Verfahren zum Falschdrahtspinnen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Abstract

 Es wird ein neues Falschdrahtspinnverfahren vorgestellt, wobei ein Faserband (60) zwischen dem Lieferwalzenpaar (54) des Streckwerkes (51) und dem Abzugswalzenpaar (59) durch einen mechanischen Drallgeber (58) gedreht wird. Die Spinnspannung wird so eingestellt, dass zumindest im Be­reich zwischen der Klemmlinie (10) des Streckwerkes (51) und einem vor dem Drallgeber engeordneten Faserführungs­element (55) eine Schraubenlinienform des falschgedrehten Faserbandes (60) verhindert wird.
In einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens be­steht der mechanische Drallgeber (58) aus Scheiben (58A) oder aus Riemen (58B) und besteht das Faserführungselement (55) aus einer drallerzeugender Düse (55A, 55B).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Falschdrahtspinnen einer als ein einziges Faserband zugeführten Spinnvorlage mittels eines Streckwerkes, mindestens eines mechanischen Drallgebers und eines Abzugwalzenpaares und einer Vorrich­tung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] In einem solchen Verfahren müssen die Mantelfasern von den Kernfasern ausgesondert werden, das heisst mindestens bis zu einem gewissen Grad, sodass die Mantelfasern um den ge­drehten Kern mit einem vom Steigungswinkel des Kern abwei­chenden Steigungswinkel gedreht werden können. In den bis­lang bekannten Spinnverfahren dieser Art, die aus einem Uebersichtsartikel von Prof. Hans W. Krause im Melliand-­Textilberichte 1/1987, Seiten 7-11, bekannt sind, ist die Trennung oder Aussonderung der Mantelfasern von den Kern­fasern immer mindestens teilweise von den Bedinqungen in der Drallerzeugungszone abhängig. Diese Aussage wird nach­stehend in der Beschreibung der Figuren und im Zusammenhang mit verschiedenen Varianten des Falschdrahtspinnverfahrens näher erläutert.

[0003] Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben mit denen ein qualitativ gleichmässigeres Garn erzeugt werden kann. Diese Aufgabe wird deutlicher im Zusammenhang mit der nachfolgenden Be­schreibung zum Stand der Technik.

[0004] Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 3. Da erfindungsgemäss ein stabiles Spinndreieck erhalten wird, das heisst, dass das Spinndreieck kaum entlang der Klemmlinie des Liefer­walzenpaares wandern wird, kann die Menge an Mantelfasern von der Speisung bestimmt werden, ohne eine wesentliche Beeinflussung durch die Drallerzeugung.

[0005] Es ist wichtig, dass bei solchen Verfahren die Mantelfasern um den falsch gedrehten Kern gewunden werden und zwar der­art, dass bei der nachfolgenden Aufhebung des Falschdralls die Mantelfasern mindestens teilweise eine echte Drehung erhalten. Alle bislang bekannten Methoden zur Erreichung dieses Ziels, beruhen auf einem einzigen Prinzip:

[0006] Eine Mantelfaser wird an einem Ende mit dem drehenden Faden verbunden und an einer anderen Stelle gebremst, sodass die Drehung des Fadens zu einer Umschlingung der Mantelfaser um den falsch gedrehten Kern führt. Alle Varianten dieser Me­thode sind zur Anwendung in dem neuen Spinnverfahren ge­eignet.

[0007] Zunächst werden die bekannten Spinnverfahren nach dem Stand der Technik anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung zur Erklärung der Verhältnisse in einem ersten Falschdrallspinnver­fahren,

Figur 2 eine entsprechende schematische Darstellung der Verhältnisse in einem zweiten bekannten Falsch­drallspinnverfahren,

Figur 3 eine Reihe von Skizzen (Figur 3A bis 3E) zur Erklärung der Faseranlagerung in einem Verfahren gemäss Figur 1, und

Figur 4 eine Reihe von Skizzen (Figur 4A bis 4B) zur Erklärung der Faseranlagerung in einem Verfahren gemäss Figur 2.

[0008] In Figur 1 ist ein Luftspinnverfahren dargestellt nach US-A-4 124 972. Um eine ungebührliche Länge der Beschrei­bung zu verhindern, wird diese Schrift ausdrücklich zum Bestandteil der vorliegenden Anmeldung erklärt.

[0009] In Figur 1 deutet das Bezugszeichen 10 auf die Klemmlinie eines Lieferwalzenpaares eines nicht gezeigten Streck­werkes, wodurch Fasermaterial 12 an eine Spinnvorrichtung 14 geliefert wird. Die Spinnvorrichtung 14 umfasst einen Führungsteil 16, einen Drosselteil 18 und einen Draller­zeugungsteil 20. Der Teil 20 ist mit nicht gezeigten Luft­düsen versehen, um eine rotierende Luftströmung in der Drallkammer 22 zu erzeugen, sodass das Fasergebilde 24 im Führungsteil 16 um die eigene Längsachse gedreht wird. Nach der Drallkammer 22 wird die Drehung der Fasern nach dem Falschdrallprinzip grösstenteils wieder aufgehoben, um ei­nen im wesentlichen unverdrehten Garnkern zu bilden. Dabei wird ein Teil der Kerndrehung an die Mantelfasern übertra­gen, die das falsch gedrehte Fasergebilde 24 im Teil 16 und 20 mit einem vom Steigungswinkel der Kernfasern abweichen­den Steigungswinkel umschlingen. Nach den Abzugswalzen 28 umschlingen diese Mantelfasern weiterhin die Kernfasern und bestimmen dabei die Festigkeit des fertig besponnenen Garns 26, welches durch ein Abzugswalzenpaar 28 abgezogen wird.

[0010] Das vom Streckwerk gelieferte Fasermaterial 12 besteht in der Klemmlinie 10 aus einem im wesentlichen paralleli­sierten Faserband ohne grossen Zusammenhalt. Die Fasern müssen innerhalb des Spinndreiecks 30 durch Fortpflanzung der Drehung des falsch gedrehten Kerns zu einem verfe­stigten Fasergebilde zusammengefasst werden. Dieses Gebilde muss eine ausreichende Festigkeit aufweisen, um der Spinn­spannung widerstehen zu können. Die Verhältnisse im Spinn­dreieck 30 werden nachfolgend in Zusammenhang mit Figur 3 näher erläutert. Vorerst werden die Spinnverhältnisse in einer weiteren Variante des Luftspinnverfahrens anhand von Figur 2 erklärt, wobei aber Elemente die im wesentlichen gleich wirken mit denselben Bezugszeichen wie in Figur 1 versehen worden sind.

[0011] Das in Figur 2 dargestellte Verfahren entspricht der Be­schreibung der Figur 5 des US-Reissue Patents 31 705. Das in der Klemmlinie 10 des nicht gezeigten Streckwerkes vorhandene Fasermaterial 12 wird durch Fortpflanzung der Drehung des falsch gedrehten Kerns zu einem Fasergebilde 24A zusammengefasst. Die Drehung des Kerns wird in einer Drallvorrichtung 32 mit nicht gezeigten Luftdüsen und einer Drallkammer 34 erzeugt. Das System weicht aber erheblich vom System gemäss Figur 1 ab, indem zwischen dem Drallgeber 32 und dem Streckwerk ein zweiter Drallgeber 36 mit nicht gezeigten Luftdüsen und einer Drallkammer 38 vorhanden ist. Der Drallgeber 36 erzeugt eine der Wirkung vom Drallgeber 32 entgegengesetzte Drehung, was laut US-Reissue Patent 31 705 zu Verhinderung der Fortpflanzung der vollen Drehung des Kerns bis ins Spinndreieck und zur Lockerung des Fa­sergebildes mit entsprechender Erzeugung von Mantelfasern führt. Diese Wirkung des Drallgebers 36 soll durch Ballon­bildung in der Drallkammer 38 hervorgerufen werden, wozu die Ein- und Ausmündungen 40 und 42 der Kammer 38 zur Bil­dung von Knotenpunkten des Ballons eingeengt werden müssen. 0b diese Erklärung der Wirkung des Drallgebers 36 genau richtig sei, kann hier dahingestellt werden. Es werden vorerst die Verhältnisse in den Drallkammern 22 und 34 nä­her erläutert.

[0012] Die Drallkammern gemäss US-A-4 124 972 und US-RE-31 705 sind nicht miteinander identisch und sind dementsprechend hier nicht mit denselben Bezugszeichen versehen. In einer Hinsicht müssen sie jedoch gleich arbeiten, nämlich in der Bildung eines Spirales im Garn 26 und 26a zwischen der Drallkammer und dem Abzugswalzenpaar 28. Ohne diese Spi­ralbildung wird keine Rotation des Garnkernes und deshalb keine Fortpflanzung der Kerndrehung bis zum Spinndreieck 30 erzeugt.

[0013] Um die erwähnte Spiralbildung zu ermöglichen, ist es zwin­gend notwendig, die Spannung im Fasergebilde zwischen der Klemmlinie 10 und dem Abzugswalzenpaar 28 zu begrenzen. Diese Tatsache ist relativ früh erkannt worden, siehe zum Beispiel DE-A-20 42 387. Bei neueren Spinnverfahren nach dem Prinzip des Falschdrahtspinnens sind die pneumatischen Drallgeber durch mechanische Drallgeber ersetzt worden, siehe zum Beispiel DE-A-34 37 343 und DE-36 39 031.

[0014] In solchen Verfahren ist es nicht notwendig, die Spannung im Fasergebilde, das heisst der Gesamtverzug, zur Erzeugung der Kerndrehung zu begrenzen. Beide Verfahren aber verlan­gen weiterhin die Ballonbildung des Hauptdrallgebers in Spinnrichtung. Dies ist auch nur mit begrenzter Spannung im Fasergebilde möglich und erfordert die vorerwähnte Einen­gung der Einmündung des dem Streckwerk nachfolgenden Drallgebers, damit der Ballon dort einen Knotenpunkt bil­det.

[0015] Um die Auswirkungen der beschriebenen Verhältnisse zu er­klären, wird nun anhand der Figur 3 die Anlagerung der Mantelfasern am Kern in einem System gemäss Fiqur 1 erklärt und nachfolgend anhand der Figur 4 die Faseranlagerung in einem System gemäss Figur 2. Die Skizze in Figur 3A zeigt den Führungsteil 16 der Spinnvorrichtung, die Klemmlinie 10, das Fasermaterial 12 und das Spinndreieck 30. In den Figuren 3B bis 3E ist der Teil 16 weggelassen worden, zei­gen aber weiter dasselbe Spinnsystem zu verschiedenen Zeitpunkten. Es kann angenommen werden, dass das Streckwerk Fasern über eine bestimmte Breite S der Klemmlinie 10 lie­fert. Die meisten Fasern 12 werden innerhalb des Spinn­dreiecks 30 in den falsch gedrehten Kern eingebunden. Es wird zur weiteren Erklärung angenommen, dass eine Randfaser am rechten Ende der Lieferbreite S von dar Klemmlinie 10 das Spinndreieck verlässt. Diese Faser F wird durch die Saugwirkung der Luftströmungen L in die Mündung des Füh­rungsteils 16 hineingesogen. Teil 16 ist derart ausgebil­det, dass der Kopf K dieser Faser F an dan falsch gedrehten Kern in Spinnrichtung vom Spinndreieck geführt wird. Der Kopf K wird dann vom drehenden Fasergebilde erfasst (Figur 3B) und beginnt das Fasergebilde zu umwinden. Wie aus US-­A-412 49 72 noch deutlicher entnommen werden kann, bleibt das andere Ende dieser Mantelfaser vorläufig in der Klemm­linie 10 geklemmt. Der noch nicht erfasste Teil der Randfaser F wandert daher gegen die Spinnrichtung zum Spinndreieck 30 hin (Figur 3C). Dieses Vorgehen ergibt den erwünschten Unterschied zwischen den Steigungswinkeln der Kernfasern und den Umwinde- oder Mantelfasern. Die Drehung des Kerns ist absichtlich in Figur 3 zur besseren Darstel­lung des Umwindevorgehens unterdrückt worden.

[0016] Schlussendlich wird der Schwanz der Faser F entweder in das Spinndreieck 30 gedrängt und im Kern eingebunden (Figur 3D) oder bloss von der Klemmlinie 10 freigegeben.

[0017] Wenn die Randfaser F nicht zu kurz ist, und daher nicht zu schnell von der Klemmlinie 10 freigegeben wird, führt die auf die Faser F ausgeübte Zugkraft zu einer Verschiebung des Gebildes 24 aus der ursprünglichen Zentrallage gegen- über der Lieferbreite S (Figur 3A) in eine Richtung gegen das noch eingebundene Ende der Randfaser F (Figuren 3C und 3D). Dies führt zur Asymmetrie des Spinndreiecks 30, die in Figur 3D deutlich zu sehen ist. Diese Asymmetrie ergibt Verhältnisse im Spinndreieck, die zur Erzeugung einer Randfaser R am linken Ende der Lieferbreite S geeignet sind (Figur 3D). Bei einem Verfahren gemäss US-A-4 124 972 os­zilliert das Gebilde 24 daher von Seite zu Seite der Lie­ferbreite S (Figur 3E). Diese Oszillation oder Pendelbewe­gung P spielt bei der Erzeugung von Randfasern in einem solchen Verfahren eine wesentliche Rolle. Sie ist aber von einer niedrigeren Spannung im Gebilde 24 abhängig. Die vom Abzugswalzenpaar 28 auf das Garn 26 ausgeübte Zugkraft darf einen bestimmten Wert nicht übersteigen, ohne die Verhält­nisse in oder um das Spinndreieck zu beeinträchtigen.

[0018] Die Verhältnisse in einem System gemäss Figur 2 sind of­fensichtlich anders, da die Einengung 40 beim Einlauf in den Drallgeber 36 eine Pendelbewegung der Spitze des Spinndreiecks 30 in diesem Fall verhindert. Weiter können in einem solchen System keine freien Kopfenden der Randfa­sern an dem drehenden Kern herangeführt werden. In einem System nach Figur 2 muss der Schwanz einer Randfaser RF (Figur 4A) von vornherein im Spinndreieck 30 gefasst und im Kern eingebunden sein (sonst geht diese Faser bei der Freigabe von der Klemmlinie 10 als Flug für das Spinnen verloren). Das Kopfende K dieser Randfaser RF muss nun durch die Translationsbewegung vom Gebilde 24A in Richtung des Abzuges in den Drallgeber 36 nachgeschleppt werden (Figur 4B). Innerhalb des Drallgebers 36 wird die freie Faserlänge durch Reibung an den Wänden des Kanals ge­streckt. Mittels Druckluft wird durch die Bohrungen 38 im Drallgeber 36 ein Luftwirbel erzeugt, welcher das freie Ende der Randfasern RF′ in die Fadenlaufrichtung umklappt, und dann um den drehenden Kern in entgegengesetzter Dreh­richtung umwindet. In einem solchen Fall herrschen stabile Verhältnisse im Spinndreieck 30, dass damit symmetrisch bleiben kann. Diese Verhältnisse werden durch die einge­engte Mündung 40 und ihre Nähe zur Spitze des Spinndreiecks 30 herbeigeführt.

[0019] Die Erfindung wird nun anhand der in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellten Beispiele näher erläutert. Dabei zeigt:

Figur 5 eine erste Vorrichtung zur Durchführung des neuen Spinnverfahrens,

Figur 6 eine zweite Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, und

Figur 7 eine Skizze zur Darstellung der Verhältnisse im Spinndreieck nach dem neuen Spinnverfahren.

[0020] In den Figuren 5 und 6 wurden weitgehend dieselben Bezugs­zeichen verwendet für dieselben Elemente. Eine Spinnvor­richtung 50 besteht im wesentlichen aus einem Streckwerk 51, einem Führungselement 55, einem mechanischen Drallorgan 58 und einem Abzugswalzenpaar 59. Das Streckwerk 51 besteht dabei aus einem Einzugswalzenpaar 52, einem Riemchen­streckwerk 53 und einem Lieferwalzenpaar 54. In Figur 5 beinhaltet das Führungselement 55 eine Düse 55A mit einem trichterförmigen Einlauf und einem Düsenkanal 56. Knapp vor dem Auslauf des trichterförmigen Einlaufs sind Querboh­rungen 57A angeordnet, die zur Absaugung mit einer nicht dargestellten Unterdruckquelle verbunden sind. Hinter der Mündung oder Drosselstelle 56A des Düsenkanals 56 sind Tangentialbohrungen 57B vorgesehen. Das mechanische Drall­organ 58 besteht aus zwei Scheiben 58A, welche in paral­lelen Ebenen mit einem überlappenden Bereich angeordnet sind, und gegenläufig drehantreibbar sind, sodass das durchgehende Faserband durch Reibung in dem schraffierten Bereich eine Drehung erfahrt und zu einem Garn 61 gesponnen wird. In Figur 6 beinhaltet das Führungselement 55 der Spinnvorrichtung 50 eine Düse 55B mit einem durchgehenden stetigen Düsenkanal 56 und tangential darin einmündende Bohrungen 57B, die einen stumpfen Winkel mit der Faden­laufrichtung bilden.

[0021] Das mechanische Drallorgan 58 besteht hier aus zwei gegen­läufig zueinander bewegten Riemen 58B. Die Riemen 58B sind endlos und auf zwei nicht dargestellten Walzen angetrieben. In der schraffiert dargestellten Reibungszone erhält das durchlaufende Faserband eine Drehbewegung und einen Zug. Die wesentlichen Verzüge in der eigentlichen Spinnzone sind der Verzug λ₁ das heisst, das Verhältnis der Durchlaufge­schwindigkeit V_L des Faserbandes 60 am Lieferwalzenpaar 54 des Streckwerkes 51 und der Geschwindigkeit V_D am mecha­nischen Drallorgan 58, und der Verzug λ ₂ das heisst, das Verhältnis der Geschwindigkeit V_L und der Geschwindigkeit V_A des Garnes 61 am Abzugswalzenpaar 59. Das Verhältnis der beiden Verzüge λ₁ : λ₂ ist nun so gewählt, dass eine hohe Spinnspannung zwischen der Klemmlinie der Lieferwalzen 54 und dem mechanischen Drallorgan 58 erreicht wird. Diese hohe Spinnspannung verhindert, dass das Spinndreieck 30 des Faserbandes 60 nicht mehr oder zumindest unwesentlich ent­lang der Klemmlinie des Lieferwalzenpaares 54 hin und her pendeln kann (Figur 7). Die Bildung eines örtlich stabilen Spinndreiecks hat den Vorteil, dass Auswirkungen auf die Stabilität der Spinnverhältnisse klar vorhersehbar sind. Ueber einer Länge SD der Klemmlinie 10 gelangen praktisch alle gelieferten Fasern des Faserbandes 60 in den gedrehten Kern. Fasern F1 und F2, die ausserhalb dieser Länge SD ge­liefert werden, dienen als Randfasern, das heisst als Man­tel oder Umwindefasern. Dabei werden optimale Bedingungen zur Anlagerung der Mantelfasern im Bereich des Spinndrei­ecks 30 geschaffen. Diese optimalen Verhältnisse sind von der Stapellänge des verwendeten Fasermaterials und vom Verhältnis der Verzüge λ ₁ und λ₂ im Spinnsystem abhängig. Es hat sich nämlich bewährt, dass der Abstand zwischen der Mündung des Düsenkanals 56 des Führungselementes 55 und der Klemmlinie 10 60 bis 75%, vorzugsweise 68 bis 72%, der mittleren Faserlänge des zu verspinnenden Faserbandes be­trägt. Der Verzug λ₁ ist mit Vorteil grösser als 1, der Verzug λ₂ wird etwa um 1 eingestellt, sodass eine Spinn­spannung von mindestens 1,5 cN-tex sich einstellt. Die Grösse und Form des Spinndreiecks 30 (Fiqur 7) wird von der Spinnspannung (Fadenzugkraft) bestimmt, aber die Anzahl Randfasern kann unabhängig über die vom Streckwerk einge­stellte Gesamtlieferbreite B festgelegt werden.

Ansprüche

1. Verfahren zum Falschdrahtspinnen einer als ein einziges Faserband (60) zugeführten Spinnvorlage mittels eines Streckwerkes (51), mindestens eines mechanischen Drallgebers (58) und eines Abzugwalzenpaares (59), da­durch gekennzeichnet, dass
durch eine geeignete Einstellung des ersten Verzuges ( λ ₁) zwischen dem Streckwerk (51) und dem Drallgeber (58) und des zweiten Verzuges ( λ ₂) zwischen dem Streckwerk (51) und dem Abzugwalzenpaar (59) eine der­art hohe Spinnspannung zwischen der Klemmlinie (10) der letzten Walze (54) des Streckwerkes und dem Drallgeber (58) erreicht wird, dass zumindest im Bereich zwischen der Klemmlinie (10) und einem vor dem Drallgeber ange­ordneten Faserführungselement (55) eine Schraubenli­nienform des falschgedrehten Faserbandes (60) verhin­dert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verzug (λ ₁) grösser als 1 und der zweite Verzug (λ ₂) um etwa 1 eingestellt wird, so dass die Spinnspannung mindestens 1,5 cN/tex beträgt.

3. Vorrichtung mit einem Streckwerk (51), einem Faserfüh­rungselement (55) und einem Abzugwalzenpaar (59) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
das Faserführungselement (55) eine drallerzeugende Düse ist (55A, 55B).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die drallerzeugende Düse (55A) einen trichterförmigen Einlauf aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
am Ende des trichterförmigen Einlaufs eine Drossel­stelle (56A) vorgesehen ist, deren Durchmesser wesent­lich kleiner ist als der Durchmesser des Längskanals (56) der Düse.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
vor der Drosselstelle im trichterförmigen Einlauf Querbohrungen (57A) vorgesehen sind, die mit einer Un­terdruckquelle verbunden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die drallerzeugende Düse (55B) einen durchgehend zy­lindrischen, stetigen Kanal (56) besitzt, in welchem in einem stumpfen Winkel zur Fadenlaufrichtung Tangenti­albohrungen (57B) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstand zwischen der Mündung des Düsenkanals (56) der drallerzeugende Düse (55A,55B) und der Klemmlinie (10) des letzten Walzenpaares (54) das Streckwerkes 60 bis 75 %, vorzugsweise 68 bis 72 %, der mittleren Fa­serlänge des zu verspinnenden Faserbandes (60) beträgt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
das mechanische Drallelement (58) aus zwei gegenläu­figen, in einer Reibzone an einander reibenden Scheiben (58A) besteht, welche in einer im wesentlichen parallel zur Fadenlaufrichtung angeordneten Ebene liegen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Scheiben (58A) aus einem gummielastischen Material, vorzugsweise Polyurethan, bestehen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
das mechanische Drallelement (58) aus zwei gekreuzt zueinander und gegenläufig angetriebenen Riemen (58B) besteht, die schräg zur Fadenlaufrichtung angeordnet sind und zwischen deren Kreuzungsflächen das zu ver­spinnende Faserband (60) durchläuft.

Zeichnung