Verfahren zur Herstellung eines voluminösen Garns Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines voluminösen Garnes, bei wel chem Verfahren ein Garnlurch einen Gasstrahl hoher Geschwindigkeit geführt wird, der so eingestellt worden ist, dass die Einzelfasern getrennt und zu mindest teilweise umeinander gedieht werden..
Ein nach einem Ausführungsbeispiel eines solchen Ver fahrens hergestelltes Garn., bestehend aus einer Viel zahl einzeln umeinander herumgewundener Einzel fasern zeichnet sich dadurch aus, dass es zahlreiche ringförmige Windungen und hervorstehende Faser enden enthält, d'ie längs der Garnoberfläche unregel- mässig verteilt sind.
Die Herstellung eines derartigen voluminösen Garnes, das die meisten wünschenswerten Eigen schaften eines auf übliche Weise gesponnenen Stapel fasergarnes aufweist, aber aus Endlosfasern besteht, ist bereits bekannt. Bei diesem Garn wird die Ähn lichkeit mit einem Stapelfasergarn im Hinblick auf das Volumen und seine ganze Beschaffenheit durch eine grosse Zahl ringförmiger Windungen und ande rer Verschlingungen hervorgerufen, die in der Längs richtung und bezüglich derverschiedenen.Einzelfasern unregelmässig verteilt sind.
Obwohl diese Struktur eines End'losfasergarnes für viele Verwendungszwecke einen bedeutenden Fortschritt darstellt> wird für andere textile Verwendungsgebiete ein eher kaschmir artiger Effekt verlangt, wie er bei Garnen zustande kommt, die eine grosse Zahl abstehender Faserenden aufweisen. Für solche Zwecke bestand daher ein Bedürfnis nach einem Garn, welches die zu Fülligkeit führenden Windungen und in Kombination damit freie Faserenden besitzt. Diesem Bedürfnis Genüge zu leisten ist das, Ziel des vorliegenden Verfahrens.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines voluminösen Garnes ist dadurch gekennzeich net, dass ein oder mehrere Garne, von denen min- destens :eines aus Stapelfasern bestehlt oder solche enthält, dem Gasstrahl zugeführt werden, wobei die Strecke, auf welcher :der Gasstrahl seine die Fasern trennende und verschlingende Wirkung auf das Garn ausübt, kleiner gehalten wird als die mittlere Länge der Stapelfasern im zugeführten Garn.
Selbstverständ lich ist bei Kunstfasern im allgemeinen die Länge aller Stapel praktisch gleich, also gleich der mitt leren Stapellänge.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erörtert: Man kann auf solche Weise ein Garn mit flau miger, kaschmirähnlicher Beschaffenheit erhalten, welche aus einer Deckschicht vorstehender Faser enden und einer im Vergleich mit den bisher be- kannten. Stapelfasergarnen ungewöhnlichen Luftigkeit resultiert, die darauf zurückzuführen ist,
d'ass die ein- zelnen Fasern schrauben- und schlaufenförmig und wirbelig gewunden sind, und zwar in regellos zu- fälligen Längenintervallen und .auch mit unterschied lichen Abständen zwischen den verschiedenen Fasern, so dass sich in der Querrichtung zwischen den Fasern Zwischenräume bilden.
Die auffälligste Eigenschaft ist die Kombination der ungewöhnlichen Luftigkeit mit der durch .die abstehenden Faserenden gebilde ten flaumigen Deckschicht;
das Garn ist jedoch auch charakterisiert durch das Vorhandensein einer Viel zahl von ringähnlichen Schleifen und anderen Win dungen der Fasern. Die an der Oberfläche; sicht baren Windungen tragen zu den erwünschten:
Eigen schaften des Garnes bei, aber die weniger offensicht- lichen Faserwindungen innerhalb des Garnes sind zur Erzielung des Volumens, das heisst der Füllig keit und der Wärmehaltigkeit der aus dem Garn hergestellten Textilartikel und Kleidungsstücke noch viel wichtiger. Die charakteristischen Schleifen in den Garn fasern sind ringähnlich genannt worden, weil sie win zige vollständige Schleifen bilden, die in sich ge schlossen sind, sich dann kreuzen und in der gleichen Richtung weiter laufen.
In der Mathematik nennt man eine solche Kurve eine Grunode. Dementspre chend werden die charakteristischen Schleifen gruno- dale Schleifen genannt, und Schleifen dieser Art sind in der nachfolgenden Beschreibung gemeint, wenn nichts anderes spezifiziert ist. Die Mehrheit der Schleifen, die sichtbar an der Oberfläche des Garnes liegen, haben im grossen und ganzen runde Form und werden, richtigerweise ringartig genannt.
Die gru- nodalen Schleifen innerhalb des Garnes unterliegen dem Druck von benachbarten Fasern und nehmen daher komplexere Formen an.
Die Faserenden und Windungen können durch eine dem Garn erteilte Drahtung festgehalten werden. Ein einfälliges Garn kann eine: Z- oder eine S-Drehung haben. In einem mehrfälligen Garn sind die ein zelnen Fäden gewöhnlich in einem Sinne zusammen gezwirnt und die einzelnen Fäden sind dann meistens je im entgegengesetzten Sinne. gedreht. Wenn die Win dungen nicht bei einer späteren, nicht in den Rahmen dieses Verfahrens fallenden Behandlung fixiert wer den, z.
B. durch Erwärmen des Garnes, kommen die Fasern in ihre ursprüngliche ungewundene Form zu rück, sobald das Garn zurückgedreht und getrennt wird, wobei anfänglich gerade Fasern wieder in eine im wesentlichen gerade Form zurückkehren. Es ver steht sich, dass die Einzelfasern des Garnes, wenn sie ursprünglich gekräuselt oder wellig oder lockig waren, beim Auftrennen des Garnes wieder in diesen Zustand zurückkehren.
Dieser Effekt kommt dadurch zustande, d:ass der Hochgeschwindigkeits-Gasstrom unter entsprechen den Bedingungen gleichzeitig die zur Luftigkeit füh renden Windungen und, die Vielzahl der abstehenden Faserenden erzeugt und das Garn dann zusammen zwirnt, so dass die Windungen und die Faserenden an Ort und Stelle festgehalten bleiben.
Ausführungsbeispiele des .erfindungsgemässen Ver fahrens sollen nun anhand d -er Zeichnung, in welcher zu dessen Durchführung geeignete Einrichtungen dar gestellt sind, näher erläutert werden.
Fig. 1 ist ein schematischer Aufriss einer Aus führungsform einer für die Durchführung des Ver fahrens geeigneten Einrichtung.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Ausführungsvariante der Düse. Fig. 3 ist eine zugehörige Vorderansicht.
Fig. 4 ist ein Längsschnitt einer weiteren Aus führungsvariante der Düse.
Fig.5 ist eine etwa zehnmal vergrösserte Ab- bildung eines ,aus einem En:dlosfaserfad'en und einem Baumwollfaden hergestellten voluminösen Garnes.
Fig.6 ist eine ähnlich vergrösserte Abbildung eines aus einem gesponnenen Stapelfaser-Einfach- faden hergestellten Garnes. Fig.7 ist eine entsprechende Abbildung eines aus zwei gesponnenen Stapelfaserfäden hergestellten Garnes.
Fig. 8 ist ein schematischer Schnitt durch eine Beflockungskammer, die mit einer Texturierdüse aus gestattet ist.
Fig.9 ist eine schematische Darstellung eines aus Vorschubrollen, Beflockungskammer, Quetsch- rollen und Aufspulvorrichtung bestehenden Einrich tung.
Das Ausgangsgarn kann ausschliesslich aus Sta- pelfasern bestehen oder neben Stapelfasern auch end lose Fasern enthalten, wobei die Stapelfasern natür liche Fasern oder synthetische Fasern sein können, die auf Stapelfaserlänge zugeschnitten worden sind; das Garn könnte auch zwei oder mehrere dieser Fasertypen enthalten..
Die mittlere Länge der Stapelfasern im Ausgangs garn bzw. in den Ausgangsgarnen wird gemessen und die Strecke, auf welcher der Gasstrahl dann auf das Garn trennend und verschlingend einwirken gelassen wird, wird kleiner als diese mittlere Faserlänge ge macht, damit kein Bruch des Garnes stattfindet.
Wenn auch endlose Fasern enthaltende Garne dem Gasstrahl zur Behandlung zugeführt werden, so wird das Garn durch den Strahl hoher Geschwindig keit bewegt, der unter solchen Bedingungen be trieben wird, dass die endlosen Fasern in Zufalls- intervallen gebrochen werden, zwecks Schaffung der gewünschten freien Enden von vorstehenden Fasern. Um dies zu erreichen, muss der Strahl zuerst das Garn öffnen.
Die endlosen Fasern eines unged:rahte- ten Garnes werden leicht separiert durch die Tur bulenz, die durch einen Hochgeschwindigkeitsstrahl erzeugt wird. Das gedrahtete Garn muss zurück- gedrahtet werden, bevor die Fasern separiert werden können, aber dies kann auch durch dien Strahl selbst bewirkt werden.
Unter geeigneten Bedingungen erteilt der Strahl genügend falsche Zurückdrahtung, damit er das Garn öffnen kann, und dies trifft zu, nicht nur wenn das zugeführte, auch Stapelfasern ent- haltende Garn aus einer einzelnen gedrahteten Strähne besteht, sondern auch wenn es aus einer Mehrzahl von Strähnen besteht, die einzeln gedrahtet sind.
Sind einmal die Fasern separiert, so wird eine geeignete Strahlturbulenz die Fasern mit solcher Geschwindig keit umherpe.itschen, dass die zulässige Biegungszahl vor Bruch rasch überschritten ist und viele der end losen Fasern gebrochen werden.
Der Betrieb des Strahles bei ungefähr Schall- geschwindigkeit gestattet die Erreichung dieser Ziele, nämlich des öffnens des Garnes durch Trennen der Fasern und des Umherpeitschens der Fasern und deren Verschlingen. Die Weglänge, auf welcher der Strahl seine die Fasern trennende :
und verschlingende Wirkung auf das Garn ausübt, muss auch geringer sein als die mittlere Stapellänge, der umhergepeitschten Bruchstücke der endlosen Fasern, dies damit die ge brochenen Fasern nicht in unzulässigem Ausmass vom Garn entfernt werden. Nach Austritt aus dem Strahl wird das Garn gedrahtet, um die Fasern und Win dungen am Platz zu halten.
Die Wirkung des Peitsch- effektes hängt, bei sonst gleichen Bedingungen, von der Dauerbiegefestigkeit des Fasermaterials ab; der sich aus der Behandlung ergebende Aufbau kann gesteuert werden durch die Geschwindigkeit, mit wel cher das Garn durch den Strahl hindurchbewegt wird.
Die Behandlung von ausschliesslich aus Stapel fasern bestehenden Garnen ist in mehr als einer Hinsicht einfacher, da das Faserbrechen nicht erfor derlich ist; es müssen aber Schwierigkeiten überwun den werden, da sonst das Garn leicht in Stücke zer rissen wird oder durch die Behandlung fast unbeein flusst bleibt. Die Fasern des Stapelgarnes müssen im Verband gehalten werden durch eine Drahtung im Garn, aber das Garn muss zurückgedrahtet werden, währenddem es sich im Strahl befindet, da sonst die Behandlung keinen nennenswerten Effekt hat.
Es hat sich gezeigt, .dass ein Strahl, der beinahe Schall geschwindigkeit hat, sowohl einen erheblichen Zu- rückdrahtungseffekt als auch eine starke Garnspan nung zur Folge hat. Ist es dem Garn ermöglicht, infolge dieses Drehmomentes über eine Weglänge zurückzudrahten, welche die Faserlänge überschrei tet, so wird die Zugfestigkeit des Garnes in einem solchen Ausmass vermindert, dass die begleitende Strahlspannung genügt, um das Garn auseinander zuziehen.
Wird das Garn durch den Strahl zu einem Aufwickelmechanismus gezogen, so soll die Zu.rück- drahtungswirkung des Strahles auf diejenige Garn länge beschränkt sein, die zwischen der Zuführ- vorrichtung und :der Aufwickellvorrichtung liegt.
In anderen Worten, das vom Strahl ausgeübte Dreh moment erteilt dem Garn eine falsche Drahtung. Das Ausmass dieser Falschdrahtung ist umgekehrt propor tional zur Spannung, die dem Garn zwischen Zu führung und Aufwicklung auferlegt wird, denn die Spannung ergibt ein Drehmoment, welches dem vom Strahl ausgeübten Drehmoment entgegenwirkt.
Somit kann die falsche Zurückdrahtung gesteuert werden durch Erhöhung der Spannung, aber dies behebt die Schwierigkeit nicht, weil dann die Summe aus Strahl- spannung und Aufwickelspannung die Garnfestigkeit überschreitet.
Es wurde nun festgestellt, dass Garn, welches zur Gänze oder zum Teil aus Stapelfasern besteht, die durch eine Garndirehung am Platz gehalten werden, erfolgreich behandelt werdien können, wenn das Garn durch einen Hochgeschwindigkeits-Fluidumstrahl be wegt wird, der betrieben wird, um dem Garn eine Falschdrehung zu :
erteilen, unter gleichzeitiger Brem sung, beispielsweise durch Umlenkung des zum Strahl hin bewegten Garnes zwecks Verhinderung des. Zu rückdrehens bis zurück zur Zuführung, und erneutes Bremsen des Garnes nach dem Strahl, um zu ver- hindern, dass sich das Zurückdrehen weiter nach vorn auswirkt, wobei der Abstand zwischen den bei den Bremsstellen kleiner ist als die Stapelfaserlänge und zweckmässig so angeordnet ist,
dass die falsche Zurückdrehung auf eine effektive Distanz beschränkt wird, die weniger als die Hälfte der mittleren Stapel faserlänge beträgt. Die Bremsung kann verwirklicht werden durch. Hinwegschleppen des Garnes über feststehende Oberflächen, etwa die Eintritts- und die Austrittsfläche der Strahldüse. Das den Strahl ver lassende Garn kann gebremst werden, indem man es gegen eine Stauscheibe richtet, die auch dazu dient, das Garn aus der Strahlströmung heraus zuführen.
Die Wirkung des Strahles beim Zurückdrehendes Garnes kann zu einer Kämmwirkung führen. Der Zug des Strahles wirkt dahin, die schraubenlinien- förmig gedrehten Fasern geradezulegen unter Erzen' gung eines Drehmomentes,
welches das Garn zu- rückdra.htet. Ein bei ungefähr Schallgeschwindigkeit betriebener Strahl ergibt ein Drehmoment, das ge nügt, um die, üblicherweise behandelten Garne zu rückzudrehen, aber es ist manchmal erwünscht, be sonders bei hochgedrehtem, einsträhnigem Garn, ein Drehmoment zu schaffen, mit einem Strahl, derart,
dlass das Garn dreht in entgegengesetztem Sinne zur Garndrehung zwecks Steigerns des Falschzurückdre- hungsmomentes des Strahles.
Es sind rein mechanisch wirkende Mittel zur Erteilung der Falschdrehung be kannt; diese sind aber nicht erforderlich, um die beschriebene Falschzurückdrehung auszuführen. Nach dem die Fasern zurückgedreht worden sind, hat die Turbulenz eines Hochgeschw indigkeitsstrahles die Wirkung,
die Fasern vneinander zu trennen und sie ind@ividued@l zu Windungen zu verformen mit nach aussen vorstehenden Faserenden. Es können sowohl feine Stapelfasergarne als auch .solche zusammen mit Endlosfasergarnen in ähnlicher Weise mit einem Strahl behandelt werden, der beinahe Schallgeschwindigkeit hat, zwecks Herstellens des gewünschten luftigen Gar nes mit einer Abdeckung aus vorstehenden Faser enden.
Mehrfädige Garne können etwas leichter behan delt werden als einfädige, weil die einzelnen Fäden aufeinander eine Bremswirkung ausüben, welche dem Zurückdrehen der Fasern entgegenzuwirken trachtet.
Dieser Effekt kann einen Teil oder die ganze Brems wirkung ausmachen, die erforderlich .ist, damit der Bereich der Falschzurückdrehung sich nicht so stark ausbreitet, dass das Garn auseinandergezogen wird und bricht.
Dies sieht man am besten im Falle eines mehrfädigen Stapelfasergarnes des üblichen Types, in welchem die Einzelfasern im einen Sinne, z. B. Z-Sinne zusammengedreht sind, währenddem die Fä den im entgegengesetzten, also im S-Sinne zusammen- gezwirnt sind.
Ein Zurückdrehungsdrehmoment, das auf die Einzelfasern des Fadens ausgeübt wird, kann auch zur Wirkung haben, dass die Fäden im entgegen gesetzten Sinne zusammengedreht werden, wobei der Zuwachs an Strähnendrehung dem obengenannten Drehmoment entgegenwirkt und<B>die</B> Tendenz hat, ein Separieren der Fasern zu verhindezn über mehr als nur einer kurzen Distanz. Ist die Drehung ge nügend gross, wie dies in einem hochgedrehten Garn der Fall ist,
so ergibt dieser sich der Faserseparation entgegenstellende Effekt eine genügende Bremswir kung und man muss nicht vor und nach dem Strahl auf Umlenkflächen abstellen. Dies gilt in einem klei neren Ausmass auch dann, wenn die dem Strahl zu geführten Stränge nicht zusammengedreht sind. Die Stränge ergeben immer noch eine Umlenkwirkung, die sich Kräften entgegenstellt, welche danach trach ten, die Fasern eines Stranges zurückzudrehen (auf zudrehen).
Es können zwei separate einfädige Garne zusammen einem Strahl zugeführt und zu einem ein zigen voluminösen Garn mit weniger Schwierigkeit umgewandelt werden als ein einzelner Strang.
Wenn ein zugeführter Strang (eine einzelne Strähne) sich aus endlosen Fasern zusammensetzt und ein anderer aus Stapelfasern, :so helfen die endlosen Fasern dabei Spannungen zu widerstehen, die die Zugfestigkelt des Stapelfasergarnes allein überschreiten.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Einrich tung zur Herstellung eines voluminösen Garnes. Das Ausgangsgarn 10 kann von irgendeiner geeigneten Quelle kommen, z. B. von einer Spule oder es kann direkt vom Spinnprozess kommen, ohne dass es zwi schendrin aufgespult wurde. Das Garn wird zwischen Förderrollen 12 und 14 .durchgelassen, die angetrie ben wenden, um Zias, Garn mit der gewünschten Ge schwindigkeit von z.
B. 45 bis 90 m;min zu fördern. Diese Rollen sind an einem Träger 16 angeordnet. Das Garn durchläuft dann einen Fadenführer 18, der an einem Träger 20 angeordnet ist und tritt in eine Strahldüse ein, die durch eine Luftzuführ- leitung 22 getragen wird.
Der Düsenkörper 24 ist hohl; .er .hat einen Fluidumsaustrittskanal 26, der venturiförmig ist zwecks Erzeugung der erforder- lichen hohen Strahlgeschwindigkeit. Das Einsatzglied 28 ist bei 30 in den Düsenkörper eingeschraubt und endet in einem Konus 32, der in den Mund des Austrittskanals 26 hineinragt. Die Luftdurchfl'uss- menge dies Strahles,
kann reguliert werden mittels eines Hahnes 34 in der Zuführleitung. Das Garn loch im Konus 32 sollte von solcher Grösse sein, dass sich ein ziemlich enger Sitz um das Garn bildet, so dass das Garn genügend gebremst wird, um ein nennenswertes Zurückdrehen vor dem Eintritt im den Strahl zu verhindern, sofern eine entsprechende Bremswirkung nicht mit anderen Mitteln erzeugt wird.
Das die Düse verlassende Garn wird rechtwinklig abgelenkt durch eine Prallplatte 36, .die sich nahe beim Austrittskanal 26 befindet. Diese Prallpfatte erfüllt den döppelten Zweck,
die trennende und ver- schlingende Wirkung des Hochgeschwindigkeitsstrah- les auf das Garn abzuschliessen und ein Zurück drehen jenseits dieses Punktes durch Umlenkung zu verhindern. Aus Gründen, die bereits erläutert wur den, muss die Wirkdistanz des Strahles,
das heisst die Distanz vom Ende des Konus 32 zur Prallplatte 36 kleiner sein als -die ursprüngliche mittlere Länge der Stapelfasern im behandelten Garn; zweckmässig sollte diese Distanz so gewählt sein, dass die Fal'schzurück- drehung des Strahles auf halbe mittlere Faserlänge beschränkt wird.
Anstelle der Prallplatte kann ein Fadenführer zum gleichen Zweck verwendet werden. Oft kann eine genügende Bremsung erzielt werden durch Hinwegziehen des Garnes über die Austritts fläche 38 der Düse. Wenn eine genügende Bremsung nach rückwärts nicht durch das Garnloch im Konus 32 bewirkt wird, kann. das Garn unter einem Winkel in die Düse eingeführt werden, derart, dass zwischen dem Garn und einer anderen Fläche des Einsatz gfedes 28 eine Reibung eintritt.
Der Strahl wird bei nahezu Schallgeschwindigkeit betrieben, um die Fasern zu trennen, sie zu Luftig keit ergebenden Windungen zu formen und die Faser enden zu veranlassen, aus dem Garn hervorzustehen, alles wie vorhin beschrieben. Das behandelte Garn tritt nun durch einen Führer 40 hindurch, der unter halb der Pra'lplatte 36 angeordnet ist und läuft dann über ein Paar von Abnahmerollen 44 und 46, die auf einem Träger 42 gelagert sind und mit einer Umfangsgeschwindigkeit laufen, die etwas geringer ist als diejenige der Zuführrollen 12, 14.
Es ergibt sich daraus ein Zufuhrüberschuss und dieser ist einer der Faktoren, die das Aufbauschen beeinflussen, das im Strahl zustandekommt; sein Wert soll im allgemeinen im Bereich von 5 bis 500/a liegen, je nach dem ge wünschten Effekt. Der Prozentsatz sagt aus, um wieviel die Zufuhrgeschwindigkeit die Abnahme" geschwindigkeit übersteigt.
Die Ausbildung der Düse kann gegenüber der jenigen gemäss Fig. 1 in mancherlei Weise variiert werden. Einte einfache Variante ist in den Fig.2 und 3 gezeigt. Dort hat ein Metallblock 50 ein Längsbohrloch, welches den Garndurchlasskanal 52 bildet. Ein Düsenloch 54 tritt unter 45 nach vorn geneigt in den Garndurchlasskanal 52.
Wenn ein rotierender Strahlstrom erwünscht ist, so kann das Düsenloch 54 kleiner gemacht sein als dasjenige des Garndurchtrittskanals 52 und das Düsenloch 54 ge genüber dem Garndurchtrittskanal 52 exzentrisch liegen, wie in Fig. 3 gezeigt.
Ein Anschlussnippel 56 ist am Block 50 bei der Einmündung des Kanals 54 angelötet und hat ;ein Gewinde 58 für das Anschlie- ssen der Luftzu:fuhrleitung (nicht gezeigt in Fig. 2 und 3). Anstelle von Luft können auch andere Gase wie beispielsweise CO, verwendet werden.
Die in Fig.4 gezeigte Düse hat gegenüber den beiden bereits beschriebenen gewisse Vorteile. Das Gehäuse 60 kann ein gewöhnliches T-Stück von 6 mm sein. Dass Garn tritt durch das Führungsglied 61 ein, das eine trichterförmige Ausbohrung 62 hat, um das Garn aufzunehmen. Eine Injektionsnadel 63 von geeigneter Grösse ergibt einen Kanal zum Einleiten des Garnes in die Düse 64.
Letztere hat die Form eines üblichen Venturirohres, dessen Eingang 65 sich so verjüngt, dass die gegenüberliegenden Seiten unter ungefähr 20 zueinanderl.iegen und dessen Ausgang 66 weniger stark divergiert, so dass die gegenüber liegenden Seiten .etwa unter einem Winkel von 7 zueinander liegen. Die Gesamtlänge des Venturirohres mag etwa 33 mm betragen, wovon der Teil mit dem Ausgang etwa 25 mm lang ist. Die Anordnung des Gliedes 61 der Injektionsnadel 63 und der Düse 64 macht die Vorrichtung selbsteinfädelnd, wenn ihr ein Garnende zugeführt wird.
Die Injektionsnadel 63 ist so eingestellt, dass sie sich in den engsten Kanalteil 67 des Venturirohres hineinerstreckt. Die Einstellung wird mittels auf die Düse 64 aufgeschraubter Muttern 68, 69 erhalten, wobei sich die Mutter 68 am T-Stück 60 abstützt und unter der Wirkung von Federn steht, von denen eine bei 70 angegeben ist.
Das Leitstück 61 gleitet in ähnlicher Weise mit Passsitz im T-Stück, bis die Schulter 71 am T-Stück anliegt und wird auch durch die Feder oder Federn 70 gehalten. Bei einer sol chen Bauweise kann,die Düseneinheit leicht zu Reini gungszwecken auseinandergenommen werden und die Teile können gedreht werden, um die Nadel im engsten Kanalteil 67 einzustellen. Es wäre denkbar, die Teile 61 und 64 durch Stellschrauben festzuhalten oder sie in das Gehäuse einzuschrauben.
Die Luft wird der Düse durch die Leitung 72 zugeführt und gelangt zum Venturirohr unter Um strömen der Injektionsnadel 63; der engste Kanalteil 67 ist weiter als der Aussendurchmesser der Injektions nadel 63 zwecks Hindurchlassens des erforderlichen Luftvolumens. In den Ringnuten 73 und 74 der Teile 61 bzw. 64 sind Dichtungsmittel eingesetzt.
In Fig. 8 ist mit 1 eine Beflockwngskammer be zeichnet, mit einem Einlass 2 und einem Auslass 3 für das Garn. Dazwischen befindet sich -ein offener Raum, der Flockenmaterial enthält. Die Kammer ist ferner mit einer inneren Luftstauplatte versehen. Die durch den Düsenkanal 5 eintretende Luft hält die Flocken in heftiger Bewegung. Der Eintritt 2 ist an einem Düsenglied angeschlossen, mit einem Lufteintritt 4 und einem Luftkanal 5, wobei der Garneinmündungskanal 2 zweckmässig in der Basis der Venturikammer 6 einmündet.
Das Garn wird der Wirkung der mit hoher Geschwindigkeit durch strömenden Luft ausgesetzt und erhöht dadurch die Textur, das heisst Schleifen und dergleichen. Wenn nun das Garn durch das suspendierte FIockenmaterial 7 hindurchtritt, so gelangen die Fl'ockenfasern in die Zwischenräume und Schlingenöffnungen des Garnes, wo sie sodann festgehalten und mitgenommen wer den, wenn das Garn durch den Ausgang 3 der Be- flockungskammer 1 hindurchtrit:
t. Derweitere Verlauf des Garnes ist in Fig. 9 .dargestellt.
Es werden nun einige Zahlenbeispiele näher er läutert: <I>Beispiel 1</I> Unter Verwendung des Apparates nach Fig. 1 wurden zwei getrennte Strähnen der Düse zugeführt. Die eine war ein Baumwollgarn mit einer Baumwoll- nummer Ne 20, und fünfzehn Drehungen/Zoll in Z Richtung.
Die andere Strähne bestand aus einem 200 Denier, 80fäd'igen Garn aus endlosen Acrylo- nitrilfasern. Die Zufuhrgeschwindigkeit betrug für beide 9,14 m,'min. Die Luft wurde der Düse bei einem Druck von 3,3 kg/cm2 zugeführt, was einen Durch fluss von 76,5 limin freie Luft ergab.
Das erhaltene zweisträhnige Garn hatte nach Einführung einer leichten Drehung das in Fig. 5 gezeigte Aussehen. Die Luftigkert der beiden Strähnen war merklich erhöht durch die Bildung der crunodalen Schleifen und sonstigen Windungen und die Ba mwolIfasern wurden veranlasst, mit viel bzw.
stark erhöhter Flau- migkeit herauszuragen. Die hatte eine durch die Behandlung stark vergrösserte Länge und war dadurch beim Drehen des Gesamtgarnes um die Strähne aus endlosen Fasern gewickelt wor den.
Der Lufteinwirkungsbereich (vom Austrittsende des Konus 32 bis zur Prallplatte 36) ist kleiner als ,diie handelsübliche mittlere Stapellänge der Baum wolle.
Ein Versuch zur Behandlung des Baumwollgarnes allein unter ähnlichen Bedingungen, aber ohne die Stauplatte führte dazu, dass das Garn am Ende aus einandergeblasen wurde und in den Zustand von ungesponnener Stapelfaser zurückkehrte. Das gleiche traf sogar zu für so verhältnismässig milde Betriebs bedingungen wie 3,5 kg/cM2 Luftdruck und 101/o Zufuhrüberschuss.
<I>Beispiel 2</I> Eine einzelne Strähne von Ne 18 mit Z-Drehungen aus Acrylnitrilfasern von 76 mm Stapellänge und 3 Denier Fasertoter wurde in einem Apparat nach Fig. 1 behandelt. Das Garn wurde mit 13,7 m/min von der Düse abgezogen und die Prallplatte 36 befand sich in -einem Abstand von 19,5 mm vom Austrittsende des Konus 32.
Die Luft wurde der Düse bei einem Druck von 6,3 kg/cm2 zugeführt und die Abmessungen der Düse waren so gewählt, dass sich dabei ein Luftdurchfluss von 28,31/min ergab, und die Schallgeschwindigkeit beinahe erreicht wurde. Das behandelte Garn hatte das in Fig. 6 gezeigte Aus sehen. Es hatte eine stark erhöhte Luftigkeit und die Oberfläche war mit ringähnlichen Schleifen und herausragenden Faserendtn bedeckt, die .dem Garn ein flaumiges Aussehen gaben.
<I>Beispiel 3</I> Ein, einsträhniges Garn von Ne 18 mit vierzehn Z-Drehungen aus 114 mm langen Acryloniitrilfasem von 4 Denier Einzeltiter wurde mit 91,4 mjmin der Düse zugeführt; der Zufuhrüberschuss betrug 10% und die Luft wurde mit einem Druck von 3,5 kg/cm2 zugeführt.
Der Apparat glich demjenigen von Fig. 1, wobei aber eine Düse nach Fig. 4 ohne Stauplatte verwendet wurde und der Garnführer 40 war seit lich der Düse angeordnet, so dass das Garn bei der Austrittsfläche der Düse ab- bzw. umgeleitet wurde. Es war der Lufbstrahleinwirkung somit vom Ende der Nadel 63 Abis zur genannten Fläche, also etwa 25 mm ausgesetzt. Das behandelte Garn hat das in Fig. 6 ge zeigte Aussehen. Der literwert des Garnes hat von 323 den auf 356 den zugenommen.
Das effektive Volumen des Garnes wurde in einem viel stärkeren Mass erhöht, wodurch ein sehr flaumiges Garn ent- stand, das besonders anziehend ist, wenn zu Strick= ware verarbeitet. Die Änderung in der Garnstruktur umfasst eine Separierung und Neuorientierung der Fasern in bezug aufeinander und zudem ein Inein- anderschlingen in dem Ausmass,
dass die neu ortien- tierten Fasern in den neuen Lagen stabilisiert sind. Der Endeffekt ist eine peripherale Ausdehnung des zentralen Kernes des Garnes mit einer markanten Zunahme der Anzahl und der Länge von freien Faserenden und einer Bildung von crunodalen Schlin gen und anderen charakteristischen Windungen. Es seien einige.
Eigenschaften von mit dem unbehandel ten bzw. mit dem behandelten Garn erhaltenen Waren vergleichsweise angeführt.
EMI0006.0019
vor <SEP> der <SEP> Behandlung <SEP> nach <SEP> der <SEP> Behandlung
<tb> Gewicht <SEP> 7,1 <SEP> 7,2
<tb> Dicke <SEP> 0,155 <SEP> 0,208
<tb> Spezifisches <SEP> Volumen <SEP> 6,45 <SEP> 8,55 <I>Beispiel 4</I> Eine Anzahl von gesponnenen Garnen wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 3 mit ähnlichen Resultaten behandelt. Die behandelten Garne wur den alle mit 91,4 m"min vom Strahl weggeführt unter sonst gleichen Bedingungen wie in Beispiel 4, aus genommen wie in. Tabelle 1 angegeben.
In dieser Tabelle bedeuten Garnkennzeichnungen wie 50.'2 (25 Z-, 4 S-Strähne) 5 Zol, 3 dpf. wie in Zeile 5 (e) ein Garn mit der Baumwollnummer Ne 50, aus zwei Fäden, wovon jeder eine Z-Drehung von 25 Drehun- gen/7 oll hat und die beiden Fäden im entgegen gesetzten Sinn mit vier S-Drehungen pro Zoll zu- sammengezwirnt sind,
wobei die Fasern 5 Zoll lang sind und je einen Titer von 3 den Reyon bedeutet wie üblich regeneriertes Zellulosegarn, hergestellt nach dem Viskoseprozess. Dacron und Orlon sind Handelsmarken für Garn der E.
I. du Pont de Nemours & Company und betreffen Garne aus Polyäthylen-terephthalat bzw. Polyacrylonitril. Ny lon betrifft wie üblich Garn aus Polyhexamethylen- adipamid. Das Aussehen der behandelten Garne war ähnlich wie in Fig. 6 gezeigt.
Jedoch konnte man beobachten, d'ass das Ausmass der Schlingenbildung im Garnbündel mit zunehmender Stapellänge ver grössert und natürlich die Häufigkeit der vorstehen den Enden verkleinert war.
Das Ausmass der Auf lockerung (Bauschigkeit) konnte vergrössert oder ver kleinert werden durch Veränderung des prozentualen Zufuhrüberschusses über bzw. unter die Werte, die in der Tabelle angegeben sind; es können aber Be handlungsschwierigkeiten auftreten bei Zufuhrüber- sehüssen von mehr als 15 %.
EMI0006.0066
<I>Tabelle <SEP> I</I>
<tb> Bevorzugte <SEP> Verfahrensbedingungen <SEP> zum <SEP> Luftigmachen <SEP> von <SEP> gesponnenen <SEP> Garnen
<tb> Zufuhr <SEP> Luftdruck
<tb> Beispiel <SEP> Behandeltes
<SEP> Garn <SEP> Übeöchuss <SEP> kg1cm 5 <SEP> (a) <SEP> 18J1(14 <SEP> Z) <SEP> 8-10 <SEP> Zoll, <SEP> 3 <SEP> dpf. <SEP> Reyon <SEP> 18 <SEP> 3,5-4,9
<tb> 5 <SEP> (b) <SEP> 30/1 <SEP> (19 <SEP> Z) <SEP> 3,5 <SEP> Zoll, <SEP> 3 <SEP> dpf. <SEP> Reyon <SEP> 5 <SEP> 2,8-4,2
<tb> 5 <SEP> (c) <SEP> 40/1(22 <SEP> Z) <SEP> 6,8 <SEP> Zoll, <SEP> 3 <SEP> dpf. <SEP> Reyon <SEP> 10 <SEP> 4,2-5,6
<tb> 5 <SEP> (d) <SEP> 10/1(11 <SEP> Z) <SEP> 5 <SEP> Zoll, <SEP> 3 <SEP> dpf. <SEP> Dacron <SEP> 6 <SEP> 4,2-5,6
<tb> 5 <SEP> (e) <SEP> 50/2 <SEP> (25 <SEP> Z, <SEP> 4 <SEP> S <SEP> Strähne), <SEP> 5 <SEP> Zoll, <SEP> 6 <SEP> 4,2-5,6
<tb> 3 <SEP> dpf. <SEP> Orlon
<tb> 5 <SEP> (f) <SEP> 18/1 <SEP> (15 <SEP> Z) <SEP> 4-6 <SEP> Zoll, <SEP> 2,5dpf. <SEP> Nylon <SEP> 6 <SEP> 4,2-5,6
<tb> 5(g) <SEP> 15/1(14Z)4Zo11,3dpf.Mischungv.
<SEP> 5 <SEP> 3,5-4,9
<tb> 50% <SEP> Dacron, <SEP> 50% <SEP> Reyonfasern <I>Beispiel 5</I> Ein Garn der Kammgarnnummer 20;1 (408 Ge- samtdenierwert) mit 9 Z-Drehungen auf 5 Zoll langen 3-Denier-Fasern von Acrylonitril wurde mit dem Ap parat nach Fig. 1 behandelt bei einer Geschwindigkeit von 14,5 mi'min. Die Luft wurde zugeführt bei einem Druck von 6,3 kgicm? und der Verbrauch betrug 631/rnin freie Luft .
Das behandelte Garn war ge kennzeichnet durch hervorragende Faserenden aus dem Kern des Garnes. Die Länge dieser heraus ragenden Enden betrug bis zu 25 mm; dementspre chend hatte das Garn ein aussergewöhnlich flaumiges, kaschmirähnliches Aussehen. Im übrigen war das Garn ähnlich dem in Fig. 6 gezeigten. <I>Beispiel 6</I> Ein zweifälliges Garn Nr.27 aus gesponnenen Polyäthylenterephthalatfasern wurde bei 13,5 m'min mit einem Apparat nach Fig. 1 behandelt.
Die Sträh nen dieses Garnes waren zusammengesetzt von Sta pelfasern von 44,5 mm Länge und 3 Denier, zusam mengedreht mit 18 Z-Drehungen;'Zoll und die Strähne war gedrahtet mit 11 S. Luft wurde zugeführt bei 6,3 kg,cm2 und der Luftverbrauch betrug 28 1/min freie Luft . Das Luftigmachen war ebenso gut mit und ohne Stauplatte. Das Aussehen des Garnes ist in Fig. 7 gezeigt und ist mit Ausnahme der zweisträh nigen Struktur ähnlich derjenigen der vorhin mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben wurde.
In diesem Fall sind die Faser- und die Strähnendrahtungen genügend, um das falsche Aufdrahten zu verhindern, das durch den Strahl erteilt wird, und das Umleiten an eine Fläche war nicht notwendig.
Es wurde ein Versuch gemacht zur Behandlung einer einzigen Strähne der Ne 27 mit 18 Z-Drehungen aus 44,5 mm langen 3-Denier-Fasern von Polyäthylen- terephthalat unter gleichen Bedingungen:. Ohne die Stauplatte oder andere Mittel zum Umleiten des Gar nes nahe beim Düsenaustritt konnte das Verfahren nicht durchgeführt werden, weil die Luftströmung das Garn in Stücke auseinanderriss.
<I>Beispiel 7</I> Die vorhergehenden Beispiele haben gezeigt, dass der Luftstrahl eine genügende Falschaufdrebungswir- kung hat, um eine grosse Varietät von gedrehten Gar nen so weit zu öffnen, wie dies jeweils erforderlich ist. Jedoch ist es manchmal erwünscht, die Aufdrehungs- wirkung zu steigern durch Heranziehen eines dre henden (ein Drehmoment ausübenden) Luftstrahles. Dies wurde erreicht durch. Einschneiden von schrägen oder spiraligen: Nuten in das konische Ende 32 des garnführenden Teiles der Düse nach Fig. 1.
Bei dem vorliegenden Beispiel wurde jedoch die einfache Dreh düse nach den Fig. 2 und 3 in einem Apparat ver wendet, der sonst demjenigen der Fig. 1 entspricht; es wurde damit ein einsträhniges, gesponnenes Garn verarbeitet mit einer Ne 18 und 18 Z-Drehungen, zu sammengesetzt aus 76 mm langen 3-Denier-Fasern von. Polyacrylonitril. Luft wurde bei einem Druck von 6,3 kg'cm'2 zugeführt, so dass die Geschwindigkeit beinahe die Schallgeschwindigkeit erreichte und der Verbrauch 14,11/min freie Luft betrug.
Unter Verwendung einer Düse mit einem Garn kanal von 1,59 mm Durchmesser und angeordnet zur Ausübung eines S-Drehmomentes auf das in Behand lung sich befindliche Garn, wobei das Garn in einem Abstand von 6,35 mm vom Düsenausgang umgeleitet wurde (dieser in einem Abstand von 25,4 mm vom Lufteintritt gelegen) und wobei esbei einer Geschwin digkeit von 13,7 m\min weggeführt wurde, wurde das Z-gedrehte Garn ausgezeichnet behandelt und es er gab sich eine Vielzahl von ringähnlichen Schleifen und vorstehenden Enden.
Das Garn unterzog sich der Behandlung besser als das gleiche Garn in der Geradestrahldüse nach Beispiel 3, obwohl der Luft verbrauch nur halb so gross war. Diese Düse sah so aus wie in Fig. 3 gezeigt (stromaufwärts gegen den Düsenaustritt gesehen). Der Lufteintrittskanal 54 war somit nach links auf der Achse des Garnkanals ver setzt, damit sich ein Luftstrom mit Drehung im Uhr zeigersinn bei Bewegung des Luftstromes gegen den Beobachter hin ergab.
Es wurde ein Versuch ge macht, mit einer Düse, bei der der Lufteintrittskanal nach rechts aus der Achse versetzt war, so dass sich eine Drehung des Luftstromes entgegen dem Uhr zeigersinn ergab und auf das Garn eine Z-Drehungs- wirkung ausgeübt wurde. Dies hatte aber keinen nen nenswerten Effekt auf das Garn. Dieses Z-Dreh- moment vergrösserte die Z-Drehung des Garnes und verhinderte die Öffnungswirkung, die erforderlich ist.
Baumwollgarn unterzog sich dieser Behandlung auch ausgezeichnet mit dem S-Drehstrahl. Gute Resultate erhielt man mit einem einsträhnigen 18 Z-Baumwoll- garn mit einer mittleren Faserlänge von 33,3 mm.
Wegen der kurzen Faserlänge war die Luftigmachung etwas geringer als beim oben erwähnten Garn mit den 76 mm langen Polyacrylonitrilfasem. Als ein Ver such durchgeführt wurde, das Baumwollgarn zu be handeln bei 25 mm von der Düse entfernter Umlenk- stelle (Einwirkungsbereich des Strahles) unter sonst gleichen Bedingungen, konnte das Verfahren nicht durchgeführt werden, weil das Garn auseinanderflog. <I>Beispiel 8</I> Ein durch Reissspinnen aus :
einem Kabel aus Orlon hergestelltes Garn der Kammgarnnummer 32/2 mit 8 Z-Drehungen der Einzelgarne und einer 4-S Zwirnung, wobei das Garn aus einer Mischung be- stand von 80'% 2 dpf. entspannten und 2014 Denier dpf. hochschrumpfenden Fasern.
Dieses Garn wurde vertikal durch ein gewöhnliches T-Rohr aus Glas von 6,1 mm Durchmesser hindurch gelassen. Luft mit einem Druck von 0,7 kg/cm2 wurde durch den hori zontalen Schenkel des Rohres geblasen zum Ab lenken des Garnes von seiner vertikalen Bahn. Das Garn wurde mit einer Geschwindigkeit von 55 m/min durch das Rohr durchgelassen.
Es wurde ein flau miges Garn mit weicher, luftiger Textur erhalten. Der Luftdruck im Rohr kann variiert werden zwischen 0,7 und 7 kg/cm2. Es ist schwierig, die Geschwindig keit der Luft im Rohr zu, bestimmen, aber wenn die Luft im höheren Bereich unter Druck ist, so beträgt ihre Geschwindigkeit bei ihrer Berührung mit dem Garn beinahe Schallgeschwindigkeit.
Das in dieser Weise behandelte Garn hat weniger Schlingen und dergleichen und meistens sehr wenige gebrochene Enden, im Vergleich mit den Produkten nach den Beispielen, in welchen eine höhere Strahlgeschwindig- keit Anwendung findet, zusammen mit Garnen, die eine brüchige Komponente enthalten. Die freien Enden stehen weit mehr aus dem Garnbündel hervor nach der Behandlung als im Ausgangsgarn.
Die Eignung einer gewissen Faser für den vor liegenden Zweck hängt ab von ihrer Tendenz, unter der Wirkung eines Hochgeschwindigkeitsstrahles zu brechen. Es wurde herausgefunden, dass diese Ten denz bestimmt werden kann durch einen Dauerbiege versuch, der im wesentlichen darin besteht, dass die Faser wiederholt um 180 über einen glatten Draht unter einer bestimmten Spannung gebogen wird.
Die Anzahl von Biegungen. bis zum Bruch des Probe stückes wird als Mass für den Biegewiderstand ge- nommen. Der Versuch wird ausgeführt nach Lage rung der Fasern während mindestens 16 Stunden in einer Atmosphäre von 21 C und 651/9 relativer Feuchtigkeit. Gewöhnlich werden 21 Fasern zusam men dem Versuch unterworfen und die Anzahl von Biegungen:
, die zum Bruch von 11 Fasern führen, wird als jeweiliges Versuchsresultat genommen. Die Zugspannung, die am Versuchsstück angelegt wird, kann 0,15 oder 0,3 oder 0,6 Gramm pro Denier betragen, je nach Brüchigkeit der Faser.
Es ist am besten, wenn man einen Lastfaktor wählt, der zu einem Versuch führt, der im Minimum 50 Cyklen und im Maximum 5000 Cyklen dauert. Ein Last faktor von 0,6 g/Denier eignet sich für die meisten Textilfasern. Die Grössenordnung d'er Anzahl Biegun gen bis zum Bruch von im allgemeinen verwendeten Fasertypen bei einer Last von 0,6 g/Denier ist etwa die folgende:
EMI0008.0032
Anzahl <SEP> Biegungen
<tb> bis <SEP> Bruch
<tb> Nylon <SEP> und <SEP> Dacron <SEP> <B>1000000</B>
<tb> Reyon <SEP> <B>3000</B>
<tb> Acetat <SEP> 300
<tb> Polystyrol <SEP> 10
<tb> Glas <SEP> 1 Bei im übrigen konstant gehaltenen Faktoren können- im allgemeinen die zäheren Fasern stabilisiert werden durch Anwendung einer kleineren Durch- gangsgeschwindigkeit am Strahl, so dass jeder Faser abschnitt für eine grössere Zeitdauer der Biegewirkung des Strahles ausgesetzt ist, oder auch durch Anwen dung eines höheren Luftdruckes im Strahl,
was zu einer heftigeren Biegewirkung im Strahlaustritt führt. Es konnte z. B. ein Reyongarn bei einer Geschwin digkeit von 18,3 m/min behandelt werden und das gleiche Resultat erzielt werden wie mit Acetat bei 183 m/min (überschlagsmässig im umgekehrten Ver hältnis zur oben tabulierten Anzahl Biegungen bis Bruch).
Bei einer gegebenen Faserzusammensetzung kann ein grosser Bereich von Lastwechsel bis Bruch er halten werden durch Änderung der Orientierung und'oder der Kristallinität. Normalerweise sind Nylon und Dacron viel zu zäh, um durch die Wirkung des Texturierstrahles gebrochen zu werden.
Werden sie jedoch vorgängig in einen Zustand niedriger Orien tierung und hoher Kristallinität gebracht, so kann die Anzahl Biegungen bis Bruch reduziert werden, bis in den. Bereich von wenig 100 bis wenig 1000.
Das durch die relative Viskosität in einem geeigneten Lösungsmittel angezeigte Molekulargewicht spielt auch eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Faserzähigkeit. Dacronfasern, die hergestellt worden sind aus einem Polymer mit einer relativen Viskosität von etwa 12 haben, trotz Orientierung und Kristallisa- tion durch normale Verfahrensschritte, Biegezahlen bis Bruch in diesem unteren Bereich (100 bis 10 000). Gewöhnlich kann eine Faser mit einer Biegezahl von etwa 10 000 in den Beispielen dem Acetat substituiert werden.