Verfahren zum Erzeugen eines elektrostatischen Feldes zum elektrostatischen Beflocken eines faden-oder garnförmigen Materials und danach erzeugter Flockfaden bzw. danach erzeugtes Flockgarn

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrostatischen Beflocken eines faden- oder garnförmigen Materials, das geradlinig kontinuierlich oder diskontinuierlich durch ein elektrisches Feld bewegt wird, das zwischen Elektroden mit unebenen, jedoch symmetrischen Potentialoberflächen erzeugt wird. Das elektrische Feld wird bevorzugt zwischen gekrümmten Potentialoberflächen der Elektroden erzeugt. Der Flock schießt nicht nur radial, sondern auch in Schräglage in den Klebermantel jedes nicht gedrehten Fadens. Hierdurch ist eine dichte verbesserte Rundumbeflockung von Garnen oder Fäden auf einfache und kostengünstige Weise zu erhalten.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen eines elektrostatischen Feldes hoher Spannung zum elektrostatischen Beflocken eines faden- oder garnförmigen Materials, das in einer Schar von mit einem Klebemittel versehenen, geerdeten Fäden durch ein zwischen den Potentialebenen von Elektroden wirksames elektrostatisches Feld hoher Spannung hindurchbewegt wird. Unter der Wirkung dieses Feldes wird das auf einem elektrisch nicht leitenden, oberhalb der unten angeordneten Elektrode und unterhalb der Fäden der Fadenschar angeordneten Fördermittel herangeführte Flockmaterial in Richtung auf die Fäden der Fadenschar hin beschleunigt und in den Klebemittelmantel der Fäden eingeschossen.

[0002] Die Vorrichtung bezieht sich auf eine aus unterer und oberer Elektrode gebildeten Beflockungskammer, von denen jede Elektrode eine elektrostatisch wirksame Potentialoberfläche aufweist und an elektrischer Hochspannung anschließbar ist. Zwischen den Elektroden ist ein durchlaufendes, das Flockmaterial heranführende Fördermittel angeordnet. Der Beflockungskammer vorgeordnet ist eine Klebemittelauftragvorrichtung für die von einem Spulengatter abziehbare Fadenschar. Der Beflockungskammer nachgeordnet ist eine Trockenkammer für die beflockten Fäden der Fadenschar. Die Fäden werden durch eine Spannvorrichtung gerade gehalten und durch eine Aufspulvorrichtung aufgewickelt.

[0003] Bei der herkömmlichen Herstellung elektrostatisch beflockter Fäden oder Garne, die als Fadenschar durch ein elektrisches Feld bewegt wird, sind rundum beflockte Fäden oder Garne nicht zu erhalten. Sie weisen einen bändchenförmigen Charakter auf, weil im wesentlichen nur die den ebenen Potentialoberflächen der Elektroden zugewandten Fadenoberflächen beflockt sind.

[0004] Rundum beflockte Garne und Fäden sind hingegen zu erhalten, wenn nach dem Herstellungsverfahren der DE-PS 16 35 235 die Fäden auf ihrem Weg durch das elektrische Feld um ihre Längsachse gedreht werden. Diese bekannte Verfahrensweise ist in Bezug auf die kontinuierliche Fadendrehung nachteilig. Die Flockdichte des erhaltenen Fadens ist überdies weiter verbesserungsfähig.

[0005] Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum elektrostatischen Beflocken zu schaffen, nach dem beliebige Garne oder Fäden rundum dicht und optimal beflockt werden können, ohne daß die Garne oder Fäden gedreht werden müssen. Die Mängel der bekannten Verfahren sollen dabei vermieden werden.

[0006] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein elektrisches Feld zwischen nicht ebenen Potentialoberflächen der Elektroden in der Wirkungsrichtung quer zur Fadenlängsrichtung erzeugt wird und daß diese Potentialoberflächen symmetrisch zu jedem Faden der Fadenschar wirksam sind und daß die Fäden geradlinig in Fadenlängsrichtung durch das elektrische Feld bewegt werden.

[0007] Auf Grund eines solchen zwischen den nicht ebenen Elektrodenpotentialoberflächen erzeugten elektrostatischen Feldes werden die Fäden der Fadenschar mit Flockmaterial rundum dicht beflockt, ohne daß dabei der Faden oder die Elektrode gedreht werden müssen.

[0008] Auf sehr einfache Weise wird das elektrische Feld zwischen zum Faden hohl gekrümmten Potentialoberflächen erzeugt.

[0009] In einem elektrostatischen Feld wird der Flock stets im rechten Winkel bezogen auf die Potentialoberfläche von der Elektrode abgeschossen und beschleunigt. Bei nicht ebenen Potentialoberflächen folgt der Flock kürzeren und längeren Feldlinien. Flock, der dabei in den Bereich der geerdeten Fäden der Fadenschar gerät oder den Klebermantel des Fadens berührt, wird vom Faden angezogen und überwindet den Feldlinieneinfluß. Die Abweichung der Flockflugrichtung ist gering. Sie kann bis zu 30° betragen. Geschwindigkeit und Masse des Flock lassen dies kurzzeitig zu. Dadurch schiessen in einem elektrischen Feld zwischen unebenen Potentialoberflächen der Elektroden sehr viele Flockanteile schräg in den Klebermantel hinein. Diese Flockanteile reichen aus, um den Faden ohne Eigendrehung dicht und gleichmäßig zu beflocken.
Der Flock ist radial wie auch unter Schrägwinkeln zum Faden im Klebermantel verankert. Er weist dadurch eine größere Flockdichte auf.

[0010] Das elektrische Feld kann zwischen bogen- insbesondere kreisbogen-oder sinusförmigen oder anderen wellenförmigen oder zwischen gestuften Potentialoberflächen der Elektroden erzeugt werden. Die obere und untere Elektrode kann ferner in mehrere Einzelelektroden unterteilt vorliegen.
Des weiteren kann zur Steigerung der Beflockungsdichte ein elektrisches Feld unterschiedlicher Feldstärken erzeugt werden. Diese Wirkung wird dazu benutzt, daß der Faden der Fadenschar auf dem Weg durch das elektrische Feld so dicht beflockt wird, daß spätestens an der Feldausgangsstelle der hin- und herschießende Flock keinen Platz mehr auf der Klebermantelfläche findet. Die Fäden der Fadenschar können des weiteren kontinuierlich oder diskontinuierlich bewegt werden. Die Rundumbeflockung erfolgt ebenfalls im Ruhezustand des Fadens. Auch hierbei kann ein Feld beliebiger und unterschiedlicher Feldstärke erzeugt werden.

[0011] Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 7 vorgesehen, bei der die Potentialoberflächen der Elektroden in der Richtung quer zur Fadenlängsrichtung uneben ausgebildet, insbesondere gekrümmt und symmetrisch zum Faden vorliegen.

[0012] Bevorzugte regelmäßige Krümmungen werden durch eine kreisbogenförmige, insbesondere konkave Krümmung, vom Faden aus betrachtet, oder durch wellenförmige Ausbildung der Potentialoberflächen erhalten. Zwischen solchen Elektroden kann ein elektrisches Feld mit unterschiedlich langen Feldlinien erzeugt werden, das besonders vorteilhaft geeignet ist, Faden oder Garn einer Schar rundum dicht zu beflocken. Weitere Ausgestaltungen sind gestufte und in Teilelektroden unterteilte Elektroden. Es können unterschiedliche Hochspannungen angelegt werden.

[0013] Des weiteren können die Abstände der Elektroden zu der Fadenschar geändert werden. Ferner können die Elektroden in Fadenlaufrichtung zueinander geneigt vorliegen. Durch diese Maßnahmen kann eine Grundeinstellung und Intensivierung in der Beflockung erfolgen.

[0014] Die Merkmale der Erfindung sind anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.

[0015] Es zeigt:

Fig. 1 eine Fadenbeflockungsanlage in schematischer Darstellung

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie Q-Q in Fig. 1 durch Elektroden mit gekrümmter Oberfläche,

Fig. 3 eine Anordnung von Elektroden im Querschnitt in abgewandelter Ausführung mit Wellenoberfläche,

Fig. 4 eine schematische Aufsicht auf eine abgewandelte Ausbildung der Elektroden,

Fig. 5 eine Anordnung von Elektroden mit räumlichen Ausnehmungen der Oberfläche in und quer zur Fadenlaufrichtung,

Fig. 6 eine in Fadenlaufrichtung geneigte Anordnung von Elektroden,

Fig. 7 eine in Fadenlaufrichtung gestufte Anordnung von mehreren Elektroden,

Fig. 8 eine Aufsicht auf Teile verschiedener Potentialoberflächen einer Elektrode mit räumlichen Ausnehmungen.

[0016] Die Beflockungsvorrichtung 1 nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einer Beflockungskammer 2. Sie umfaßt eine obere und untere Elektrode 3,4 und den dazwischen liegenden Teil 5' eines Endlosförderers 5. Mit 7 ist der Flock und mit 8 ein Flockspeicher mit Dosierteil bezeichnet. Von einem Spulengatter 6 werden Fäden 12 in einer Fadenschar - vgl. dazu auch Fig. 3 Bezugszeichen 12' - abgezogen. Sie werden in der Beflockungskammer 2 beflockt und durch eine Spannvorrichtung 10 geradlinig gehalten oder bewegt. Spannen bedeutet, daß die Fäden so gehalten werden, daß sie nicht durchhängen. Je nach Fadenschrumpf ist die entsprechende Längenänderung dabei mitberücksichtigt.
Die beflockten Fäden werden in einer Trockenvorrichtung 9 getrocknet und mit Hilfe einer Aufspulmaschine 11 aufgespult.

[0017] In Fig. 2 ist der Prinzipaufbau der unebenen Potentialoberfläche 13 bzw. 14 der oberen und unteren Elektrode 3,4 in Form einer Krümmung anschaulich erkennbar. Diese Oberflächen sind hohlgekrümmt ausgebildet und symmetrisch zum Faden 12 angeordnet. Die Abstände der Potentialoberflächen 13,14 zum Faden können geändert werden; sie sind jedoch stets gleich groß zum Faden. Zwischen diesen Potentialoberflächen wird ein elektrisches Feld hoher Spannung erzeugt, dessen Feldlinien unterschiedlich lang sind. Schematisch dargestellt sind beflockte Fäden 12.

[0018] Die obere Elektrode 3 ist z.B. an eine Hochspannung von + 55 KV und die untere Elektrode z.B. an eine Hochspannung von - 45 KV angeschlossen. Der durch den Förderer 5, 5' in die Flockkammer transportierte Flock schießt aufgrund der Wirkung des elektrischen Feldes zwischen den Potentialoberflächen hin und her. Der geerdete Faden 12 ist mit einem (nicht dargestellten) Klebermantel umgeben und weist in diesem Bereich ein elektrisch neutrales Feld auf. Anteile des hin- und herschießenden Flock dringen im wesentlichen radial in den Klebermantel ein. Weitere Anteile des Flock werden im Bereich der neutralen Zone dem Feldlinieneinfluß entzogen und schießen unter einem geringen Schrägwinkel, der bis zu 30° betragen kann, ebenfalls in den Klebermantel ein. Dabei füllen sich die beiden nicht den Potentialoberflächen zugewandten Fadenflanken ebenfalls mit teils radialen, teils schräg einschießenden Flockanteilen, bis der Faden rundum dicht mit Flock besetzt ist.

[0019] Eine bevorzugte Ausbildung der Potentialoberflächen zeigt Fig. 3. Die Elektrodenoberflächen 15,16 sind gleichmäßig wellenförmig ausgebildet; u.z. in der Ebene x, die senkrecht zu der Fadenlängsachse vorliegt. Die Fadenschar der Fäden 12 ist mit 12' bezeichnet. Die Fäden befinden sich bevorzugt jeweils in der Mitte zwischen den symmetrischen Wellentälern. Die Täler und Bäuche der Elektrodenoberfläche erstrecken sich ihrer Länge nach im wesentlichen parallel zur Fadenlängsachse. Diese Täler und Bäuche können sich jedoch auch in einem schrägen bis diagonalen Verlauf der Ausnehmungen 17 zur Fadenlängsachse erstrecken. Dies ist in Fig. 4 dargestellt.

[0020] Fig. 5 zeigt eine Anordnung von Elektroden 20, 21, die Potentialoberflächen aufweisen, die sowohl quer zur als auch in Fadenlängsrichtung y räumlich ausgebildet sind. Dies können z.B. kalottenförmige oder pyramidenstumpfartige Ausnehmungen sein. Es ist jede Art von "volumetrischer" Ausnehmung möglich, bei der symmetrische Täler und Inseln vorliegen.

[0021] Fig. 6 zeigt eine Anordnung von Elektroden 22, die in Fadenlängsrichtung y zueinander geneigt angeordnet sind. Bevorzugt ist der Abstand E an der Einlaufseite größer als an der Auslaufseite A gewählt. Die Beflockung ist im Bereich des geringeren Elektrodenabstandes intensiver im Vergleich zum größeren Elektrodenabstand.

[0022] Fig. 7 zeigt eine Anordnung von gestuften Elektroden 19. Diese sind als Teilelektroden vorgesehen. Jedes Elektrodenpaar kann einen bestimmten, beliebig wählbaren Abstand zur Fadenschar einnehmen. Des weiteren kann jede Elektrode an eine bestimmte, wählbare Hochspannung angeschlossen werden.
Auf diese Weise ist eine individuell graduierte Beflockung möglich.

[0023] Fig. 8 zeigt in der Aufsicht einige von vielen möglichen räumlichen Oberflächenausbildungen der Elektrode 20,21 , die geeignet sind, ein elektrisches Feld zwischen unebenen Potentialoberflächen mit unterschiedlicher Feldlinienlänge zu erzeugen, um Fäden zu beflocken, die auf ihrem Weg durch das Feld nicht gedreht werden.

Ansprüche

1. Verfahren zum Erzeugen eines elektrostatischen Feldes zum elektrostatischen Beflocken eines faden- oder garnförmigen Materials, das in einer Schar von mit einem Klebemittel versehenen, geerdeten Fäden (12) durch ein zwischen den Potentialebenen (13, 14) von Elektroden (3, 4) wirksames elektrisches Feld hoher Spannung hindurchgeführt wird, unter dessen Wirkung das auf einem elektrisch nichtleitenden, oberhalb der unten angeordneten Elektrode und unter den Fäden angeordneten Fördermittel (5) herangeführte Flockmaterial (7) in Richtung auf die Fäden hin beschleunigt und in diese eingeschossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Feld zwischen nicht ebenen symmetrischen Potentialoberflächen (15, 16) der Elektroden in der Wirkungsrichtung quer zur Fadenlängsrichtung erzeugt wird und daß die Fäden (12) geradlinig in Fadenlängsrichtung durch das elektrische Feld bewegt und dabei rundum beflockt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld zwischen gekrümmten Potentialoberflächen der Elektroden erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld zwischen sinusförmigen Potentialoberflächen der Elektroden erzeugt wird und daß die Fäden der Fadenschar jeweils zwischen den Sinustälern der Elektroden hindurchbewegt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld zwischen kreisbogenförmigen Potentialoberflächen in Richtung quer zur Fadenlängsrichtung erzeugt wird und die Fäden der Fadenschar jeweils im Mittelpunkt des Krümmungsradius vorliegend bewegt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Feld unterschiedlicher Feldstärken erzeugt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden kontinuierlich oder diskontinuierlich bewegt werden.

7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, bestehend aus einer Beflockungskammer mit an Hochspannung anschließbarer unterer und oberer Elektrode mit Potentialoberflächen, einem dazwischen durchlaufenden, das Flockmaterial heranführenden Förderer, einer der Beflockungskammer vorgeordneten Klebemittelauftragvorrichtung für die von einem Spulengatter abziehbare Fadenschar, einer der Beflockungskammer nachgeordneten Trockenkammer, einer Fadenspannvorrichtung und einer Aufspulvorrichtung für die beflockten Fäden der Fadenschar,dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialoberflächen (13,14) der Elektroden (3,4) in Richtung quer zur Fadenlängsrichtung (y) uneben, insbesondere gekrümmt, und symmetrisch zum Faden (12) vorliegen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialoberflächen (13/14) quer zur Fadenlängsrichtung (y) konkav gekrümmt sind und daß die Fäden (12) der Fadenschar (12') zentrisch zwischen den konkav gekrümmten Potentialoberflächen vorliegen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialoberflächen (15,16) in Richtung (x) symmetrisch zur Ebene (y) wellenförmig ausgebildet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialoberflächen (19) in Richtung (x) symmetrisch zur Ebene (y) gestuft vorliegen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die unebenen Potentialoberflächen (17/18) schräg zur Fadenlängsrichtung (y) der Fadenschar vorliegen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialoberflächen (20,21) bezogen auf die Längs-und Querrichtung (x,y) räumlich erweitert ausgebildet sind, wobei Täler und Inseln vorliegen.

13. Vorrichtung rach·Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Erweiterung kalottenförmig oder pyramiden- bzw. kegelstumpfförmig vorliegt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3,4) im Abstand zu den Fäden (12) der Fadenschar (12') einstellbar, insbesondere stufenlos einstellbar sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (22) in Fadenlängsrichtung (y) zueinander geneigt angeordnet sind, wobei insbesondere der Abstand (E) an der Einlaufseite der Fadenschar größer vorliegt als der Abstand (A) an der Auslaufseite.

16. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (19) in Fadenlängsrichtung (y) gestuft vorliegen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3,4) in mehrere Teilelektroden (19) bezogen auf die Längs- und/oder Querrichtung (x,y) unterteilt vorliegen.

18. Flockfaden oder -garn, bestehend aus einem Faden oder Garn mit umgebendem Klebemittelmantel, in dem im wesentlichen radial rundum elektrostatisch eingeschossener Flock verankert vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß Flock zusätzlich in von der Radialen abweichender Richtung schräg in den Klebermantel eingedrungen vorliegt und in unregelmäßig regelmäßiger, dichter Verteilung wirr mit dem radialen Flock vorliegt.

Zeichnung