DE2232417A1

DE2232417A1 - Verfahren zur erzeugung eines faserflors

Info

Publication number: DE2232417A1
Application number: DE2232417A
Authority: DE
Inventors: Preston Fairfax Marshall
Original assignee: Kendall Co
Current assignee: Kendall Co
Priority date: 1971-07-02
Filing date: 1972-07-01
Publication date: 1973-01-11
Also published as: JPS5618701B1; FR2144733B1; ZA724246B; AR202888A1; DE2232417C3; IT958525B; BR7204316D0; US3793679A; DE2232417B2; FI52598B; FR2144733A1; CA948821A; CH554441A; AU4383772A; DK137932C; DK137932B; NL7209060A; GB1341932A; BE785755A; FI52598C

Description

geändert gsm"o _Ηίη-_:abJetentonwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing. R. Roger ,

*"""" /Ci₁(I fy ' 73 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 9, Postfach 348 eingegcr.gan cm J.L.LL.J.^.

A U- ZfM /' ²⁹· ^{Juni 1972}

Telegramme Patentschutz Essllngennecfcar

The Kendall Company, 95 West Street, Walpole Massachusetts^02031, USA

Verfahren zur Erzeugung eines Faserflors

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Faserflors aus einem drehungsfreien, an seinem vorderen Ende verziehbaren Strang aus Textilfasern.

Bei den bekannten Verfahren zur. Erzeugung von Faserfloren, die zur Herstellung von ungewebten Stoffen, Matten, Garnspulen und dergl. dienen, wird eine Menge von . Stapelfasern einer Karde, einer Garnette, einer Air-lay-Maschine oder dgl. zugeführt, die einzelne und kleine Gruppen oder Klumpen von Fasern aus der Fasermenge abtrennt und diese einzelnen Faserklumpen in Gestalt eines Faserflors vereinigt.

Die bekannten Verfahren zur Erzeugung derartiger Faserflore besitzen zumindest zwei Nachteile:./ Werden die künstlichen Fasern in Gestalt eines Bündels oder Kabels endloser Filamente erzeugt, die,um als Kardenvorlage zu dienen/durch eine Schneidvorrichtung in Fasern von Stapellänge zerschnitten werden müssen. Der zweite und schwerwiegendere Nachteil besteht darin, daß die oben erwähnten bekannten Vorrichtungen zur Erzeugung eines Faserflors die Fasern nicht vollständig voneinander trennen, sondern kleine Faserklumpen aus der Hauptfaser-

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masse herausziehen, so daß die von Karden und Garnetten erzeugten Faserflore ein fleckiges Aussehen besitzen. Darüberhinaus besitzt ein Faserflor, der aus Fäserklumpen besteht, nicht die Festigkeit wie ein Faserflor, bei dem die Fasern vollständig voneinander getrennt v/urden und dann zu einem Faser flor vereinigt worden sind.

Es ist auch bekannt, verdrehte Garne auf pneumatischem Wege in eine Streuung von Fasern zu verziehen. In verdrehten Garnen sind die Fasern jedoch in beträchtlichem Maße durch Reibung miteinander verbunden. Wenn daher verhindert werden soll, daß sich Faserklumpen aus dem Garn lösen,können nur wenige Fasern in dem Garnquerschnitt gleichzeitig dem die Zerstreuung bewirkenden Luftstrom ausgesetzt werden. Aus diesem Grunde muß auf das Garn an einem Punkt eine Hemmung ausgeübt werden, der weniger als eine Faserlänge von dem Auslaßende des Garnlieferungsrohres entfernt ist. Hieraus ergibt sich eine kritische Lage mit Bezug auf die Abmessungen des Lieferungsrohres und die Notwendigkeit, die Rohrlänge fortwährend neu zu wählen, wenn die Stapellänge der Fasern des zu verarbeitenden Garnes sich ändert. Auch ist es bei diesem bekannten Verfahren schwierig, eine gleichförmige Zerstreuung der Fasern zu erreichen, wenn ein Garn aus Uaturfasern, z. B. Baumwolle, zu verarbeiten ist, bei dem die Faserlänge von Faser zu Faser wechselt.

Gemäß der Erfindung wird der Faserstrang durch ein offenes Führungsrohr hindurchgefördert, dessen Einlaßende er ausfüllt und das er über den größten Teil der Rohrlänge ohne wesentliche Einengung durchläuft, worauf er in einen Strom eines gasförmigen Mediums von hoher Geschwindigkeit gelangt, der sich konzentrisch mit den Fasorstrang über das Ausgangsende des Führungsrohren hinweg in derselben Richtung wie der Faserstrang bewegt und den Fasersträng'in einen eingeengten Strom von

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getrennten Fasern verzieht, der von dem Strom des gasförmigen Mediums getragen wird, worauf die Fasern zu einem Faserflor abgelegt werden.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist die Länge des Führungsrohres im Verhältnis zu der Stelle, an der die Luft angreift, nicht mehr kritisch* Außerdem ist der mediumgetragene Strom von getrennten Fasern frei von Faserklumpen .

Es ist zv/eckmäßig, den mediuragetragenen Strom der vereinzelten Fasern in einer Speicherkammer zu verlangsamen und durch Ausbreitung des Stromes zu zerstreuen. Das Verfahren gemäß der Erfindung erlaubt daher die Verwendung einer den Faserflor erzeugenden Vorrichtung> die billiger, kleiner und leichter ist und eine geringere Wartung erfordert als die bekannten Vorrichtungen zur Erzeugung eines Faserflores* Das neue Verfahren kann auch zur Erzeugung von Faserfloren aus Fasern verwendet werden, die wegen einer ungewöhnlich niedrigen den-Zahl oder einem Mangel an Kräuselung oder Finish durch die bekannten Vorrichtung gewöhnlich nicht verarbeitbar sind» Da das Verfahren gemäß der Erfindung zudem eine mediumgetragene Faserstreuung ergibt, in der praktisch alle Fasern voneinander getrennt sind, besitzen die auf diese Weise erzeugten Faserfiore eine gleichmäßige Dichte und haben kein meliertes oder fleckiges Aussehen*

In der Zeichnung ist ein Äusfülirungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Saugvorrichtung in einem axialen Schnitt, Flg. 2 die Düse der Saugvorrichtung in einem axialen

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Schnitt in einer vergrößerten Teildarstellung,

Fig. 3 eine Speicherkammer in einem senkrechten Schnitt und

Fig. 4 die Speicherkanuner in einer Vorderansicht.

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Aus Fig. 1 ist ersichtlich, wie ein an seinem vorderen Ende verziehbarer Strang 13 aus Textilfasern mit einer von Meßwalzen 17 bestimmten Geschwindigkeit einer Saugvorrichtung 10 zugeführt wird.

Unter einem "an seinem vorderen Ende verziehbaren Strang" wird ein drehungsfreies Band oder ein drehungsfreier Kammzug aus Textilfasern verstanden, die im allgemeinen eine Länge von etwa 2,5 cm bis 15,2 oder 20,3 cm besitzen und in einem Strang zusammengefaßt sind, in welchem die Fasern im allgemeinen parallel liegen und in welchem sie ausreichend frei sind von einem gegenseitigen Reibungsangriff durch Verflechtung, Drehung oder Kräuselung, so daß durch eine aerodynamische Zugwirkung, die auf das vordere Ende des Stranges ausgeübt wird, einzelne Fasern ausgezogen werden können, zum Unterschied von Faserklumpen oder -büscheln.

Die Saugvorrichtung 10 enthält eine zylindrische Kammer 15, an deren Zylinderwand 12 an dem einen Ende eine Einlaßkappe 20 aufgeschraubt ist, die einen sich verjüngenden Einlaß 18 aufweist und an der ein Führungsrohr 16 befestigt ist, das gleichachsig mit dem Gehäuse 15 angeordnet ist. Das andere Ende des Gehäuses 15 trägt eine mit Gewinde versehene Ausgangskappe 24, durch welche in der Saugvorrichtung 10 ein gerader Ausgangsteil 22 und eine konvergent-divergent gestaltete Düse 23 befestigt ist. Um die Herstellung zu vereinfachen, sind das Teil 22 und die Düse 23 besondere Stücke. Im Betrieb werden sie an einer seitlichen Verschiebung gegenüber dem Führungsrohr 16 durch den Luftdruck in der Kammer 15 gehindert.

Der Kammer 15 wird über einen Lufteinlaß 14 Druckluft zugeführt. Die Länge, mit welcher das Führungsrohr 16 über die engste Stelle der Düse 23 hinausragt, ist mit Hilfe der Schraubkappe 20 einstellbar.

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Nachdem der Strang 13 durch die Walzen 17 zusammengedrückt v/orden ist, wird er durch den sich verjüngenden Einlaß 18 hindurch in das Führungsrohr 16 gefördert.

Im Betrieb wird der durch den Lufteinlaß 14 eingebrachte Druckluftstrom in dem konvergenten Teil 21 der Düse 23 in einen konvergenten Luftstrom umgewandelt, während er in dem divergenten Teil 25 als konzentrisch zum Führungsrohr 16 verlaufender Luftstrom divergiert und mit Überschallgeschwindigkeit strömt.

Die aus dem Auslaß 26 des Ausgangsteiles 22 ausströmende Luft hat das Bestreben, in dem Führungsrohr 16 ein Vakuum zu erzeugen. Da die Walzen 17 nahe bei dem Einlaß des Führungsrohres 16 angeordnet sind und der Eingang mit Fasern vollgestopft ist, enthält der Faserstrang 19 im Inneren des Führungsrohres 16 eine etwa konstante Zahl von Fasern pro Flächeneinheit des Querschnitts während . seines Weges durch den größten Teil der Länge des Führungsrohres 16, Der Faserstrang 19 nimmt im Durchmesser erst ab, wenn er in einem Bereich,der an oder nahe dem Ausgangsende des Führungsrohres 16 liegt, unter der Einwirkung des Luftstromes steht. In diesem Bereich werden die Fasern in einer stark verengten Strömung aus dem Strang 19 ausgezogen. Nach Verlassen dieses Bereiches bewegen sie sich nahezu mit der Geschwindigkeit des Luftstromes in dem divergenten Teil der Düse 23, der den Ausgang des Führungsrohres 16 konzentrisch umgibt.

Das naß der Verengung ist sehr groß. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel wird ein Rayonkammzug von 191.317 den, der 34 735 Filamente mit einer Filamentlänge von lÜuZcm/' mit einer Geschv/indigkeit von 3,56 m/min einer Düse, der in Fig. 1 dargestellten Art zugeführt, während in den Lufteinlaß 14 Druckluft von 6 atü eingeführt wird. Die Ge-

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schwindigkeit der Fasern in dem Ausgangsteil 22 kann dann auf 18 290 m/min geschätzt werden. Während jeder Millisekunde werden nur wenige Fasern von dem Luftstrom ausgezogen, und die Durchschnittszahl von Fasern in jedem Querschnitt des Faserstromes 27 in dem Ausgangsteil 22 ist
6,78, verglichen mit den 34 785 Fasern in einem Querschnitt des unverzogenen Stranges. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit in der Lage, einen Verengungs- (Verzugs-)Faktor von über 5 000 zu erzeugen.

Während aus Fig. 1 der Eindruck entstehen kann, daß die Fasern in dem Strom 27 wie bei dem eintretenden Strang 13 zusamme ng ebünde It sind, sind die Fasern in Wirklichkeit in
dem Strom 27 durch das Ausziehen voneinander getrennt und treten aus der Saugvorrichtung mit derart hoher Geschwindigkeit aus, daß nur ein dünner Nebel oder eine dünne Wolke sichtbar ist.

Die Abmessungen einer geeigneten Saugvorrichtung ändern
sich naturgemäß mit der denier-Zahl des in seinem vorderen Ende verziehbaren Faserstranges und mit der Leistung, mit der das Verfahren betrieben werden soll. Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 kann z. B* aus einem Messingrohr von
30,5 cm Länge und einem Innendurchmesser von 5 cm bestehen, mit dem ein gleiches Rohrstück 14 durch Silberlötung verbunden ist.

Die Verwendung von an ihren vorderen Enden verziehbaren
Faserstfängen von großer den-Zahl zur Erzielung einer
großen Leistung erfordert naturgemäß größere Führungsrohre und größere Saugvorrichtungen. Die Dimensionierung der Vorrichtung ist eine reine Angelegenheit der Ingenieur-Detailarbeit.

Bei der Berechnung des/Querschnitts der engsten Stelle der Düse muß naturgemäß die große Querschnittsfläche B in Fig.

2 0 9 8 8 2/1111 ' , ;, _s§ ₀ ,

eingegangen m.jlLlLJÄ.M

UiU die Fläche verkleinert werden, die das Führungsrohr 16 eiriniiiuut (C in Fig. 2) .

Folgende bauarten der Saugvorrichtung haben sich als geeignet erwiesen:

ABC

Durchmesser der engsten

Stelle der Düse 15,3 mm 28,4 nun 14,3 nun

Winkel des divergenten Teils ^5,7° 5,7° 2,7° Durchmesser des Ausgangsteiles 22 17,9 mm 3o,5 mm 15,2 mm Länge des Ausgangsteiles 22 . 127 mm 127 mm 127 mm Außendurchmesser des Führungsrohres 16 12,7 nun 25,4.jam 12,7 nun Innendurcnmesser des Führungsrohres 16 9,7 mm 19,1 mm 9,7 mm wirksamer Querschnitt der
engsten Stelle der Düse s 2,8 nun 5,ο nun 1,3 mm

Die bauart B ist geeignet, für die Behandlung von Fasersträngen bis hinauf zu 500 000 den.

Die Saugvorrichtung kann anstatt mit Luft mit Dampf oder einem anderer: gasförmigen Medium betrieben werden. Um den Strom 27 der einzelnen Fasern von hoher Geschwindigkeit auf ei.ne handsäge Geschwindigkeit zu verlangsamen, wird zweckmäßig eine Speicherkammer vorgesehen, in welche der Faserstrom mit der hohen Geschwindigkeit hineingeblasen wird.

Fig. 3 zeigt eine geeignete Speicherkarnraer ,..bei der die Seitenwand -abgenommen ist. Die Speicherkaramer ist in eine obere Kammer 3o, eine mittlere Kammer 32 und eine untere Kammer 34 unterteilt, die durch Platten 42 und 44 getrennt sind, die sich nicht über die gan;:e Länge der Speicherkammer erstrecken. Die untere Kammar 34 ist durch

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einen Boden 46 abgeschlossen, der über die ganze Länge der unteren Kammer 34 hinwegreicht. Der Faserstrom, der die Saugvorrichtung 10 verläßt, gelangt in die obere Kammer 30 und nimmt hier einen in Serpentinen verlau- . fenden Weg, wie dies in Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Die hintere Wand 36 und die vordere Wand 38 der Speicherkammer wirken als Prallplatten und lenken den Luftstrom um, so daß aus dem Ausgang 4.8 der Speicherkammer ein konstanter und gleichförmiger Faserstrom mit einer handsamen Geschwindigkeit austritt und hiernach auf die Außenfläche eines porösen Förderbandes 50 auftrifft. An der Innenfläche des porösen Förderbandes 50 ist ein Vakuumbehälter 52 angeordnet, der die letzten Luftreste abzieht und sicherstellt, daß sich auf dem Förderband ein Faserflor 54 einwandfrei ablagert.

Wenn der Faserflor einer nachfolgenden Behandlung unterzogen wird, z. B. einer Beschichtung mit einem anderen Material, ist es zweckmäßig, zwischen dem Förderband und dem Faserstrom eine Schicht von durchlässigem Stützmaterial, z. B. Gaze, Zellstoffgewebe, einen porösen ungewebten Stoff oder dgl. einzuführen.

Der Begriff "handsame Geschwindigkeit", der oben verwendet v/orden ist, bedeutet eine Geschwindigkeit, bei der die Fasern kontinuierlich auf einem sich bewegenden porösen Band abgelegt werden können, ohne daß Faserklumpen entstehen oder der Strom abgelenkt wird. Der Zweck der Speicherkarnmer ist es demgemäß, den Luftstrom von grosser Geschwindigkeit über einen großen Querschnitt auszubreiten, so daß die kinetische Energie des Stromes durch die Ausbreitung in Druck umgewandelt wird. Dieser Druck läßt die Luft durch das poröse Förderband hindurchgehen, das die Fasern in Gestalt eines Flors oder Vlieses

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ausfiltert. Zweckmäßig beträgt die Luftgeschwindigkeiε, mit welcher der verlangsamte Faserstrom auf das poröse Förderband auftrifft, etwa 0,9 bis 9 m/sec.

Bei jedem der folgenden Ausführungsbeispiele wird der an seinem vorderen Ende ausziehbare Faserstrang 13 der Saugvorrichtung mit einer Geschwindigkeit zugeführt, die von den Förderwalzen 17 bestimmt wird. Außerdem wird eine Speicherkammer verv/endet, v/ie sie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Die obere Kammer 30 der Spei-

2 cherkammer hat hierbei einen Querschnitt von o,5 m und besitzt eine kreisrunde Einlaßöffnung mit einem Durchmesser von 0,4 m. Die mittlere Kammer 32 ist 0,76 m breit und 0,15 ία tief, während die untere Kammer 34 1,02 m breit und 0,12 m tief ist. Die Länge der Speicherkammer beträgt 1,02 m.

Ausfährungsbeispiel 1

Ein Rayonkammzug von 191 317 den, der aus 34 735 Fasern besteht, jede von 5,5 den und von einer Länge von etwa 15,2 cm, wird aus einem endlosen Rayon- Spinnkabel hergestellt, das durch einen Pacific-Konverter zerschnitten und sodann mit üilfe eines Zapfens verzogen wird. Es wird zwischen den Walzen 17 hindurch einer Saugvorrichtung der obigen Bauart A zugeführt, und zwar mit einer Geschwindigkeit von 0,67 m/min. Dem Einlciß 14 wird Luft mit einem Druck von 6 atü zugeführt. Der Abstand zwischen den walzen 17 und dem Einlaß 18 des Führung r> rohre:: beträgt etwa 13 mm, und der Faser.strang füllt das Führangnrohr 16 im wesentlichen aus. Der die einzeLn getrennten Fasern tragende Luftstrom von hoher Geschwindigkeit wird unmittelbar vor/.vusgang dor 3augvorrichtung IO eier Spoicherkaramer zugeführt, worauf er auf dem Förderband !> <"> als ein leichter^ gleichmäßiger Flor abgelegt wird, ü'ei;

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sich etwa mit einer Geschwindigkeit von 1,75 m/inin bewegt. Seine Fasern haben eine Länge von etwa 15,2 cm

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und wiegen 6,63 g pro 0,84 m . Er ist 1,02 m breit.

Äusführungsbeispiel 2

Unter Verwendung der gleichen Vorrichtung und des gleichen Faserstranges wie beim Ausführungsbeispiel 1 wird der Exngangsluftdruck auf 9 atu erhöht. Die Eingangsgeschwindigkeit des Stranges wird gleichzeitig auf 1,31 m/min erhöht.

Der erzeugte Flor von I.o2 m Breite wiegt 13,06 g pro

2
0,84 ia und wird wie im Ausführungsbeispiel 1 mit einer Geschwindigkeit von 1,75 m/min hergestellt.

Durcfe slie Auswahl der den-Sahl des Faserstranges und der Abmessungen der Saugvorrichtung kann das Gewicht des

2 Flors von 6 bis über 400 g pro 0.84 m verändert v/erden, bei einer Lieferung von o,9 bis 54,4 kg/std und unter Verwendung von drehungsfreien Fasersträngen von 30 000 bis 5OO OOO den.

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Claims

Patentansprüche

(lj) Verfahren zur Urzeugung eines Faserflores aus einem drehungsfreien, an seinem vorderen Ende' verziehbaren Strang aus Textilfasern, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstrang (19) durch ein offenes Führungsrohr (16) hindurch gefördert wird, dessen Einlaßende er ausfüllt und das er über den größten Teil der Rohrlänge ohne wesentliche Einengung durchläuft, worauf er in einen Strom eines gasförmigen Mediums von hoher Geschwindigkeit gelangt, der sich konzentrisch mit dem Faserstrang (19) über das Ausgangsende (28) des Führungsrohres (16) hinweg in derselben Richtung wie der Faserstrang bewegt und den Faserstrang (19) in einen eingeengten Strom (27) von getrennten Fasern verzieht, der von dem Strom des gasförmigen Mediums getragen wird, worauf die Fasern zu einem Faserflor abgelegt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstrom von dem Strom des gasförmigen Mediums mit einem Einengungsfaktor von mindestens 5 000 fortgetragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstrang (19) ein Strang aus Viskose-Rayon-Fasern ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstrang (19) eine denier-Zahl zwischen 30 000 und 500 000 besitzt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mediumgetragene Strom der vereinzelten Fasern in einer Speicherkammer verlangsamt und durch Ausbreitung des Stromes zerstreut wird.

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