamid zu texturieren.

Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jeweils nur ein Faden dargestellt. Grundsatz - lieh ist die Vorrichtung insbesondere zur Texturierung von mehreren Fäden geeignet. Der Aufbau der Vorrichtung ist dabei identisch zu den in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen, wobei die Fäden vorzugsweise parallel nebeneinander an den Aggregaten geführt werden. In Fig. 3 ist hierzu ein Ausführungsbeispiel einer Heiztrommel gezeigt. Die in Fig. 3 dargestellte Heiztrommel ist mit dem Bezugszeichen 22 gekennzeichnet. Die Heiztrommel 22 weist einen drehbaren Heizmantel 23 auf, der an einer Trommelachse 24 gehalten ist. Die Trommelachse 24 ist in einem Träger 25 gelagert und mit einem Elektromotor 26 verbunden. Der Träger 25 ragt in den topfförmig ausgebildeten Heizmantel 23. Am Umfang des Trägers 25 ist eine Induktionsheizung 28 angeordnet. Die Induktionsheizung 28 weist mehrere hier nicht näher dargestellte Elektrospulen auf, um über induzierte Ströme den Heizmantel 23 zu erwärmen. Der Heizmantel 23 ist hierzu aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt.

Am Umfang weist der Heizmantel 23 mehrere parallel nebeneinander angeordnete Heiznuten 27 auf. Die Heiznuten 27 weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf, wobei die Nutöffnung außermittig zum Querschnitt ausge- bildet ist und somit einen Hinterschnitt bildet. An dem Umfang des Heizmantels 23 in diesem Ausführungsbeispiel vier Heiznuten 27 parallel nebeneinander dargestellt. Die Anzahl der pro Heiztrommel geführten Fäden ist beispielhaft. Grundsätzlich können auch mehrere Heiznuten 27 an dem Umfang des Heizmantels 23 ausgebildet sein.

Der konstruktive Aufbau der in Fig. 3 dargestellten Heiztrommel ist ebenfalls nur beispielhaft. Grundsätzlich lassen sich auch andere Heizmittel zur Beheizung des Heizmantels 23 nutzen. So könnte der Heizmantel auch durch elektrische Widerstände beheizt werden. Desweiteren ist der darge- stellte Elektromotor 26 geeignet, um die Heiztrommel 22 mit geringer Umfangsgeschwindigkeit beispielsweise zwei Umdrehungen pro Minute oder mit hoher Umfangsgeschwindigkeit beispielsweise 1.000 m/min. anzutreiben. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Elektromotor zu bremsen, so dass der Heizmantel 23 mit der Trommelachse 24 stillsteht.

Um bei einer vielfädigen Texturierung eine möglichst kompakte Anordnung aller Prozessaggregate zu erhalten, ist in Fig. 4.1 und 4.2 ein Ausschnitt des weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrich- tung dargestellt. In Fig. 4.1 zeigt schematisch mehrere Texturieraggregate 29.1 bis 29.4 auf einer Auslassseite einer Kühltrommel 9. Die Texturieraggregate 29.1 bis 29.4 sind in einer räumlichen Anordnung nebeneinander gehalten, wobei die Fäden nach Ablauf von der Kühltrommel 9 aufge- spreitzt werden. Die Texturieraggregate 29.1 und 29.4 sind in diesem Aus- führungsbeispiel als Friktionsdrallgeber ausgeführt, bei welchem der Faden zwischen mehreren Friktionsscheiben die an drei Spindeln gehalten sind, geführt wird. Den Texturieraggregaten 29.1 bis 29.4 ist ein zweites Lieferwerk 12 nachgeordnet, wobei die Fäden gemeinsam durch eine Galette 12.1 und eine Überlaufrolle 12.2 geführt sind. Die Galette 12.1 wird durch einen Galet- tenmotor 30 angetrieben. Das in den Fig. 4.1 und 4.2 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist somit ebenfalls be- sonders geeignet, um eine Fadenschar gleichzeitig zu texturieren. Die Anzahl der in einer räumlichen Anordnung gehaltenen Texturieraggregate ist beispielhaft.

Die Erfindung ist nicht nur auf die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So können auch Aufwickeleinrichtungen verwendet werden, bei welchen mehrere Spulen gleichzeitig am Umfang einer angetriebenen Spulspindel gewickelt werden.

Die Erfindung ermöglicht auch völlig neue Texturierprozesse, bei welchen die Kühltrommel auf eine höhere Temperatur oberhalb 80°C temperiert ist, um gleichzeitig eine Relaxationsbehandlung einzuleiten. Ebenfalls könnte die Verstreckung des Fadens in der Texturierzone mit einer kalten Heiztrommel ausgeführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Texturieren eines oder mehrerer synthetischer Fäden ist besonders geeignet, um höhere Produktionsgeschwindigkeiten zur erreichen. So lässt sich die zur thermischen Behandlung der Fäden erforderliche Verweilzeit durch entsprechende Relativge- schwindigkeitseinstellungen beeinflussen. Somit lässt sich mit relativ kurzen Heizerlängen eine intensive thermische Behandlung durchführen.