Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Bandes aus elastischen Fäden
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bandes aus teilweise gehärteten elastischen Fäden, wobei diese Fäden extrudiert, voneinander getrennt, teilweise gehärtet und mit einem winzigen Diskontinuitäten aufweisenden Überzug überzogen werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Gummifäden können hergestellt werden, indem eine Schicht oder mehrere übereinander liegende Schichten zerschnitten werden. Ebenfalls wurden bereits Gummifäden durch Extrusionsverfahren hergestellt, wobei Kautschuk-Latex in ein geeignetes Bad und durch geeignete Düsen ausgepresst wird. Der Ausdruck Gummi soll dabei, wie gewöhnlich, sowohl natürlichen Kautschuk als auch synthetischen Kautschukarten in teilweise oder ganz gehärteter Form einschliessen.
Bei der Herstellung von Gummifäden treten zahlreiche Schwierigkeiten auf. Wenn einzelne Kautschuk- fäden extrahiert oder geschnitten und vulkanisiert werden, müssen sie auf getrennte Spulen aufgewickelt werden. Insbesondere, wenn feine Fäden hergestellt werden, entstehen enorme Kosten für das Aufwickeln, das Verfrachten und den erforderlichen Raum für die Lagerung. Falls die Fäden zeitweilig in Form eines flachen Bandes vereinigt werden, beispielsweise in Form eines Bandes, das aus 40 einzelnen Fäden, die Seite an Seite angeordnet sind, besteht, dann kann dieses Band auf Trommeln aufgewickelt und von diesen auf Spulen aufgespult oder in Kartons abgelegt und Tausende von Kilometern von Einzelfäden in einer verhältnismässig kleinen Anzahl von Verpackungen in Form von Bändern verfrachtet werden.
Dies ist von grossem wirtschaftlichem Wert und deshalb wurden auch bereits verschiedene Versuche gemacht, die jedoch lediglich im Fall geschnittener Gummibänder zu einem Erfolg führten. Wenn jedoch versucht wurde, Bänder aus stranggepressten Fäden entweder aus Kautschuk oder aus einem anderen elastomeren Material zu bilden, traten unüberwindbare Schwierigkeiten auf.
Man könnte glauben, dass es einfach sei, die Fäden zu härten und dann einen leichten schwach bindenden Klebstoff auf dieselben aufzubringen, der eine hinreichende Festigkeit besitzt, um die Fäden in einem Band zusammenzuhalten, der jedoch nicht genügend stark ist, um zum Zwecke der endgültigen Verwendung der Fäden zu verhindern, dass diese voneinander getrennt werden. Der Versuch wurde gemacht und es konnte auch ein solches Band hergestellt werden, jedoch war dieses für die meisten Zwecke praktisch wertlos, beispielsweise für Wirkwaren und dgl., da sich der Klebstoff von dem einzelnen Faden loslöste, wenn diese getrennt waren und in den Wirkmaschinen absetzte.
Ein weiterer Vorschlag bestand darin, den Gummi teilweise zu vulkanisieren, wobei etwas Klebrigkeit belassen wurde, diese Klebrigkeit durch Aufbringen von Talkum oder anderen Pudern zu verringern und dann das Band unter hohem Druck zwischen zwei Walzen zu pressen, wobei ein so hoher Druck gewählt wurde, dass eine hinreichende Bindung zwischen den Fäden erreicht wurde, so dass diese nach Beendigung des Vulkanisierens in Bandform transportiert werden konnten. Diese Verfahrensmassnahmen erwiesen sich ebenfalls als ungenügend, da das richtige Mass der Bindung, mit denen die Fäden Seite an Seite aneinandergeheftet wurden, sich als zu kritisch für eine kontinuierliche Verfahrensweise erwies. Das Verfahren war zwar nicht unbrauchbar, jedoch waren die damit erzeugten Bänder zu ungleichmässig und liessen viel zu wünschen übrig.
Bei einem weiteren Verfahren wird Latex in ein geeignetes Bad extrudiert und teilweise gehärtet, beispielsweise 1O0/o, worauf die einzelnen Fäden mit Talkum eingestaubt werden. Schliesslich werden die Fäden, um das Band zu bilden, unter Zug über eine konkave, hochpolierte Walze gezogen, wodurch die Fäden aufeinander einen starken seitlichen Druck ausüben. Dieser Druck drückt die Fäden gegeneinander. Das auf diese Weise gebildete Band wird durch zwei Walzen geführt, die einen starken Druck auf die flachen Oberflächen des Bandes ausüben. Die diesen Massnahmen zugrunde liegende Theorie besteht darin, dass, wenn die teilweise gehärteten Fäden gestreckt wurden, der Talkumüberzug sich nicht in derselben Weise mitstrecken kann und deshalb winzige Löcher oder Poren in diesem Überzug vorhanden sind.
Unter dem starken Druck der Walzen wird etwas klebriger Kautschuk aus den Fäden durch die Löcher in Form von winzigen Fädchen gepresst, wodurch die Fäden untereinander hinreichend verbunden wurden, so dass nach Vollendung des Vulkanisierprozesses die Fäden in der Bandform verbleiben und um eine Trommel gewickelt und von dieser zurück in Kartons verpackt und transportiert werden können. Beim Endverbrauch können die Fäden leicht auseinandergezogen werden, da die Gummifädchen die sie zusammenhalten, so winzig sind, dass sie, ohne die Fäden selbst zu schädigen, reissen.
Dieses Verfahren und die hierfür verwendete Vorrichtung erwies sich als brauchbar und es werden damit die beste Bandform für die maschinelle Verarbeitung von Gummifäden hergestellt, die bisher entwickelt wurde, Jedoch auch bei diesem Verfahren treten Schwierigkeiten auf, insbesondere bei der Herstellung von flachen Bändern. Es ist wichtig, dass die Fäden in einem Band sich nicht aufdrehen und Seite an Seite verbleiben. Es stellte sich heraus, dass, wenn der Zug und der seitliche Druck, der durch die gekrümmte Walze oder gekrümmte Platte erzeugt wurde, nicht äusserst genau den optimalen Bedingungen entsprach, die Fäden durch den seitlichen Druck so gespannt werden konnten, dass sie übereinander springen.
Wenn dies eintritt und die Bänder auf diese Weise ungeordnet durch die Druckwalze geführt werden, wird ein Faden in den andern gepresst und wenn das Band verwendet wird, reisst entweder dieser Faden, wenn er von dem Band abgetrennt wird, oder besitzt eine ungleichmässige Stärke. In beiden Fällen ergibt sich ein für den Verarbeiter unbrauchbares Produkt. Trotz dieser Schwierigkeiten wurde und wird dieses Verfahren bevorzugt angewendet. Die Fehler infolge des gegenseitigen tÇbereinanderschla- gens der Fäden wurden als notwendiger Preis eines Verfahrens angesehen, um die Bänder auf praktisch vernünftige Weise zu erzeugen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung war daher, ein Verfahren zum Herstellen eines Bandes aus elastischen Fäden zu finden, bei dem dieses Überspringen von Fäden und die sich daraus ergebenden Nachteile vermieden werden.
Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass zur Vermeidung des Übereinanderspringens der Fäden diese durch zur Fadenbahn geneigte Einrichtungen geführt werden, so dass die Fäden ohne wesentlichen seitlichen Druck in ein flaches Band zusammengelegt werden, während gleichzeitig auf dieses Band von beiden Flachseiten her ein Druck ausgeübt wird.
Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens zum Herstellen eines Bandes aus einzelnen elastischen Fäden, die nebeneinander durch Einrichtungen geführt werden, welche auf die flachen Seiten des Bandes einen Druck ausüben, wobei die Fäden hinreichend nahe beieinander verlaufen, so dass der Druck auf die Fäden eine Verformung derselben und ein Anhaften aneinander mit einer solchen Kraft bewirkt, dass das Band als Ganzes befördert, jedoch die Fäden leicht bei Verwendung wieder voneinander getrennt werden können, die gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung, die die Fäden vor der Einführung in die Druckeinrichtung voneinander getrennt hält und die relativ zu den Ebenen, die durch die Breitseiten des Bandes in der Druckeinrichtung bestimmt werden, um einen Winkel geneigt ist, der dadurch bestimmt ist,
dass das Produkt aus dem Kosinus des Neigungswinkels und dem Fadenabstand in dieser Einrichtung gleich dem Abstand der Fäden voneinander ist, wenn diese dicht aneinanderliegend der Druckeinrichtung zugeführt werden, und durch Einrichtungen, die einen an winzigen Stellen diskontinuierlichen hub er zug auf die Fäden aufbringen, bevor diese in die Druckeinrichtungen geführt werden.
Das vorliegende Verfahren macht also einerseits von dem Konzept, das auch dem bekannten Verfahren zugrundeliegt, Gebrauch, erzeugt aber die Bänder auf eine unterschiedliche Weise, bei der es nicht möglich ist, dass die Fäden übereinander gezogen und fehlerhafte Bänder erzeugt werden. Mit anderen Worten, mit dem vorliegenden Verfahren können gleichmässige Bänder hergestellt werden, die den besten, die nach dem zuletzt genannten bekannten Verfahren hergestellt werden, gleich sind, wobei die hohe Qualität durchaus erhalten bleibt und es nicht nötig ist, denHerstellungsvorgang besonders zu überwachen.
Im folgenden sind zunächst die für das Verfahren nach der Erfindung allgemein geltenden Grundlagen näher erläutert und anschliessend ist anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung beschrieben.
Wenn bei dem vorliegenden Verfahren Gummifäden verwendet werden, werden die ersten drei Verfahrensschritte des genannten bekannten Verfahrens im wesentlichen ohne Änderung beibehalten, d. h. die Latex wird in Fäden extrudiert, diese Fäden werden teilweise gehärtet oder vulkanisiert und dann mit Talkum überzogen, sowie ein Zug auf diese Fäden ausgeübt. Die Fäden, die dann in grossem Abstand voneinander getrennt über Zuführrollen aus dem Ex trusionsbad und dem Vorhärtungsofen geführt werden, werden beim vorliegenden Verfahren durch einen Kamm aus Hartmetall, vorzugsweise mit Chrom plattiert, gezogen, wodurch die einzelnen Zähne des Kammes die Fäden voneinander getrennt halten.
Diese Kämme sind Standardartikel und werden ebenfalls bei dem bekannten Verfahren verwendet, um die Fäden auseinanderzuhalten, bis sie dem seitlichen Druck in der bei dem bekannten Verfahren verwendeten gekrümmten Walze oder gekrümmten Platte unterworfen werden. Bei dem vorliegenden Verfahren wird der Kamm jedoch in einer vollkommen von dem bekannten Verfahren verschiedenen Art und Weise verwendet. Anstelle parallel zu der Fadenebene angeordnet zu sein, ist er um einen vorzugsweise steilen, genau einregelbaren Winkel verdreht, und deshalb werden die Fäden, nachdem sie die Zinken des Kammes verlassen haben, in die Druckwalzen nahe aneinanderliegend eingeführt, wobei der Abstand proportional dem Kosinus der Verdrehung des Kammes aus der Horizontalen ist.
Aus den aneinanderliegend eingeführten Fäden quetschen dann die Walzen den noch klebrigen Gummi durch die Öffnung in dem Talkumüberzug aus, das Band wird gebildet und anschliessend vulkanisiert.
Da die Fäden durch den Kamm senkrecht zu der Ebene des zu erzeugenden Bandes voneinander ge trennt werden, gibt es keine Möglichkeit, dass ein Faden infolge eines zu grossen seitlichen Drucks bei dem gerade vorliegenden Zug über den anderen springt. Ausgezeichnete Bänder werden dadurch kontinuierlich erzeugt, ohne dass es eine Ausschussmöglichkeit gibt.
Das genannte bekannte Verfahren ist auf die Verarbeitung von Gummifäden beschränkt. Auf diesem Gebiet können durch das vorliegende Verfahren vollkommene Bänder erzeugt werden, die den besten, die nach dem bekannten Verfahren hergestellt werden, gleich sind und die kontinuierlich ohne Ausschuss erhalten werden können. Ausserdem ist das vorliegende Verfahren auch auf andere elastische Fäden anwendbar, z. B. können moderne Spandex Fäden in Bänder mit derselben Zuverlässigkeit wie Gummibänder kontinuierlich geformt werden. Das vorliegende Verfahren ist auf irgendeine Art von Spandex-Fäden, z. B. trocken gesponnene oder nass gesponnene Fäden auf Polyesterbasis oder Polyätherbasis anwendbar. Mit Spandex-Fäden ermöglicht das vorliegende Verfahren eine grössere Flexibilität als es das bekannte Verfahren bei der Verarbeitung von Gummifäden ermöglicht.
Es ist gut möglich, Talkum zu verwenden, beispielsweise Talkumsuspensionen in einem Bad, durch die die Fäden vor der Bildung des Bandes gezogen werden, jedoch ist es nicht erforderlich, Talkum und Zug anzuwenden. Es ist möglich, andere Materialien, wie z. B. ein bestimmtes Ö1, das die Fäden überzieht und sie daran hindert zu fest aneinander zu kleben, wenn sie unter Druck gesetzt und endgültig gehärtet werden, anzuwenden. Deshalb ist das vorliegende Verfahren nicht auf Gummifäden beschränkt, sondern auf elastische Fäden allgemein anwendbar, sei es Gummi oder Spandex. Diese zusätzliche Anpassungsfähigkeit und Verwendbarkeit ist ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens.
Die Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens muss nicht wesentlich abgeändert werden, wenn sie für Spandex-Fäden verwendet wird, im Vergleich zu der Verwendung für Gummifäden.
Es muss jedoch eine Eigenschaft von einteiligen Spandex-Fäden in Betracht gezogen werden. Diese Fäden sind sehr hart und deshalb ist es notwendig, die Zinken des Kammes, welche die Fäden Seite an Seite der Bandform zuleiten, aus in hohem Masse abriebfestem Material herzustellen. Die einfachste Kammform besitzt chromplattierte Zinken. Die Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens ist jedoch nicht auf einen Kamm aus irgendeinem besonderen Material beschränkt. Auch ein Kamm mit chromplattierten Zinken besitzt eine endliche Lebensdauer, jedoch ist diese gross und der Kamm ist ein sehr billiger Bestandteil der Vorrichtung und kann schnell und leicht ersetzt werden. Mit anderen Spandex-Fäden, z. B. vielfaserigen Fäden, ist das Problem der Abnützung weniger gross.
Es wurde bereits auf die genaue Neigung des Kammes Bezug genommen. Diese sollte mit einer Mikrometerschraube oder einem anderen geeigneten Gerät eingestellt werden. Es ist jedoch keine erneute Einstellung der Schraube erforderlich, nachdem der Kamm verschränkt wurde. Beispielsweise kann die Schraube einen federbelasteten Rahmen oder ein Widerlager verstellen, gegen das der Kamm fest gehalten wird. Dadurch ist es möglich, den Kamm aus seiner Neigung heraus zu schwenken, was manchmal wichtig ist, da es leichter ist, einen gerissenen Faden durch den Kamm wieder einzufädeln, wenn dieser sich nahezu in seiner geraden Stellung befindet. Diese mechanischen Möglichkeiten werden genannt, um die Anpassbarkeit der Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens an wirtschaftliche und praktische Erfordernisse zu demonstrieren.
Der grosse Vorteil der genauen Anordnung der Fäden Seite an Seite ist abhängig von der Zuverlässigkeit, mit der der Kamm in der Stellung verbleibt, in der er einmal eingestellt wurde. In diesem Zusammenhang ist jedoch zu erwähnen, dass das bekannte Verfahren einen kontinuierlichen Ausgleich des Zugs und der seitlich wirkenden Kräfte auf die Fäden erfordert, die innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden müssen. Dies ist ein wesentlich schwierigeres Problem als die genaue Anordnung eines Kammes, da, wenn die Schraubeneinstellung einmal durchgeführt und der Kamm befestigt ist, keine Verschiebung mehr möglich ist. Der seitliche Druck wird durch eine Anzahl von Faktoren bestimmt, unter denen einer die Zugspannung ist, und es ist schwierig, diese über Tage konstant zu halten.
Anhand der Figur ist die Erfindung im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei sind aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich fünf Fäden dargestellt, während in der Praxis Bänder aus vierzig oder mehr Fäden hergestellt werden. Dies ist natürlich nur eine Frage der Kammbreite und des Zinkenabstands.
Die Zeichnung ist eine perspektivische Ansicht.
Die extrudierten Fäden aus Kautschuk oder Spandex sind teilweise gehärtet, wenn sie von links, wie mit dem Bezugszeichen 1 dargestellt ist, zugeführt werden. Die Extruderdüsen, die Koagulationsbäder und die Vorrichtung zum Teilhärten sind nicht dargestellt. Die Fäden, die mit Talkum, im Falle sie aus Gummi bestehen, bestäubt oder mit Talkum oder anderen Materialien, wenn sie aus Spandex bestehen, überzogen sind, werden durch zwei Rollen 2 geführt.
Sie werden durch einen flachen Kamm 3 geleitet, der für eine maximale Vorschubgeschwindigkeit der Fäden zweckmässig ist. Hierauf werden die Fäden durch einen geneigten Kamm 4 geführt, dessen Neigung durch das Gestell 7 genau bestimmt wird. Die Neigung wird durch die Mikrometerschraube 8 eingestellt. Die Feder 10 drückt den Rahmen gegen die Schraube. Die Fäden werden in Form eines Bandes der Rolle 5 zugeführt, wobei sich die Fäden berühren. Durch die zweite Rolle 6, die mit der Rolle 5 zusammenarbeitet, und in einem Gestell 9 angeordnet ist, wird auf die Fäden ein Druck ausgeübt. Die zwei Rollen sind weder hinsichtlich ihrer Bauart noch hinsichtlich ihrer Wirkungsweise von den Rollen, die bei dem genannten bekannten Verfahren verwendet werden, verschieden.
Wenn Gummifäden, die mit Talkum überzogen sind, bearbeitet werden, laufen die Rollen 5 und 6 mit grösserer C : Geschwindigkeit als die Rollen 2, um auf die Fäden den erforderlichen Zug auszuüben. Der Druck glättet die elastischen Fäden etwas und drückt Gummi durch die Zwischenräume in dem Talkum in Form von dünnen Fädchen aus Gummi aus, ebenso wie das bei dem bekannten Verfahren der Fall ist, jedoch, da kein konstanter seitlicher Druck auf die Fäden in dem Band ausgeübt wird, ist es unmöglich, dass ein Faden über den anderen kommt. Nachdem das Band gebildet ist, wird es in üblichen Einrichtungen, die nicht dargestellt sind, voll gehärtet und in Kartons oder geeigneten Packungen verpackt.
Es wird hervorgehoben, dass die Trennung der Fäden voneinander, wenn sie den Kamm 4 erreichen, die Beobachtung der Fäden ein beträchtliches Stück nach links ermöglicht, so dass ein schadhafter Faden erkannt, die Maschine angehalten und der Faden entweder durch Kleben des gebrochenen Endes oder durch Einfädeln durch den Kamm repariert und die Maschine erneut in Betrieb gesetzt werden kann. Die Inspektionsmöglichkeit der Fäden ist praktisch von grosser Bedeutung. Diesen Vorteil hat das vorliegende Verfahren mit dem bekannten gemein. Die Verbesserung, die durch das vorliegende Verfahren erreicht wird, wird in keinem Fall durch einen Nachteil erkauft.