DE10019555A1 - Verfahren zur Herstellung von elastischen Umwindegarnen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von elastischen UmwindegarnenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen Umwindegarnes, wobei ein gedehntes, elastisches Kerngarn mit mindestens einem Mantelgarn umwunden wird und in einer ersten Prozess-Stufe das Mantelgarn mit einer Windungsanzahl, die geringer ist als die Nenn-Drehung des fertigen Umwindegarns, um das Kerngarn gewunden wird, das so gebildete Zwischengarn aufgewickelt wird und das Zwischengarn in einer zweiten Prozess-Stufe in gleicher Drehrichtung gezwirnt wird, um die gewünschte Nenn-Drehung des fertigen Umwindegarns zu erhalten. Nachteilig bei diesen Verfahren ist, daß sie sich für sehr feine Garne nicht eignen bzw. eine ungenügende Wirtschaftlichkeit aufweisen. DOLLAR A Die Aufgabe, ein zweistufiges Verfahren zur Herstellung eines elastischen Umwindegarnes so weiterzuleiten, daß es sich auch für sehr feine Garne eignet und dennoch mit großer Wirtschaftlichkeit gefahren werden kann, wird dadurch gelöst, daß in der ersten Prozess-Stufe das Mantelgarn mit Hilfe einer Doppeltopfspindel und bei einer Windungsrate von über 50% der Nenn-Drehung ballonlos um das Kerngarn gewunden wird und die zweite Prozess-Stufe auf einer Doppeldraht-Zwirnspindel durchgeführt wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen Umwindegarnes nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die DE 11 73 367 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Zwirnen, bei dem in einer
ersten Verfahrensstufe die Einzelfäden dubliert bzw. gefacht sowie mit einer geringen
Zwirnung von bis zu 3% der Nenn-Drehung vorgezwirnt werden und die so vorgezwirnten
Fäden anschließend in einer zweiten Verfahrensstufe einer weiteren Zwirnung auf einer
Glockenspindel unterworfen werden, wobei die Nenn-Drehung erreicht wird. Vorzugsweise
wird die erste Verfahrensstufe auf einer Ringzwirnmaschine durchgeführt, während die
Hochdrallgebung in der zweiten Verfahrensstufe beispielsweise auf einer
Doppeldrahtzwirnmaschine durchgeführt werden kann.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß die Spindelgeschwindigkeit durch die
Läufergeschwindigkeit der verwendeten Ringspinnmaschine auf etwa 40 m/s limitiert ist, da
bekanntermaßen bei höheren Läufergeschwindigkeiten ein Blockieren bzw. Fressen zwischen
Ring und Läufer stattfinde. Hohe Spindelgeschwindigkeiten sind damit mit dem
beschriebenen Verfahren nicht möglich.
Daneben sind konventionelle Umwindemaschinen bekannt, die auch unter dem Namen
Uptwister im Handel sind. Eine derartige Umwindemaschine ist beispielsweise in der EP 0 078 753 A2
beschrieben. Hier sind aufgrund des fehlenden Rings zwar grundsätzlich höhere
Geschwindigkeiten erzielbar. Jedoch auch bei diesen klassischen Umwindemaschinen ist die
Abzugsgeschwindigkeit limitiert, und zwar dadurch, daß sich bei hohen Spindeldrehzahlen
die geringe Masse (Garngewicht pro Meter) der feinen Garne nicht ausreicht, um die
mitrotierende Luftgrenzschicht auf der Spulenoberfläche zu überwinden. Das Garn löst sich
nicht von der Spule und es bildet sich auch kein Fadenballon. Dieser ist jedoch für einen
Uptwisterprozeß notwendig. Die Zentrifugalkraft des Garnes könnte zwar mit einer weiteren
Steigerung der Spindeldrehzahl erhöht werden, aber sobald das Garn die mitrotierende
Luftgrenzschicht durchbricht und dann mit hoher Umfangsgeschwindigkeit auf die
stillstehende Umgebungsluft trifft, wird es zerstört oder zumindest so stark geschädigt, daß es
den Ansprüchen im Fertigprodukt nicht mehr genügt. Des weiteren ist eine extrem hohe
Spindelgeschwindigkeit auf Uptwister-Umwindemaschinen wegen des hohen
Energieverbrauches nicht wirtschaftlich.
Ferner hat es sich bei den beschriebenen Verfahren in der Praxis als nachteilig erwiesen, daß
dieses Verhalten auch bei sehr tiefen Spindeldrehzahlen eintritt. Zwar verliert die
Luftgrenzschicht ihre Wirkung, aber die Zentrifugalkraft verringert sich wegen der niedrigen
Drehzahl enorm und das Garn löst sich nicht mehr von der Spule ab. Deshalb hat man bei der
Festlegung der optimalen Produktionsgeschwindigkeit bei einem Uptwister mit freiem
Fadenballon nur einen sehr begrenzten Spielraum.
Eine Erhöhung der Drehzahl kam jedoch nicht in Betracht, da zum einen der
Energieverbrauch einer Zwirnspindel mit zunehmender Drehzahl sehr stark ansteigt und
schnell einen nicht mehr wirtschaftlichen Bereich erreicht und zum anderen aus den oben
angegebenen Gründen, also wegen des in Folge Turbulenz fehlerhaft ausgebildeten
Fadenballons. Wie in der DE 11 04 653 beschrieben ist, hängt der Energieverbrauch beim
Zwirnen wesentlich von der Größe des verwendeten Zwirntopfes und von dessen Drehzahl ab.
Die Antriebsleistung wächst etwa mit der dritten Potenz der Drehzahl, mit der vierten Potenz
des Topfdurchmessers, dagegen nur etwa mit der ersten Potenz der Topfhöhe. Fast die
gesamte Antriebsleistung wird hierbei in Bewegungsenergie der den Topf umgebenden Luft
umgesetzt, die bei den hohen Drehzahlen des Spinntopfes von etwa 10 000 U/min und mehr
eine turbulente Bewegung aufweist und daher eine hohe Reibung erzeugt. In der genannten
Druckschrift wird daher vorgeschlagen, zum Zwecke der Absenkung des Energieverbrauchs
zwischen der rotierenden Zwirnkammer und dem Zwirntopf ein den Topf ganz oder teilweise
umgebendes, nicht angetriebenes Zwischengehäuse vorzusehen, welches in der Spinnkammer
oder am Antriebsmotor des Topfes gelagert ist und von der Wandung der Spinnkammer
ebenso wie von dem Spinntopf einen im Verhältnis zu dem Durchmesser kleinen Abstand hat.
Es besteht daher die Aufgabe, ein zweistufiges Verfahren zur Herstellung eines elastischen
Umwindegarnes so weiterzubilden, daß es sich auch für sehr feine Garne eignet und dennoch
mit großer Wirtschaftlichkeit gefahren werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Erfindungsgemäß wird in der ersten Prozeßstufe des zweistufigen Zwirnverfahrens eine
sogenannte Doppeltopfspindel eingesetzt, die auch als Energiesparspindel bekannt ist und
deren prinzipieller Aufbau sich aus der oben genannten DE 11 04 653 ergibt. Durch die
Verwendung einer derartigen Doppeltopfspindel in der ersten Prozeßstufe können erheblich
höhere Drehzahlen von weit über 10 000 U/min gefahren werden; es wurden bereits
Drehzahlen von über 18 000 U/min erzielt. Durch diese hohen Drehzahlen wird sichergestellt,
daß sich auch sehr feine Garne vom Rande der Vorlagespule ablösen und damit verarbeiten
lassen. Gleichzeitig wird trotz der hohen Drehzahl relativ wenig Energie benötigt.
Darüberhinaus wird durch Verwendung der Doppeltopfspindel in der ersten Prozeßstufe
sichergestellt, daß sich keine oder nur sehr geringe Turbulenzen beim Umlauf des Fadens
bilden, wodurch die Fadenspannung im wesentlichen konstant gehalten werden kann und
Fadenbrüche zuverlässig vermieden werden.
Die aus der ersten Prozeßstufe bekannten Nachteile des offenen Systems treten nicht mehr
auf, denn der rotierende Innentopf ist gegenüber der Außenluft abgeschlossen. Der Innentopf
trägt die Garnspule und demzufolge bildet sich auf der Garnspule keine Luftgrenzschicht und
das Garn kann sich ungehindert von der Spule lösen und sich an der Innenfläche des
Innentopfes ablegen, bevor es nach oben abgezogen wird. Im Innenraum des Innentopfes
stellt sich für das Garn eine Umgebung ein, die einem Vakuum sehr nahe kommt. Deshalb ist
die Ablösung des Garnes von der Spule auch nicht von der Spindeldrehzahl abhängig, denn
das Garn muß keinen Luftwiderstand überwinden. Das Garn kommt auch während des
Umwindevorganges nicht mit der stehenden Außenluft in Kontakt und kann weder geschädigt
noch zerstört werden.
Im Gegensatz zu einer offenen Spindel entsteht die Luftgrenzschicht nicht auf der Spule,
sondern auf der Außenfläche des Innentopfes. Zwischen der Luftgrenzschicht und der
stillstehenden Umgebungsluft entsteht durch die turbulente Luftströmung Reibung. Diese
Reibung bestimmt den Energieverbrauch einer Topfspindel. Der zweite Topf wird von der
Luftgrenzschicht des Innentopfes angetrieben und erreicht ca. die halbe Drehzahl des
angetriebenen Innentopfes, wodurch die relative Geschwindigkeit gegenüber der stehenden
Außenluft aufgeteilt wird. Die Antriebsleistung einer Topfspindel wächst mit der dritten
Potenz der Drehzahl, d. h. die Summe von 2 × 9000 min-1 ergibt gegenüber 1 × 18 000 min-1
bei gleicher Produktionsleistung einen um ca. 40% geringeren Energieverbrauch.
Durch den Einsatz einer energiesparenden, ballonlosen Doppeltopfspindel in der ersten
Prozeßstufe bestehen keine Einschränkungen mehr bezüglich Drehzahlen, Garndrehungen
und Material-Feinheit. Die optimale Anzahl der Vordrehungen kann in der ersten Prozeßstufe
frei gewählt werden, vorzugsweise sollen diese 50% der gesamten Drehungen übersteigen,
um optimale Voraussetzungen in der zweiten Prozeßstufe zu erhalten.
Aufgrund der hohen Drehzahl der Doppeltopfspindel wird in der ersten Prozeßstufe eine
Windungsrate erzielt, die bei weitem über den bekannten Windungsraten von 3% liegt,
nämlich mehr als 50%. Aufgrund dieser hohen Windungsrate ergeben sich auch keine
Probleme mehr bei der nachfolgenden Endverzwirnung auf einer Doppeldraht-
Zwirnmaschine. Diese Probleme bestanden bei den bekannten Verfahren darin, daß bei
geringen Windungsraten in der ersten Prozeßstufe (ca. 3%) bei der zweiten Prozeßstufe
(Doppeldrahtzwirn) Garnfehler entstanden, die dadurch bedingt waren, daß sich der Mantel
relativ zum Kern durch Wechselwirkung mit der Fadenbremse der
Doppeldrahtzwirnmaschine verschob und damit lokale Verdickungen und Verdünnungen des
Garns auftraten. Diese Verdickungen und Verdünnungen traten dann im nachfolgenden
Gewebe als Webfehler in Erscheinung. Durch die hohe Windungsrate in der ersten
Prozeßstufe kommt ein solches, von der Fadenbremse der Doppeldrahtzwirnmaschine
ausgelöstes Verschieben nicht mehr vor.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist es erstmals möglich, Feinstrumpfgarne mit einem
knotenfreien Spulenpaket von 1-3 kg und einer Spindeldrehzahl von über 18 000 U/min
herzustellen, und zwar zu geringen Prozeßkosten.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung eines elastischen Umwindegarns, wobei ein gedehntes,
elastisches Kerngarn mit mindestens einem Mantelgarn umwunden wird und in
einer ersten Prozess-Stufe das Mantelgarn mit einer Windungsanzahl, die geringer
ist als die Nenn-Drehung des fertigen Umwindegarns, um das Kerngarn gewunden
wird, das so gebildete Zwischengarn aufgewickelt wird und das Zwischengarn in
einer zweiten Prozess-Stufe in gleicher Drehrichtung gezwirnt wird, um die
gewünschte Nenn-Drehung des fertigen Umwindegarns zu erhalten, dadurch
gekennzeichnet, daß in der ersten Prozess-Stufe das Mantelgarn mit Hilfe einer
Doppeltopfspindel und bei einer Windungsrate von über 50% der Nenn-Drehung
ballonlos um das Kerngarn gewunden wird und die zweite Prozess-Stufe auf einer
Doppeldraht-Zwirnspindel durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungsrate in
der ersten Prozess-Stufe zwischen 55 und 70% liegt.
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Doppeltopfspindel gegenüber der stillstehenden Außenluft luftdicht
verschlossen ist.
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