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Verfahren und Heizvorrichtung zum Verdrillen von Fäden oder
Garnen aus thermoplastischem, synthetischem Material
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Heizvorrichtung zum Verdrillen von vorzugsweise aus zahlreichen Einzelfäden bestehenden Fäden oder Garnen aus thermoplastischem, synthetischem Material, beispielsweise aus Polyamiden oder aus Derivaten der Polyacrylsäure, aber auch aus andern Polymeren, wie z. B. Polyglykolterephthalaten oder Polyvinylderivaten u. dgl.
Aus der brit. Patentschrift Nr. 440, 653 ist es bereits bekannt, laufende Fäden aus Celluloseacetat während der Verzwirnung auf wenigstens einem Teil des Weges, auf dem die Verzwirnung erfolgt, mit Nassdampf zu behandeln. Durch diese Behandlung soll den Fäden erhöhte Festigkeit und ein schöneres Aussehen verliehen werden. Dies wird erreicht, weil der Celluloseacetatfaden unter dem Einfluss des Nassdampfes stark quillt. Bei Kreppgarnen ist jedoch ein schönes Äusseres nicht mit Zwirngleichmässigkeit gleichzusetzen.
Der Zweck des neuen Verfahrens besteht in erster Linie darin, Monofilen ein weniger glattes und glänzendes äusseres Aussehen zu verleihen, was im Handel vielfach verlangt wird. Das neue Verfahren ist jedoch auch auf verzwirnte Garne anwendbar.
Bekanntlich wird mit den üblichen Verdrillungsverfahren für Fäden aus synthetischen thermoplastischen Materialien nur selten eine sich in gleichmässiger Weise über die Längsrichtung des Fadens verteilende Verdrillung von einheitlicher Grösse erzielt.
Wie gefunden wurde, ist diese ungleichmässige Verteilung der Verdrillung von der Tatsache abhängig, dass der Faden aus synthetischem, thermoplastischem Material, insbesondere auch der durch Spinnen aus einer Schmelze erhaltene Faden, an verschiedenen willkürlich verteilten Stellen seiner Längsausdehnung einen ungleichmässigen Widerstand gegen Torsionsbeanspruchung besitzt.
Es wurde nuh gefunden, dass es möglich ist, Fäden oder Garnen aus thermoplastischem, synthetischem Material über deren ganze Längsausdehnung eine gleichmässige Verdrillung zu erteilen, wenn man gemäss dem Verfahren nach der Erfindung die Fäden oder Garne beim Verdrillungsvorgang während des Überganges von der Abwickelspule auf die Aufwickelspule in einem Bereich, dessen Länge in der Grössenordnung von Millimetern liegt, trocken auf eine Temperatur im Bereich von 50 bis 1200 C erwärmt, wodurch die Fäden oder Garne vorübergehend in einem kurzen Erhitzungsbereich in einen Zustand höherer Plastizität gebracht werden.
Wie sich gezeigt hat, verläuft das neue Arbeitsverfahren besonders günstig, wenn man die Fäden oder Garne bei ihrer Durchgangsbewegung plötzlich erhitzt und sie so in den plastischen Zu- stand bringt, die Fäden oder Garne dann plötzlich wieder abkühlt, so dass sie wieder in den weniger weichen und demzufolge härteren Zustand gelangen, wenn man somit den Zustand der erhöhten Plastizität der Fäden oder Garne nur einen Augenblick andauern lässt und nur in einem sehr kurzen Stück der Fäden oder Garne gleichzeitig hervorruft.
Der Übergang der Fäden oder Garne ist den plastischen Zustand durch Erhitzung im beschränkten Bereich kann durch irgendeine Wärmequelle bewirkt werden, wenn diese nur geeignet ist, die Heizwirkung während des Durchganges des Fadens oder Garnes auf einen kurzen, in der Grössenordnung von Millime- tern liegenden Abschnitt desselben zu beschränken. Die erforderliche rasche Abkühlung erfolgt bei einem gewöhnlichen Textilfaden oder-garn im allgemeinen in der freien Luft mit ausreichender Schnelligkeit.
In Ausnahmefällen kann es jedoch zweckmässig sein, für die Abkühlung des Fadens oder Garnes besondere
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zusätzliche Einrichtungen vorzusehen, damit der Zustand grösserer Plastizität des Fadens oder Garnes nur für den gewünschten kurzen Bereich aufrechterhalten wird.
Da das Verdrillen des Fadens oder Garnes an der Stelle gleichmässig erfolgt, an welcher die Torsionsbeanspruchung dem geringsten Widerstand begegnet, wird die Verdrillung-örtlich gesehen-stets an der gleichen Stelle erzeugt und infolgedessen wird über eine bestimmte Länge des Fadens oder Garnes stets der gleiche Verdrillungseffekt auftreten.
Es wurde gefunden, dass als Folge der Gleichzeitigkeit der Umwandlung in den plastischen Zustand und der Torsion in dem verdrillten Faden oder Garn weniger innere Torsionsspannungen zurückbleiben als bei andern Verfahren.
Die Temperatur, die im Bereiche von 50 bis 1200 C notwendig ist, um die Erhitzung des Fadens oder Garnes in der erforderlichen Weise zu bewirken und demselben eine ausreichende Plastizität zu erteilen, ist von verschiedenen Umständen abhängig, z. B. von der chemischen Beschaffenheit des Materials, aus dem der Faden oder das Garn besteht bzw. dem Erweichungspunkt dieses Materials sowie von der Durchgangsgeschwindigkeit des Fadens oder Garnes durch die Heizvorrichtung, von der Wirksamkeit der Wärme- übertragung von der Heizvorrichtung auf den Faden oder das Garn usw.
Beim erfindungsgemässen Verfahren wird der Faden oder das Garn während des Überganges von der Abwickelspule auf die Aufwickelspule auf einem kurzen Abschnitt erhitzt und in einen Zustand grösserer Plastizität gebracht, in dem der Faden oder das Garn verdrillt wird, aber der Faden oder das Garn wird nicht gestreckt.
Wie durch Versuche festgestellt wurde, werden durch das neue Verfahren weder die Plastizität noch die Längsstreckung oder irgendwelche besondere Eigenschaften des Materials, aus dem der Faden oder das Garn besteht, auf irgendeine Weise wesentlich verändert.
Das Verfahren gemäss der Erfindung kann. auf einer Vorrichtung durchgeführt werden, die mit einer Zuführungseinrichtung oder Abwickelspule sowie mit einer Aufnahmeeinrichtung oder Aufwickelspule für den Faden oder das Garn ausgestattet ist und die eine Heizvorrichtung aufweist, die längs des Weges zwischen der Zuführungs-und Aufnahmeeinrichtung angeordnet ist und die den Faden oder das Garn während seines Durchganges auf einem kurzen Abschnitt oder Bereich erhitzen kann. Bei dieser Anordnung kann die Zuführungs-oder Abwickeleinrichtung eine Verdrillungsvorrichtung für ein Monofilgarn oder für ein aus zahlreichen Einzelfäden bestehendes Garn sein, während die Aufnahmeeinrichtung nur das Sammelorgan bildet.
Es ist jedoch auch möglich, dass vor der Zuführungs- oder Abwickeleinrichtung ein Aufnahmeorgan angeordnet ist, das in diesem Falle das Verdrillen bewirkt.
Die Heizvorrichtung, die auf den Abschnitt der Fäden oder Garne einwirkt, kann gemäss der Erfindung aus einer dünnen, erwärmbaren Platte oder Scheibe bestehen, die mit einer vorzugsweise zentralen Öffnung versehen ist, durch welche der Faden oder das Garn geführt wird, um erhitzt zu werden. Die Heizvorrichtung kann auf irgendeine Weise auf die notwendige Temperatur gebracht werden.
Diese Heizwirkung kann vorteilhaft mit elektrischen Einrichtungen erzielt werden. z. B. durch Widerstands- oder Induktionserhitzen. Die Heizscheibe oder-platte kann daher aussen eine Spule tragen, durch welche in an sich bekannter Weise ein Wechselstrom hindurchgeleitet wird, welcher in der aus Metall bestehenden Heizscheibe oder-platte einen Induktionsstrom von erhöhter Stärke und Heizkraft hervorruft, der in an sich bekannter Weise durch Regelung des Primärstromkreises bequem eingestellt werden kann.
Die Heizscheibe oder-platte kann aber auch mit einem elektrischen Widerstand versehen sein, der mittels einer entsprechenden Stromquelle auf die notwendige Temperatur gebracht wird, so dass die Scheibe indirekt beheizt wird.
Eine andere Ausführungsform der Heizvorrichtung kann aus einem drahtförmigen elektrischen Widerstand bestehen, der in solcher Weise gewickelt ist, dass er eine enge Öse bildet, durch welche der zu erhitzende Faden oder das zu erhitzende Garn hindurchgeführt wird, und welche mittels einer entsprechenden einstellbaren Stromquelle auf die gewünschte Temperatur gebracht werden kann.
Statt durch elektrische Einrichtungen kann die Heizvorrichtung aber auch auf andere Weise erhitzt werden, z. B. mittels heisser gasförmiger oder flüssiger Stoffe. Zu diesem Zweck kann die Heizvorrichtung erfindungsgemäss hohl ausgebildet sein und durch dieselbe kann eine heisse Flüssigkeit, wie z. B.
Wasser, Öl usw., geführt werden.
Schliesslich kann aber auch für die Erhitzung des Fadens oder Garnes in dem kurzen Arbeitsbereich Infrarotstrahlung angewendet werden.
Der Durchgang des Fadens oder Garnes durch die Heizvorrichtung, wie z. B. die Heizscheibe, kann derart erfolgen, dass der Faden oder das Garn das die Wärme übertragende Element berührt, d. h. derart,
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dass eine unmittelbare Hitzeübertragung von der Scheibe auf den Faden oder das Garn erfolgt. Die Anordnung kann Jedoch vorteilhaft auch so entwickelt und ausgebildet werden, dass der Faden oder das Garn bei seinem Durchgang die Heizscheibe nicht. berührt, so dass die Hitze von der Scheibe auf den Faden oder das Garn nur indirekt durch Strahlung oder Konvektion übertragen wird. Im letzteren Fall ist es angezeigt, vor und hinter der Durchgangsöffnung der Scheibe einen Führungs- und Zentrierteil für den Faden oder das Garn anzuordnen.
Der Betrieb der ganzen Vorrichtung ist im wesentlichen unabhängig von der Grösse der Verdrillungswirkung an sich, die von weniger als 100 Windungen pro Meter bis zu mehr als 1000 Windungen pro Meter betragen kann. Der Betrieb ist jedoch in beträchtlichem Masse von der Geschwindigkeit des Fadens oder Garnes und von den Einzelheiten der Ausbildung der Heizvorrichtung sowie von der Grösse derDurch- gangsöffnung der Heizvorrichtung abhängig.
Bei einer Verdrillungsmaschine mit mehreren Verdrillungsstellen ist es zweckmässig, jeder einzelnen Stelle eine besondere Heizvorrichtung zuzuordnen, durch welche das aus einem Einzelfaden oder aus mehreren Einzelfäden bestehende, zu verdrillende Garn hindurchgeleitet wird.
Wenn die Erhitzung durch elektrische Einrichtungen bewirkt wird, können mehrere Heizvorrichtungen hintereinander angeordnet und durch einen einzigen Stromkreis gespeist werden.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt.
Der Zuführungsteil oder die Abwickelspule hat die Form einer Zwirnspule l, auf welcher der Faden 2 konusförmig aufgewickelt ist. Der Aufnahmeteil oder die Aufwickelspule besteht aus der eigentlichen Spule 3 und aer angetriebenen Walze 4, mittels welcher die Aufwickelspule 3 durch Friktion in Drehung versetzt wird, so dass der Faden gleichmässig abgezogen wird.
Zwischen dem Zuführungsteil und dem Aufnahmeteil ist die Heizvorrichtung angeordnet, welche die Form einer Scheibe 6 mit einer Öffnung 6a für den Durchgang des Fadens 5 hat. Der Faden 5 geht von der Zwirnspindel 1 durch diese Öffnung zur Aufwickelspule 3 und wird auf einem sehr kurzen Abschnitt erhitzt, welcher der Länge der die Öffnung 6a begrenzenden Wände entspricht. Nach dem Durchgang wird der Faden an der freien Luft abgekühlt.
Die Heizvorrichtung ist mit der Sekundärwicklung eines Transformators 10 verbunden. Der Primärstromkreis, der an das (nicht dargestellte) Verteilernetz angeschlossen werden kann, ist mit einem Schalter 8, einem Regelwiderstand 9 und einer Kontrollampe 11 ausgestattet. Der Transformator 10 trennt den Stromkreis 7 vom Stromkreis 12 und bietet überdies die Möglichkeit, die Wechselspannung im Stromkreis 12 relativ zu jener des Stromkreises 7 so weit zu verringern, dass sie für das Bedienungspersonal der Maschine ungefährlich ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Verdrillen von Fäden oder Garnen aus thermoplastischem, synthetischem Material, z. B. aus Polyamiden oder aus Derivaten der Polyacrylsäure, welche Fäden vorzugsweise aus zahlreichen Einzelfäden bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden oder Garne beim Verdrillungsvorgang während des Überganges von der Abwickelspule zur Aufwickelspule in einem Bereich, dessen Länge in der Grössenordnung von Millimetern liegt, trocken auf eine Temperatur im Bereiche von 50 bis 1200 C erwärmt werden.