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Verfahren und Spule zum Aufwickeln frisch gesponnener Kunstseidefäden
Die vorliegende Erfindung bezieht sich in erster Linie auf ein Verfahren zum Aufwickeln
frisch gesponnener Kunstseidefäden in kegelförmigen Schichten auf zylindrischen,
am einen Ende mit einem kegelförmigen Ansatz versehenen Spulen. Zweck der Erfindung
ist, einen von inneren Spannungen freien Faden unmittelbar auf der Aufwickelspule
zu erhalten.
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Es ist bekannt, daß ein frisch gesponnener Kunstseidefaden nach dem
Verlassen des Spinnbades noch nicht vollständig durchkoaguliert ist, da die koagulierende
Wirkung eine gewisse Zeit benötigt, um in den Faden einzudringen; diese Wirkung,
die eine Verkürzung des Fadens hervorruft, kommt erst zum völligen Durchbruch, wenn
der Faden bereits auf der Spule aufgewickelt ist.
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Beim Aufwickeln von Kunstseidefäden auf starre Spulen in zylindrischen
Schichten ergibt sich daher bekanntlich, daß die Fadenlagen, die zuerst aufgewickelt
werden, wegen der Starrheit der Spule die genannte Verkürzung nicht herbeiführen
können, während die oberen Schichten sich aber in größerem oder kleinerem Ausmaße
zu verkürzen vermögen, da die darunter befindlichen Fadenschichten als nachgiebiges
Polster wirken. Es bilden sich daher im Wickel von Schicht zu Schicht veränderliche
Spannungen, die auch bei der späteren Verarbeitung nicht verschwinden.
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Auch beim Aufwickeln von Fäden in kegelförmigen Schichten nach dem
in der Baumwollspinnerei bekannten und auch für das Aufwickeln frisch gesponnener
Kunstseidefäden angewendeten Verfahren entstehen dieselben Spannungsunterschiede
im Faden in periodischer Weise bei jedem Fadenführerhub, da sich der Faden während
dieser Periode nacheinanderfolgend einmal in unmittelbarer Berührung mit dem starren
Körper der Spule und das andere Mal auf dem äußeren Durchmesser der als nachgiebiges
Polster wirkenden Wicklung aufgewickelt befindet.
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Um diese Übelstände zu beseitigen, wird z. B. das auf der Spule aufgewickelte,
gewaschene und getrocknete Gespinst wieder abgewickelt und in Strähnen zusammengefaßt,
welche sodann benetzt und von neuem getrocknet werden, worauf erst der Faden zur
weiteren Verarbeitung in Kötzerform oder auf Spulen aufgewickelt wird.
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Es ist auch bekannt, das Haspeln und die nochmalige Benetzung und
Trocknung dadurch zu vermeiden, daß man dem Faden die Möglichkeit gibt, auf der
Spule zu schrumpfen, ohne durch diese behindert zu sein. Zu diesem Zweck werden
z. B. im Umfang veränderbare Spulen verwendet, welche dem aufgewickelten Faden die
Möglichkeit geben, sich nach Belieben zu verkürzen. Es sind ferner auch besondere
Verfahren zum Aufwickeln frisch gesponnener Kunstseidefäden bekanntgeworden, die
ebenfalls dem Zweck dienen, den Fäden auf der Spule die Möglichkeit zum Schrumpfen
zu geben. Insbesondere bediente man sich hier der Aufwicklung des Fadens in Wellenform;
wodurch der Faden sich unter Streckung der Wellen zusammenziehen kann.
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Das Verfahren zum Aufwickeln frisch gesponnener Kunstseidefäden nach
der Erfindung bedient sich einer mit einem kegelförmigen Ansatz versehenen Spule.
Gemäß
dem Verfahren nach der Erfindung wird dem Faden die Möglichkeit gegeben, sich über
der starren Spule ungehindert zusamme , zuziehen. Das Verfahren besteht darin, daß
d Fadenführer auf seinem Wege parallel zur lenachse jeweils um einen Betrag fortgesch'ti
wird, der ein wenig kleiner ist, als die Dicke einerf Fadenschicht beträgt. t Dadurch
wird erreicht, daß die aufeinanderfolgenden kegelförmigen Schichten sich so aufeinanderlegen,
daß die innersten Windungen der Wicklung nach den ersten Schichten nicht mehr dazu
kommen, den zylindrischen Körper der Spule zu berühren und die Wicklung sich von
dem Spulenkörper zu entfernen strebt. Das Maß dieser Entfernung des Fadens vom Spulenkörper
wird so gewählt, daß sie praktisch durch die von der nachträglichen Koagulation
verursachte Zusammenziehung des Fadens aufgehoben wird, d. h. daß die durch die
nachträgliche Koagulation hervorgerufene Verkürzung des Fadens diesen zur Abstützung
auf den Spulenkörper führt, und zwar ohne jegliche Spannung.
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Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, daß der kegelförmige Spulenansatz
nach außen, vorzugsweise ellipsenförmig, gekrümmt ist. Dadurch wird der Faden in
nach außen gekrümmten, der Krümmung des Spulenansatzes entsprechenden Schichten
aufgewickelt. Auf diese Weise werden, wie es im folgenden noch näher erläutert ist,
die Bedingungen günstiger, unter denen der Faden steht, soweit diese Bedingungen
die Möglichkeit einer Verkürzung des Fadens auf Grund des Vorhandenseins der unteren
als Polster wirkenden Schichten betreffen.
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Die Erfindung wird an Hand der Abb. z bis 3 noch besser verständlich.
In diesen Abbildungen sind im Längsschnitt zylindrische Spulen teilweise dargestellt,
die an ihrem einen Ende kegelförmig nach außen erweitert sind und zum Aufnehmen
des in kegelstumpfförmigen oder im wesentlichen kegelstumpfförmigen Schichten abgelegten
Fadens bestimmt sind. In allen Abbildungen ist X-X die Achse der Spule, C der zylindrische
Spulenteil und R der kegelstumpfförmige Ansatz; S sind Windungen des Fadens, die
schematisch und zwecks besserer Klarheit in vergrößertem Maßstabe dargestellt sind.
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Die Windungen des Fadens sind auf die Spulen durch die hin und her
gehende Bewegung des Fadenführers in kegelstumpfförmigen Schichten in an sich bekannter
Weise abgelegt. Aus Abb. x ist zu erkennen, daß es zwecks Erzielung eines regelmäßigen
Aufwickelns eigentlich notwendig ist, für jede aufgewickelte Schicht den Fadenführer
in Richtung der Spulenachse um eine genau der Dicke des Fadens entsprechende Strecke
weiterzuschalten.
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Abb. a zeigt die Form, die die Wicklung annimmt, wenn der axiale Vorschub
des Fadenführers geringer ist, als die Dicke des Fadens beträgt. Dann legen sich
die nachfolgenden Schichten derart aufeinander, daß sie sich vom zylindrischen Teil
des Spulenkörpers entfernen. Mit einem solchen Verfahren kann man sogar ";praktisch
glockenförmige Wickel erhalten, die die '`Spule nur bei ihrem Ansatz R berühren
und sich dann als eine erzeugende AL von der Spule entfernen.
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Die in Abb. a dargestellte Bewicklung zeigt schematisch und zwecks
deutlicher Veranschaulichung mit übertriebener Abweichung der Erzeugenden
AL von dem Spulenkörper den Grundgedanken, auf dem die Erfindung beruht.
Wie schon gesagt wurde, verfährt man erfindungsgemäß so, daß der Abstand, der zwischen
dem sich aufwickelnden Faden und dem Spulenkörper infolge der besonderen Fadenführung
sich zu bilden sucht, durch die infolge der nachträglichen Koagulation hervorgerufene
Zusammenziehung des Fadens und die daraus folgende Annäherung des Fadens an den
Spulenkörper ausgeglichen wird. Diese beiden Vorgänge verhindern einerseits, daß
die nachfolgenden Fadenschichten sich immer mehr vom Spulenkörper entfernen und
bewirken andererseits, daß der Faden sich nach beendeter Aufwicklung praktisch ohne
jede Spannung auf dem Spulenkörper abstützt.
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Zuweilen werden jedoch die geschilderten Ergebnisse in derPraxis nicht
vollkommen erhalten, und es erweisen sich vielleicht einigt Windungen ein wenig
aufgelockert, während andere noch Spuren von Spannungen haben. Um die Bedingungen
bezüglich der dem Faden gegebenen Möglichkeit, sichungehindertzusammenzuziehen,
noch günstiger zu gestalten, wird, wie oben bereits ausgeführt, dem kegelförmigen
Spulenansatz ein nach außen gekrümmter Querschnitt gegeben. Dabei kann dem Fadenführer
eine solche hin und her gehende Bewegung erteilt werden, daß sich der Faden in Schichten
legt, die in ihrer Form dem nach außen gekrümmten kegelförmigen Spulenansatz entsprechen.
Die Wirkung einer solchen Maßnahme ist durch die Abb. 3 und ¢ erläutert.
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Wie oben erwähnt, wirken bei der Aufwicklung eines Fadens auf eine
Spule die unteren Schichten als nachgiebiges Polster und können eine gewisse Verkürzung
des Fadens erlauben, ohne daß in ihm Spannungen auftreten. Wird aber die Wicklung
nach kegelförmigen Schichten in üblicher Weise aufgewickelt, so weist jede Windung
der Wicklung eine verhältnismäßig lange Strecke auf, für die der Abstand vom starren
Körper der Spule (d. h. die Dicke der untenhegenden Wicklung) zu klein ist, als
daß, wie oben dargelegt, die unteren Schichten hinreichend als nachgiebiges Polster
wirken könnten.
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Dies wird im Diagramm der Abb. q. klargestellt, das die Art der Veränderung
des Abstandes der einzelnen Punkte einer Fadenwindang
vom zylindrischen
Teil des Spulenkörpers zeigt, und zwar sind diese Abstände im Diagramm als Ordinaten
angeführt, während die Abszissen verhältnisgleich dem Drehwinkel der Spule sind,
wobei 0-0' die Drehung entsprechend einem Doppelhub des Fadenführers "zeigt. Im
Diagramm zeigt Oa=0'e den maximalen Abstand des Fadens voni Spulenkörper, d. h.
die Gesamtdicke der Wicklung.
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In einer üblichen, aus kegelförmigen Schichten bestehenden Wicklung,
bei unveränderlichem Verhältnis zwischen der Drehungsgeschwindigkeit der Spule und
der linearen Geschwindigkeit des Fadenführers, ändert sich der Abstand des Fadens
vom zylindrischen Teil des Spulenkörpers je nach der Drehung der Spule, und der
einem Doppelhub des Fadenführers entsprechende Verlauf der Wicklung (was obenstehend
als eine Windung der Wicklung bezeichnet ist) so, wie im Diagramm der Abb. 4 durch
die Linien b und rd dargestellt ist. In Abb. 4 ist eine Waagerechte in-in oberhalb
der Waagerechten 0-0' eingezeichnet. Der Zwischenraum zwischen diesen beiden
Waagerechten soll-der kleinstmöglichen, auf dem Spulenkörper liegenden Fadenschicht
entsprechen, die gerade noch ausreicht, um als nachgiebiges Polster für den sich
beim Aufwickeln zusammenziehenden Kunstseidefaden zu dienen.
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Erfindungsgemäß wird das Aufwickeln des frisch gesponnenen Kunstseidefadens
noch dadurch verbessert, daß man den Teil einer jeden Windung, der einen ungenügenden
Abstand vom Spulenkörper hat, kürzer macht, als es beim Bilden der üblichen kegelförmigen
Schichten der Fall ist. Zu diesem Zwecke wird der Ansatz der Spule nach außen, z.
B. ellipsenbogenförmig, gekrümmt ausgebildet, und es wird dem Fadenführer eine derartige
Bewegung mit veränderlicher Geschwindigkeit erteilt, daß sich der Faden auf der
obengenannten, nach außen gekrümmten Oberfläche verteilt, daß also sämtliche Fadenschichten
bis zum Ende des Aufwickelns eine nach außen gekrümmte Fläche bilden. Die hierzu
notwendige Bewegung des Fadenführers ist langsamer im ersten Teil des Hubes (von
links nach rechts in den Abbildungen) und rascher im letzten Teil, beim Rückwärtshub
dagegen umgekehrt. Im Diagramm der Abb. 4 ist der durch einen Doppelhub des Fadenführers
gezeitigte Verlauf einer solchen Bewicklung durch die Linien b' und
d' angedeutet. Aus diesem Fadenverlauf ersieht man, daß die Windungsstrecke,
deren Punkte einen kleineren Abstand als der Zwischenraum zwischen den Waagerechten
m-in und 0-0' beträgt, vom Spulenkörper haben, in diesem Falle der Windungsteil
f'-C-f' ist, der viel kleiner ist als der sich bei einer Bewicklung in kegelförmigen
Schichten ergebende Teil 1-C-1. Kurz gesagt ist die Form der Flächen, auf die sich
die Fadenschichten auflegen, eine solche, daß, während ein großer Teil einer jeden
Windung einen erheblichen Abstand vom Spulenkörper hat, der Teil der Windung, der
einen unter einem gewissen Grenzwert stehenden Abstand von der Spule hat, verhältnismäßig
klein ist; die diesem Teil entsprechende Bewegung des Fadenführers ist rascher,
und die Strecke des aufgewickelten Fadens, die einen kleinen ungenügenden Abstand
von der Spule hat, ist somit auf den kleinstmöglichen Wert herabgesetzt.
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In Abb. 3 ist der nach außen ellipsenbogenförmig gekrümmte, kegelförmige
Ansatz der Spule dargestellt. Dort bedeutet die gestrichelte Linie die äußere zylindrische
Oberfläche der Wicklung, während mit n' -P die nach außen ellipsenbogenförmig
gekrümmte Oberfläche der letzten Windung bezeichnet ist.
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Die Erscheinungen, die infolge der Ausführung der Bewicklung in der
beschriebenen Art durch eine etwas weniger als die Dicke einer Fadenschicht betragende
Vorwärtsbewegung desFadenführers und durch die Ausbildung der Schichten in nach
außen gekrümmter Form eintreten, ergänzen sich gegenseitig in der Praxis derart,
daß sie die durch die nachträgliche Koagulierung und durch die Nachbehandlung des
Kunstseidefadens auf der Spule selbst bedingteVerkürzung des Fadens erlauben, ohne
daß in diesem Spannungskräfte wirksam werden.