Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Garnes mit Kapillarfadenschlingen aus endlosen künstlichen Fäden Zur Vergrösserung der wärmenden Fülligkeit künstlicher Fäden auf einen Grad, wie er Naturfasern eigen ist, beschritt man bisher vornehmlich den Weg, die endlosen Fäden zu stapeln und die erhaltenen Fasern dann, wie die entsprechenden Naturfasern, zu verspinnen und zu verzwirnen. Ein solches Verfah ren erfordert jedoch zahlreiche Zwischenarbeitsgänge und ist daher recht umständlich, zeitraubend und' kostspielig.
Man war daher schon lange Zeit be strebt, einen Weg zu finden, die endlosen Fäden in ihrem geordneten Aufbau beizubehalten, ihnen aber beispielsweise durch Kräuseln eine den Naturfasern entsprechende voluminösere Gestalt zu geben. Die mittels diesem Verfahren gewonnenen Fäden befrie digten nicht immer voll, weil der ganze Faden mit all seinen Kapillaren jeweils gleichsinnig gekräuselt war, wodurch seine Festigkeit in bezug zur Dehnung wegen der bei Beanspruchung eintretenden grossen Gestaltsänderung sich in vielen Gebrauchsfällen un günstig auswirken musste.
Ein anderer Weg ging davon aus, nicht den Ge samtfaden zu kräuseln, sondern die den Gesamtfaden bildenden einzelnen Kapillarfäden unregelmässig zu lagern, beispielsweise einzeln zu kräuseln oder zu schlingen, und den Fadenverband dadurch fülliger zu gestalten, ohne die Elastizität allzu sehr zunehmen zu lassen. Um derartige Schlingenbildung an den Ka- pillarfädchen zu erreichen, leitete man Fäden mit möglichst geringer Drehung in einen sich ausbreiten den Luftstrom von hoher Turbulenz, welcher den Faden trug und gleichzeitig den Fadenverband weit gehend in seine Kapillaren auflöste, die sich dann unter den wirbelnden Luftteilchen einzeln und un regelmässig in Schlingen legen konnten.
Der so auf- gelockerte und in seiner Struktur veränderte Faden wurde danach aus dem Luftstrom herausgenommen und unmittelbar zur Fixierung der Schlingenbildung hochgedreht. Dieses Verfahren lieferte einen fülligen und im wesentlichen auch festen Faden ähnlich den aus Stapelfasern gebildeten natürlichen und künst lichen Fäden.
Nur wiesen die so erzeugten Fäden zu grosse Unregelmässigkeiten auf, die darin bestan den, dass der zur Kapillarschlingenbildung zu ver anlassende Faden wegen der weitgehend unverdreht vorzunehmenden Verarbeitung leicht zu Beschädi gungen an den Kapillaren neigte und weiterhin der Faden als solcher in diesem Zustand äusserster Auf lösung seines Festigkeitsverbandes schwer zu führen und zu verarbeiten war, wobei insbesondere die Schlingenbildung an dem im freien Luftstrom unver- dreht geführten Faden hinsichtlich Grösse der Schlin gen und Verteilung derselben schwer zu beherrschen war.
Neben kleinen gab es bisweilen auch recht grosse Schlingen und dann wiederum regelrechte Schlingenverknotungen, die später bei der Weiter verarbeitung wegen der daraus resultierenden Un regelmässigkeiten des Fadens leicht zu Fadenbrüchen und unansehnlichen Geweben und Gewirken führten, bei Ablaufen vom Spulkörper festklemmten und an Unebenheiten hafteten.
Um die Schlingenbildung des nicht beherrsch baren freien Luftstrahls besser in die Hand zu be kommen, ging man dazu über, dem den Faden tra genden Luftstrahl einen Drall aufzuzwingen, wodurch das wilde Schleudern der Kapillaren auf der einen Seite zwar vermieden wurde, auf der andern Seite die Turbulenz der Strömung und die dadurch be dingte, durch Flatterwirkung erzeugte Schlingen- bildung in den Kapillaren eingeschränkt wurde. Der gedrehte Luftstrahl erbrachte einen zu mageren Schlingeneffekt und damit nicht die erhoffte Füllig- keit.
Unter Kapillarfadenschlingen versteht man die Schlingen in den einzelnen Fädchen des multifilen Fadens.
Gegenstand des Patentes ist ein Verfahren zur Herstellung eines Garnes mit Kapillarfadenschlingen aus endlosen künstlichen Fäden in kontinuierlichem Arbeitsgang, bei dem der Faden zwischen einer Vor rolle und einer zur Erreichung einer Fadenkürzung langsamer laufenden Nachrolle der Einwirkung eines Pressgasstrahles ausgesetzt wird.
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der einfach gedrehte Faden in einem Kanal mit einem mittleren Durch messer vom 2- bis 15fachen Fadendurchmesser und einer Länge von etwa 5fachem Kanaldurchmesser einem auf halber Kanallänge eintretenden, aus einer Pressgasquelle von 1 bis 2 atü Druck gespeisten Pressgasstrahl ausgesetzt wird, der zur Fadenachse nach derjenigen Seite versetzt auf den laufenden Faden auftritt, auf der bei Betrachtung in Strömungs richtung des Gasstrahles vor dessen Auftreffen die Enden des sichtbaren Teils der Drallwindungen sich befinden,
wonach der Faden am Kanalende aus dem mit ihm gemeinsam herauslaufenden Pressgasstrahl seitlich herausgelenkt und der Nachrolle zugeleitet wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungs- emässen Verfahrens werden die Kapillarfadenschlin- gen im kontinuierlich ablaufenden Faden nicht mehr im freien Luftstrom und nicht mehr an einem wenig verzwirnten Faden, sondern an einem in einem engen und kurzen Kanal geführten, einfach ge drehten Faden gebildet. Der jeweils mit etwa 1 bis 10 Drehungen durch den Kanal geführte Faden wird in der Mitte dieses Kanals einseitig von einem Press- gasstrahl getroffen.
Ein solcher Pressgasstrahl ent spannt den vorher gespannt gewesenen Faden ganz plötzlich und staucht ihn Kapillarschlingen bildend an.
Ein entgegen der Fadenlaufrichtung umgelenkter kleinerer Teilstrahl wird den Faden unmittelbar vorher zusätzlich spannen und damit den Effekt der folgenden Entspannung vergrössern.
Nach diesem Verfahrensbeispiel werden also nicht mehr die Kapillarschlingen, wie es bisher der Fall war, durch den flatternden und ähnlich einer Fahne schlagenden aufgelösten Faden im freien tur bulenten Luftstrom selbst hervorgerufen, sondern der Faden wird in einem engen und kurzen und daher beherrschbaren Kanal unter der auftreffen-, den Pressluft plötzlich entspannt und angestaucht, wobei die gerade entspannten und durch die Drehung in ihrer Bewegungslage begrenzten Kapillarfädchen unter der noch kurzzeitig auf sie einwirkenden Press luft zu Schlingenbildung gezwungen werden.
Der Faden selbst wird sobald als möglich aus dem Press- luftstrahl entfernt, damit er von diesem nicht un- nötig mitgenommen und beschleunigt werden kann, wodurch die Kapillarschlingenbildung wiederum verungleichmässigt würde.
Von besonderer Bedeu tung für eine gleichmässig grosse und regelmässig ver teilte Schlingenbildung ist die Führung des Fadens im Augenblick des Auftreffens des Pressgases. Der Faden muss immer so zum auftreffenden Pressgas- strahl liegen, dass letzterer den gestauchten Fadenteil aufzudrehen versucht, das heisst, der Strahl muss auf der Seite der Fadenachse einwirken, die bei Sicht in Richtung des ablaufenden Fadens auf der Her kunftsseite der Zwirndrehung liegt.
Dies ist einmal möglich, indem man den Faden im Kanal entspre chend seitlich verschoben führt, oder zum andern, indem man den Pressgasstrahl entsprechend seitlich versetzt in den Kanal einleitet. Ersteres kann z. B. durch entsprechend scharf umgelenkte Einführung des Fadens in seinen Kanal, letzteres durch exzen trische Einleitung des Pressgaszuflusses in den Fa- denführkanal erreicht werden.
Durch leichtes Neigen des den Faden führenden Kanals zur Auftreffachse des Pressluftzuflusses, wo bei der Winkel zwischen dem Zuführteil des Faden kanals und dem Pressluftzufluss kleiner als 90 , aber nicht kleiner als 60 wird, kann z. B. erreicht wer den, dass in Fadenlaufrichtung mehr Pressluft abfliesst als entgegen derselben, und zwar so viel mehr, dass der Faden plötzlich und völlig entspannt wird.
Eine entsprechende Wirkung kann auch dadurch erzielt werden, dass man den Querschnitt der Kanalseite, in die der Faden einläuft, gegenüber der Seite, aus der der Faden austritt, verkleinert, sei es, dass man den Fadenlaufkanal in Fadenlaufrichtung ejektor- artig erweitert oder am Einlaufende ein den Durch messer verengendes Einsatzstück aufsetzt. Es ist schliesslich auch möglich, alle drei Massnahmen zu sammen zur Erzielung des günstigsten Effektes aus zunutzen. Die ejektorartige Erweiterung hat zur Folge, dass die Pressgasgeschwindigkeit zum Kanal ausgang hin abnimmt, was zur Erhaltung der gebil deten Schlingen beiträgt.
Die Länge des den Faden führenden Kanals ist etwa gleich dem 5fachen Kanaldurchmesser zu wählen, wobei der Kanaldurchmesser etwa dem 2- bis 15fachen Fadendurchmesser entsprechen muss. Das die Pressluft einleitende Kanalrohr erhält etwa den gleichen Durchmesser wie der den Faden führende Kanal. Der Pressluftdruck liegt im Bereich zwischen 1-2 at.
Mittels des genannten Beispiels des erfindungs gemässen Verfahrens werden die Nachteile der bisher üblichen Kapillarschlingen-Verfahren hinsichtlich der unterschiedlichen und absoluten Grösse der Schlingen und der ungleichmässigen Verteilung der selben sowie die Herstellung von in den Kapillaren beschädigter und verknoteter Fäden behoben. Die erzeugten Fäden zeichnen sich durch kleine und re gelmässig verteilte Kapillarschlingen aus, die einen Faden von hoher und gleichmässiger Fülle wie Qua- lität ergeben.
Dies wird durch die Bildung der Ka- pillarschlingen am gedrehten Faden erreicht, der wegen seines Dralls die für die Schlingenbildung not wendige Kapillarlänge begrenzt. Bei zu starker Drehung kann daher eine Verringerung der Schlin- gengrösse aber auch eine Verringerung der Schlingen zahl - also ein zu magerer Effekt - und umge kehrt bei zu schwacher Drehung eine Verschlechte rung des Schlingeneffektes durch Bildung zu grosser Schlingen erzielt werden.
Als günstig erwiesen sich zur Erzeugung des Schlingeneffektes Fäden mit S- und Z-Drall mit einem Drehungskoeffizienten von etwa a", = 70. Es lassen sich derart künstliche Fäden auf Cellulose - wie auch auf vollsynthetischer Basis - verarbeiten.
Solche Ausführungsbeispiele des erfindungsge mässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Vor richtung werden an Hand der Abbildungen näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 die Anordnung der Blasekanäle in der Spulmaschine schematisch dargestellt, Fig. 2 einen stark vergrösserten Schnitt durch einen Vorrichtungsteil gemäss Linie A-B der Fig. 3, Fig. 3 einen Schnitt senkrecht zur Pressluftzufluss- leitung gemäss Linie C <B>-D</B> der Fig. 2.
Nach der Fig. 1 wird der einfach gedrehte, end lose, künstliche Faden 1 von der Lieferspule 2 über den fest angeordneten Fadenführer 3 mit festgelegter Geschwindigkeit von dien Vorwalzen 4 - hier als Klemmwalzen dargestellt - abgezogen und dem Blaskanalsystem zugeführt.
Dieses Kanalsystem be steht aus einem Fadenführkanal 5, in welchen auf halber Kanallänge eine Pressluftzuflussleitung (etwa gleichen Durchmessers) einmündet, durch welchen in Pfeilrichtung 7 Pressluft oder Pressgas aus einer Pressgasquelle von 1 bis 2 atü Druck eingeleitet wird, welches über den Kanal 5 vornehmlich in Fadenlaufrichtung austritt. Der mittlere Kanaldurch messer ist das 2- bis 15fache des Fadendurchmessers und die Kanallänge etwa das 5fache des Kanal durchmessers an der Einmündungsstelle. Der Faden selbst wird beim Eintritt in und Austritt aus dem Kanal 5 um beispielsweise 90 umgelenkt.
Es ist aber auch möglich, mit geringerer Umlenkung zu arbeiten, sofern der Faden aus dem mit ihm gemeinsam aus dem Kanalende 16 herauslaufenden Strahl seitlich herausgelenkt wird. Der Faden wird also unmittelbar am Austritt aus dem Kanal von dem Pressgasstrahl getrennt.
Durch die Behandlung in dem Blaskanal- system, dessen Ausbildung anhand der Fig. 2 und 3 näher beschrieben wird, erfährt der Faden eine Zu nahme seiner Fülligkeit durch Kapillarschlingen- bildung. Der so behandelte Faden wird dann unter sehr geringer Spannung von den gegenüber den Vor- walzen 4 etwa 10-30% - je nach gewünschter Fülligkeitszunahme und dadurch notwendiger Faden kürzung - geringere
Umlaufgeschwindigkeit auf weisenden Nachwalzen 8 aufgenommen, von welchen er weiter über den festen Fadenführer 9 und den auf der hin und her gehenden Changierstange 10 angeordneten Changierfadenführer 11 der Aufwickel- spule 12 in kontinuierlichem Arbeitsgang zuläuft.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Blaskanalausfüh- rung in stark vergrössertem Massstab. Der zu Ka- pillarschlingenbildung zu veranlassende Faden 1 läuft in Pfeilrichtung 13 durch den Kanal 5 im Vorrich- tungskörper 14. Der Kanal 5 ist an seiner Faden einführungsseite 15 und Fadenaustrittsseite 16 abge rundet und hier wie in seinem Innern mit möglichst polierter Oberfläche ausgeführt, um jegliches Auf rauhen des Fadens 1 zu vermeiden.
Nahezu senk recht zum Fadenführungskanal 5, auf jeden Fall in einem spitzen Winkel 17 von mehr als 60 geneigt, ist der Pressluftzufluss 6 angeordnet, der etwa auf halbem Wege in den Fadenführungskanal 5 eintritt. Die durch diesen Zufluss in Pfeilrichtung 7 geführte Pressluft strömt mit hoher Geschwindigkeit in den Kanal 5 ein und teilt sich dort in die zwei Abfluss zweige in Richtung auf die Fadeneingangsseite 15 und Fadenausgangsseite 16 hin auf.
Dabei trifft die Pressluft auf den im Kanal 5 geführten Faden 1, den sie nach der Hauptabflussseite - also Faden ausgangsseite 16 - hin entspannt. Der Kanal 5 ist im gezeichneten Beispiel nicht senkrecht zum Kanal 6, sondern mit kleinerem Winkel 17 angeordnet. Dann wird in Richtung auf die Fadenaustrittsseite 16 mehr Pressluft abströmen, als in Richtung auf die Fadeneinführungsseite 15.
Der Faden wird durch die abströmende grössere Pressluftmenge selbst tätig in Richtung auf die Fadenaustrittsseite 16 transportiert und dabei entspannt und angestaucht. Anstelle oder zusammen mit der Neigung des Kanals 5 zum Kanal 6 ist es auch möglich, die gleiche Wir kung dadurch zu erzielen, dass man auf der Faden einführungsseite 15 des Kanals 5 einen hier nicht näher gezeichneten Einsatz verwendet, der den, Durchmesser an dieser Stelle verengt oder überhaupt den Kanalquerschnitt durchgehend von der Faden einführungsseite 15 zur Fadenaustrittsseite 16 ejek- torartig erweitert.
Durch die nach beiden Seiten hin abfliessende Pressluft wird der Faden im Bereich der Einmündung des Pressgaszuflusses 6 in den Kanal 5 seine höchste Fadenspannung aufweisen, die im Kanal 5 nach den Kanalenden hin abnimmt, und zwar um so mehr ab nimmt, je stärker der Luftstrahl im betreffenden Ka nalzweig ist. Durch die Neigung des Kanals 5 bzw.
die entsprechend aufgeführten andern Mittel wird nun ein so starker Luftstrahl in Richtung auf den Fadenaustritt 16 erreicht, dass der Fadenspannungs abfall nach dieser Seite im Kanal 5 bereits dicht hinter dem Auftreffpunkt des Pressgases den Wert Null erreicht und der Faden aus seiner höchsten Spannung heraus plötzlich angestaucht wird, worauf sich die gewünschten Kapillarschlingen zu bilden vermögen.
Der Luftstrahl in Richtung auf den Fa deneintritt 15 ist wesentlich geringer, er wirkt aber dennoch auf den Faden dahin ein, dass er die bereits vorhandene Fadenspannung vom Kanaleintritt 15 bis zum Mündungsbereich des Pressgaszuflusses 6 noch weiterhin erhöht. Es ist aber auch möglich, ganz ohne diesen dem Faden entgegenlaufenden Teil- Luftstrom auszukommen, zumal die Umlenkung des Fadens beim Eintritt 15 in den Kanal 5 bereits eine Spannungserhöhung einbringt.
Wesentlich für die regelmässige Schlingenbildung ist das ausreichende und immer gleichmässige Ein dringen des Pressluftstrahles in den Faden im Augen blick -des Auftreffens auf denselben.
Dazu ist eine bestimmte Führung des Fadens gegenüber dem auf treffenden Pressluftstrahl erforderlich. Es hat sich als notwendig erwiesen, dass der Pressluftstrahl nach der Seite der Fadenachse versetzt angreifen muss, die in Fadenlaufrichtung gesehen als Herkunftsseite der Zwirndrehung gekennzeichnet ist, also bei einem ge mäss Fig. 3 verwendeten Z-Drall muss der Pressluft- strahl vorwiegend links der Achse und bei einem 5-Drall rechts derselben auftreffen.
Hätte der Faden die Möglichkeit, im Kanal so hin und her zu schlen kern, dass er zeitweise rechts und dann wieder links getroffen würde, so würde bei Auftreffen auf der falschen Seite kein Effekt - der Faden würde mit dem Strahl weit herausschiessen -, auf der andern Seite hingegen ein überaus starker Grossschlingen- effekt entstehen, wobei das übergeschossene Ende kurzzeitig wieder herausgekürzt wird.
Der Strahl muss also auf den Faden nach der jenigen Seite versetzt auftreffen, auf den bei Betrach tung in Richtung des noch nicht aufgetroffenen Strahles die Enden des sichtbaren Teiles der Drall windungen sich befinden.
Die erforderliche Führung des Fadens gegenüber dem Pressluftstrahl kann beispielsweise dadurch er reicht werden, dass der Faden durch besondere im Kanal 5 vor dem Auftreffbereich der Pressluft ein gebaute, nicht näher gezeichnete Führungsmittel, die ihn exzentrisch im Kanal an diesen Auftreffpunkt des Pressgases heranleiten, geführt wird.
Bei ge nauem zentrischem Auftreffen des Pressluftzuflusses auf die Kanalachse genügt es bereits, wenn der Fa den bei 15 von der entsprechenden Seite her um 90 scharf umgelenkt in den Kanal 5 eingeleitet wird.
Dieselbe Wirkung erreicht man - wie in Fig. 3 zusätzlich dargestellt - wenn man die Pressluftzu- flussleitung 6 etwas exzentrisch bis zu etwa 151/o des Kanaldurchmessers in den Kanal 5 einmünden lässt. Bei einer solchen Lösung müsste man natürlich die Düsen bei Verarbeitung eines anders gedrehten Garns auswechseln.
Mittels vorbeschriebener Vorrichtung ist es möb lich, feine und gleichmässig verteilte Kapillarschlingen einem einfach gedrehten Faden aufzuzwingen, wo-. durch der Faden an Fülligkeit zunimmt und damit als endloser Faden die Vorteile natürlicher Fäden bzw. aus Stapeln gesponnener künstlicher Fäden er reicht. Wesentlich ist das möglichst steile Auftreffen eines Luft- oder Gasstromes auf den zu behandeln den Faden, wobei der vorher gespannte Faden plötzlich entspannt und angestaucht wird und damit unter der Wirkung des Luftstromes Kapillarschlin- gen zu bilden vermag.
<I>1. Beispiel</I> In einer Vorrichtung entsprechend den Figuren wurde ein Faden bearbeitet aus E-Caprolactam von 60 den., 18 Einzelfäden, einem S-Drall und einem Drehungskoeffizienten a", = 70. Der Faden wurde in einem konischen Fadenführkanal von am Ein trittsende 1,2 und am Austrittsende 1,4 mm Durch messer und einer Länge von 6,8 mm geführt. Der Kanal war auf 60 gegen den Luftzufluss geneigt, der mit einem Durchmesser von 1,2 mm um =/10 exzentrisch in Fadenlaufrichtung nach rechts ge sehen versetzt in diesen einmündete.
Der angelegte Pressluftdruck betrug 1,5 at. Dabei ergab sich bei einer Fadendurchzuggeschwindigkeit von 150 m/Min. und einer Fadenkürzung um 20 % eine Erhöhung des Fadentiters auf 75 den. bei einer mittleren Ka- pillarschlingengrösse von 0,3 mm.
<I>z. Beispiel</I> In einer gleichen Vorrichtung wie in Beispiel 1 wurde ein Faden bearbeitet aus Acetat-Reyon von 300 den., 96 Einzelfäden, einem S-Drall und einem a", = 70. Dabei ergab sich bei einer Fadendurch- zuggeschwindigkeit von 150 m/Min. und einer Fa- denkürzung um 17 % eine Erhöhung des Fadentiters auf 360 den.
bei einer mittleren Kapillarschlingen- grösse von 0,5 mm. Mit den gleichen Düsen konnten in andern Versuchen Kapillarschlingen an Fäden von legalem Titer T,1 = 30 bis T,1 = 1000 reproduzierbar erzielt werden, wobei beim Titer 30 die Schlingen bildung noch bei nur sechs Einzelfäden also einem Einzeltiter 5 gelingt. In diesen Fällen wurde mit einem Drehungskoeffizienten a", = 70 und einem Pressluftdruck 1,5 atü gearbeitet. Wenn der Einzel titer darüber hinaus gesteigert wird, so ist der Luft druck zu erhöhen.
So gelingt es, in einen Faden 7'd = 300/30 - also mit Einzeltiter 10 den. - bei Drehung a", = 70 bei 2,5 atü in der gleichen Düse gleichmässig verteilte Schlingen zu blasen.