CH623362A5

CH623362A5 -

Info

Publication number: CH623362A5
Application number: CH341777A
Authority: CH
Inventors: Heinz Dipl Ing Schippers; Peter Dipl Ing Damman; Herbert Turk; Herbert Schiminski
Original assignee: Barmag Barmer Maschf
Priority date: 1976-03-27
Filing date: 1977-03-21
Publication date: 1981-05-29
Also published as: ATA169077A; US4130983A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spinnen von Fäden und Fasern und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Nach der britischen Patenschrift 936 628 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, nach der eine Lunte, ein Vorgarn oder ein ähnlich lose zusammengedrehtes Faserband erzeugt wird, indem ein Faserstrom auf eine gelochte, endlose Oberfläche geführt wird. Auf der gegenüberliegenden Seite der Oberfläche bzw. der drehbaren Scheibe ist eine Saugdüse angeordnet, an deren Hinterkante die mitgeführten Fasern gesammelt und durch die Berührung mit der sich bewegenden Oberfläche zu einem Faserband zusammengedreht werden. Dieses Verfahren und diese Vorrichtung haben den Nachteil, dass der Beharrungszustand der Einzelfasern^uf der bewegten Oberfläche unbestimmt ist. Es ist sehr schwierig, die Geschwindigkeit der bewegten Oberfläche und des Luftstromes im richtigen Verhältnis zueinander abzustimmen. Die Einzelfasern können bei falscher Abstimmung von der bewegten Oberfläche aus dem Luftstrom weggefördert werden, bevor das auf das Spinnvlies

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ausgeübte Torsionsmoment zur Wirkung kommt, wodurch der Spinnprozess dann zusammenbricht. Ausserdem hemmt der Förderluftstrom die Drehung des sich auf dem Förderband bzw. auf der Scheibe bildenden Faserverbundes, da der Förderluftstrom an der einen Seite dieses Faserverbundes der Drehbewegung entgegengerichtet ist. Vorausgesetzt die Bewegung des Förderbandes und des Förderluftstromes sind richtig aufeinander abgestimmt, entsteht jedoch in jedem Fall ein nur locker zusammengedrehtes Vorgarn, welches, bevor es z.B. zu einem Flächengebilde verwebt werden kann, noch weiteren Arbeitsgängen-z.B. einem Zwirnvorgang - unterzogen werden muss. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung bereitzustellen, die in der Lage sind, ein fertiges Garn zu liefern, welches ohne weitere mechanische Nachbehandlung, z.B. durch einen Zwirnprozess, zu einem Fertigprodukt verarbeitet werden kann. Dabei gilt es insbesondere zu vermeiden, dass den von der bewegten Oberfläche auf den sich bildenden Faserverbund ausgeübten Torsionskräften solche von dem Förderluftstrom ausgeübte Kräfte entgegenwirken. Ausserdem soll gewährleistet sein, dass sich auch ohne besondere Fadenführelemente ein stabiler Betriebspunkt unabhängig von der Einstellung der jeweiligen Betriebsparameter ergibt.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass die zu verspinnenden Fasern zwischen zwei im Bereich der Fadenbildungslinie gegensinnig bewegten luftdurchlässigen Oberflächen zugeführt werden, dass zumindest gegen eine dieser Fasern beaufschlagten Oberflächen in diesem Bereich eine Luftströmung gerichtet ist, welche die betreffende Oberfläche durchdringt und dass die Fadenbildungslinie durch eine geradlinige Begrenzungslinie des luftdurchströmten Flächenbereiches bestimmt wird.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des er-findungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass diese aus Faserzuführvorrichtungen, aus zwei im Bereich der Fadenbildungslinie gegensinnig bewegten luftdurchlässigen Oberflächen sowie aus zwei in Bezug auf die Fadenbildungslinie ortsfesten Einrichtungen zum Erzeugen von Luftströmungen besteht, welche letzteren Einrichtungen auf den von den zugeführten Fasern abgewandten Seiten der bewegten Oberflächen angeordnet sind.

Im folgenden sind anhand der beiliegenden Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schemabild des Spinnverfahrens;

Fig. 2 die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels mit beidseitiger Faserzuführung;

Fig. 2a ein weiteres Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 das Prinzipbild für das erfindungsgemässe Spinnverfahren, bei dem eine Förderwirkung auf den Faserverbund ausgeübt wird;

Fig. 4/4a die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des in Fig. 3 gezeigten Spinnprinzips;

Fig. 5 das Schemabild des Spinnverfahrens nach Fig. 1 unter Verwendung einer Nadel;

Fig. 6 eine Spinnvorrichtung mit Faserzufuhreinrichtung;

Fig. 6a einen Schnitt dieser Spinnvorrichtung nach Fig. 6;

Fig. 6b den Schnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel für eine Zufuhreinrichtung.

In Fig. 1 sind als luftdurchlässige, bewegte Oberflächen schematisch die Siebbänder 1 und 2 dargestellt, die sichgegensinnigin den Richtungen gemäss den Pfeilen 11 und 12 bewegen. Mittels Luftzuführungen 13 und 14—die hiermit nicht dargestellten Gebläsen verbunden sind — werden die Luftströmungen 3 und 4

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erzeugt, welche die Siebbänder durchdringen. Einem der Siebbänder oder beiden Siebbändern werden die Einzelfasern 5 zugeführt. Diese Einzelfasern werden durch die Luftströmung 3 zunächst gegen das Siebband 2 gedrückt. Die Einzelfasern gelangen sodann bis in den Bereich der Luftströmung 4 und werden von dieser gegen das Siebband 1 gedrückt. Da sich dieses gegenläufig zu Siebband 2 bewegt, werden die Einzelfasern wieder zurücktransportiert bis in den Bereich der Luftströmung 3. Durch diesen «Kreislauf» werden die Einzelfasern zu einem Faserverbund 8 zusammengedreht. Die Bewegungsvektoren der Siebbänder 1 und 2 sowie der Luftströmungen 3 und 4 umlaufen die Fadenbildungslinie 9 (Fig. 2) gleichsinnig. Das bedeutet,

dass hierin vorteilhafter Weise Torsionskräfte allseitig und zwar im gleichen Drehsinne an dem sich zu einem Faden verdichtenden Faserverbund angreifen. Hierdurch erhält der Faser-verbund 8 auf der Fadenbildungslinie 9 eine stabile Lage. Der entstehende Faden 10 wird kontinuierlich mittels nicht dargestellter Aufwickeleinrichtungen aus dem Bereich zwischen den Sieboberflächen herausgezogen.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die luftdurchlässigen, bewegten Oberflächen als zylindrische Siebtrommeln 1 und 2 ausgebildet, die gleichsinnig rotieren, so dass ihre Oberflächen im Bereich der Fadenbildungslinie 9 eine gegensinnige Bewegung haben. Die Einrichtungen 13 und 14 zur Erzeugung der die Siebtrommeln 1 und 2 durchdringenden Luftströmungen 3 und 4 sind beiderseits der Fadenbildungslinie 9 im Inneren der Siebtrommeln 1 und 2 angeordnet. Die mit nicht dargestellten Sauggebläsen verbundenen Einrichtungen 13 und 14 werden im folgenden auch kurz als Saugeinrichtungen bezeichnet.

Die Einzelfasern werden den Siebtrommeln 1 und 2 durch die Faserzuführeinrichtungen 6 und 7 zugeführt, können aber ggf. auch durch nur eine der beiden Zuführeinrichtungen 6 oder 7 angeliefert werden. Die Faserzuführeinrichtungen 6 und 7 sind als Kanal ausgebildet und münden auf einem gebogenen Blech, welches einerseits auf die Siebtrommel 1 bzw. auf die Siebtrommel 2 mündet. Die Einzelfaserförderung in den Faserzuführeinrichtungen kann durch Injektor 15 bewirkt werden. Der Faserzuführeinrichtung 6 bzw. 7 kann jeweils eine Kardier-walze bekannter Bauweise vorgeordnet sein.

Die Einzelfasern, welche von den Faserzuführeinrichtungen 6 bzw. 7 im Bereich der Luftströmungen 3 bzw. 4 auf die Siebtrommeln 1 bzw. 2 gegeben worden sind, werden durch die Luftströmungen gegen die Trommeloberflächen gedrückt und in den Bereich der Fadenbildungslinie 9 transportiert. Die Mündungen der Saugeinrichtungen überlappen sich im Bereich der Fadenbildungslinie geringfügig. Durch den in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Umlaufsinn der Bewegungsvektoren der Sieboberflächen einerseits und der Luftströmungen andererseits wird in der Fadenbildungslinie 9 aus den Einzelfasern ein Faden hergestellt. Dieser Faden wird z.B. mittels der Aufwickeleinrichtung aus der Spinnzone abgezogen und dabei eventuell im Anschluss an die Spinneinrichtung mittels eines geeigneten an sich bekannten Drallgebers einem weiteren Torsionsmoment zur Erzielung der gewünschten Verzwirnung unterworfen. Ein derartiger Drallgeber kann beispielsweise aus drei gleichsinnig rotierenden Achsen bestehen, die in den Eckpunkten eines gleichschenkligen Dreiecks gelagert sind und auf denen in der Aufeinanderfolge ihres Drehsinns Reibscheiben aufgesteckt sind, welche sich im Mittelpunkt des gleichseitigen Dreiecks überlappen. Der Faserverbund wird durch den Mittelpunkt des gleichseitigen Dreiecks geführt. Hierbei üben die Reibscheiben gleichzeitig die Drallgebungund die Förderung des Faserverbundes bzw. des entstehenden Fadens aus.

Der Einsatz zusätzlicher Drallgeber nach dem Abziehen des von der Spinnvorrichtung abgezogenen Fadens ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sehr dicke Fäden oder Fäden mit sehr hoher Zwirnung gewünscht sind. Es ist nicht sinnvoll, die zur Herstellung derartiger Fäden notwendigen Torsionsmomente allein von der Spinnvorrichtung auf den Faden ausüben zu lassen.

Der Abstand zwischen den luftdurchlässigen, bewegten, endlosen Oberflächen und zwischen den Siebtrommeln ist einstellbar. Der engste Spalt zwischen den Siebtrommeln 1 und 2, der in der Ebene liegt, in die Achsen der Siebtrommeln liegen, ist in etwa gleich dem Durchmesser des zu bildenden Fadens, vorzugsweise aber im Fadenauslass etwas kleinerund im Bereich des Fasereinlasses etwa zwei- bis dreimal grösser als der Durchmesser des zu bildenden Fadens. Nach oben ist der Abstand durch die erreichbaren Drehzahlen begrenzt, da bei grossem Abstand der Trommeloberflächen von der Fadenachse und hohen Fadenabzugsgeschwindigkeiten auch sehr hohe Umfangsgeschwindigkeiten für die Siebtrommeln erforderlich sind. Für die Herstellung eines Baumwollfadens Nm 10 war eine bevorzugt ausgeführte Abmessung des engsten Spaltes 0,1 mm im Bereich des Fadenauslasses und 0,5 mm im Bereich des Fadeneinlasses. Für einen Baumwollfaden von Nm 20 lag der Abstand der Siebwalzen zwischen 0,2 mm und 0,8 mm.

Fig. 2a zeigt eine ähnliche Vorrichtung wie Fig. 2. In Fig. 2a findet eine Faserzufuhr nur über den Faserzufuhrkanal 6 statt. Es ist bemerkt, dass auch ein zweiter Faserzufuhrkanal - wie m Fig. 2— vorhanden sein könnte. Die Besonderheit der Vorrichtung in Fig. 2a besteht darin, dass die Mündung der Absaugein-richtung 13 vor der die Achsen der beiden Walzen 1 und 2 verbindenden Ebene angeordnet ist. Dabei liegt die Mündungskante 16, welche die Lage der Fadenbildungslinie 9 bestimmt, 0 bis 10 X Fadendurchmesser— in Bewegungsrichtung der die Fasern in den Spalt fördernden Walze 1 gesehen—vor dieser Ebene. Die Besonderheit der Anordnung nach Fig. 2a besteht weiterhin darin, dass die Mündungsfläche der Absaugeinrichtung 14 in der Walze 2 die Mündungsfläche der Absaugeinrichtung 13 mit einem gewissen Flächenbereich überlappt. Der Abstand der Mündungskanten 16 (Absaugeinrichtung 13) und der Mündungskante 17 (Absaugeinrichtung 14) im Sinne der Überlappung liegt zwischen 0 bis 10 X Fadendurchmesser. Durch diese Anordnung der Mündungen wird erreicht, dass sich die Fadenbildungslinie vor dem engsten Spalt einstellt. Das ist zur Stabilisierung der Fadenbildungslinie, aber auch zur Erhöhung des einzubringenden Torsionsmoments günstig.

Anhand von Fig. 3 ist das erfindungsgemässe Wirkprinzip der Drallgebungbei gleichzeitiger Förderung des Faserverbundes dargestellt. Dargestellt sind die Siebbänder 1 und 2, welche sich in zueinander parallelen Ebenen in der Bewegungsrichtung 11 und 12 bewegen. Der Abstand der Siebbänder ist dem Fadendurchmesser— entsprechend der Erläuterung im Zusammenhang mit Fig. 2 — angepasst. Beidseits der Fadenbildungslinie 9 sind die Saugeinrichtungen 13 undl4- eventuell mit geringfügiger Überlappung ihrer Mündungen — angeordnet. Die max. Breite der Überlappung beträgt 10 X Fadendurchmesser. Der Fadendurchmesser ist hierbei—wie auch zuvor— auf den fertig verzwirnten Faden bezogen und wird berechnet nach der Formel:

1,2838

dmm - —, , , .. . .

V o (g/cm ) X Nm

Hierin bedeutet q die Dichte und Nm (Nummer metrisch) die Feinheit des Garnes, gemessen in Meter pro Gramm. Die Einzelfasern 5 werden auf Band 2 oder aber zusätzlich auch auf Band 1 zugeführt und durch die Saugeinrichtungen gegen das Band gedrückt. Es kommt sodann zu der Drallgebung nach dem bereits beschriebenen Wirkprinzip. Gleichzeitig haben die Siebbänder 1 und 2 aber apch eine Bewegungskomponente in Förderrichtung. In der Draufsicht gesehen, bilden die Siebbänder einen Kreuzungswinkel 2a. Die Mündungskanten 16, 17 der Absaugeinrichtungen 13,14, welche die Fadenbildungslinie definieren, sind auf der Winkelhalbierenden dieses Winkels 2a angeordnet, bzw. mit geringfügigem Versatz parallel zu

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dieser, so dass sich die Mündungen überlappen. Der Versatz gegenüber der Winkelhalbierenden kann ebenfalls bis zu 10 d betragen, wobei «d» der Fadendurchmesser ist. Es sei erwähnt, dass auch die Luftströmungen, welche durch die Saugeinrichtungen 13 und 14 erzeugt werden, eine Bewegungskomponente in Förderrichtung haben können.

Das zuvor beschriebene Verfahrensprinzip, bei dem eine Drall-gebung durch umlaufende Kraftvektoren und gleichzeitig eine Förderung erfolgt, ist in der Praxis in vorteilhafter Weise durch die Siebtrommel nach Fig. 4 verwirklicht, welche als Hyperboloiden ausgebildet sind. Diese Hyperboloiden sind so angeordnet, dass ihre Achsen in zueinander parallelen Ebenen liegen, bzw. dass jede von ihnen eine erzeugende Gerade hat, welche parallel zu der Fadenbildungslinie 9 liegt.

Das bedeutet, dass bei Projektion der beiden Achsen auf eine is Ebene der Winkel zwischen ihnen doppelt so gross ist, wie der Winkel ß, unter dem jede erzeugende Gerade ihre jeweilige Hyperboloidenachse schneidet.

Die Bewegungsvektoren 11,12 der Oberflächengeschwindigkeiten der Hyperboloidmäntel schneiden sich unter dem bereits zuvor definierten Winkel 2a in dem engsten Spalt zwischen den Hyperboloiden, welcher von deren zueinander parallelen, erzeugenden Geraden gebildet wird.

Die Hyperboloiden sind weiterhin so angeordnet, dass der engste Spalt, den die benachbarten erzeugenden Geraden miteinander bilden, im wesentlichen rechteckig ist. Da der Hyperboloidkörper 31 mit seiner Lagerung 21 auf Support 22 verschiebbar und um eine Achse 24 schwenkbar ist, ist es möglich, die Spaltbreite einzustellen und/oder den Hyperboloidkörper 31 derart zu neigen, dass der engste Spalt zum Fadenausgang hin30 enger wird. Hierdurch wird erreicht, dass die Friktionskräfte, welche die Siebtrommeln auf den sich zu einem Faden verdichtenden Faserverbund ausüben, mit dessen Verdichtung zunehmen. Dabei k ann einerseits vermieden werden, dass der Faserverbund zu hohen Torsionsmomenten bzw. Zukräften ausgesetzt wird, die den Faserverbund bzw. Faden zum Zerreissen bringen. Zum anderen wird durch die zum Fadenausgang hin enger werdende Spaltzustellung gewährleistet, dass auf den die Spinneinrichtung verlassenden Faden so hohe Torsionsmomente ausgeübt werden können, dass eine ausreichende Zwirnung erfolgt. Die Dimensionen des engsten Spalts werden so eingestellt, dass er im Bereich der Einspeisung (Fasern 20) zweimal grösser und im Bereich des Fadenauslasses kleiner als der Fadendurchmesser ist.

Die Rotationshyperboloid-Siebtrommeln 31 und 32 werden durch die Antriebsmotoren 18,19 mit der Bewegungsrichtung 11,12 angetrieben. In ihrem Innern befinden sich die Saugeinrichtungen 13,14, deren Mündungen sich über einen Teil des Innenumfangs der Hyperboloid-Siebtrommeln 31, 32 erstrecken und kurz vor, auf oder hinter der Fadenbildungslinie 9 enden. Bevorzugt ist wiederum eine geringfügige Überlappung, wobei der Überlappungsbereich auf der Faserzufuhrseite (vgl. Fasern 20) vor dem engsten Spalt liegen. Die in Fig. 4 nicht dargestellte Faserzufuhreinrichtung besteht aus einem in dem engsten Spalt zwischen den Hyperboloidkörpern 31 und 32 hineinragenden Kanal mit schlitzförmiger Mündung, wobei sich die Mündung über zumindest einen Teil der Spaltlänge erstreckt. Der fertigen Faden wird durch Aufwickeleinrichtung 23, eventuell unter Zwischenschaltung eines Lieferwerks mit der Abzugsgeschwindigkeit Va abgezogen.

Im Betrieb wird die Oberflächengeschwindigkeit der Hyperboloide auf die einzustellende Zwirnung einerseits und auf die einzustellende Fadenabzugsgeschwindigkeit andererseits sorgfältig abgestimmt, wobei ein Kompromiss auch mit der ertragbaren Fadenzugkraft herbeigeführt werden muss. Die Abzugsgeschwindigkeit ist insbesondere dadurch begrenzt, dass der Faden einerseits nicht zu hohen Fadenzugkräften ausgesetzt werden noch andererseits verschlappen darf. Die gewünschte

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Grösse von am ist vom Verwendungszweck des Fadens abhängig und ist ein Erfahrungswert zwischen 100 und 150.

Versuche mit einer erfindungsgemässen Spinnvorrichtung, bei der zwei Absaugeinrichtungen mit geringer Überlappung verwendet wurden, ergaben folgendes:

zwei Hyperboloide grösster Durchmesser: 85 mm

Spaltbreite: 0,3 mm

Überlappung der Absaugeinrichtung:

0,9 mm

Kreuzungswinkel der Bewegungsvektoren 2 a: 140°

Faden: Baumwolle, Nennstapel 28 mm

1,54-

cm

Nm 24

m g

a metrisch •

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metrischer Drehungskoeffizient = 120

(am ist ein im wesentlichen anwendungsspezifischer

Koeffizient, durch den die Zwirnung des Fadens nach der Formel

T = am V Nm "

berechnet wird.)

Die Grösse von am ergibt sich aus dem Verwendungszweck des Fadens. Abzugsgeschwindigkeit Va = 300 m/min.

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Variiert wurde die Drehzahl der Hyperboloiden und zwar so, dass beide Hyperboloide im Punkt des Fadenausgangs jeweils dieselbe Umfangsgeschwindigkeit hatten. Gemessen wurde die Fadenzugkraft, mit der der Faden aus der Spinnvorrichtung abzuziehen war, sowie die für den fertigen Faden tatsächlich erzielten Drehungen T/m und die Festigkeit (Reisskilometer = Rkm). Die Oberflächengeschwindigkeit «u» wurde berechnet in den nach den folgenden Formeln ermittelten Optimalbereichen

4,25 X 10~3 -]=

am X Va

V q X sin a

< u < 0,95

Va cos a

60 als weiterem Bereich und

4,25 X 10"3 "m X Va^S1—" + Va X cos a < u < 0,85 V:

VT1

cos a als engerem Bereich.

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6

Es ergab sich mithin, dass in folgenden Bereichen günstige Werte für die Oberflächengeschwindigkeit u zu erzielen waren.

132 m/min < 220 m/min < u < 746 m/min < 833 m/min.

Die folgende Tabelle zeigt die Versuchsergebnisse:

Um/min 100 200 400 600 800 900

10

P(p) 55 32 28 22 19 15,7

t(l/m) 375 505 630 680 730 795

Festigkeit xs

(Rkm) 5,7 9,2 11,8 11,2 10,2 8,4

a metrisch 76,5 103 128,6 138 149 162

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Aus den Versuchsergebnissen ist abzulesen, dass zu hohe Umfangsgeschwindigkeiten einerseits und zu hohe Drehung andererseits eine Abnahme der Festigkeit bewirken. Beides ist für die Weiterverarbeitung nachteilig. Im unteren Grenzbereich werden lediglich so niedrige Drehungen bewirkt, dass eine aus- 2S reichende Festigkeit nicht zu erhalten ist.

Die Hyperboloidmäntel können z.B. in den Normalebenen entlang den Linien 36,37 abgeschnitten und demgemäss asymmetrisch ausgebildet sein. Eine derartige Ausbildung wäre günstig, wenn auf die entstehenden Fäden keine Zugkräfte aus- 30 geübt werden sollen.

In Fig. 4a ist eine Spinnvorrichtung dargestellt, die der in Fig. 4 ähnlich ist. Bei der in Fig. 4a dargestellten Spinnvorrichtung sind auf die Stirnflächen der Hyperboloid-Siebtrommel an der Austrittsseite die Stirnflächenwülste 34 und 35 aufgesetzt, wel- 3S che eine Klemmung des hier bereits zusammengeschlossenen Faserverbundes bewirken. Die Hyperboloid-Siebtrommeln besitzen im Bereich der Fadenbildungslinie eine Bewegungskomponente, welche die Drallgebung bewirkt und eine andere Bewegungskomponente, welche die Förderung des entstehenden 40 Faserverbundes und der Einzelfasern bewirkt. Die Förderwirkung wird durch die Stirnflächenwülste 34 und 35 noch unterstützt

Eine derartige zusätzliche Erhöhung des Torsionsmomentes kann vorteilhaft sein, wenn bei groben Fasern oder sehr hohen 4S Zwirnungen ein hohes Torsionsmoment aufgebracht werden muss, um die erforderliche Zwirnung zu erbringen. In diesen Fällen kann—wie bereits vorerwähnt—zweckmässigerweise auch ein zusätzlicher Falschdrallgeber 33, welcher hinter der Spinneinrichtung angeordnet ist, verwendet werden. s0

Im Zusammenhang mit Fig. 2seinoch darauf hingewiesen, dass die Faserzuführung mittels der Faserzuführeinrichtung 6 oder 7 oder auch durch beide erfolgen kann. Wenn die Faserzuführung durch beide Faserzuführeinrichtungen 6 und 7 erfolgt, so ist es erfindungsgemäss auch möglich, Fäden aus Fasermischungerr ss herzustellen, indem Fasern einer Provenienz über die Faserzuführeinrichtung 6 und Fasern der anderen Provenienz über die Faserzuführeinrichtung 7 eingegeben werden. Die in Fig. 2 dargestellte Spinnvorrichtung Iässt sich also gleichzeitig zum Mischen und Spinnen von Einzelfasern verwenden. Dabei 60 können die Faserzuführeinrichtungen 6 bzw. 7 gegeneinander in Richtung der Fadenbildungslinie versetzt sein oder es können hinter den Faserzuführeinrichtungen 6 bzw. 7 weitere Faserzuführeinrichtungen liegen. Hierdurch ist es möglich, Fäden zu spinnen, deren Kern sich hinsichtlich der Provenienz der Einzel- fi5 fasern und des Aufbaus von den Aussenfasern unterscheidet. Hierdurch lassen sich z.B. Effektgarne mit Kern-Manteleffekten herstellen, z.B. Faden mit einem Kern aus Chemiefasern zur

Erzielung hoher Festigkeit und einem Mantel aus Naturfasern zur Verbesserung des Aussehen, des Griffs, der Feuchtigkeitsaufnahme usw. (Vergleiche hierzu auch Fig. 6a, gestrichelte Darstellung).

Dabei kann — wie sich z.B. aus Fig. 4 ergibt, — der Kernfaden als Endlosfaden — z.B. als endloser Chemiefaden auf der Fadenbildungslinie 9 von oben zugeführt und zwischen den Oberflächen hindurchgeführt werden. Durch dieses, als vorteilhaft beanspruchtes Verfahren kann ein Spinnfaden erzeugt werden, dessen Mantelfasern aus Stapelfasern bestehen. Vorteilhafterweise ist der Endlosfaden ein textuierter, gekräuselter Faden mit einer dreidimensionalen Kräuselung, wie z.B. beim Falschzwirntexturieren oder beim Luftblastextuieren entsteht.

Es hat sich bei dem dieser Anmeldung zugrundeliegenden Spinnverfahren herausgestellt, dass sich bei dicken Fäden und insbesondere bei dicken Fäden, welche eine starke Zwirnung erhalten sollen, eine Ungleichmässigkeit der Zwirnung über den Fadenquerschnitt ergibt. Es wurde nämlich festgestellt, dass die im Faserverbund innenliegenden Fäden eine geringere Anzahl von Drehungen pro Meter aufweisen, als die im Faserverbund aussenliegenden Fäden. Es ist daher ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine gleichmässige Zwirnung über den Faserquerschnitt auch bei dicken Fäden zu erreichen. Hierzu wird ein zusätzliches Torsionsmoment in den Faserverbund durch eine Nadel eingebracht.

In Fig. 5, die im übrigen der Fig. 1 entspricht, wird auf der einen Seite der Siebbänder der entstehende Faden 10 kontinuierlich mittels nicht dargestellter Aufwickelungseinrichtung aus dem Bereich zwischen den Sieboberflächen 1 und 2 herausgezogen. Am anderen Ende der Vorrichtung befindet sich die Nadel 123, die in den Lagern 124 und 125 drehbar gelagert ist. Die Nadel wird durch Motor 127 über Riemen 128 und Riemenscheibe 126 angetrieben, und zwar im Sinne, mit dem die Bewegungsvektoren der Oberflächen 1 und 2 und die Luftströmung 3 und 4 die Fadenbildungslinie 9 umlaufen. Dabei kann die Nadel - was hier nicht besonders dargestellt ist—in axialer Richtung verlagert werden, so dass die Nadel unterschiedlich tief in den Bereich eintaucht, in dem die Einzelfasern 5 auf die Fadenbildungslinie 9 gegeben werden. In Versuchen hat sich eine Eintauchtiefe der Nadel in den Faserverbund von ca. 30 mm als sehr wirksam erwiesen. Dabei betrug der Durchmesser der Nadel 1,5 mm, wobei die Nadel an ihrem äusseren Ende in einem ca. 10 mm sich-erstreckenden Bereich konisch zugespitzt war. Die Drehzahl der Nadel betrug 60.000 U/min. Es konnte hierbei eine Zwirnung von 600 Tpm (Torsion per Meter) erreicht werden. Die Fadenabzugsgeschwindigkeit betrug 100 m/min.

Es sei anzumerken, dass die Nadel vorteilhaft auch in zwei Paaren von drehbaren Stützrollen, von denen mindestens eine angetrieben ist, gelagert werden kann, indem die Nadel durch Magnetkräfte in dem Spalt jedes Stützrollenpaares gehalten wird.

Die Nadel 123 kann—wie dargestellt — auch hohl sein. Durch die Nadel 123 wird ein Kernfaden 130 zugeführt. Dieser Kernfaden bildet dadurch, dass er in der Nadel zugeführt wird, zwangsläufig die Seele des zu bildenden Gesamtfadens und be-einflusst als solcher sehr wesentlich die textilen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Festigkeit und Dehnung. Es sei erwähnt, dass die Verwendung der Nadel bei allen in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen möglich ist.

In Fig. 6 und 6a ist eine Spinnvorrichtung mit einer Faserzuführeinrichtung 45 gezeigt. Die Spinnvorrichtungbestehts ausden zylindrischen Walzen 41 und 42. Die Mantelflächen der zylindrischen Walzen sind gelocht. Die zylindrischen Walzen werden gleichsinnig angetrieben. In den zylindrischen Walzen befinden sich Luftabsaugeinrichtungen, von welchen in Fig. 6 die Absaugstutzen 43 und 44 zu sehen sind. Die Faserzuführeinrichtung weist ein Gehäuse 45 auf, das in der Darstellung nach Fig. 6 in

der Tangentialebene geschnitten ist, welche im engsten Spalt zwischen den Walzen 41 und 42 an die Walze 41 gelegt ist. Im Gehäuse der Faserzuführeinrichtung sind die Lieferwalze 47 und die Kardierwalze 48 drehbar gelagert und durch hier nicht dargestellte getriebliche Verbindungen und Motoren angetrieben. Durch die Lieferwalze 47 wird die Lunte 46 in die Faserzuführung hineingezogen und in den Bereich des Umfangs der Kardierwalze 48 transportiert. Kardierwalze 48 ist in üblicher Weise auf ihrem Umfang mit Zähnen 53 versehen. Die Zähne 53 vereinzeln die Einzelfasern, die in der Lunte 46 zusammengeschlossen sind und transportieren diese Einzelfasern auf dem Umfang der Kardierwalze zu dem Kanaleingangsschlitz 51. Infolge der Zentrifugalkraft und der mittels Injektor 49 zugeführten Luftströmung, welche in dem Kanaleingangsschlitz 51 einen Unterdruck erzeugt, werden die Einzelfasern 50 in den Kanaleingangsschlitz 51 abgeschleudert, wobei sie im wesentlichen parallel zur Achse der Kardierwalze liegen. Der Faserzuführkanal verengt sich nunmehr und zwar sowohl in der zur Kardierwalzenachse parallelen Ausdehnung als auch im Querschnitt. Die Mündung 52 des Faserzuführkanals liegt daher parallel zu dem Spalt zwischen den beiden Walzen 41 und 42 und besitzt eine Länge, die auf die Stapellänge abgestimmt ist. Sie beträgt mindestens ein Drittel der luftdurchlässigen Länge der Walzen 41 bzw. 42. Die Mündung 52 ist nur wenige Millimeter (1 bis 5 mm) breit. Dadurch, dass der Querschnitt von dem Eingangsschlitz 51 bis zur Mündung 52 hinsichtlich seiner Form sich ändert und hinsichtlich seines Flächeninhalts abnimmt, sowie infolge der Einwirkung der durch Injektor 49 zugeführten Luftströmungen werden die Einzelfasern 50 gedreht und beschleunigt, so dass sie im wesentlichen in einer Ebene mit der Fadenbildungslinie ausgerichtet sind und mit Abstand voneinander unter einem Winkel von weniger als 30° auf die Fadenbildungslinie treffen. Die Fasern 50 werden sodann zu dem fertigen Faden 10 zusammengedreht. Es sei erwähnt, dass

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in den Faserzuführkanal zwischen Eingangsschlitz 51 und Mündung 52 noch weitere Luftkanäle münden können. Diese Luftkanäle sind so angeordnet, dass sie den Unterdruck im Eingangsschlitz 51 verstärken und die Beschleunigung, Vereinze-s lung, Drehung und Ausrichtung der Fasern in der angegebenen Weise begünstigen.

In Fig. 6a ist weiterhin dargestellt, dass der Faserzufuhrkanal Rippen 54 aufweist, welche von dem Kanaleingangsschlitz 51 fächerartig auseinanderlaufen. Die Rippen 54 bilden mit 10 der Wandung sanfte Übergänge (siehe Schnitt) und sind lediglich so hoch, dass sie die gegenüberliegende Wandung bzw. die gegenüberliegenden Rippen nicht berühren. Die Rippen bewirken, dass sich die Fasern 50 in eine zur Fadenbildungslinie parallelen Ebene begeben. Im Endbereich der Mündung 15 52 ist die Mündungsfläche nicht parallel zu der Fläche des engsten Spalts zwischen den Walzen 41 bzw. 42 ausgerichtet, sondern unter einem Winkel von 20°. Dadurch kann die in dem Faserzufuhrkanal entstehende Luftströmung gegen die Laufrichtung des Fadens 10 an dem engsten Spalt entweichen. Dadurch wird eine Streckung und Ausrichtung der Einzelfasern bewirkt.

In Fig. 6b ist eine andere Ausführungsform der Faserzufuhreinrichtung dargestellt, die den Vorteil hat, die parallele Aus-25 richtung der einzelnen Fasern untereinander und zu der Fadenbildungslinie sowie die Streckung der Fasern zu begünstigen. Der Aufbau der Faserzuführeinrichtung entspricht dem in Fig. 6a dargestellten mit der Ausnahme, dass die Kanalmündung 52 gegenüber dem Eingangsschlitz 51 weit in Richtung der 30 Fadenbildungslinie versetzt ist. Die hintere Begrenzung 56 des Zufuhrkanals sollte dabei gegenüber der Fadenbildungslinie einen Winkel e von weniger als 60° bilden; die vordere Begrenzung 57 bildet gegenüber der Fadenbildungslinie einen Winkel ô kleiner als 450.

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8 Blatt Zeichnungen

Claims

623362 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Spinnen eines Fadens aus Fasern, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verspinnenden Fasern (5) zwischen zwei im Bereich der Fadenbildungslinie (9) gegensinnig bewegte, luftdurchlässige Oberflächen (1,2) zugeführt werden, dass zumindest gegen eine dieser mit Fasern (6) beaufschlagten Oberflächen (1,2) in diesem Bereich eine Luftströmung (3,4) gerichtet ist, welche die betreffende Oberfläche (1,2) durchdringt und dass die Fadenbildungslinie (9) durch eine geradlinige Begrenzungslinie (16,17) des luftdurchströmten Flächenbereiches bestimmt wird.

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s

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Oberfläche von einer Luftströmung durchdrungen wird und dass die Bewegungsvektoren (11 und 12) der bewegten Oberflächen (1,2) sowie der Luftströmungen (3,4) die Fadenbildungslinie (9) gleichsinnig im Drehsinn des zu bildenden Fadens (10) umlaufen.

3. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvektoren (11,12) der Oberflächen (1,2) längs der Fadenbildungslinie (9) auf zu einander parallelen Ebenen liegen.

4,25 X 10 X am x sjn a x va + cos a X va < u < 0,85 X

VT

Va cos a liegt, wobei am der metrische Drehungskoeffizient q die Dichte des Fasermaterials a der halbe Kreuzungswinkel der Bewegungsvektoren

4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Oberflächen (1, 2) am Fadenausgang kleiner ist als der Durchmesser des zu erzeugenden Fadens (10).

5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfächen (1,2) als Zylinderflächen ausgebildet sind.

6. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvektoren (11,12) eine Komponente in Förderrichtung des Fadens (10) haben.

7. Verfahren nach Patentanspruch 1, insbesondere Verfahren zur Herstellung eines Fadens aus Einzelfasern unterschiedlicher Provenienz, dadurch gekennzeichnet, dass von jeder Seite der Fadenbildungslinie (9) ein Teil der Fasern (5) zugeführt wird, wobei insbesondere die Fasern einer Provenienz der einen Seite und die Fasern der anderen Provenienz der anderen Seite zugeführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichet, dass über den Wirkbereich der Oberflächen (1,2) in Richtung der Fadenbildungslinie mehrere Faserzuführungen vorgesehen sind.

9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Fadenbildungslinie (9) ein Endlosfaden als Kernfaden (130) zugeführt wird.

10

10. Verfahren nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der als Kernfaden (130) zugeführte Endlosfaden ein dreidimensional gekräuselter Faden ist.

(11 und 12),

Va die Abzugsgeschwindigkeit und u die Geschwindigkeit der bewegten Oberflächen am Fadenausgang bedeuten.

11. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die BewegungsVektoren (11,12) der Oberflächen (1,2,31,32) in dem zwischen ihnen gebildeten engsten Spalt kreuzen, und dass die die Fadenbildungslinie (9) bestimmende Begrenzungslinie im wesentlichen auf der Winkelhalbierenden des Kreuzwinkels liegt.

12. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der luftdurchlässigen Oberflächen (1,2,31,32) am Fadenausgang im Bereich

TJAJ A J.U A liul A Va ^ ^ ^ Q * "■

V? X sin a ' cos a liegt, wobei am der metrische Drehungskoeffizient q die Dichte des Fasermaterials a der halbe Kreuzungs winkel der Bewegungsvektoren (11 und 12),

va die Abzugsgeschwindigkeit und u die Oberflächengeschwindigkeit am Fadenausgang bedeutet.

(13,14) in einem Flächenbereich durchdrungen wird, dessen Begrenzungslinie (16,17) parallel zu den den engsten Spalt bildenden Mantellinien und zwischen der Fadenbildungslinie (9) und dem engsten Spalt liegt.

13. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der luftdurchlässigen Oberflächen (1,2,31, 32) in einem Bereich

14. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bereich, in dem die Einzelfasern (6) auf die Oberflächen (1,2,31,32) treffen, eine angetriebene rotierende Nadel (123) koaxial mit der Fadenbildungslinie (9) gelagert ist und dass der Faserverbund zusätzlich durch die Nadel (123) im Drehsinn des zu bildenden Fadens angetrieben wird.

15

15. Verfahren nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine konzentrische Längsbohrung der Nadel (123) ein Kernfaden (130) mit konstanter Geschwindigkeit in die Fadenbildungslinie (9) geführt wird.

16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aus Faserzufuhreinrichtungen, aus zwei im Bereich der Fadenbildungslinie gegensinnig bewegten, luftdurchlässigen Oberflächen sowie aus zwei in Bezug auf die Fadenbildungslinie ortsfesten Einrichtungen zum Erzeugen von Luftströmungen besteht, welche letzteren Einrichtungen auf den von den zugeführten Fasern abgewandten Seiten der bewegten Oberflächen angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die der jeweiligen Oberflächen (1,2) zugeordnete Einrichtung (13,14) zur Erzeugung einer Luftströmung- in Bewegungsrichtimg dieser Oberfläche betrachtet—vor der Fadenbildungslinie (9) angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegten Oberflächen (1,2) die perforierten Mäntel von Rotationskörpern sind, wobei jedem der Rotationskörper eine als Einrichtung zur Erzeugung einer Luftströmung ausgebildete Absaugeinrichtung (13,14,43,44) zugeordnet ist, deren Mündung sich über einen Teil des Innenumfangs und in Richtung der Fadenbildungslinie (9) erstreckt, wobei sich die Mündungen mit einer Breite von 0- bis 10-mal Fadendurchmesser überlappen.

19. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlappungsbereich — in Richtung der Faserzufuhr gesehen—vor dem engsten Spalt

20. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlappungsbereich - in Richtung der Faserzufuhr gesehen - 0- bis 10-mal Fadendurchmesser vor dem von den bewegten Oberflächen gebildeten engsten Spalt angeordnet ist.

20

21. Vorrichtung nach Patenanspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand und/oder die Lage der Achsen der Rotationskörper einstellbar ist.

22. Vorrichtung nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegten Oberflächen (1,2) als Mäntel von Rotationshyperboloiden (31,32) ausgebildet sind, deren Achsen derart gegeneinander verschränkt angeordnet sind,

dass die Rotationshyperboloide (31, 32) einen engsten Spalt miteinander bilden, der auf seinen beiden Seiten von jeweils einer geraden Mantellinie der beiden Rotationshyperboloiden begrenzt wird, wobei die geraden Mantellinien der Erzeugenden des jeweiligen Rotationshyperboloiden entsprechen, und dass zumindest einer der Mäntel der Rotationshyperboloide (31, 32) von einer auf seine Oberfläche gerichteten Luftströmung

23. Vorrichtung nach Patentanspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Hyperboloide (31,32) auf der Seite des Fadenauslaufs Scheiben (24,25) aufgesetzt sind, deren Durchmesser grösser ist, als der Durchmesser der grössten Hyper-boloidenquerschnittfläche.

24. Vorrichtung nach Patentanspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationshyperboloide derart asymmetrisch ausgebildet sind, dass sie keine zu ihrer Achse senkrecht liegende Symmetrieebene aufweisen.

25. Vorrichtung nach Patentanspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationshyperboloide am Fadenausgang einen kleineren Durchmesser haben als im Bereich der Faserzufuhr.

25

30

35

40

45

50

55

«0

65

zwischen den beiden bewegten Oberflächen (1,2) angeordnet ist.

26. Vorrichtung nach Patentanspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsabstand und/oder die Lage der Achsen der Rotationshyperboloide (31,32) einstellbar ist.

27. Vorrichtung nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtung zum Spinnen eines Fadens ein Drallgeber nachgeschaltet ist, welcher vorzugsweise auch eine Bewegungskomponente in Fadenförderrichtung hat.