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Einrichtung zum Zwirnen von kontinuierlichem Fasergarn
Die Erfindung betrifft das Zwirnen von kontinuierlichem Fasergarn und bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung zum Zwirnen von Garnen, die aus mehreren Einzelfaden zusammengesetzt sind.
Beim Zwirnen wird eine Spule auf einer vertikalen Spindel mit hoher Geschwindigkeit in Umdrehung versetzt und das Garn an der Spitze dieser Spule durch eine Ballonführung, die sich in dem erforderlichen Abstand unmittelbar oberhalb der Spindel befindet, abgezogen und dann in Form einer Rolle wieder aufgewickelt. Die rasche Umdrehung der Spule bewirkt, dass das Garn zwischen der Abzugstelle und der Baltonführung einen Ballon bildet, der zeitweise einfach oder mehrfach sein kann, was vor allein von der Höhe der Abzugstelle, den geometrischen Verhältnissen, d. h. von der Form und den Abmessungen dar Spule und von der Umdrehungsgeschwindigkeit abhängt. Das bedeutet, dass bei einem mehrfachen Ballon das Garn zwischen der Abzugstelle und der Ballonführung einen ungefähr sinusförmigen Weg zurücklegt.
In Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Ballons ändert sich die Spannung des Garnes im Ballon, jedoch nicht der erhaltene Drall. Bei mehrfachem Ballon beträgt die Spannung die Hälfte oder weniger als dann, wenn das Garn einen einfachen Ballon bildet.
Bei einem Zwirnvorgang dieser Art wird der gewünschte Endzwirn nur an oder in der Nähe der Aufwickelstelle des Garnes auf die Abgabepackung erhalten, wobei von der Abzugstelle des Garnes von der Spule bis zur Aufwickelstelle der jeweils vorhandene Drall von Null bis zu einem Maximalwert ansteigt'.
Wenn das Garn bloss in geringem Ausmass gezwirnt werden soll, z. B. mit ungefähr 0, 8-4 Umdr/cm, entstehen dadurch Schwierigkeiten, dass die im Bereich der Abzugstelle auftretende Zwirnung nicht hinreichend ist, um die Fäden eng beisammen zu halten, insbesondere dann, wenn das Garn einen mehrfachen Ballon bildet. Als Folge davon treten-im Garn in Abständen Fadenschlingen auf, die entweder von einem einzelnen, schlaffen Faden oder von mehreren schlaffen Fäden gebildet werden. Solche Schlingen vermindern häufig die Brauchbarkeit des Garnes bei späteren Wirk-, Web-, Flecht- oder andern textilen Arbeitsvorgängen.
Wenn einem Garn ein starker Drall verliehen wird, tritt normalerweise die Schlingenbildung nicht auf, da eine Zwirnung im unteren Abschnitt von beispielsweise 20 Umdr/cm bei 60 Denier-Garnen und darunter hinreichend ist, um alle Fäden zu einem zusammenhängenden Gebilde zusammenzuhalten. Bei. hohen Zwirnungen können andere Schwierigkeiten beim Aufwickeln auftreten, doch beziehen sich diese nicht auf die Erfindung, ausgenommen insofern, als die Arbeitsbedingungen der Erfindung solche sein sollen, dass solche Schwierigkeiten vermieden werden.
Eine Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, alle oder nahezu alle Schlingen zu vermeiden. die in einem niedrig gezwirnten Multifilamentgarn während des Zwirnens in geringem Masse entstehen können. Demgemäss betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Zwirnen von kontinuierlichem Fasergarn mit einer stehenden Spindel, die mit hoher Geschwindigkeit rotiert und eine Garnspule mitbewegt, von welcher das Garn über Kopf unmittelbar abgezogen wird, und mit einer Vorrichtung, welche das Garn über das obere Ende der Spule abzieht und auf eine Garnrolle wieder aufwickelt, wobei oberhalb der Spindel ein Fadenführer vorgesehen ist, und die sich im wesentlichen dadurch kennzeichnet, dass zwischen Spule und Fadenführer eine Falschzwirnvorrichtung angeordnet ist, welche dem zwischen der Spule und dem Fa- denführer befindlichen,
ballonierenden Garnabschnitt fórtlaufend einen den im Garn bereits vorhandenen Draht verstärkenden Falschdrall erteilt.
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Der Falschdrall soll so beschaffen sein, dass die eiizeinen Fäden des Garnes genügend fest zusam- mengehalten sind, um an einer Schlingeubildung auch in geringem Ausmass gehindert zu sein. Vorzugs- weise wird dem Garn im Ballonabschnitt ein Gesamtdrall von etwa 8 bis 12 Umdr/cm bei Garnen von
60 Denier und darunter verliehen.
Gemäss einer praktischen Ausiührungsform des Erfindungsgegenstandes ist die Falschzwirnvorrichtung von einem feststehenden Ring gebildet, wobei das ballonierende Garn an der Wand der Öffnung des Ringes abrollt. Zweckmässig wird dieser Ring aus gummiartigem Material, wie z. B. natürlichem oder syntheti- schem Gummi, hergestellt. Infolge der ballonförmigen Bewegung des Garnes tritt bei der Berührung mit der Reibungsoberfläche des feststehenden Ringes der Effekt ein, dass das Garn längs dieser Oberfläche ab- rollt und solcherart um seine eigene Achse gedreht wird. Auf diese Weise wird dem zwischen der Rei- bungsoberfläche des Ringes und dei Abzugstelle an der Spule befindlichen Garnabschnitt ein den norma- len Drall verstärkender Falschdrall verliehen.
Dieser zusätzliche Drall kann durch Wahl der Lage und Be- schaffenheit der Reibungsfläche so wirksam gestaltet werden, dass jede Schlingenbildung verhütet wird.
Es wurde beim Spinnen von abgezogenen Strähnen aus Stapelfasern zu Garnen auf einer Ringspinn- maschine schon vorgeschlagen, dem abgezogenen Strähn bei einem Punkt zwischen den vorderen Abzug- walzen und der Ringspindelballonführung einen Falschdrall zu verleihen, damit der von den vorderen
Walzen ablaufende Strähn durch den zeitweise aufgedrückten Falschdrall kompakter und fester gemacht wird. Bei diesem Verfahren wird wegen der linearen Fortbewegung des Strähns von den Abzugwalzen nach der Falschdralleinrichtung zu der Ballonführung und schliesslich zur Ringspindelaufwicklung der vorüber- gehende Falschdrall kontinuierlich den Strähnabschnitten zwischen der Falschzwirnvorrichtung und den
Abzugwalzen verliehen. Diesen Falschdrall verliert jedoch der Strahn sofort wieder, wenn er die Falsch- zwirnvorrichtung verlässt.
In dem Strähn ist daher während des eigentlichen Spinnvorganges, d. h. während er sich in der Ballonphase zwischen der Ballonführung und der Ringspindel befindet, kein Falschdrall mehr vorhanden.
Die vorliegende Erfindung befasst sich im Gegensatz dazu nicht mit dem Abziehen und Spinnen von
Stapelfaserprodukten zu Garnen. Sie bezieht sich vielmehr auf das Aufzwirnen von kontinuierlichen Fa- sergarnen. Der vorübergehende Drall wird dazu verwendet, um zu erreichen, dass die einzelnen Fasern sich im ballonierenden Garn nicht vom Faserbündel trennen können.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform schematisch veranschaulicht. Fig. l ist eine Seitenansicht der erfindungsgemässen Einrichtung, Fig. 2 zeigt eine Ballonführung mit Ringhalterung, Fig. 3 zeigt einen Gummiring, der in die Halterung gemäss Fig. 2 einsetzbar ist, und Fig. 4 ist ein Schnitt durch den Ring gemäss Fig. 3.
Bei der Einrichtung gemäss Fig. 1 dreht die mit hoher Geschwindigkeit rotierende Spindel 1 die Garn- spule 3 mit. Infolge der Rotationsgeschwindigkeit bildet das Garn o einen Ballon, während es sich zu der Ballonführung 7 bewegt, die oberhalb der Spindel 1 angeordnet ist. Die Führung 7 ist an einem Ende eines starken Drahtes ausgebildet, der die Ballonführung mit einem Ringhalter 9 (Fig. 2) verbindet und mit sei- nem andern Ende an der Maschine schwenkbar gelagert ist. Innerhalb des Ringhalters 9 ist ein Ring 11 (Fig. 3 und 4) aus natürlichem oder synthetischem Gummi angebracht, der dazu dient, dem Garn einen
Falschdrall zu verleihen.
Der Schubmechanismus 13 umfasst einen Arm 17, der auf einer hin-und hergehenden Welle 15 schwenkbar gelagert ist und einen Fadenführer 19 trägt, der das Garn direkt auf die Rolle 21 auflegt, wel- che durch Friktion von der Antriebswalze 23 angetrieben ist.
Das Garn ist von der Baiionführung 7 nach oben zu einerFührung 25 im rückwärtigen Teil der Schub- einrichtung geführt und wird dann auf die Rolle 21 durch den Fadenführer 19 aufgelegt.
Aus den Fig. 3 und 4 ist zu ersehen, dass der Ring 11 eine abgerundete Innenkante 27 besitzt, an der das Garn mit ihm in Berührung kommt. Der Inneuaurchmesser des Ringes kann etwa 0, 3 - 1, 6 cm betra- gen. Der Krümmungsradius der abgerundeten Kante beträgt vorzugsweise 0, 25 cm, kann jedoch jeden beliebigen Wert bis 0,63 cm haben.
In Fig. 1 sind die Abstände des Ringes 11 von der Spitze der Garnspule 3 bzw. der Ballonführung 7 vom Ring 11 nur schematisch angedeutet, da diese Abstände so gewählt werden müssen, dass sie den er- forderlichen Schmiesungswinkel des Garnes um die abgerundete Kante 27 des Ringes 11 ergeben. Diese
Abstände hängen ab von der Beschaffenheit des Materials des Ringes 11 und von dem Ausmass des Falsch- zwirnes, der dem Garn verliehen werden soll. Der durch die Berührung mit dem Ring 11 erhaltene Falsch- drall hat den gleichen Drehsinn wie der richtige Drall des Garnes, den er im Garnabschnitt zwischen dem Ring und der Spule 3 verstärkt. Das bedeutet, dass der Drall von der Zuführungsseite des Ringes 11 bis zur
Spule 3 zurückreicht.
Dieser Drall verschwindet fast unmittelbar aus dem Garn, nachdem dieses infolge
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seiner Vorwärtsbewegung oben aus dem Ring 11 ausgetreten ist, so dass das Garn nur mit d2m gewünschten geringen Drall wieder aufgespult wird, der beispielsweise zwischen 0, 8 und 4 Umdr/cm betragen kann. Das Ausmass des erforderlichen Falschdralles hängt von der Beschaffenheit des Garnes ab,'z. B. von dessen Zusammensetzung, der Anzahl und dem Titer der einzelnen Fäden, dem Vorhandensein von Schlichte usw., soll jedoch ein solches sein, dass zusammen mit dem erzeugten richtigen Drall die Zwirnung im Garnballon mindestens 6 Umdr/cm, vorzugsweise ungefähr 8 - 12 Umdr/cm, beträgt.
Es ist natürlich auch möglich, den Ring in Umdrehung zu versetzen, so dass er, je nach seiner Drehrichtung, dem Garn einen grösseren oder geringeren Falschdrall verleiht als dies bei einem feststehenden Ring der Fall ist. Die Drehrichtung muss derjenigen des den Ballon bildenden Garnes entgegengesetzt sein, wenn der Dralleffekt des Ringes erhöht werden soll. Auch kann die Ballonführung selbst so ausgebildet sein, dass sie einen Gummiring tragen kann, aus dem das Garn im wesentlichen axial austritt und der eine Bohrung mit einem solchen Durchmesser besitzt, dass das Garn bei Berührung mit der Innenfläche eine , Abrollbewegung durchführt.
Das Ausmass des Falschdralles bei einer gegebenen Reibungsoberfläche und irgendeinem gegebenen Verfahren hängt unter anderem von der Beschaffenheit der Reibungsfläche, dem Berührungswinkel des mit der Fläche in Kontakt stehenden Garnes und von der Spannung des Garnes zwischen dieser und dem Abzugspunkt ab. Die beiden lerzteren Bedingungen verändern sich in Abhängigkeit von der Form des zu einem bestimmten Zeitpunkt gebildeten Ballons. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass das Ausmass des Dralles im wesentlichen konstant zu bleiben trachtet und dem Zweck entspricht, wenn die Beschaffenheit der Reibungsfläche richtig ist. Bei genügend hoher Anbringung der Ballonführung und der Reibungsfläche kann man erreichen, dass der Ballon immer mehrfach auftritt, so dass die Spannung im Garn ständig auf einem wesentlich niedrigeren Wert als normal bleibt.
Es ist manchmal wünschenswert, dass das Garn mit der Reibungsfläche nur unter bestimmten Bedingungen in Berührung kommt, z. B. wenn das Garn die Spule nur auf der oberen Hälfte verlässt und diese Spule an beiden Enden konisch ist. Andernfalls würde ein einspringender Ballon am unteren Ende der Spule entstehen und zu einem Verfilzen des Garnes führen. Um dies bei einer Einrichtung mit Gummiring zu erreichen, kann unter diesem ein zweiter glatter Metallring mit etwas grösserem Innendurchmesser angebracht werden, der eine begrenzte Auf-und-Abbewegung ausführt, die mit der Garnabzugsquerbewegung synchronisiert ist. Die Anordnung ist so getroffen, dass der Metallring in seiner unteren Stellung das den Ballon bildende Garn in einer solchen Weise berührt, dass dieses an einer Berührung mit der Innenfläche des Gummiringes gehindert wird.
Die Bewegung des Metallringes ist zeitlich so abgestimmt, dass dieser seine untere Lage während derjenigen Zeitspanne einnimmt, in welcher das Garn von der unteren konischen Endpartie der Spule abgenommen wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Gummiring während derjenigen Zeit, in welcher das Garn von dem unteren Ende der Spule abgezogen wird, arbeitet, während der Metallring, der verchromt sein kann, zu glatt ist, um den Lauf des Garres zu behindern oder zu bewirken, dass das Garn um seine Achse rotiert und einen Falschdrall erhält.
Jedes Material, das einen genügend hohen Reibungskoeffizienten mit dem betreffenden Garn und eine hinreichende Dauerhaftigkeit besitzt, ist für die oben erwähnte Reibungsfläche geeignet. Natürlich darf es nicht so beschaffen sein, dass es die Festigkeit oder Beschaffenheit des Garnes verändert oder dass es das Garn abreibt und einzelne Fädchen abtrennt. Bei kontinuierlichen Fasergarnen aus linearen synthetischen Polyamiden von 30 bis 120 Denier mit Fäden von 3 bis 6 Denier hat sich vulkanisierter Naturgummi mit Graphit als Füllstoff als brauchbar erwiesen. Wegen ihrer Widerstandsfähigkeit haben sich der unter dem Namen"Prescolan"gehandelte Polyestergummi und der"Neoprene"genannte synthetische Gummi mit einer Shore-Härte von 500 bis 900 als möglicherweise noch geeignetere Materialien erwiesen.
Es wurde ferner gefunden, dass möglicherweise infolge des zusätzlichen Dralles, der das gewöhnliche Abziehen des Garnes von der Spule unterstützt, und infolge der längeren Zeit, in der der Ballon in mehrfacher Gestalt auftritt, die Spannung des Garnes beim Aufwickeln tatsächlich geringer ist als üblich, und dass infolgedessen eine losere Rolle aufgewickelt werden kann. Dies ist bei Nylongarnen vorteilhaft, insbesondere deshalb, weil es wünschenswert ist, die Rollen so lose wie möglich aufzuwickeln, um ein späteres Zusammenziehen der Garne zu ermöglichen.
Andere Mittel zum Falschzwirnen des einen Ballon bildenden Garnes können ebenfalls verwendet werden, doch sind sie normalerweise nicht so vorteilhaft und einfach wie der erfindungsgemäss verwendete Gummiring. So können z. B. die üblichen Falschzwirnspindeln oder rotierende Gummibuchsen verwendet werden, die entweder oberhalb oder unterhalb der Ballonführung angebracht sind.
Beispiel l : Etn 60 Denier Nylongarn mit ZOFädenund 1,3 Drehungen pro cm Z-Drall wurde von einer doppelkonischen Spule mit 19 Umdr/cm Z aufgezwirnt. Die Spule drehte sich mit 9000 Umdr/min
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auf einer vertikalen Spindel und das gezwirnte Garn wurde auf eine Rolle mit 3200 cm/min aufgewickelt. Die Windungslänge der Spule betrug 20 cm, während der Abstand von der Spulenspitze bis zu der direkt oberhalb der Spindel gelegenen Ballonführung 4, 4 cm betrug. In einem Abstand von 1,9 cm unterhalb der Ballonführung befand sich ein mit vulkanisiertem Naturkautschuk mit Graphit als Füllstoff ausgekleideter Ring mit einem Innendurchmesser von 1, 27 cm, der mit dem einen Ballon bildenden Garn ständig in Berührung war und auf diese Weise letzterem einen Falschdrall verlieh.
Die aufgewickelte Garnspule war lockerer als normal und zeigte keine Fadenschlingen.
Beispiel 2 : In einem Dauerversuch von 6 Wochen wurde ein Nylongarn von 60 Denier mit 20 Fäden und einem Z-Drall von 1, 3 Drehungen pro cm von einer doppelt konischen Spule auf 17,5 Umdr/cm Z aufgezwirnt. Die Verhältnisse waren dieselben wie bei Beispiel 1, jedoch mit dem Unterschied, dass der Ring aus synthetischem Gummi mit einer Shore-Härte von 750 bestand und einen Innendurchmesser von 0,95 cm aufwies. Zu gleicher Zeit lief ein Prüfvergleichsversuch mit einer Kappe aus Kunststoff auf der Spule, jedoch ohne Ring zur Herbeiführung eines Falschdralles. In dem aufgewickelten Kontrollgarn waren dreimal so viel Schlingen als in dem mittels des Gummiringes falschgezwirnten Garn.
Beispiel 3 : Ein Nylongarn von 60 Denier mit 20 Fäden und Null-Drall wurde auf einen Z-Drall mit 12, 5 Umdr/cm aufgezwirnt. Die Geschwindigkeit der Spindeln mit den Zuführungsspulen betrug 9000 Umdr/min, während die lineare Geschwindigkeit des aufgewickelten Garnes 4572 cm/min war.
17 Spulen wurden mit synthetischen Gummiringen mit einer Shore-Härte von 600 und einem Innendurchmesser von 0, 95 cm aufgezwirnt, die 2,54 cm unterhalb der Ballonführung den ballonbildenden Garnen einen Falschdrall verliehen. 17 Spulen wurden dagegen ohne die Verwendung solcher Ringe aufgezwirnt Von den letzteren fertigen Garnrollen mussten drei nach dem Aufzwirnen wegen einzelner oder mehrfacher Fadenschlingen ausgeschieden werden. Dagegen war von den mit Hilfe der Gummiringe aufgezwirnt- ten Garnen keines schadhaft.
Obwohl bei den obigen Beispielea C'ylongarne mit 60 Denier erwähnt sind, ist festzuhalten, dass die Erfindung auch bei Garnen ändern Titers anwendbar ist. Es sind auch schon andere kontinuierliche Fasergarne, z. B. solche aus"Terylene"-Poiyesterfasern mit 75 Denier, gemäss der Erfindung erfolgreich aufgezwirnt worden.
Es ist auch möglich, die Erfindung bei einer Zwirneinrichtung zu verwenden, die mit einem sehr hohen Garndurchsatz von 30480 cm/min arbeitet und bei welcher bloss 0, 4-0, S Umdr/cm dem kontinuierlichen Fasergarn verliehen werden sollen. Bei diesen Verhältnissen kann es wichtig sein, den Gummiring in Umdrehung zu versetzen, damit dem rasch fortbewegten Garn der nötige Falschdrall verliehen werden Kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Zwirnen von kontinuierlichem Fasergarn mit einer stehenden Spindel, die mit hoher Geschwindigkeit rotiert und eine Garnspule mitbewegt, von welcher das Garn über Kopf unmittelbar abgezogen wird, und mit einer Vorrichtung, welche das Garn über das obere Ende der Spule abzieht und auf eine Garnrolle wieder aufwickelt, wobei oberhalb der Spindel ein Fadenführer vorgesehen ist., dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Spule und Fadenführer eine Falschzwirnvorrichtung angeordnet ibt, welche dem zwischen der Spule und dem Fadenführer befindlichen, ballonierenden Garnabschnitt fortlaufend einen den Garn bereits vorha ldenen Draht verstärkenden Falschdrall erteilt.