DE4221160A1 - Yarn mixing spreads out bands of yarns - for mixing in electrostatic field and gathering into mixed yarn - Google Patents

Abstract

To mix continuous bands of yarns, especially filament yarns, they are spread out to pass between each other. The mixed band of yarns is collected together ina bundle as a mixed yarn. USE/ADVANTAGE - The process is to mix together continuous yarn materials, especially texturised, smooth and spun yarns with different chartacteristics, quality and handle. The operation gives a homogenous mixture, especially of yarns with a low closure, to give a consistent mixed yarn material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermischen von endlosen Fadenbündeln/Fadenscharen, vorrangig aus textu­ rierten, glatten und gesponnenen Garnen, zu einem weitest­ gehend homogenen Mischfaden sowie der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Das oben beschriebene Ver­ fahren dient dem gleichmäßigen Mischen von Fadenscharen, beispielsweise Filamentgarnen unterschiedlicher Eigen­ schaften. Diese Filamentgarne sollten dabei einen mög­ lichst geringen Fadenschluß besitzen.The invention relates to a method for mixing Endless bundles of threads / thread groups, primarily made of textu smooth, spun yarns, one of the largest going homogeneous mixing thread and the device for Performing this procedure. The ver driving is used to evenly mix sheets of thread, for example filament yarns of different characteristics create. These filament yarns should be possible have as little thread closure as possible.

Die aus der Literatur bekannten Verfahren (Chemiefasern/Textil­ industrie 6/1990 S. T60 und 3/1992 S. T10-T11) gehen so vor, daß bei der Herstellung von langfaserver­ stärkten Faserverbundwerkstoffen mit thermoplastischer Matrix textile Flächen aus Mischfäden zum Einsatz kommen. Die Mischfäden bestehen dabei aus Verstärkungs- und Matrixkomponenten in Filamentgarnform. Um einen möglichst hochwertigen Verbundwerkstoff herstellen zu können, ist es erforderlich, das Verstärkungs- und Matrixfilamente inten­ siv und weitestgehend homogen miteinander vermischt sind.The processes known from the literature (man-made fibers / textile industry 6/1990 p. T60 and 3/1992 p. T10-T11) proceed in such a way that in the production of long fiber ver reinforced fiber composites with thermoplastic Matrix textile surfaces made of mixed threads are used. The mixed threads consist of reinforcement and Filament yarn matrix components. To one if possible It is to be able to produce high-quality composite material required, the reinforcement and matrix filaments inten are mixed thoroughly and homogeneously with each other.

Nach dem Stand der Technik erfolgt das Mischen von Fila­ mentgarnen mittels Luftdüsen und ist unter den Begriffen comingling oder intermingling bekannt. Das Luftdüsenmi­ schen ist ein höchst komplizierter Prozeß. Die Luftdüse hat dabei die Aufgabe, Filamentbündel zu öffnen, zu durch­ mischen und zu verwirbeln. Die Probleme dieses Verfahrens liegen im hohen Druckluftverbrauch, hohem Lärmpegel, im Mangel an gezielter Einflußnahme auf das resultierende Mischprodukt, in der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse und der mangelnden Übereinstimmung der Mischfäden von Düse zu Düse. Auf dem 3. Internationalen Techtextile-Symposium '91 in Frankfurt/M. wurde ein Verfahren zum Aufspreizen von Filamentgarnen mit Wasser und dem anschließenden Vermi­ schen mit Luftdüsen erwähnt. Fila is mixed according to the state of the art ment yarn by means of air jets and is among the terms comingling or intermingling known. The air nozzle mi is a very complicated process. The air nozzle has the task of opening filament bundles mix and swirl. The problems of this procedure lie in the high compressed air consumption, high noise level, in the Lack of targeted influence on the resulting Mixed product, in the reproducibility of the results and the lack of conformity of the mixed threads of the nozzle Jet. At the 3rd International Tech Textile Symposium '91 in Frankfurt / M. has developed a method for spreading Filament yarns with water and the subsequent vermi mentioned with air nozzles.  

Es ist auch bekannt, daß Fadenscharen mittels geeigneter Vorrichtungen mechanisch oder elektrostatisch geöffnet werden können, wobei dies bisher nicht dazu genutzt wurde, um das beschriebene Mischen von Fadenscharen zu realisie­ ren. Im Patent DE 35 27 799 nutzt der Erfinder eine ange­ triebene Walze mit sägezahnförmigem Gewindeprofil zum Öff­ nen von Filamentbündeln zur Erreichung einer gleichmäßigen Färbung mit einer Farbstofflösung. Im Patent EP 03 93 420 werden angetriebene und gewölbte, zylinderförmig angeord­ nete Walzen benutzt, um ein Fadenbündel zur Herstellung metallverstärkter oder kunstharzgetränkter Faserstoffe aufzuspreizen. Im Patent DE 27 46 110 werden wechselnd innen und außenseitig wirkende Spreizscheiben bzw. Ringe verwen­ det, um Fäden zum Strangschlichten breit zu halten. In Melliand Textilberichte 10/1983 S. 727 wird erwähnt, daß mittels einer Hohlelektrode Filamentgarn so aufgespreizt wird, daß damit eine Bestimmung des Fadenschlusses möglich wird.It is also known that thread groups by means of suitable Devices opened mechanically or electrostatically can be, which has not been used to date to realize the described mixing of thread sheets ren. In patent DE 35 27 799 the inventor uses a driven roller with sawtooth-shaped thread profile for opening of filament bundles to achieve a uniform Staining with a dye solution. In patent EP 03 93 420 are driven and arched, arranged in a cylinder Nete rollers used to manufacture a bundle of threads metal-reinforced or resin-impregnated fiber materials spread. In patent DE 27 46 110 are alternating inside and use spreading washers or rings on the outside det to keep threads for strand sizing wide. In Melliand Textilberichte 10/1983 p. 727 mentions that spread out by means of a hollow electrode filament yarn becomes a determination of the thread closure possible becomes.

Ziel ist es, ein einfaches Verfahren zum Mischen von Fa­ denscharen, insbesondere fadenschlußarmen Filamentgarnen, zu entwickeln. Dabei soll der resultierende Faden homogen und gleichmäßig gemischt sein.The goal is to create a simple process for mixing Fa Dscharen, especially filament yarns with low thread closure, to develop. The resulting thread should be homogeneous and be evenly mixed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einlaufende Fadenscharen unter der Wirkung mechanischer und elektrostatischer Aufspreizvorrichtungen so weit aufge­ spreizt werden, daß sich die Aufspreizzonen der zu vermi­ schenden Fadenkomponenten räumlich gegenseitig durchdrin­ gen, es dadurch zu einem Mischeffekt kommt und anschlie­ ßend die Mischung zu einem Mischfaden zusammengeführt wird. This object is achieved in that incoming thread groups under the effect of mechanical and electrostatic spreaders so far spread that the spreading zones of the to be avoided thread components penetrate each other spatially This results in a mixing effect and then ßend the mixture combined into a mixing thread becomes.  

Vorteile des Verfahrens sind im Vergleich zum bekannten Luftdüsenmischen:Advantages of the method are compared to the known one Air nozzle mixing:

• - ein intensiver Mischeffekt,- an intensive mixing effect,
• - eine breite Steuerung des Mischeffektes durch die Ver­ wendung austauschbarer und unterschiedlich wirkender Aufspreizkörper, einstellbaren Anpreßdruck der Faden­ scharen auf den Spreizkörper, variierbarer Größe der elektrostatischen Aufladung von Fadenschar und Auf­ spreizelektrode bzw. Mischelektrode, Form und Abmessung der Aufspreiz- und Mischelemente sowie der Wahl der Arbeitsgeschwindigkeit,- A wide control of the mixing effect by the Ver interchangeable and different looking Spreading body, adjustable contact pressure of the thread flock to the expanding body, variable size of the electrostatic charging of thread coulter and Auf Spreading electrode or mixing electrode, shape and dimensions the spreading and mixing elements and the choice of Working speed,
• - daß keine Druckluft benötigt wird und- that no compressed air is required and
• - daß das Verfahren geräuscharm arbeitet.- That the process works quietly.

Die Erfindung kann verwendet werden, um Fadenscharen un­ terschiedlicher Eigenschaften miteinander zu kombinieren, wieThe invention can be used to unify thread groups to combine different properties, how

• - das Mischen von Matrixfilament und Verstärkungsfilament zu Hybridgarn für die Herstellung von Verbundwerk­ stoffen,- Mixing matrix filament and reinforcing filament to hybrid yarn for the production of composite structures fabrics,
• - das Mischen von Elastomergarn von Verbundwerkstoffen,- the mixing of elastomer yarn from composite materials,
• - das Mischen von Fasergarnen mit Filamentgarnen,- mixing fiber yarns with filament yarns,
• - das Mischen verschiedenfarbiger Fäden in Faser- oder Filamentgarnform.- Mixing different colored threads in fiber or Filament yarn shape.

In den Bildern 1 bis 3 sind prinzipielle Möglichkeiten des Vermischens von Fadenscharen, die aus Fäden unterschiedli­ cher Eigenschaften (A, B) bestehen, dargestellt.Figures 1 to 3 show the basic options for mixing thread sheets consisting of threads with different properties (A, B).

Die einlaufenden Fäden A, B (Fadenscharen oder Multifila­ mentgarne) unterschiedlicher Eigenschaften werden von ei­ nem Einzugswalzenpaar (1) erfaßt, welches in Kombination mit den anderen angetriebenen Transportwalzen die Verar­ beitungsgeschwindigkeit bestimmt. Ein Fadenführer (2) ver­ hindert ein axiales Wandern der einlaufenden Fäden auf den Einzugswalzen und fixiert den Auftreffpunkt auf ein mecha­ nisches Aufspreizelement (3). Anordnung und Wirkung des Walzenpaares (4) rufen einen Anpreßdruck der aufzu­ spreizenden Fadenschar auf das mechanische Aufspreizele­ ment hervor, wodurch durch Form und Oberfläche des Auf­ spreizkörpers die Fadenschar aufgespreizt wird. Der Auf­ spreizkörper (3) kann verschiedene Formen (z. B. Halbku­ gel, stehende Scheibe, Kegeloberfläche) und Oberflächen (z. B. glatt, gekerbt, Führungskanäle, Rillen, Furchen, Aufwerfungen) zur Unterstützung der aufspreizenden Wirkung besitzen und zusätzlich Eigenbewegungen ausführen (z. B. Rotationen, Schwingungen längs/quer zur Fadenachse, kombi­ nierte Bewegungen). Das nachfolgende Walzenpaar (4) hat die Aufgabe, die teilaufgespreizten Fadenschare abzuziehen und der folgenden Stufe einer weiteren elektrostatischen Aufspreizung zuzuführen.The incoming threads A, B (thread coulters or multifilament yarns) of different properties are detected by a pair of feed rollers ( 1 ) which, in combination with the other driven transport rollers, determines the processing speed. A thread guide ( 2 ) prevents axial movement of the incoming threads on the feed rollers and fixes the point of impact on a mechanical expansion element ( 3 ). Arrangement and effect of the pair of rollers ( 4 ) cause a contact pressure of the sheet to be spread on the mechanical Aufspreizele element, whereby the sheet is spread by the shape and surface of the spreading body. The expansion body ( 3 ) can have different shapes (e.g. semi-spherical, standing disc, cone surface) and surfaces (e.g. smooth, notched, guide channels, grooves, furrows, raised areas) to support the expanding effect and additional own movements execute (e.g. rotations, vibrations longitudinally / transversely to the thread axis, combined movements). The following pair of rollers ( 4 ) has the task of pulling off the partially spread thread coulters and feeding the following step to a further electrostatic spread.

Das Walzenpaar (4) wird dazu genutzt, um die Fadenscharen (A, B) die elektrostatisch aufladbar sein müssen, elektro­ statisch mit einer gleichnamigen Ladung zu versehen. Zwi­ schen den Walzenpaaren (4) und (6) werden die Fadenscharen so lose (spannungslos) geführt, daß im elektrostatischen Feld der Hohlelektrode (5) die teilweise vorher aufge­ spreizten Fadenscharen weiter aufgespreizt werden. Die Aufspreizelektrode (5) kann vielfältige geeignete Formen aufweisen (hohl, als Platten, Halbschalen) und ist mit ei­ ner genügend hohen im Vergleich zur Fadenschar entgegenge­ setzten Aufladung versehen.The pair of rollers ( 4 ) is used to provide the thread groups (A, B), which must be electrostatically chargeable, electrostatically with a charge of the same name. Between the pairs of rollers ( 4 ) and ( 6 ), the thread sheets are guided so loosely (de-energized) that in the electrostatic field of the hollow electrode ( 5 ) the previously previously spread thread sheets are spread further. The spreading electrode ( 5 ) can have a variety of suitable shapes (hollow, as plates, half-shells) and is provided with a charge which is sufficiently high compared to the thread sheet.

Laufen alle zu mischenden Fadenscharen A und B durch die selbe Hohlelektrode, kann in diesem elektrostatischen Feld der eigentliche Mischvorgang vonstatten gehen, indem sich die aufgespreizten Fadenscharen räumlich durchdringen. Diese Mischelektrode wurde mit (8) in den Bildern gekenn­ zeichnet. If all of the thread sets A and B to be mixed run through the same hollow electrode, the actual mixing process can take place in this electrostatic field by spatially penetrating the spread thread sets. This mixing electrode was marked with ( 8 ) in the pictures.

Anschließend werden die gemischten aber noch aufgespreiz­ ten Fadenscharen über das Abzugswalzenpaar (6) abgezogen und elektrisch neutralisiert. Diese Neutralisation der Fadenschar ist erforderlich, um problemlos ein Zusammen­ fügen zu einem Mischfaden C zu gewährleisten. Dieses Zusammenfügen oder Zusammenfassen erfolgt mittels einer geeigneten Vorrichtung, als (7) dargestellt.The mixed but still spread thread groups are then drawn off via the pair of draw-off rollers ( 6 ) and electrically neutralized. This neutralization of the coulter is necessary to ensure that they can be joined together to form a mixed thread C. This joining or summarizing takes place by means of a suitable device, shown as ( 7 ).

Danach kann dem erzeugten Mischfaden je nach Bedarf ein Fadenschluß mittels bekannter Verfahren erteilt und eine Präparation aufgebracht werden.After that, the mixed thread generated can be used as needed Thread closure issued by known methods and a Preparation are applied.

Bei der Anwendung dieses kombinierten Verfahrens zwischen mechanischer und elektrostatischer Aufspreizung und Ver­ mischen aufgespreizter Fadenscharen ist es notwendig, daß mindestens eine Fadenkomponente, die in die elektrostati­ sche Aufspreizvorrichtung einläuft, sich genügend elektro­ statisch aufladen läßt.When using this combined procedure between mechanical and electrostatic spreading and ver mixing spread thread groups it is necessary that at least one thread component, which in the electrostatic cal spreading device runs in, enough electro can be statically charged.

Im Bild 1 ist prinzipiell dargestellt, wie die selbe Auf­ spreiz- und Mischvorrichtung gleichzeitig von allen zu mi­ schenden Fadenscharen genutzt werden. Die Hohlelektrode dient gleichzeitig dem endgültigen Aufspreizen und Mi­ schen. Figure 1 shows in principle how the same spreading and mixing device can be used simultaneously by all thread groups to be mixed. The hollow electrode also serves for the final spreading and mixing.

Im Bild 2 ist prinzipiell dargestellt, wie verschiedene Fadenscharen unterschiedliche Aufspreizaggregate durchlau­ fen. Dadurch ist es möglich, auf unterschiedlich auf­ spreizbare Fadenscharen mit veränderten Aufspreizeinrich­ tungen und Technologieparameter zu reagieren. Sowohl die mechanischen als auch die elektrostatischen Aufspreizein­ richtungen und -parameter können sich entsprechend der Ei­ genschaften der Fadenscharen voneinander unterscheiden. Auch hier wirkt ein Mischraum (8), der neutral oder elek­ trostatisch aufgeladen ist, für den gewollten Mischeffekt. Figure 2 shows in principle how different sets of threads pass through different spreading units. This makes it possible to react differently to spreadable thread groups with changed spreading devices and technology parameters. Both the mechanical and the electrostatic spreading devices and parameters can differ from one another in accordance with the properties of the thread groups. Here, too, a mixing room ( 8 ), which is neutral or electrostatically charged, acts for the desired mixing effect.

Im Bild 3 ist prinzipiell dargestellt, wie eine schon auf­ gespreizt zur Verfügung stehende Fadenschar mit einer über mehrere in Reihe wirkender mechanischer Aufspreizvorrich­ tungen aufgespreizten Fadenschar vermischt wird. Auch hier dient das gemeinsam genutzte elektrostatische Feld dem Aufspreizen und Mischen. Fig. 3 shows in principle how a set of threads already available is mixed with a set of threads spread over several mechanical spreading devices acting in series. Here, too, the shared electrostatic field is used for spreading and mixing.

Claims (15)

1. Verfahren zum Vermischen endloser Fadenscharen, insbe­ sondere von Filamentgarnen unter Anwendung sich gegen­ seitig in ihren Wirkungen unterstützenden mechanischen und elektrostatischen Kräften, dadurch gekennzeichnet, daß endlose Fäden oder Fadenscharen aufgespreizt werden, sich gegenseitig durchdringen, dabei ein Mischeffekt entsteht und die vermischten Fadenscharen zu einem Mischfaden gebündelt werden.1. A method for mixing endless thread sheets, in particular special filament yarns against each other in their effects supporting mechanical and electrostatic forces, characterized in that endless threads or thread sheets are spread apart, penetrate each other, thereby creating a mixing effect and the mixed thread sheets be mixed together. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgespreizten Fadenscharen im elektrostatischen Feld gemischt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the spread threads in the electrostatic Field to be mixed. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgespreizten Fadenscharen sich in einer Misch­ kammer räumlich durchdringen und unter geringer mecha­ nischer Spannung oder im spannungslosen Zustand ge­ mischt werden.3. The method according to claim 1, characterized in that the spreading threads are mixed Penetrate chamber spatially and with little mecha voltage or when de-energized to be mixed. 4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mechanische und elektrostatische Kräfte aufspreizend und mischend wirken.4. The method according to claim 1, characterized in that mechanical and electrostatic forces at the same time spreading and mixing. 5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mechanische und elektrostatische Kräfte nacheinander aufspreizend und mischend wirken.5. The method according to claim 1, characterized in that mechanical and electrostatic forces in succession spreading and mixing. 6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur Teile der zu mischenden Fadenschar oder Fadenscha­ ren aufgespreizt werden; der andere Teil wird anders geführt.6. The method according to claim 1, characterized in that only parts of the thread group or thread group to be mixed be spread out; the other part becomes different guided. 7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzuspreizenden Fäden oder Fadenscharen alle die selbe Vorrichtung durchlaufen. 7. The method according to claim 1, characterized in that the threads or thread groups to be spread all the go through the same device.   8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzuspreizenden Fäden oder Fadenscharen 2 oder mehr parallel arbeitende Aufspreiz- und Mischvorrich­ tungen durchlaufen.8. The method according to claim 1, characterized in that the threads or thread groups to be spread 2 or more spreading and mixing device working in parallel pass through. 9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspreizvorrichtung keinerlei Eigenbewegung vollführt.9. The method according to claim 1, characterized in that the spreading device does not have any own movement accomplished. 10. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspreizvorrichtung eine Eigenbewegung quer zur Fadenachse vollführt.10. The method according to claim 1, characterized in that the spreading device has its own movement transverse to Thread axis completed. 11. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspreizvorrichtung eine Eigenbewegung längs zur Fadenachse vollführt.11. The method according to claim 1, characterized in that the spreading device has its own movement along Thread axis completed. 12. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspreizvorrichtung eine längs und quer zur Faden­ achse orientierte Eigenbewegung vollführt.12. The method according to claim 1, characterized in that the spreader a lengthways and crossways to the thread axis-oriented own movement is carried out. 13. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufspreizvorgang ständig vollzogen wird.13. The method according to claim 1, characterized in that the spreading process is carried out continuously. 14. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufspreizvorgang zeitweise unterbrochen ist.14. The method according to claim 1, characterized in that the spreading process is temporarily interrupted. 15. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzuspreizenden Fadenscharen zusätzlich zeitweise oder ständig quer zur Fadenachse bewegt werden.15. The method according to claim 1, characterized in that the thread groups to be spread in addition temporarily or be moved constantly across the thread axis.