DE1804948C3 - Vorrichtung zur Bildung von Garn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bildung von Garn aus einem aus Stapelfasern oder aus Stapelfasern und einem klebrigen Polymer bestehenden Ausgangsmaterial in Streifenform, mit einer Einrichtung zum kontinuierlichen Zuführen der Materialstreifen in einen Spalt eines Walzenpaares, diesem Walzenpaar nachgeordnete Falschdrallorgane sowie einer Einrichtung zum geradlinigen Aufwickeln der Garne.

Zur Herstellung von Garn aus Stapelfasern und einem klebrigen Polymer sind schon verschiedene Vorrichtungen bekanntgeworden. Bei einer solchen Vorrichtung (DT-PS 1 009 075) werden aus mit thermoplatischen Bindemitteln versetzten Faservliesen zunächst Streifen geschnitten und diese in einer Spinnmaschine nach einer Erwärmung Falschdrallorganen zugeführt, solange das Bindemittel noch plastisch ist. Anschließend erfolgt ein Abkühlen des Bindemittels mit nachfolgendem Kalibrieren des Garnes, so daß der dem Garn erteilte Drall erhalten bleibt, während das Bindemittel erhärtet. Bei einer anderen Vorrichtung (US-PS 3 347 727) werden keine vorgefertigten, sondern erst unmittelbar vor dem Zwirnen gebildete Verbundfaserstoffe verwendet. Dazu werden zugleich mit extrudierlen Fadenscharen Vliese aus Stapelfasern einem Spalt eines Walzenpaares zugeführt, das die Fasern und das Polymer zu einer Bandform zusammenpreßt und verfestigt. Erst nach dem Austritt aus dem Walzenspalt wird dieses Band in Streifen oder Einzelfäden geschnitten, die dann in üblicher We^;se einem Drall unterworfen und schließlich aufgespult werden. Auch bei der Vorrichtung gemäß der BE-PS 673 154 werden in einen Walzenspalt Kunststoffäden hineingesponnen und diese mit seitlich zugeführten Faservliesen zusammengepreßt. Diese so gewonnene Verbundstoffbahn wird durch nachfolgende Messerwalzen in einzelne Fadenstreifen zerschnitten, die sodann über weitere Streck- und Behandlungswalzen Falschdrallorganen zugeführt werden. Auch bei dieser Vorrichtung werden die Fadenstreifen den Falschdrallorganen aus Druckwalzen zugeführt, die zugleich den oberen Klemmpunkt für die Streifen bei der Drallerteilung bilden. Der Drall kann sich bei diesen bekannten Vorrichtungen somit nach oben nur bis zu diesem Klemmpunkt hin fortsetzen. Im übrigen erfolgt die Garnbiidung hierbei ausschließlich durch Drillen eines vorgefertigten Fadens oder durch Eindrehen eines Streifens. Schließlich wird bei einer weiteren bekannten Vorrichtung (US-PS 2 743 572) zur Herstellung von Verbundstoff-Garn auf einer Walze ein Materialstreifen aus einem klebrigen Kunststoff und Textilfasern gebildet, wobei zur Verdichtung dieses Streifens eine auf die Walzenoberfläche drückende Druckrolle vorgesehen ist. Eine nachfolgende Kühleinrichtung sorgt für eine Abkühlung des zusammengewalzten Materials. Nicht ausreichend mit der Kunststoffschicht verbundene Fasern werden hierauf unter Einsatz einer Bürstenwalze abgesaugt. Der so gefertigte Streifen durchlauf; hierauf Abzugsrollen, die den Streifen auf den erwünschten Garndurchmesser reduzieren. Diese Abzugsrollen üben auf den Streifen also einen merklichen Druck aus. Sie bilden daher den oberen Klemmpunkt für nachfolgendes Spinnorgan.

Dadurch, daß bei den bekannten Methoden stets nur durch Druckwalzen verbundene und verfestigte Ausgangsmaterialien einer Drallerteilung unterworfen werden, erfolgt die Zuordnung und Verteilung der Fasern sowie die Zusammensetzung und der Aufbau des Verbunditoffes ausschließlich bei der Streifenbildung, und die nachfolgende Drallerteilung hat hierauf keinen Einfluß mehr.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine gleichmäßigere Anordnung und Verteilung der Fasern, eine verbesserte Zusammensetzung und ein schöneres Aussehen des Garnes ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen mit auf ihrem vollen Umfang sich erstreckenden Nuten versehen sind, die paarweise in gegenüberliegender Anordnung Durchführungsschlitze für die Materialstreifen bilden.

Diese erfindungsgemäß vorgesehenen DurchführuNgssuhiiUe an den Wälzen ermöglichen den ii'i dcii Walzenspalt eingeführten Materialstreifen eine erwünschte Bewegungsfreiheit, so daß ein einem Garnstrang durch ein Falschdrallorgan erteilter Drall sich in den Walzenspalt hinein fortsetzen kann, wo in den Durchführungsschlitzen insbesondere die Faser in Rotation versetzt werden und sich zusammen mit dem Polymer zu einem Strang ansammeln, der die Zusammensetzung und den Aufbau des bereits hier im Walzenspalt gebildeten Garnes bestimmt. Die Umfangsnuten der Walzen, die die Durchführungsschlitze bilden, können verschiedene Formen annehmen. Dadurch wird nicht nur die Bewegungsfreiheit des Ausgangsmaterials beeinflußt, sondern auch die Garnform festgelegt. Die Bewegungsfreiheit der Fasern bei der Zusammenführung mit dem Polymer gewährleistet unter dem Einfluß der Drallbewegung innerhalb der Durchführungsschlitze eine gleichmäßigere und bessere Anordnung und Verteilung der Fasern innerhalb eines Garnstranges. Auch der Aufbau des Garnes sowie dessen Aussehen läßt sich auf diese Weise verbessern und auch stärker beeinflussen.

Um die Fasern in möglichst aufgelockertem, losem Zustand in den Walzenspalt einführen zu können, hat sich als vorteilhaft erwiesen, an den Bodenflächen der Walzen-Umfangsnuten Absaugöffnungen vorzusehen, die das Festhalten der Fasern im Zuführbereich gewährleisten. Außerdem hat es sich als vorteilhaft erge-

ben, wenn die Fasern im Augenblick der Dralleinwirkung noch etwas zurückgehalten werden, wodurch sich eine gleichmäßigere Ausrichtung der Fasern erzielen laßt.

Die Walzen können auch mit einer Kühleinrichtung ausgerüstet <;ein, so daß die in den Durchführungsschlitzen gebildeten Garnstränge bereits hier eine Verfestigung erfahren und der durch die Dralleinv.irkung erreichte Zustand beibehalten werden kann.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist zur Garnbildung sowohl aus Stapelfasern allein als auch aus einem aus Stapelfasern und einem Polymer bestehenden Ausgangsmaterial geeignet. Die Drallfortpflanzung bis in den Walzenspalt hinein schafft in den Durchführungsschlitzen für die Fasern Verhältnisse, die wegen der auftretenden Rotationsbewegungen und der damit verbundenen Zentrifugalkräfte dem Openend-Spinnen ähnlich sind, aber den Einsatz einer Turbine nicht erfordern.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung verlangt keine besondere Vorbehandlung der Fasern, die als übliche Vliese nur in eine Anzahl von Faserstreifen längsgeteilt werden müssen. Dies kann ebenfalls bei hoher Geschwindigkeit geschehen. Daher kann auch die Garnbildung bei wesentlich höheren Geschwindigkeiten als bisher möglich durchgeführt werden. So betragen bisher die optimalen Turbinen-Drehgeschwindigkeiten zwischen 30 000 und 40 000 r.p.m. und die Abzugsgeschwindigkeiten an der linearen Aufspuleinheit 25 bis 50 m/min. Gemäß der Erfindung wirkt der Drall nicht, 3c wie beim Openend-Spinnen, auf getrennte und aufgelöste Fasern. Für die Drallerzeugung kann jedes übliche Falschdrallorgan mit einer Drehgeschwindigkeit von 100 000 bis 500 000 r.p.m. Verwendung finden. Unter Berücksichtigung möglicher Zuführgeschwindigkeiten der Faservliese von mehr als 500 m/min sowie der Extrusionsgeschwindigkeit von etwa 1200 m/min für die Polymerfäden lassen sich dann unter genau kontrollierbaren Verhältnissen praktische Produktionsgeschwindigkeiten, die um 5- bis lOmal höher als die bisher üblichen liegen, erreichen.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung. Es stellt dar

Fig. 1 eine Ansicht einer teilweise geschnittenen stark schematisierten ersten Ausführungsform und

F i g. 2 eine gleiche Ansicht einer anderen ebenfalls schematisierten Ausführungsform.

In F i g. 1 ist ein Extruder 1 mit einem Kopf 2 zum Extrudieren einer Polymermasse 3, vorzugsweise in Form einer Schar linearer Rundfäden 4 oder 5 bzw. flachen Streifen 6 oder 7, direkt in einen Spalt 8 von Walzen 9 und 10 vorgesehen. Diese Walzen rotieren mit höherer Geschwindigkeit als die Auspreßgeschwindigkeit der Fadenschar und vorzugsweise mit etwas geringerer Geschwindigkeit als eine nachgeordnete Aufspüleinrichtung II, so daß ein gewisser Grad molekularer Orientierung der Polymerfäden erreicht werden kann. Die Fäden 4 werden im Spalt 8 mit den Stapelfasern der Vliese 12 und/oder 13 in Berührung gebracht, nachdem sie vorher die Schneidstellen 22 und 23 mit den Schneid-Druckwalzen 14 und 15 durchlaufen haben. Die Fsiserbänder können aus parallel oder auch wirr angeordneten Fasern 16 oder 17 bestehen und von einer üblichen Bandmaschine, beispielsweise einem Streckwerk, zugeführt werden.

Die Walzen 9 und 10 sind mit Umfangsnuten 18 und 19 versehen, !ede Nut hat vorzugsweise eine Umfangsperforierun;; in Form einer Vielzahl von Absaugöffnungen 20, 21. Luftabsaugeinrichtungen 24, 25 sind in den Walzen 9 und 10 in stationären Luftkammern 26 und 27 untergebracht, um einen konstanten Saugzug und Widerstandskräfte auf die voneinander getrennten Stapelfaserbänder wirken zu lassen, während sie von den Schneidstellen 22 und 23 zum Spalt 8 der Walzen 9 und 10 transportiert werden. Die aneinanderliegenden Walzen sind mit ihren Umfangsnuien so angeordnet, daß im Spalt 8 entsprechend geformte Durchführungsschlitze 28, 29, 30 und 31 mit ihren Absaugöffnungen 20 und 21 entstehen.

Die Schneidwalzen 14 und 15 zum Teilen der Faservliese 12 und 13 in Bänder für jeden Walzen-Durchführungsschlitz bestehen aus einem Paar Messerscheiben 40,41, die zwischen den Abstandsstücken 48,49, 50 und 51 befestigt sind, von denen jedes ein Umfangsprofil 52, 53, 54 oder 55 aufweist, das in eine entsprechende Vertiefung bzw. Nut 56, 57, 58 oder 59 der Walzen eingreift. Die Walzen sind auch mit engen Umfangsrillen 60,61 zur Aufnahme der Messerscheiben versehen.

In die Durchführungsschlitze 28, 29, 30 oder 31 wird fortwährend Fasermaterial 69 in Form eines oder zweier getrennter Faserbänder 16, 17 eingeführt. Die noch plastische klebrige Polymermasse 3 wird dazwischen zugeführt. Im Spalt 8 wird jeder Faser-Polymer-Streifen einer Drehkraft unterworfen, die von dem Drall eines üblichen Flaschdrallorgans 77, das mit hoher Geschwindigkeit rotiert, herrührt. Gleichzeitig wird dieser Materialstreifen durch eine lineare Aufspuleinrichtung 11 fortlaufend abgezogen. Dabei werden die Materialstreifen im Spalt 8 unter andauerndem leichtem Druck und Luftzugkräften innerhalb der Durchführungsschlitze 28, 29, 30 oder 31 gehalten, ohne hierdurch die freie Bewegung der einzelnen Stapelfasern und der inneren plastischen Polymerfäden zu beschränken. Dies führt zu einem Garn 78 mit beständigem Draht.

Um die Vereinigung und Formung des Garns 78 durch Zwirnung zu unterstützen, können noch eine nach unten sich verengende Nut 79 eines Verdichtungsorgans 82, das mit einem Heizelement 83 ausgerüstet sein kann, und eine nachfolgende Nut 81 eines Kühlelements 84 mit einer Kühleinrichtung 85 vorgesehen sein. Dies dient für eine endgültige Festigung des im Garn 78 vorhandenen Drahtes und zum Fertigmachen für die lineare Aufspulung zu einer Garnpackung 88.

F i g. 2 stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar. Ein üblicher Extruder 1 ist mit seinem Extruderkopf 2 zum Extrudieren einer polymeren Masse 3 in Form einer geeigneten Fadenschar über dem Spalt 8 der Walzen 9 und 10, die mit ihren Umfangsnuten zur Bildung von Durchführungsschlitzen 94 aneinanderliegen, angeordnet. Durch die Absaugöffnungen 20, 21 der Nuten wird wiederum ein Saugzug erzeugt. Mindestens eine, vorzugsweise aber zwei übliche Krempel 99 und 100 sind zur Aufnahme von Fasermaterial 101,102 und zum Umwandeln dieses Materials durch mehrere Zugstufen, vorzugsweise aus einer Anzahl von Trommeln 103. 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110 und 111, 112, 113, 11* 115, 116, 117, 118, in dünne flache Faservliese 12 und 13 mit im wesentlichen parallel angeordneten Stapelfasern vorgesehen. Diese Vliese werden dann an den Schneidstellen 22 und 23 in eine Anzahl schmaler Faserstreifen geschnitten. Die Anzahl dieser Streifen ist wiederum gleich derjenigen der Umfangsnuten der Walzen 9 und 10. Diese Faserstreifen werden fortlaufend unter konstantem Saugzug in den Spalt 8 der Walzen geführt, wo in den Durchführschlitzen 94 die noch

in klebrigem, plastischem oder flüssigem Zustand befindliche Polymermasse mit den Faserstreifen 69 in Berührung kommt, wie am besten aus der vergrößerten Darstellung ßßdes Spaltes 8 zu sehen ist. Eine Anzahl geeigneter Falschdrallorgarie 77, 77a, die beispielsweise über ein Reibrad 127 angetrieben werden, ist in einem Lagerrahmen 128 befestigt. Jedes Falschdrallorgan erteilt einem zusammengesetzten Faser-Polymerstrang 159, der im Durchführungsschlitz 94 aus den Faserstreifen 69a und 696 mit der Polymermasse 3 gebildet worden ist, einen starken Drall. Dieser Drall setzt sich nach oben m die Durchfühmngsschlitze 94 hinein fort, erfaßt dort den Faserstreifen und die Polymermasse und zwirnt daraus ein Garn 78 mit einem beständigen und gefestigten Draht. Eine Garnverdichtungsvorrichtung 82, 84 mit einer Anzahl von tiefen Nuten 79, 81 mit nach unten führender Verengung dient noch zum Verdichten des Garnes 78. Auch die Vorrichtung 82 kann ein Heizelement 83 und die Vorrichtung 84 einen Kühler 85 umfassen. Schließlich ist eine Aufspuleinrichtung 11 für große Garnpackungen 88 vorgesehen, zu der die Garne durch einen Führungsring 140 zugeführt werden. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Faserzuführung zwei aerodynamische Bandformeinrichtungen 141 und 142 umfassen, wobei jede dieser Einrichtungen aus zwei Zuführwalzen 143, 144 bzw. 145, 146 besteht, die vorzugsweise Stapelfasermaterial 147, 148 in die zahlreichen Zähne üblicher Reißwalzen 162, die innerhalb einer Kammer 149 im Gehäuse 150 arbeiten, zuführt. Die Kammer 149 ist an einem Ende 153 offen

ίο und enthält auch eine Luftkammer 151, aus der ein starker Luftstrom zum Austragen der aufbereiteten Stapelfasern 152 auf die perforierten mit Umfangsnuten versehenen Oberflächen der Walzen 9 und 10 bläst. In diesem Fall setzt der durch die Absaugöffnungen der WaI-zen 9 und 10 von innen wirkende Saugzug an den Stellen 154 bzw. 155 ein, um die losen Fasern 152 auf der Oberfläche der Walzen in Form eines gleichen fortlaufenden Faservlieses aus wirr angeordneten Stapelfasern zu sammeln. Die übrige Ausbildung der Vorrichtung sowie der Ablauf des Vorgangs stimmen mit den vorbeschriebenen überein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

-η Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Bildung von Garn aus einem aus Stapelfasern oder aus Stapelfasern und einem klebrigen Polymer bestehenden Ausgangsmaterial in Streifenform, mit einer Einrichtung zum kontinuierlichen Zuführen der Materialstreifen in einen Spalt eines Walzenpaares, diesem Walzenpaar nachgeordnete Falschdrallorgane, sowie einer Einrichtung zum geradlinigen Aufwickeln der Garne, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (9, 10) mit auf ihren vollen Umfang sich erstreckenden Nuten (18, 19) versehen sind, die paarweise in gegenüberliegender Anordnung Durchführungsschlitze (28 bis 31, 94) für die Materialstrtifen bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (9. 10) an den Mutenbodenflächen Absaugöffnungen (20, 21) aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (9, 10) mit einer Kühleinrichtung ausgerüstet sind.