Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gedrehtem Einfachgarn aus Baumwollfasern, bei welchem aus diesen ein Vorgarn gebildet, letzteres in Anwesenheit von Wasser gestreckt, gedreht und zu einem Garnwickel aufgewunden wird.
Beim herkömmlichen Spinnverfahren wird aus den Baumwollfasern zunächst ein dünner endloser Faserstrang, das Vorgarn, gebildet und auf die erforderliche Feinheit verstreckt.
Auf das Strecken folgt das Drehen und Aufwinden des gestreckten Vorgarns. Das Drehen ist notwendig, um den das Garn bildenden Fasern Zusammenhalt zu erteilen und dadurch dem Garn Festigkeit zu verleihen. Die herkömmlicherweise verwendeten Spinnmaschinen sind Ringspinnmaschinen, Flügeìspinnniaschinen und Glockenspinnmaschinen. am meisten verbreitet sind Ringspinnmaschinen.
Zum Strecken des Vorgarnes dienen bei all diesen Maschinen drei oder mehr Walzen mit oder ohne zusätzliche Vorrichtungen für die Führung der Fasern; sie unterscheiden sich lediglich durch die Massnahmen und Mittel, die für das Drehen und Aufwinden angewendet werden; aber bei all diesen Maschinen erfolgt das Drehen und Aufwinden im gleichen Arbeitsgang. indem durch jede Umdrehung des Garnwickels auf einer Dreh- und Aufwindevorrichtung der Maschine (z. B. auf der Spindel einer Ringspinnmaschine) in das Garn ungefähr eine Drehung eingeführt wird.
Die Drehzahl (Umdrehungen pro Minute NM) des Garnwickels ist ungefähr gleich dem Produkt der Garnliefergeschwindigkeit (Liefergeschwindigkeit des gestreckten Vorgarns) in m pro Minute (IM) und der Drehungszahl pro m(Tl) des Garnes NM¯ IM X Tl (1) oder Im NM / Tl (2)
Hieraus ist ersichtlich, dass bei gegebener Drehzahl des Wickels der einzige Weg zur Erhöhung der Garnproduktion, d. h. der in der Zeiteinheit erzeugten Garnmenge (Garnliefergeschwindigkeit) IM darin besteht, die Zahl der Garndrehungen pro m zu vermindern. Eine Verminderung der Garndrehungszahl führt jedoch, wie noch ausführlicher er läutert werden wird. zu einer untragbaren Verminderung der Festigkeit des Garns.
Um bei einer Garndrehungszahl. die zu annehmbarer Festigkeit des Garns führt. eine höhere Garnproduktion zu erhalten, wäre es daher notwendig, den Garnwickel mit höheren Drehzahlen umlaufen zu lassen. Höhere Drehzahlen des Wickels führen jedoch zu vermehrten Fadenbrüchen, bringen einen unverhältnismässigen Anstieg der erforderlichen Antriebsleistung und des Energieverbrauches und sind daher wirtschaftlich nicht vertretbar.
Zur Überwindung dieser Schwierigkeit und zur Er höhlung der Garnproduktion sind andere Spinnverfahren entwickelt worden. Bei einigen dieser Verfahren, so beim Trommel- oder Rotorspinnen und beim Luftwirbelspinnen, sind die Operationen des Drehens und des Aufwindens voneinander getrennt, so dass die Notwendigkeit dahinfällt, den Garnwickel mit Drehzahlen umlaufen zu lassen, die der Garndrehungszahl entsprechen. Noch ein anderes Spinnverfahren.
das sogenannte drehungsfreie Spinnen, verzichtet überhaupt auf die Drehung als Massnahme zur Herheiführung des Faserzusammenhanges. Dieses drehungsfreie Spinnen umfasst das Strecken eines Vorgarns in nassem Zustande, die Erteilung eines Falschdrahtes an das gestreckte Vorgarn, das Aufwinden desselben zu einem Wickel in der Form einer Kreuzspule und das Aufbringen eines Bindemittels (oder das Aktivieren eines vor dem Aufspulen auf das falschgedrehte Vorgarn aufgebrachten Bindemittels) zum Leimen des Garnes auf dem Wickel. Das so erhaltene drehungsfreie Garn unterscheidet sich vom herkömmlichen gedrehten Garn ausser durch die vollständige oder nahezu vollständige Abwesenheit von Drehung auch durch seinen etwas flachen Querschnitt.
Alle vorstehend beschriebenen Verfahren, deren Entwicklung zur Marktreife unterschiedlich weit fortgeschritten ist, erfordern gänzlich neue Maschinen.
Es wäre wirtschaftlich vorteilhaft, wenn das Erfordernis höherer Produktionsgeschwindigkeit für Garne annehmbarer Festigkeit mit den vorstehend erwähnten herkömmlichen Maschinen selbst erfüllt werden könnte, da die Weiterbenützung der zahlreich vorhandenen und bereits installierten Maschinen offensichtliche Ersparnisse brächte.
Zur Erfüllung dieses Erfordernisses sieht die vorliegende Erfindung im Rahmen des eingangs umschriebenen Verfahrens vor, dass das Vorgarn vor dem Strecken genetzt und in nassem Zustande gestreckt, gedreht und aufgewunden wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt, die Drehung des Garns im. Vergleich zu der beim herkömmlichen Spinnverfahren zur Erzielung einer genügenden Festigkeit erforderlichen Drehung beträchtlich zu vermindern, und ermöglicht dadurch eine höhere Garnproduktion pro Zeiteinheit.
Wie bereits erwähnt, ist es beim sogenannten drehungsfreien Spinnen, und zwar auch bei der Verarbeitung von Baumwolle bekannt, das Vorgarn vor seinem Strecken und Falschzwirnen und dem Aufbringen des Bindemittels zu netzen. Bei jenem Verfahren haben die Fasern dadurch, dass das Vorgarn in nassem Zustand verstreckt wird, zwar einen genügenden Zusammenhalt, um ein ununterbrochenes dünnes Vorgarn zu bilden; der erforderliche stärkere Zusammenhalt nach dem Verstrecken und bis zum Aufbringen bzw. Aktivieren des Bindemittels sowie beim Aufwinden des drehungsfreien Garns beruht jedoch auf der eigens hiefür vorgesehenen Falschzwirnung. und für den Zusammenhalt der Fasern im fertigen Garn sorgt das Bindemittel.
Diesem bekannten Verfahren ist aber die Lehre nicht zu entnehmen, einem Garn aus Baumwollfasern den erforderlichen Zusammenhalt der Fasern noch bis zum Drehen und Aufwinden ausschliesslich, und hierauf in Verbindung mit einem schwächeren Drehungscffekt als beim herkömmlichen Trockenspinnen, durch Netzen des Vorgarns vor dem Strecken zu erteilen.
Die britische Patentschrift 310 688 betrifft ein Verfahren zum Spinnen von Baumwolle, bei welchem jeweils 100 kg Fasern nach dem Abscheiden des Staubes mit 10 Litern Wasser, dem ein Netzmittel zugesetzt ist, befeuchtet werden, um ihre Spinnbarkeit zu verbessern. Ausdrücklich wird in dieser Patentschrift darauf hingewiesen, dass die Anlagerung von Wassertröpfchen auf der Oberfläche der Fasern, die ein Zusammenhaften derselben bewirken würde, also ein Netzen der Fasern. vermieden werden solle. Dieser Patentschrift ist somit die Lehre nicht zu entnehmen, Baumwollfaservorgarn in nassem Zustande zu strecken, zu drehen und aufzuwinden.
Das Nassverspinnen von Bastfasern wie Flachs, Hanf u. dgl.
hingegen ist aus der USA-Patentschrift 1 789 414 oder der französischen Patentschrift 823 932 bekannt. Durch das Netzen erhalten derartige Fasern die Geschmeidigkeit, die zu ihrem Verspinnen zu feineren Garnen erforderlich ist. Eine Lehre für das Verspinnen der anders gearteten Baumwollfasern lässt sich hieraus nicht ziehen.
Es ist weiter bekannt, bei der Herstellung gewisser Baumwollnähzwirne sowie der früher verwendeten stark gedrehten Reifencordzwirne Einzelgarne aus Baumwollfasern zur Förderung ihrer Reisskraft in nassem Zustand miteinander zu verzwirnen; zu diesem Zweck werden die zu verzwirnenden Einzelgarne vor ihrer Zuführung zur Zwirnspindel durch einen mit Zwirnlauge gefüllten Trog geführt (vgl. Koch Satlow, Grosses Textil-Lexikon Band L-Z, Stuttgart 1966, Seite 105, Stichwort Nasszwirnverfahren ).
Schliesslich mag erwähnt werden, dass es bekannt ist, zu verspinnende Fasern vor oder nach ihrer Vereinigung zum Vorgarn zum Aufbringen von Bindemitteln, Schlichten u. dgl.
mit wässrigen Lösungen oder Suspensionen derselben zu befeuchten oder zu benetzen. Die Schweizer Patentschrift 376461 beschreibt beispielsweise das Befeuchten eines Vorgarns im Zuge einer Falschdrehung mit Hilfe rotierender Scheiben aus porösem Werkstoff, durch welche hindurch das Vorgarn bei der Ealschdrehung befeuchtet wird. Eine dauernde oder vorübergehende Veredelung der Fasern oder des Garns erfolgt hier lediglich durch die aufgebrachte Substanz.
nicht durch deren Benetzen an sich.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachstehend mit Hilfe der Zeichnung und unter Bezugnahme auf diese näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Diagramm zur Darstellung des Zusammenhanges zwischen Garndrehung und Garnfestigkeit und
Fig. 2 in schematischer Darstellung Teile einer Spinnmaschine zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens.
Das Diagramm von Fig. 1 zeigt. wie für ein gegebenes Ausgangsmaterial die Garnfestigkeit anfänglich mit zunehmender Drehungszahl pro Meter des Garns ansteigt. einen Höchstwert erreicht und dann mit weiterer Zunahme der Drehungszahl wieder abnimmt. Die Gesamtfestigkeit ist einer der wesentlichen Qualitätswerte. welche die Brauchbarkeit des Garns für eine weitere Verarbeitung in der Textilindustrie bedingen. Es ist daher beim Spinnen üblich, dem Garn die Drehungszahl zu erteilen, die seiner höchsten oder doch nahezu höchsten Festigkeit entspricht. In Fig. 1 beträgt diese Drehungszahl T',. entsprechend einer Garnproduktion 1,M (m/min).
Wenn angestrebt wird, mit derselben Drehzahl NM des Wickels (9500 Umdrehungen pro Minute im Diagramm) die Produktionsleistung beispielsweise auf 1" i", zu erhöhen.
so nimmt die Zahl der dem Garn erteilten Drehungen auf T" ab, und die Festigkeit des Garnes fällt von S' auf S", was vom Gesichtspunkt der Marktfähigkeit unannehmbar sein kann. Hieraus folgt, dass beim herkömmlichen Spinnverfahren der Spielraum für eine Erhöhung der Garnproduktion durch Anwendung niedrigerer Drehungszahlen a usserst begrenzt ist oder ganz fehlt. Dieser Nachteil wird durch die Erfindung überwunden.
Fig. 2 veranschaulicht eine Ausführungsform des erfin dungsgemässen Verfahrens. Ein Vorgarn wird von einem Vorratswickel 1 über Führungsstangen oder -rollen 2 und 3 durch einen mit Wasser gefüllten Trog 4 geführt, in welchem dem Vorgarn ermöglicht wird, reichlich Wasser aufzunehmen und gründlich benetzt zu werden. Praktisch ist dies fiir Baumwollvorgarne der Fall, wenn sie während einer Zeit von 20 bis 30 Sekunden mit Wasser in Berührung bleiben.
Die Dauer der Berührung des Vorgarns mit dem Wasser kann entweder durch Verändern des Wasserspiegels im Trog 4 oder durch Verstellen der Höhe der Führungsstange oder -rolle 3 über dem Boden des Troges verändert werden.
Wenn gewünscht, kann die Dauer der Benetzung auf 1() bis 15 Sekunden vermindert werden, wenn dem Wasser ein handelsübliches Netzmittel wie Lissapol-D , Gilapol-P oder Contepon O.P. beigefügt wird.
Gemäss einer anderen Ausführungsart des Verfahrens kann das Netzen dadurch erfolgen, dass ein ganzer Wickel von Vorgarn in Wasser, das gegebenenfalls ein Netzmittel enthalten kann, während einer zur vollständigen Netzung des Vorgarns ausreichenden Zeit eingetaucht wird. Praktisch beträgt die erforderliche Zeit etwa 2 bis 4 Stunden.
Beim Fortschreiten des Spinnvorgangs sinkt der Wasserspiegel im Trog 4, und es wird erforderlich. diesen Trog periodisch entweder von Hand oder automatisch aufzufüllen.
Vom Trog 4 läuft das nasse Vorgarn über Führungen 5 und 6 nach dem Streckfeld, das von zwei Paaren von Streckwalzen 7 und 8 gebildet ist. Das Strecken erfolgt im Feld zwischen diesen Walzenpaaren. Beim Austreten zwischen den Walzen des vorderen Paares 8 wird das von einem Fadenführer 9 geführte Vorgarn mit einer Dreh- und Aufwindevor- richtung, die gleich ist wie die einer Ringspinnmaschine. d. h.
in der Hauptsache eine Spindel mit Spule 1(1, Ring 11 und Ringläufer 12 umfasst, gedreht und aufgewunden. Anstelle der hier dargestellten Vorrichtung kann jede andere der vorstehend erwähnten Vorrichtungen zum Drehen und Aufwinden im gleichen Arheitsgang verwendet werden.
Es hat sich gezeigt, dass diese einfache Streckvorrichtung ganz befriedigend arbeitet. Eine weitergehende Ausstattung des Streckwerkes z. B. mit zusätzlichen Streckwalzenpaaren oder Fnserfühlungsvorrichtungen wie Riemchen od. dgl. ist nicht erforderlich und kann sogar unerwünscht sein.
Die durch das Netzen des Vorgallas vor dem Strecken her vorgerufene Anwesenheit von Wasser im Vorgarn verstärkt den 7 > usammenhalt der Fasern, so dass die für zusätzlichen Zusammenhalt benötigte Drehungszahl vermindert wird. Es wurde festgestellt. dass die durch das Netzen hervorgerufene Zun ahme des Zusimmenhaltes auch nach dem Trocknen des Garns forthesteht. Dieser zusätzliche Zusammenhalt erlaubt nicht nur die Anwendung höherer Geschwindigkeiten heim Strecken, sondern führt auch zu einem Garn, das selbst nach dem Trocknen ausreichende Festigkeit besitzt.
Durch entsprccheiide Ausnützung des durch das Netzen geschaffenen vermehrten Zusammenhal tes zwischen den Fasern vermag das beschriebene Verfahren auf im wesent - lichten herkömmlichen Spinnmaschiner Garne zu liefern. die im Vergleich zu auf herkömmliche Weise erzeugten Garnen gleiche Festigkeit bei geringerer Drebungszahl aufweisen.
Es wurde beohnchtet. dass eine Behandlung der Baumwollfasern zur Entfernung des in der Faser vorhandenen Wachses deren Aufnahmefähigkeit ftir das Wasser auch ohne Zuhilfenahme eines Netzmittels stark X erbcssert und die Festigkeit des Garns erhöht. Das Entfernen des Wachses kann in jedem passenden Stadium vor dem Spinnen nach jedem bekannten Verfahren vorgenommen werden. z. B.
durch kochen des Fasergutes unter Druck in einer alkalischen Lösung. die Soda und Natriumhydroxyd enthält. oder durch Extraktion mittels organischer Lösungsmittel wie Tetrachlorkohlenstoff. Im letzteren Falle sind selbstverständlich die für den Umweltschutz vorgeschriebenen Massnahmen zu treffen.
Die nachstehenden Beispiele veranschaulichen das Arbeiten n;ich dem beschriebenen Verfahren.
Beispiel 1
Ein Vorgtrn aus amerikinischen und indischen Baumwollfasern wurde auf einer Ringspinnmaschine mit zwei Streckwalzenpaaren auf eine Feinheit von N,,,, = 36 (etwa
16 tex) ausgesponnen. Vor dem Strecken wurde das Vorgarn genetzt. indem man es durch einen Trog hindurchführte. der Wasser und 19(, Netzmittel enthielt. Die Verweilzeit im Wasser betrug 13 Sekunden. Die vom Vorgarn aufgenommene Wassermenge betrug etwa 90% seines Eigengewichtes.
Die massgebenden Spinnbedingungen und CatncigensclIaften (vcr glichen mit auf herkömmliche Weise erzeugtem Garn) sind in Tafel 1 zusammengefasst.
Tafel I Probe Drehungen Produktion Festigkeit des pro m (imin) Einzelgarnes (g) Erfindungsgemäss: Garn Neng = 36 aus im Wasser mit Netzmittel genetztem Vorgarn X27 13,72 282* Vergleichsversuch Garn N engt = 36, herkömmliches Spinnverfahren 1(124 1(),97 27(1 * nach dem Trocknen
Beispiel 2
Indische Baumwollfasern (Digvijay) wurden im losen Zustande vom Wachs befreit, vorgefeuchtct und auf einer Ringspinnmaschine der mit Bezug auf Beispiel I beschriebenen Art zu Garn der Nummer Neng, = .3(/ (etwa 2() tex)
erfin dungsgemass versponnen. In einem Vergleichs-Versuch wird den dieselhen Baumwollfasern ohne Entzug des Wachses verwendet. Das Vorgarn wurde im Gegensatz zur Erfindung mit einer wässerigen Bindemittellösung (Polyvinylalkohol) genetzt, wobei die übrigen Spinnbedingungen dieselben wie vorstehend blieben. Die massgebenden Spinitbedingungen und G arneigenseh afien (verglichen mit auf herkömmliche Weise erzeugtem Garn) sind im Tafel II zusammengefasst.
Tafelll Prohe Drehungen Produktion Festigkeit des pro m m/min Einzelgarnes (g) ErfindungsgemEiss: Garn Wenn, = 3() aus entwachstem, in Wasser genetztem Vorgarn 55 1 21,95 439* Vergleichsversuche: Garn Nengl = 30 aus nicht entwach stern. in wässeri- ger Bindemittellösung genetztem Vorgarn 551 21,95 255* Garn Neng, = 30.
herkömmliches Spinnverfahren 945 11,89 26() * nach dem Trocknen
In den Tafeln I und II wurden die Werte flir nach dem herkömmlichen Verfahren gesponnenes Girn vorhandenen Aufzeichnungen entnommen.
Das aus dem vom Wachs befreiten Vorgarn erhaltene Garn zeigt eine hervorragendc Festigkeit, obwohl die ihm verliehene Drehung nur etwa 70% der Drehung des auf herkömmliche Weise gesponnenen Garns beträgt. So wird für gleiche Festigkeit die benötigte Drehung noch geringer und die Produktion pro Zeiteinzeit noch entsprechend grösser sein.
Der Vergleich zeigt ferner, dass ohne die durch Entzug des Wachses der Fasern verbesserte Benetzung des Vorgarns auch dessen Behandlung mit einer Bindemittellösung den durch die von 945 auf 551 Drehungenim verminderte Drehung bewirkten Festigkeitsverlust gegenüber dem auf herkömmliche Weise trocken gesponnenen Garn nur knapp auszugleichen vermöchte.
Das beschriebene Verfahren liefert die ihm eigenen Vor tcile auch, wenn es statt auf ein Vorgarn aus reiner Baumwolle auf ein solches aus einem Baumwolle enthaltenden Fasergemisch, angewendet wird. Wird beispielsweise ein Vorgarn, das zu 50% aus Baumwollfasern und zu 50% Polyestcr Stapelfasern in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise mit Wasser genetzt, das ein Netzmittel und ein Quellmittel für Polyester enthält. und mit 827 Drehungen/m zu einem Garen von Ne"gl = 5() (etwa 12 tex) gesponnen.
so weist dieses nach dem Trocknen dieselbe Fcstigkeit auf wie ein aus gleichem Vorgarn nach dem herkömmlichen trockenen Spinnverflthren mit 984 Drehungen/m gesponnenes Garn gleicher Feinheit.