DE19506369A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Heizen eines synthetischen Fadens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Heizen eines synthetischen Fadens nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 9.

Verfahren und Vorrichtung sind bekannt durch z. B. DE-A 38 08 854 (Bag. 1571).

Bei dem Verfahren bzw. der Vorrichtung wird ein frisch gesponnener synthetischer Faden mit hoher Geschwindigkeit durch ein Heizrohr geführt und dabei verstreckt. Zur Erzielung hoher Geschwindigkeiten sind auch hohe Temperaturen anzuwenden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, beim thermischen Behandeln eines laufenden synthetischen Fadens - es kann sich dabei um Polye­ ster, insbesondere aber Polyamid, Nylon, Polypropylen handeln, che­ misch-physikalische Reaktionen des Fadenmaterials zu verhindern oder zu vermindern. Solche Reaktionen sollen verhindert werden, welche zu einem erhöhten Verschmutzungsanfall in dem Heizer und an dem Faden sowie an nachgeordneten Fadenführungsstellen, zu einer Ver­ färbung des Fademnaterials, zu einer Schrumpfung oder anderen nachteiligen Folgen führen/oder welche die Aufnahmefähigkeit des Fadenmaterials für aufzubringende Avivagen, Haftmittel, Farben beeinträchtigen. Die Lösung ergibt sich aus den Ansprüchen 1 bzw. 9.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß die organischen Fadenmateria­ lien, d. h. Polyester, Polypropylen aber insbesondere Nylon und Perlon die Wasserdampfmoleküle in ihre Struktur aufnehmen. Dadurch werden auch interne chemisch-physikalische Veränderungen vermieden. Die Wassermoleküle hindern die Schrumpfneigung und das Vergilben und fördern die Aufnahmefähigkeit bzw. Haftung für andere Fadenbehand­ lungsmaterialien, die in einer späteren Verarbeitungsstufe des Fadens auf diesen aufgebracht werden, z. B. Avivagen und Haftmittel bei technischen Fäden und Reifenkord.

Die Aufnahme von Wasser-Molekülen in die Fadenstruktur wird da­ durchgefördert, daß auch in der Heizeinrichtung selbst eine Dampf­ atmosphäre entsteht.

Vor allem aber wird bei der Ausführung nach Anspruch 7 zusätzlich er­ reicht, daß die für das Verstrecken des Fadens erforderliche Fadentem­ peratur von mehr als 80°C sehr schnell erreicht wird, dann aber für einen bestimmten Fadenweg unverändert erhalten bleibt. Es erübrigen sich daher Maßnahmen, die im Stand der Technik darauf abzielen, den Streckpunkt im Eingang der Heizstrecke anzuordnen und festzulegen.

Hier kondensiert der auf das Fadenmaterial aufgeblasene Dampf an dem noch kalten Faden aus. Der Wasser-Niederschlag auf den Faden hat eine Temperatur von 100°C.

Dabei wird in der Heizeinrichtung selbst eine Dampfatmosphäre hergestellt.

Es ergibt sich ferner der Vorteil, daß die Aufheizung des Fadens in der Heizstrecke sehr schonend geschieht. Denn der Faden wird nicht gleich zu Anfang der Temperatur der Heizstrecke ausgesetzt, sondern zunächst zwar sehr schnell aber nur auf 100°C erhitzt bis sein Wasser­ mantel vollständig verdampft ist.

Dies beruht darauf, daß der aus der Düse austretende und auf den kalten Faden auftreffende Dampf an der Oberfläche des Fadens auskondensiert und dabei insbesondere seine Kondensationswärme an den Faden abgibt. Hierdurch schlägt sich auf der Oberfläche des Fadens eine Wasserschicht nieder.

Es wird fernerhin angestrebt, daß der Wasserdampf den Faden, der bekanntlich aus einer Vielzahl einzelner Filamente besteht, welche zu seinem Bündel zusammengefaßt sind, auf seinem ganzen Faden- bzw. Bündelquerschnitt durchdringt. Dies wird durch Anspruch 2 erzielt. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß gleichzeitig die Filamente eine Platzverschiebung erfahren und dadurch aus der bis dahin par­ allelen Gleichlage in eine Wirrlage geraten. Dies führt zu einer Art Verflechtung. Diese Verflechtung schafft einen Zusammenhalt zwischen den Filamenten des Filamentbündels, das hierdurch zu einem geschlossenen Faden wird.

Bei dem bekannten Verfahren erfolgt die Aufbringung der Streckkräfte für den Faden dadurch, daß durch die sehr hohe Fadengeschwindigkeit sehr hohe Luftreibung erzielt wird. Mit der Weiterbildung nach Anspruch 2 bzw. 3 läßt sich die erforderliche Luftreibung und damit die Höhe der erforderlichen Geschwindigkeit herabsetzen.

Die Erfindung erlaubt es, den Faden in der Heizstrecke in Kontakt mit einer Heizschiene oder aber berührungsfrei mit einem vorgegebe­ nen Abstand zu einem langgestreckten Heizelement und dessen Heiz­ oberfläche zu führen. Infolge der Wasserschicht, welche den Faden beim Einlauf in die Heizstrecke umgibt, ist es möglich, das Heizele­ ment auf eine Temperatur aufzuheizen, die über der Schmelztempera­ tur des Fadens liegt. Die Wasserschicht verhindert hier eine zu plötzliche Aufheizung des Fadens und eine Schädigung. Anstelle der berührungsfreien Führung oder der Kontaktführung kann der Faden auch in geringem Abstand längs eines beheizten Heizelementes und dessen Heizoberfläche durch Fadenführer geführt werden, die längs der Heizstrecke verteilt sind, im wesentlichen mit gleichem Abstand verteilt sind.

Im Anschluß an die mit Wasserbenetzung verbundene Dampf­ behandlung wird der Faden erfindungsgemäß durch eine langgestreckte Heizstrecke geführt und hier auf die gewünschte Temperatur gebracht. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß einerseits der Faden sehr schnell auf 100°C aufgewärmt wird und bereits aufgewärmt in die Heizstrecke eintritt, andererseits jedoch auch in der Heizstrecke zunächst eine Temperatur von 100°C beibehält, bis die an der Faden­ oberfläche auskondensierte Wasserschicht vollständig verdampft ist. Dies bedeutet in der Heizstrecke eine schonende Behandlung des Fadens. Dies ist insbesondere beim Verstrecken des synthetischen Fadens wichtig, da der noch nicht verstreckte Faden sehr empfindlich ist, insbesondere sehr wärmeempfindlich ist. Durch die Begrenzung der Temperatur auf 100°C im Einlaufbereich der Heizstrecke kann in diesem Einlaufbereich auch die Verstreckung des Fadens erfolgen, d. h.: die Verstreckung tritt dort automatisch ein. Nach dem Verdunsten der Wasserschicht nimmt der Faden eine höhere Temperatur an, welche für die Weiterbehandlung, vollständige Orientierung sowie Kristallisation günstig ist.

Da die Wasserschicht mittels Dampf aufgebracht wird, ist der Faden bereits vorerwärmt, wenn er in die Heizstrecke eintritt. Dies erlaubt es, in der eigentlichen Heizstrecke die zusätzliche Wärme nur langsam aufzubringen. Aus diesem Grunde ist eine berührungslose Heizung (Anspruch 4) vorteilhaft. Die den Faden in einem Teilbereich der Heizstrecke umgebende Wasserschicht erlaubt es andererseits, auch solche Temperaturen anzuwenden, die an sich bereits zu einer Schädi­ gung des Fadens führen, insbesondere Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes. Durch Verwendung eines solchen Hochtemperatur- Heizers kann die Länge der Heizstrecke beschränkt werden. Es ist jedoch auch möglich, den Faden in der Heizstrecke in Kontakt mit einem Heizkörper zu bringen.

Zur gleichmäßigen Aufbringung der Wanne ist ein Heizer vorteilhaft, in welchem der Heizer Streckenweise berührungslos und streckenweise in Kontakt mit Heizoberflächen geführt wird. Dies läßt sich vor allem durch einen Heizer mit langgestreckter Heizoberfläche erreichen, an der mehrere Fadenführer angeordnet sind, die einerseits die Funktion haben, den Faden mit Abstand zu der Heizoberfläche zu führen, die aber andererseits ihrerseits Kontakt mit der Heizoberfläche haben und dadurch deren Wärme übernehmen und an den Faden weitergeben (vgl. z. B. US 51 48 666 = Bag. 1720).

Die Fadenbehandlung durch Dampfdüsen ist an sich bekannt. Sie werden einzeln eingesetzt und sind insbesondere nützlich, um innere Spannungen im Faden abzubauen. Durch die Deutsche Patentspezifika­ tion (Auslegeschrift) 16 60 605 ist auch eine Fadenbehandlung bekannt, bei der nach der Dampfbehandlung eine weitere Wärmebehandlung in einer langgestreckten Wärmestrecke zum Zwecke der Fadenfixierung erfolgt. Dabei werden allerdings sehr geringe Kräfte aufgebracht und insbesondere ist die Dampfdüse von dem Eingang der Heizstrecke ein beträchtliches Stück entfernt. Daher ist davon auszugehen, daß der aufgebrachte Dampf nicht in die Heizstrecke eintritt und daß die an dem Faden auskondensierte Wasserschicht in der Luftstrecke zwischen Dampfdüse und Heizstrecke schon wieder verdunstet sein wird. Diese Ausführung ist daher insbesondere nicht geeignet, in der Heizstrecke 6 mit Temperaturen zu arbeiten, die über der Schmelzetemperatur des Polymers liegen. Die Kombination einer Dampfdüse mit einem un­ mittelbar daran angeschlossenen Heizer ist nicht bekannt. Der Vorteil der Vorrichtung nach Anspruch 7 besteht darin, daß für eine komplexe Fadenbehandlung lediglich eine Heizeinrichtung bestehend aus Düse und Heizstrecke notwendig ist und insbesondere eine folgende heiße Galette erspart wird.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß die Vorteile des Verfahrens sich insbesondere beim Verstrecken auswirken. Dabei erfolgt einmal eine örtlich stabile Festlegung des Streckpunktes in der Dampfdüse. Zum anderen ergibt sich eine sehr schnelle Aufbeizung auf die für die Verstreckung notwendige Tempe­ ratur. Schließlich ist die darüber hinausgehende Aufheizung sehr schonend.

Aus diesem Grunde wird das Verfahren vor allem bei der Verstreckung angewandt.

Aber auch bei der Schrumpf-Behandlung oder Relaxier-Behandlung ergeben sich wichtige Vorteile durch die Tatsache, daß es sich um eine - zumindest - zweistufe Behandlung handelt, bei der der Faden zunächst einer Temperatur von 100°C und sodann einer anderen, vorzugsweise höheren Temperatur unterworfen wird. Hierdurch läßt sich die Schrumpf-Behandlung, bei der der Restschrumpf des Fadens beseitigt oder vermindert wird, mit der Fixier-Behandlung verbinden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Fig. 1 bis 5 beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Spinnverfahren und die dazu erforderlichen Vorrichtungsteile in dem Verfahren und Vorrichtung nach dieser Erfindung angewandt werden.

Die Fig. 2 zeigt eine Modifikationen des Verfahrens und der Vor­ richtung.

Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer Heizeinrichtung.

Fig. 4 zeigt ein Verfahren zur Erzeugung von Polypropylen-Fäden.

Fig. 5 zeigt einen Temperaturverlauf in einer Heizeinrichtung.

Für beide Ausführungen gilt folgendes:
Ein Faden 1 wird aus einem thermoplastischen Material gesponnen. Das thermoplastische Material wird durch eine Fülleinrichtung 2 dem Extruder 3 aufgegeben. Der Extruder 3 ist durch einen Motor 4 angetrieben. Der Motor 4 wird durch eine Motorsteuerung 49 ges­ teuert. In dem Extruder 3 wird das thermoplastische Material auf­ geschmolzen. Hierzu dient zum einen die Verformungsarbeit (Scher­ energie), die durch den Extruder in das Material eingebracht wird.

Zusätzlich ist eine Heizeinrichtung 5, z. B. in Form einer Wider­ standsheizung vorgesehen, die durch eine Heizungssteuerung 50 ange­ steuert wird. Durch die Schmelzeleitung 6, in der ein Drucksensor 7 zur Messung des Schmelzedruckes für eine Druck-Drehzahlsteuerung des Extruders vorgesehen ist, gelangt die Schmelze zu der Zahnrad­ pumpe 9, die durch Pumpenmotor 44 angetrieben wird. Der Pum­ penmotor wird durch die Pumpensteuerung 45 derart angesteuert, daß die Pumpendrehzahl feinfühlig einstellbar ist. Die Pumpe 9 fördert den Schmelzestrom zu dem beheizten Spinnkasten 10, an dessen Unterseite sich die Spinndüse 11 befindet. Aus der Spinndüse 11 tritt die Schmel­ ze in Form von feinen Filamentsträngen 12 aus. Die Filamentstränge durchlaufen einen Kühlschacht 14. In dem Kühlschacht 14 wird durch Anblasen ein Luftstrom 15 quer oder radial auf die Filamentschar 12 gerichtet. Dadurch werden die Filamente gekühlt.

Am Ende des Kühlschachtes 14 wird die Filamentschar durch eine Präparationswalze 13 zu einem Faden 1 zusammengefaßt und mit einer Präparationsflüssigkeit versehen. Nur für die Ausführung nach Fig. 1 gilt:
Der Faden wird aus dem Kühlschacht 14 und von der Spinndüse 11 durch eine Abzugsgalette 16 abgezogen. Der Faden umschlingt die Abzugsgalette 16 mehrfach. Dazu dient eine verschränkt zu der Galette 16 angeordnete Überlaufrolle 17. Die Überlaufrolle 17 ist frei drehbar. Die Galette 16 wird durch Galettenmotor 18 und Frequenzgeber 22 angetrieben mit einer voreinstellbaren Geschwindigkeit. Diese Abzugs­ geschwindigkeit ist um ein Vielfaches höher als die natürliche Austritts­ geschwindigkeit der Filamente 12 aus der Spinndüse 11.

Nur für die Ausführung nach Fig. 2 gilt:
Der Faden wird aus dem Kühlschacht 14 und von der Spinndüse 11 durch eine Abzugsgalette 54 abgezogen. Der Faden umschlingt die Abzugsgalette 54 mehrfach. Dazu dient eine verschränkt zu der Galette 54 angeordnete Überlautrolle 55. Die Überlaufrolle 55 ist frei drehbar. Die Galette 55 wird durch einen Galettenmotor mit einer voreinstellbaren Geschwindigkeit abgezogen. Diese Abzugsgeschwindig­ keit ist um ein Vielfaches höher als die natürliche Austrittsgeschwindig­ keit der Filamente 12 aus der Spinndüse. Von der Abzugsgalette 54 gelangt der Faden durch die Heizeinrichtung 20 zu der weiteren Galette 16, die hier als Verstreckgalette bezeichnet wird. Die Ver­ streckgalette 16 ist mit einer höheren Geschwindigkeit angetrieben als die zuvorbeschriebene Galette 54. Dadurch wird der Faden zwischen den beiden Galetten 54 und 16 verstreckt. Für beide Ausführungen gilt wiederum:
Von der Verstreckgalette 16 in Fig. 2 bzw. der Abzugsgalette 16 in Fig. 1 gelangt der Faden 1 zu dem sogenannten "Kopffadenführer" 25 und von dort in das Changierdreieck 26. In Fig. 1 ist die Changier­ einrichtung 27 nicht dargestellt. Es handelt sich dabei um gegensinnig rotierende Flügel, die den Faden 1 über die Länge der Spule 33 hin- und herführen. Dabei umschlingt der Faden hinter der Changiereinrich­ tung 27 eine Kontaktwalze 28. Die Kontaktwalze 28 liegt auf der Oberfläche der Spule 33 an. Sie dient zur Messung der Oberflächenge­ schwindigkeit der Spule 33. Die Spule 33 wird auf einer Hülse 35 gebildet. Die Hülse 35 ist auf einer Spulspindel 34 aufgespannt. Die Spindel 34 wird durch Spindelmotor 36 und Spindelsteuerung 37 derart angetrieben, daß die Oberflächengeschwindigkeit der Spule 33 konstant bleibt. Hierzu wird als Regelgröße die Drehzahl der frei drehbaren Kontaktwalze 28 an der Kontaktwalzenwelle 29 mittels einer ferroma­ gnetischen Einlage 30 und einem magnetischen Impulsgeber 31 abgeta­ stet.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Changiereinrichtung 27 auch eine übliche Kehrgewindewalze mit einem in der Kehrgewindenut über den Changierbereich hin- und hergeführten Changierfadenführer sein kann.

In Fig. 1 wird als Zustandparameter der Spule 33 der Durchmesser laufend erfaßt oder eine von dem Durchmesser abgeleitete Größe. Zur Messung des Durchmessers wird die Drehzahl der Spindel 34 und die Drehzahl der Kontaktwalze 28, die auf der Oberfläche der Spule anliegt, gemessen. Hierzu dienen ferromagnetische Einlagen 30, 38 in der Spindel 34 wie auch der Kontaktwalze 28 sowie entsprechende Impulsgeber 31, 39. Während die Drehzahl der Kontaktwalze 28 gleich­ zeitig als Regelgröße für die Verstellung des Spindelmotors 36 über Spindelsteuerung 37 dient, wird die Drehzahl der Spindel 34 - worauf hier nicht weiter eingegangen wird, zur Steuerung der Changiereinrich­ tung 27 verwandt.

Für die Ausführung nach Fig. 1 gilt:
Zwischen dem Kühlschacht 14 und der Abzugsgalette 16 befindet sich eine Heizeinrichtung 8.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 liegt die Heizeinrichtung 8 zwischen der Abzugsgalette 54 und der Verstreckgalette 16.

Die Heizeinrichtung 8 wird anhand Fig. 2 näher beschrieben. Die Heizeinrichtung 8 nach Fig. 2 weist ein langgestrecktes Gehäuse 19 auf. Dieses Gehäuse wird von einem Heizmantel 20 umgeben. Der Heizmantel besteht aus einem von Wärmeisolierung umgebenen Wider­ standsdraht. Durch den Heizmantel kann das Gehäuse aufgeheizt werden, und zwar vorzugsweise auf eine Temperatur höher 180° aber auch höher 300°C. Das Gehäuse 19 wird in Längsrichtung von dem Faden durchlaufen. Am Ausgang befindet sich die Ausgangsschleuse 21. Am Eingang befindet sich eine Dampfdüse 23. Die Dampfdüse 23 besitzt einen Fadenkanal 24, welcher konzentrisch zum Fadenkanal im Gehäuse 19 liegt und welcher unmittelbar in den Fadenkanal des Gehäuses 19 einmündet. Auf der Eingangsseite ist die Dampfdüse durch eine Eingangsschleuse 40 verschlossen. Die Dampfdüse 23 wird durch Dampfkanal 41 mit Heißdampf beschickt. Der Dampfkanal 41 mündet senkrecht zur Fadenachse (so in Fig. 2 gezeigt) oder quer zur Fadenachse mit einer gegen die Fadenlaufrichtung gerichteten Strömungskomponente (so in Fig. 3 gezeigt) in den Fadenkanal 24 der Dampfdüse. Dadurch wird der Faden von einem Heißdampfstrahl getroffen. Der Heißdampf wird in einem Heißdampferzeuger 42 erzeugt. Dieser ist hier lediglich schematisch angedeutet, ohne die erforderlichen Regel- und Meßgeräte für Temperatur und Druck. Es wird ein Wasser-Heißdampf mit einer Temperatur z. B. 300°C erzeugt. Der auf den Faden auftreffende Dampfstrahl bewirkt zunächst, daß die Filamente des Fadens durcheinandergewirbelt werden. Hierzu kommt es zu einer Art Verflechtung zwischen den Filamenten. Derartige Ver­ pflechtungen treten vor allem in Knoten mit bestimmten steuerbaren Abständen auf. Diese Verflechtungen bewirken einen Zusammenhalt zwischen den Filamenten. Die Beaufschlagung mit dem Dampfstrahl bewirkt insofern die Bildung eines Fadens durch Verbesserung des Zusammenhaltes zwischen den einzelnen Filamenten. Desweiteren bewirkt der Dampfstrahl, der auf den an dieser Stelle bereits stark abgekühlten Faden auftrifft, daß der Wasserdampf an dem Faden kondensiert und dabei seine Kondensationswärme abgibt. Dadurch wird der Faden bzw. werden die einzelnen Filamente zum einen von dem Wasserdampf innig durchdrungen, andererseits sehr schnell auf eine Temperatur von 100°C aufgeheizt. Dies ist eine für die Verstreckung günstige Temperatur. Der Faden wird daher bereits im Eingangsbereich des Heizgehäuses 19 im Sinne einer Verstreckung fließen, die weitere Heizstrecke dient sodann der Umstrukturierung der Moleküle und der Kristallisation.

Bei der Heizeinrichtung nach Fig. 3 ist die Dampfdüse unmittelbar an dem Eingang der Heizstrecke angeordnet. Hier mündet der Fadenkanal 24 der Dampfdüse in den Fadenkanal der Heizstrecke. Dadurch entsteht in der Heizstrecke eine sehr reine Wasserdampfathmosphäre, die als Schutzgasatmosphäre wirkt und die Oxidation des Fadens verhindert.

Wenn nunmehr der Faden in die Heizeinrichtung eintritt, so muß zunächst die aufgebrachte Wasserschicht verdampfen. Bei dieser Ausführung wird die Heizeinrichtung vorzugsweise auf sehr hohe Temperaturen, die über der Schmelzetemperatur liegen, also im wesentlichen über 220°C erhitzt. Es sei allerdings bemerkt, daß auch niedrigere Temperaturen möglich sind. In jedem Falle bietet der Was­ sermantel die Gewähr, daß der Faden, solange er unverstreckt ist, nicht der hohen Temperatur der Heizeinrichtung ausgesetzt ist. Dies geschieht erst, wenn der Wassermantel verdunstet ist. Dann ist aber auch gewährleistet, daß bereits die Eingangsverstreckung des Fadens erfolgt ist. Der Faden ist dann nicht mehr in besonderem Maße temperaturempfindlich, so daß er kurzzeitig auch Temperaturen er­ tragen kann, die über der Schmelzetemperatur liegen.

Man erreicht damit nicht nur eine günstige Fadenbehandlung wie bereits beschrieben - sondern auch, daß die Heizeinrichtung stark verkürzt werden kann.

Fig. 5 zeigt einen Temperaturverlauf, wie er typisch für die erfindungs­ gemäße Heizeinrichtung ist. Auf der Ordinate ist die Temperatur und auf der Abszisse die Laufstrecke des Fadens aufgetragen und in Vergleich gesetzt zum Temperaturverlauf in einer Heizstrecke ohne vorgeschaltete Dampfdüse. Der Weg und der Temperaturverlauf bei einer derartigen konventionellen Heizstrecke ist mit I bezeichnet. Es zeigt sich, daß die Temperatur zunächst bis zu dem Umwandlungspunkt erster Ordnung (TG) hyperbolisch zunimmt. Sodann kommt es zur Verstreckung, bei der Formänderungsarbeit geleistet und die Tempera­ tur des Fadens sehr stark erhöht wird. Anschließend erfolgt die Erwär­ mung wiederum nach einem hyperbolischen Verlauf. Der Fadenweg bei vorgeschalteter Dampfdüse ist mit II.1 in der Dampfdüse und mit II.2 in der nachfolgenden Heizstrecke bezeichnet. In der Dampfdüse kondensiert zunächst der Dampf an dem kalten Faden und gibt dabei seine Kondensationswärme an den Faden ab. Daher erhöht sich die Fadentemperatur sehr schnell bis zum Übergangspunkt erster Ordnung (TG). In diesem Punkt beginnt der Faden infolge der Verstreckkräfte zu fließen und es wird auch die Formänderungsarbeit in Wärme umgesetzt. Der Faden erreicht dadurch sehr schnell die Temperatur von 100°C. Wenn der Faden diese Temperatur erreicht hat, wird er insbesondere in der nachfolgenden Heizstrecke hyperbolisch erwärmt. Es zeigt ,sich, daß die Erwärmung nicht nur wesentlich schneller erfolgt, sondern daß bei gleicher Laufstrecke auch eine höhere Tempe­ ratur erreicht wird.

Fig. 4 zeigt ein Verfahren zur Erzeugung von Polypropylen-Fäden. Mehrere Fäden 1 werden aus Spinnbalken 10 ersponnen und durch Galette 54 mit Überlaufrolle 55 abgezogen. Insofern entspricht das Verfahren demjenigen nach Fig. 2. Der Galette 54 folgt eine zweite Galette 16 mit Überlaufrolle 17, bevor die Fäden zu einer Spule 33 aufgespult werden.

Zwischen den Galetten 54 und 16 ist eine Heizeinrichtung vorgesehen nach dieser Erfindung. Die Heizeinrichtung besteht demgemäß aus der Dampfdüse 23 und dem nachfolgenden Heizrohr. Dieses Heizrohr ist in zwei Stufen unterteilt, die unabhängig voneinander beheizt werden können.

In dem Ausführungsbeispiel wird der Polypropylen-Faden mit einem Filament-Titer von 0,7 bis 3 dtex ersponnen und mit einer Geschwin­ digkeit zwischen 3500 und 4500 m/min von der Spinndüse abgezogen und dabei in der Heizeinrichtung auf 100 bis 140°C erhitzt und verstreckt. Die Galette 16 hat eine Umfangsgeschwindigkeit, die höher ist als diejenige der Galette 54. Es erfolgt eine Verstreckung von ca. 1:1,3. Die erste Zone des Heizrohres war auf 350°C und die zweite Zone auf 150°C aufgeheizt. Es konnte zwischen den Galetten 16 und 35 auf diese Weise nicht nur eine ausreichende Verstreckung sondern auch eine ausreichende Relaxierbehandlung erzielt werden, die sich auch in der Aufwickelzone noch fortsetzte. Die Relaxierung kann dadurch unterstützt werden, daß die zweite Galette 16 ebenfalls beheizt ist.

Es hat sich bei diesen Verfahren erwiesen, daß die Dampfbehandlung am Eingang vor der Wärmebehandlung dazu führt, daß bei der Ver­ streckung des hoch-vororientierten Polypropylen-Fadens gleichzeitig eine Erholung des Molekulargefüges derart eintritt, daß der Restschrumpf des Fadens sehr wesentlich herabgesetzt wird. Hierzu ist bei üblichen Verfahren eine zusätzliche Verfahrensstufe, die zwischen weiteren Galetten eingeschlossen ist, erforderlich.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Galette 54 unbeheitzt ist und auch die Galette 16 nicht notwendig beheizt werden muß. Im Gegensatz zu üblichen Verfahren, bei denen sämtliche Galetten zum Abziehen, Verstrecken und Relaxieren des Polypropylen-Fadens beheizt sind.

Bezugszeichenliste

1 Faden
2 Fülleinrichtung
3 Extruder
4 Motor
5 Heizeinrichtung
6 Schmelzeleitung
7 Drucksensor
8 Heizeinrichtung
9 Pumpe, Zahnradpumpe
10 Spinnkopf, Spinnkasten
11 Düse, Spinndüse
12 Filamente, Filamentstrang
13 Präparationswalze, Präparationseinrichtung
14 Kühlschacht
15 Anblasung, Luftstrom
16 Abzugsgalette
17 Überlaufrolle
18 Antriebsmotor
19 Gehäuse
20 Heizmantel
21 Ausgangsschleuse
22 Frequenzgeber
23 Dampfdüse
24 Fadenkanal
25 Kopffadenführer
26 Changierdreieck
27 Changiereinrichtung
28 Kontaktwalze
29 Kontaktwalzenwelle
30 ferromagnetische Einlage
31 Impulsgeber
33 Spule
34 Spindel
35 Spulhülse
36 Antriebsmotor
37 Spindelsteuerung
38 ferromagnetische Einlage
39 Impulsgeber
40 Eingangsschleuse
41 Dampfkanal
42 Heizdampferzeuger
44 Pumpenmotor
45 Pumpensteuerung
46 Rechnereinheit
47 Wasserdüse
48 Überlaufkörper
49 Extrudersteuerung
50 Heizungssteuerung
51 Kühlsteuerung
52 Ausgangsschleuse
53 Eingangsschleuse
54 Galette
55 Überlaufrolle

Claims (15)

1. Verfahren zum Heizen eines synthetischen Fadens, der zur Fa­ denbehandlung durch Verstrecken kontinuierlich durch eine langge­ streckte Heizstrecke läuft und dabei verstreckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß daß der Faden bei dem Einlauf in die Heizstrecke mit Dampf derart beaufschlagt wird, daß der Faden mit einem durch Kon­ densation des Dampfes auf ihm entstandenen Wasserfilm in die Heizstrecke eintritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf durch eine Düse aufgebracht wird, durch welche ein Dampfstrahl quer zur Fadenlaufrichtung auf den Faden geblasen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfstrahl mit einer der Fadenlaufrichtung entgegengerichte­ ten Komponente auf den Faden geblasen wird.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden in der Heizstrecke an einer langgestreckten Heizober­ fläche berührungsfrei entlanggeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden entlang der Heizoberfläche durch einen oder mehrere kurze Führungskörper, die längs der Heizstrecke verteilt sind, geführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächentemperatur der Heizoberfläche höher ist als die Schmelzetemperatur des Fadens, vorzugsweise höher als 300°C.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden in der Heizstrecke einer zum Verstrecken ausreichen­ den Fadenzugkraft unterworfen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden in die Heizstrecke mit höherer Geschwindigkeit geför­ dert als daraus abgezogen wird.

9. Vorrichtung zum Heizen eines synthetischen Fadens, bei der der Faden durch eine langgestreckte Heizstrecke geführt wird zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang der Heizstrecke eine Dampfdüse mit Wasserdampfzu­ fuhr angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfdüse der Dampferzeuger vorgeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Fadenkanals der Dampfdüse den Eingang der Heizstrecke bildet.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizstrecke durch ein von außen beheiztes, den Fadenlauf umschließendes Rohr gebildet wird, in welchem der Faden berüh­ rungsfrei geführt wird.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizstrecke durch eine langgestreckte U-förmige oder V- förmige Schiene gebildet wird, in deren Längsnut der Faden im wesentlichen kontaktfrei geführt wird.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf als Strahl quer zur Achse des Fadenkanals eingebracht wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampfstrahl eine gegen die Fadenlaufrichtung gerichtete Komponente hat.