FALSCHDRALLGEBER

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Falschdrallgeber für einen synthetischen Multifilament-Faden zur Verwendung in Falschdralltexturiermaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Bei Falschdralltexturiermaschinen geht man von dem Prinzip aus, daß der synthetische Multifilament-Faden bei seinem Lauf durch einen Falschdrallgeber in einen gezwirnten Zustand mit z.B. mehr als 2.000 U/m versetzt und in diesem gezwirnten Zustand bis an die Plastifizierungsgrenze erhitzt und sodann wieder auf eine Temperatur, die unterhalb des Umwandlungspunktes erster Ordnung liegt, abgekühlt wird.

[0003] Zur Drallgebung wird ein Falschdrallgeber eingesetzt, der aus der US 4,235,071 (Bag. 1110) bekannt ist. Der Falschdrallgeber besteht aus drei Sätzen von jeweils auf einer Achse angeordneten gleichsinnig rotierenden Scheiben. Die Achsen sind auf den Eckpunkten eines gleichseitigen Vielecks angeordnet, so daß sich die Scheiben im Zentrum des Vielecks überlappen. Der Faden wird im Zentrum des Vielecks durch den Falschdrallgeber geführt, wobei der Faden die Umfangsfläche der rotierenden Scheiben berührt und somit verzwirnt wird. Die durch die Zwirngebung vorgegebene Form wird durch Erhitzen und anschließende Abkühlung in der Falschdralltexturiermaschine fixiert, so daß nach Auflösung der Zwirnung eine Kräuselung im Faden erhalten bleibt.

[0004] Dabei ist zu berücksichtigen, daß in den Falschzwirntexturiermaschinen heute vorzugsweise Fäden aus Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat, Polyamid 6 (Perlon) oder Polyamid 6.6 (Nylon) bearbeitet werden. Dabei werden die Fäden als vororientierte Garne vorgelegt. Diese vororientierten Garne sind mit hoher Geschwindigkeit ersponnen und werden daher auf der Texturiermaschine noch einer geringen Verstreckung im Verhältnis von weniger als 2:1 bei Polyester, vorzugsweise weniger als 1, 8:1, bei Polyamiden vorzugsweise weniger als 1, 3:1 unterworfen.

[0005] Bei dieser Verstreckung werden Polyesterfäden in der Heizzone auf Temperaturen von 190°C bis 210°C, Nylonfäden von 190°C bis 205°C und Perlonfäden von ca. 170°C unterworfen.

[0006] Die technologische Forderung, daß die effektive Fadentemperatur in der Heizzone 180°C, vorzugsweise 200°C, überschreiten muß, führt bei wachsenden Fadengeschwindigkeiten und den bekannten Kühleinrichtungen dazu, daß der Faden mit einer überhöhten Temperatur in den Falschdrallgeber einläuft. Die Fadentemperatur kann bei Eingang in den Falschdrallgeber > 100°C sein.

[0007] Die vergrößerten Fadenlaufgeschwindigkeiten bei der Falschdrallgebung bedingen höhere Fadenspannungen, um einen stabilen Texturierprozeß zu erhalten. Derartige Fadenspannungen lassen sich durch Erhöhung des Verstreckverhältnisses erreichen, was wiederum zu unerwünschten Änderungen der Fadeneigenschaften (vor allem niedrigere Dehnung) führt.

[0008] Demnach ist Aufgabe der Erfindung, einen Falschdrallgeber der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß innerhalb einer Falschdrallzone bei einer Falschdralltexturiermaschine ein stabiler Fadenlauf bei Fadenlaufgeschwindigkeiten von über 1.000 m/min, insbesondere über 1.200 m/min, erreicht werden.

[0009] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Falschdrallgeber mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0010] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß unter Aufrechterhaltung eines stabilen Prozesses bei vergrößerter Fadengeschwindigkeit die Fadenspannung weniger stark angehoben werden muß, wenn die Scheiben des Falschdrallgebers an ihren vom Faden kontaktierten Umfangsflächen einen entsprechend großen Radius aufweisen. Meßtechnisch stellt man eine Verringerung des Reibwertes fest. Dies ist insofern überraschend, als der Radius des Scheibenmantels - im Radialschnitt der Scheiben gesehen - ungewöhnlich groß ist, so daß wegen der dadurch bedingten Verlängerung der Berührstrecke des mit Avivage benetzten Fadens mit einem Anstieg des Reibwertes bzw. der Fadenspannung (Eulersches Gesetz) zu rechnen ist, während nach dem Eitelweinschen Gesetz damit zu rechnen ist, daß der Reibwert bzw. die Fadenspannung ausschließlich von dem Umschlingungswinkel, nicht aber von dem Radius bzw. der Länge der umschlungenen Fläche abhängt. Tatsächlich beruht die Verringerung des Reibwertes bzw. der Fadenspannung auf der durch einen größeren Krümmungsradius bedingten verringerten inneren Reibung im Faden. Die innere Reibung im Faden resultiert aus der Wechselbiegebelastung des Fadens innerhalb des Falschdrallgebers. Durch Vergrößerung der Umfangsflächenradien können entsprechend diese Wechselbiegebelastungen reduziert werden. Da die Wechselbiegebelastung des Fadens mit kleinerem Fadendurchmesser anwächst, hat sich herausgestellt, daß der Radius r der Umfangsfläche im Verhältnis zum Durchmesser d_F des gedrallten Fadens eine bestimmte Größe aufweisen muß, die mindestens das 35-fache des Durchmessers d_F des gedrallten Fadens ist. Im folgenden ist mit "Umfangsfläche" diejenige Fläche an der Scheibe gemeint, die vom Faden kontaktiert wird, mit Außenfläche die gesamte Scheibenfläche (ohne die Stirnseiten).

[0011] In den Falschzwirntexturiermaschinen werden heute vorzugsweise Fäden aus Polyester oder Polyamid bearbeitet. Dabei werden vorzugsweise Polyamidfäden mit Titern < 170 dtex und Polyesterfäden auch mit Titern von > 170 dtex verarbeitet. Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 wird daher insbesondere zur Bearbeitung von Polyesterfäden eingesetzt.

[0012] Um vorteilhaft Polyamidfäden zu bearbeiten, ist der erfindungsgemäße Falschdrallgeber entsprechend Anspruch 3 auszuführen.

[0013] Bei einer besonders bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Falschdrallgebers ist der Umfangsflächenradius r im Verhältnis zur Scheibenhöhe h derart ausgebildet, daß der Mittelpunkt des Umfangsflächenradiuses außerhalb der Mittelebene der Scheibe vorzugsweise zwischen der Einlaufkante und der Mittelebene der Scheibe liegt. Damit kann speziell bei Scheiben mit hohen Reibwerten erreicht werden, daß die Umfangsfläche im wesentlichen gleich der Außenfläche ist und der Faden nicht über die Kanten der Stirnflächen läuft. Durch die Drallgebung wird der Faden beim Umschlingen der Scheibe derart beeinflußt, daß der Faden auf die Umfangsfläche der Scheibe mit einem größeren Schrägungswinkel aufläuft und von der Umfangsfläche mit einem kleineren Schrägungswinkel ausläuft. Durch den asymmetrischen Aufbau der Scheibe steht somit auf der Einlaufseite nur ein kürzerer Abschnitt der Torusfläche als auf der Auslaufseite zur Verfügung. Bei dieser Ausbildung der Falschdrallgeber, die vorzugsweise für Scheiben aus reibintensiven Materialien wie beispielsweise Polyurethan oder Kautschuk verwendet wird, können die Scheiben nur in einer bestimmten Einbaulage eingesetzt werden. Um bei der Montage Einbaufehler zu vermeiden, sind die Stirnflächen derartiger Scheiben gekennzeichnet (beispielsweise mit Aufdruck, Ringnut, usw.).

[0014] Um trotz der hohen Fadengeschwindigkeit die erforderliche Verdrehung (von beispielsweise mehr als 2.000 U/m) bei ausreichender Prozeßstabilität in den Faden einzubringen, sind die Scheiben einer bevorzugten Weiterbildung des Falschdrallgebers aus einem wärmebeständigen Elastomer hergestellt. Die Wärmebeständigkeit des Elastomers ermöglicht dabei eine Fadentemperatur von größer 100°C an den Scheiben.

[0015] Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bestehen die Scheiben aus einem wärmebeständigen Kautschuk, insbesondere mit Wasserstoff abgesättigtem Nitrilkautschuk. Dieses Material ist besonders vorteilhaft, da es bei hoher Wärmebeständigkeit auch besonders verschleißfest ist und darüber hinaus gute Reibeigenschaften gegenüber den synthetischen Multifilamentfäden aufweist. Es ist daher für die Bearbeitung der Fäden bei hohen Fadengeschwindigkeiten und hohen Temperaturen besonders geeignet.

[0016] Ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

[0017] Es stellen dar:

Fig. 1

schematisch einen Falschdrallgeber;

Fig. 2 und 3

die Scheibe eines Falschdrallgebers im Schnitt sowie den Fadenlauf über die Scheibe.

[0018] In Fig. 2 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Falschdrallgebers dargestellt. Der Falschdrallgeber könnte beispielsweise in der Texturiermaschine gemäß EP 0 641 877 (Bag. 2147) eingesetzt sein. Somit wird auf den Inhalt dieser Druckschrift Bezug genommen.

[0019] Der Falschdrallgeber besteht aus drei parallelen Wellen 4.1, 4.2 und 4.3. Die Wellen 4.1, 4.2 und 4.3 sind an einem Ende (Antriebsende) drehbar in einem Lagerbock 1 gelagert und derart angeordnet, daß die Wellen jeweils in einem Eckpunkt eines gleichseitigen Dreiecks liegen. Auf der Welle 4.1 ist ein Scheibensatz 3 vom freien Ende auf die Welle 4.1 aufgesteckt. Der Scheibensatz 3 besteht aus dem in Abstand zueinander angeordneten einzelnen Scheiben 3.1, 3.2 und 3.3. Auf der Welle 4.2 ist der Scheibensatz 6 und auf der Welle 4.3 der Scheibensatz 5 aufgesteckt. Der Scheibensatz 6 und der Scheibensatz 5 bestehen ebenfalls aus jeweils drei in Abstand zueinander angeordneten Einzelscheiben. Die Scheiben der Scheibensätze 3, 5 und 6 überlappen sich im mittleren Bereich des durch die Wellen gebildeten gleichseitigen Dreiecks. Die Wellen 4.1, 4.2 und 4.3 sind an dem Antriebsende mit einem hier nicht gezeigten Antrieb verbunden. Durch den Antrieb werden die Wellen und damit die Scheiben der Scheibensätze 3, 5 und 6 gleichsinnig angetrieben. Der Antrieb könnte beispielsweise durch einen Riementrieb erfolgen, wie aus der EP 0 744 480 (Bag. 2322) bekannt. Es wird insoweit auf diese Druckschrift Bezug genommen.

[0020] Die Anzahl der Scheiben innerhalb eines Scheibensatzes ist beispielhaft. Es können auch mehr oder weiniger Scheiben auf einer Welle aufgesteckt sein.

[0021] Auf der Einlaufseite des Falschdrallgebers ist ein Fadenführer 7 angeordnet. Über den Fadenführer 7 gelangt der Faden 2 in den Überlappungsbereich, im wesentlichen im Bereich des Mittelpunktes dieses gleichseitigen Dreiecks. Der Faden 2 wird sodann schraubenlinienförmig zur Antriebsseite des Falschdrallgebers geführt. Hierbei werden die Scheiben der Scheibensätze 3, 5 und 6 an ihren Umfangsflächen vom Faden umschlungen. Der Faden wird hierzu mit einer vorbestimmten Abzugsgeschwindigkeit durch ein dem Falschdrallgeber nachgeschalteten Lieferwerk abgezogen. Somit wird dem Faden 2 ein Falschdrall aufgeprägt, der in einer dem Falschdrallgeber vorgeschalteten Falschdrallzone fixiert wird. Um die Fadenspannungsverluste innerhalb des Falschdrallgebers zu vermindern, weisen die Scheiben einen relativ großen Radius an ihrer Umfangsfläche auf.

[0022] Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die Umfangsfläche der Scheibe wie die Fläche der Zone einer Kugel bzw. eines Toroides mit konstantem Radius ausgebildet. In Fig. 2 ist ein Radialschnitt durch eine Scheibe des in Fig. 1 gezeigten Falschdrallgebers dargestellt. In der erfindungsgemäßen Ausführung der Scheibe ist der Radius r der Umfangsfläche 11 derart groß ausgeführt, daß die gesamte Umfangsfläche im Bereich der Scheibenhöhe h gleichmäßig gekrümmt ist. In Fig. 2 ist beispielhaft die Scheibe 3.1 des in Fig. 1 gezeigten Falschdrallgebers dargestellt. In diesem Beispiel ist die Scheibe 3.1 symmetrisch ausgebildet. Der Mittelpunkt M des Umfangflächenradius r liegt in der Mittelebene 9 der Scheibe 3.1. Die Umfangsfläche 11 wird von dem Faden 2 über der gesamten Scheibenhöhe h umschlungen. der Faden 2 läuft über die Einlaufkante 8 auf die Umfangsfläche 11 auf. Auf der Unterseite der Scheibe verläßt der Faden 2 die Umfangsfläche 11 über die Auslaufkante 10. Hierbei sind der Einlaufwinkel α des Fadens 2 auf der Einlaufseite und der Auslaufwinkel α auf der Auslaufseite der Scheibe 3.1 gleich groß.

[0023] Der Umfangsflächenradius r ist erfindungsgemäß mindestens 35mal so groß wie der Fadendurchmesser d_F des gedrallten Fadens. Der Fadendurchmesser d_F läßt sich aus dem Fadentiter, der Einkräuselung und der Dichte des Fadenmaterials berechnen. Damit besteht die Möglichkeit für jeden Fadendurchmesser eine optimale Auslegung der Friktionsscheiben vorzunehmen. Beispielsweise kann für einen Faden aus Polyester mit einem Fadentiter von 335 dtex der Fadendurchmesser d_F zu 0,198 mm bestimmt werden. Erfindungsgemäß ergibt sich daraus, daß der Radius r der Umfangsfläche eine Mindestgröße von 8 mm aufweisen sollte. Bei einem weiteren Beispiel eines Fadens aus Polyamid mit einem Fadentiter von 110 dtex errechnet sich der Fadendurchmesser d_F zu 0,123 mm. Erfindungsgemäß müssen die Scheiben des Falschdrallgebers an ihren Umfangsflächen einen Radius r von beispielsweise 5 mm aufweisen, um den Faktor 35 einzuhalten.

[0024] In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Scheibe gezeigt, wie sie in dem Falschdrallaggregat aus Fig. 1 einsetzbar wäre. Bei der in Fig. 3 gezeigten Scheibe liegt der Mittelpunkt M des Umfangsflächenradius r nicht in der Mittelebene 9. Die Umfangfläche 11 ist innerhalb der Scheibenhöhe h asymmetrisch ausgebildet. Insbesondere bei Scheibenwerkstoffen mit hohen Reibwerten führt die Drallgebung am Faden dazu, daß der Einlaufwinkel und der Auslaufwinkel des Fadens ungleich sind. In der Regel ist der Einlaufwinkel α1 auf der Einlaufseite der Scheibe kleiner als der Auslaufwinkel α2 auf der Auslaufseite der Scheibe. Um über der gesamten Höhe h der Scheibe gleichmäßige Berührung des Fadens auf der Umfangsfläche 11 zu erhalten, muß daher der Mittelpunkt entsprechend der Winkelaufteilung auf der Mittelebene 9 versetzt werden. Der gesamte Umschlingungswinkel des Fadens an der Scheibe 3.1 ergibt sich aus der Summe der Winkel α1 + α2.

[0025] Durch die warm- und verschleißfeste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Falschdrallgebers sowie durch die Verminderung des Fadenspannungsverlustes durch große Rundungsradien an den Umfangsflächen der Scheiben können Fäden mit großer Stabilität bei hoher Produktionsgeschwindigkeit texturiert werden. Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die genannten Scheibenmaterialien wie Elastomer oder Kautschuk. Selbstverständlich können die Scheiben des Falschdrallgebers auch aus Metall oder Keramik hergestellt sein.

Bezugszeichenliste

[0026] 

1

Lagerblock

2

Faden

3

Scheibensatz, Scheibe

4

Welle

5

Scheibensatz, Scheibe

6

Scheibensatz, Scheibe

7

Fadenführer

8

Einlaufkante

9

Mittelebene

10

Auslaufkante

11

Umfangsfläche

Ansprüche

1. Falschdrallgeber für einen synthetischen Multifilament-Faden zur Verwendung in Falschdrall-Texturiermaschinen, der aus mindestens drei Sätzen von jeweils auf einer Achse angeordneten gleichsinnig rotierenden Scheiben besteht, wobei die Achsen auf den Eckpunkten eines gleichseitigen Vielecks angeordnet sind und die Scheiben sich im Zentrum des Vielecks derart überlappen, daß sie im Zentrum des Vielecks einen schraubenlinienförmig gewundenen Fadenlauf mit ihren Umfangsflächen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsfläche der Scheiben die Fläche der Zone einer Kugel oder eines Toroides mit einem im Radialschnitt der Kugel bzw. des Toroides gelegenen Radius (r) mit einer Größe von mindestens den 35-fachen des Durchmessers (d_F) des gedrallten Fadens ist.

2. Falschdrallgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsflächenradius (r) bei einem texturierten Faden mit einem Fadentiter > 170 dtex größer als das 35-fache des Durchmessers (d_F) des gedrallten Fadens ist.

3. Falschdrallgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsflächenradius (r) bei einem texturierte Faden mit einem Fadentiter < 170 dtex größer als das 40-fache des Durchmessers (d_F) des texturierten Fadens ist.

4. Falschdrallgeber nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsflächenradius (r) im Verhältnis zur Scheibenhöhe (h) derart ausgebildet ist, daß der Mittelpunkt (M) des Umfangsflächenradiuses außerhalb der Mittelebene der Scheibe vorzugsweise zwischen der Einlaufkante und der Mittelebene der Scheibe liegt.

5. Falschdrallgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben zumindest im Bereich der Umfangsfläche aus einem wärmebeständigen Elastomer mit einer Wärmebeständigkeit von größer 100°C besteht.

6. Falschdrallgeber nach Anspruch 5 oder nach dem Oberbegriff des Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben aus einem wärmebeständigem Kautschuk, insbesondere mit Wasserstoff abgesättigtem Nitrilkautschuk (hydrierter Nitril Butadien Kautschuk (HNBR)) bestehen.

Claims

1. False twist device for a synthetic multifilament yarn for use in false twist texturing machines, which comprises at least three sets of disks that are each mounted on an axle for rotation in the same direction, the axles being arranged in the comers of an equilateral polygon, and the disks overlapping in the center of the polygon, so that they form in the center of the polygon a helically winding yarn path with their circumferential surfaces, characterized in that the circumferential surface of the disks is the surface of the zone of a sphere or a torus with a radius (r) in the radial section of the sphere and the torus respectively of a magnitude of at least 35 times the diameter (d_F) of the twisted yarn.

2. False twist device according to claim 1, characterized in that in the case of a textured yarn with a denier > 170 dtex the circumferential surface radius (r) is greater than 35 times the diameter (d_F) of the twisted yarn.

3. False twist device according to claim 1, characterized in that in the case of a textured yarn with a denier < 170 dtex the circumferential surface radius (r) is greater than 40 times the diameter (d_F) of the twisted yarn.

4. False twist device according to one of the foregoing claims, characterized in that the circumferential surface radius (r) is formed in relationship to the disk height (h) such that the center (M) of the circumferential surface radius lies outside the center plane of the disk, preferably between the inlet edge and the center plane of the disk.

5. False twist device according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the disks consist at least in the region of the circumferential surface of a heat-resistant elastomer with a resistance to heat greater than 100 °C.

6. False twist device according to claim 5 or as defined in the preamble of claim 1, characterized in that the disks consist of a heat-resistant rubber, in particular hydrogen-saturated nitrile rubber (hydrated nitrile-butadiene rubber (HNBR)).

Revendications

1. Dispositif de fausse torsion pour un fil multifilament pour l'utilisation dans des machines à texturer de fausse torsion qui est constitué d'au moins trois ensembles de disques agencés respectivement sur un axe et rotatifs dans le même sens, les axes étant agencés sur les points d'angles d'un polygone équilatéral et les disques se recouvrant dans le centre du polygone de telle manière qu'avec leurs surfaces périphériques elles forment un trajet de fil de forme hélicoïdale dans le centre du polygone, caractérisé en ce que la surface périphérique des disques est la surface d'une zone sphérique ou toroïdale avec un radius (r) se trouvant dans la coupe radiale de la sphère respectivement du toroïde d'une taille d'au moins 35 fois le diamètre (d_F) du fil tordu.

2. Dispositif de fausse torsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas d'un fil texturé ayant un titre de fil > 170 dtex le radius de surface périphérique (r) est plus grand que 35 fois le diamètre (d_F) du fil tordu.

3. Dispositif de fausse torsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas d'un fil texturé ayant un titre de fil < 170 dtex le radius de surface périphérique (r) est plus grand que 40 fois le diamètre (d_F) du fil texturé.

4. Dispositif de fausse torsion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que par rapport à la hauteur de disque (h) le radius de surface périphérique (r) est réalisé de telle manière que le point central (M) du radius de surface périphérique (r) se trouve à l'extérieur du plan médian du disque, de préférence entre le bord de guidage et le plan médian du disque.

5. Dispositif de fausse torsion selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les disques sont constitués au moins dans la zone de la surface périphérique par un élastomère résistant à la chaleur avec une résistance à la chaleur de plus de 100 °C.

6. Dispositif de fausse torsion selon la revendication 5 ou selon le préambule de la revendication 1, caractérisé en ce que les disques sont constitués par un caoutchouc, notamment par un caoutchouc nitrile saturé à l'hydrogène (caoutchouc nitrilo-butadiène hydrogéné (HNBR)).

Zeichnung