Drehkopf zur Erteilung von Falschdraht an Endlosfasergarne mittels Reibungskontakt Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehkopf zur Erteilung von Falschdraht (auch Falschdrall bzw. falscher Zwirn genannt) an Endlosfaseraarne mittels Rei bungskontakt.
Bei solchen Drehköpfen zum Falschzwirnen von Endlosfasergarnen mittels Reibungskontakt wird das falschzuzwirnende Endlosfasergarn schräg zur Drehrich tung des Drehkopfes in Reibungskontakt mit dessen äusserer Oberfläche, vorwärtsbrwegt.
Beim Falschzwirnen durch Reibungskontakt erteilt man dem vorwärtsbeweg gten. Garn dadurch Drehkräfte, dass das Garn mit der Reibungsflächeeines Drehkörpers in Kontakt gehalten wird, während es vorwärtsbewegt wird, wobel die Reibungsfläche zwar einen hohen Rei bungskoeffizienten gec",enüber dem Garn hat, aber nicht scheuernd auf das Garn wirken darf. Dieserart kann man bei hohen Garngeschwindigkeiten einen starken Drall auf das Garn aufbringen.
Diese Art der Falschdrahterteilung kann grob in zwei Arten unterteilt werden. Bei der einen steht das Garn mit der Innenfläche eines Drehkörpers in Reibungskon takt. Diese Art ist die am meisten verbrgitete, wobei als Drehkörper ein Rohr verwendet wird. Bei der an deren steht das Garn mit der Aussenfläche eines Dreh körpers in Reibungskontakt. Wenn in der Erfindungs definition ausgesagt wird, dass das Garn schräg zur Dreh richtung des Drehkörpers in Kontakt mit dessen äusse rer Oberfläche geführt wird, so soll damit zum Ausdruck gebracht werden, dass die Projektion des Ortes des Gar nes auf einer, die Rotationskörperachse rechtwinklig schneidenden Ebene, einen Bogen darstellt.
Bei beiden obgenannten Arten bekannter Ausführungsform ist diese Projektion entweder eine Gerade oder ein Punkt.
Um durch Reibun-Skontakt ein Garn falschzuzwir- nen, muss auf das Garn eine Drehkraft und eine das Garn vorwärtsbcwegende, in Garnlängsrichtung wirkende Kraft gleichzeitig auf das Garn einwirken,<B>d.</B> h. es ist nötig, dass die Bewegung des Garnes über den Reibungs körper kontinuierlich gestattet wird. Es sollte selbstver- ständlich sein, dass die Erteilung der falschen Drehung desto leichter und glatter verläuft,<B>je</B> besser der Rei bungskoeffizient zwischen Drehkörperoberfläche und Garn ist.
Wenn man aber versucht, die Falschzwirngeschwin- digkeit dadurch zu steigern, dass man den Reibungs koeffizienten erhöht, dann wird der Reibungskoeffizient entlang der Garnachse zwangläufig auch ansteigen, und an den Garnen und am Drehkörper werden Beschädi gungen pntstehen. Besonders wenn man mit hohen Garngeschwindigkeiten arbeiten will, tritt am durchlau fenden Garn, also an den durchlaufeenden Fasern des selben, abwechselndes Klebenbleiben und Gleiten, so- genanntes stick-slip ,
welches einzelne oder alle Fasern dauernd oder abwechselnd eTfassen kann, auf, als des sen Folge nur teilweise gedrehte Fasern in Erscheinung treten. Diese Erscheinung kann auch das ganze Garn als solches erfassen. Man kann also jene Situation nicht vermeiden, bei welcher die Fasern nicht jene Form auf weisen, welche sie in einem Kräuselgarn haben sollten.
Wenn man also Falschzwirn im Reibungskontakt des Garns mit einem Drehkörper derartig vermitteln will, dass das stick-slip -Phänomcn und auch eine andere nachteilige Beeinflussung der Fasern bzw. des Garnes nicht auftritt, ist es logisch, dass dieser Falschzwirn- kräuselungsmethode verschiedene Beschränkungen auf erlegt waren, worunter auch die Beschränkung der an wendbaren Garndurchlaufgeschwindigkeit (im allgemei nen als Garngeschwindigkeit oder als Kräuselgeschwin- digkeit bezeichnet) schwer ins Gewicht fällt.
Zur Vermeidung dieser technischen Flaschenhälse (Engpässe) bei der Anwendung des Falschzwirnens durch Reibungskontakt, wurden umfangreiche Forschungsar beiten durchgeführt, als deren Ergebnis die erfindungs gemässe Vorrichtung gefunden wurde, welche eine hohe Kräuselungsgeschwindigkeit durch hohe Falschzwirnge- schwindigkeit ohne die Gefahr des stick-slip oder der Beschädigung der Fasern bzw. Garne, ermöglicht.
Es ;-ergab sich als vorteilhaft, die Reibungskontakt- Falschzwirnmethode anzuwenden, bei welcher das Garn mit der äusseren Fläche eines Drehkörpers in Kontakt steht, wobei dem Garn sowohl eine Drehbewegung als auch eine Bewegung in Garnlängsrichtung erteilt wird. Während das Garn im Kontakt mit dem Drehkörper fortschreitet, wirken diese Kräfte auf die einzelnen Fa- sein des Garnes ein.
Erfindungsgemäss wird dies durch einen Drehkörper erreicht, der eine drehbare Welle mit darauf im<B>Ab-</B> stand anaeordneten Reibscheiben aufweist, wobei die Welle mit den Reibscheiben ein-, Drehkopfeinhcit, wel che als Ganzes eine Fassform aufweist, bildet.
Fig. <B>1-5</B> der Zeichnungen erläutern beispielsweise Prinzip und Wirkungsweise des beschriebenen Dreh kopfs, welcher der Einfachheit halber mit zylindrischer Form dargestellt wurde.
Fig. <B>1</B> ist ein.-. Darstellung, welche die Erklärung des Grundprinzips des Falschzwirnverfahrens ermög licht. Ein Endlosfasergarn 2 wird im Kontakt über die Oberfläche einer Reibscheibe<B>1</B> aeführt. Die äussere Oberfläche dieses Reibrades ist aus nichtscheuerndem Material ausgebildet. Hier lässt man das Garn 2 irn Winkel<B> 0 </B> zur Drehrichtung der Scheibe<B>1</B> in Kontakt treten, zu welchem Zwecke man die Führungen<B>3</B> und 4 einsetzt, welche beidseitig der Scheibe<B>1</B> angeordnet sind.
Das Kräfteparallelogramm mit den Dreieckseiten R, <B>S</B> und T zeigt, wie die durch die äussere Oberfläche der Scheibe<B>1</B> erzeugte Kraft R als Kräfte<B>S</B> (in Garnlängs richtung) und T (quer zum Garn und somit drehend) auf das Garn einwirkt. Also bewirkt die Kraftkompo nente<B>S</B> einen Vorschub des Garnes und die Kraftkom ponente T eine Drehung des Garnes. Die Grösse der Kräfte<B>S</B> und T ergibt sich aus den folgenden Funk tionen: Längskraft<B>S =</B> R<B>-</B> cos <B>0</B> und Drehkraft T=R.sin <B>0.</B>
Dies ist natürlich nur der Fall, wenn zwischen Scheibe<B>1</B> und Garn 2 kein Schlupf auftritt, d.h. also, dass man den Kontakt zwischen der Oberfläche der Scheibe<B>1</B> und dem Garn 2 derart gestalten muss, dass die Kraft R vollumfänglich auf das Garn 2 einwirken kann.
Will man zwecks Verlängerung des Kontaktes zwi schen Garn 2 und Scheibe<B>1</B> die Breite W der Scheibe<B>1</B> (vergleiche Fig. 2) wesentlich verbreitern, wobei man z. B. wie in Fig. 2 dargestellt, die Breite W der Scheibe<B>1</B> grösser macht als ihren Durchmesser, so wird das mit der Scheibe<B>1</B> in Kontakt befindliche, und sich vor wärtsbewegende Garn 2 durchgebogen und z. B. der Linie 2' folgen. Dadurch wird eine glatte übertragung der Vorwärtsbewegungs- und Drehkräfte behindert.
Da dieserart der Kontakt zwischen äusserer Oberfläche der Scheibe<B>1</B> und dem Garn 2 der Stabilität ermangelt, wird der Weg des Garnes 2 über die Scheibe<B>1</B> (Fig. 2) zeitweilig der Kurve 2" und zeitweilig der Kurve 2<B>...</B> entsprechen. Das Garn 2 schwingt also hin und her. Wenn das Ausmass dieser Garnschwingungen übeirmä- ssig wird, wird das Garn auf der Scheibe aufgewickelt, so dass die Erteilung von falscher Zwirnung unmöglich wird.
Um diesen Nachteil zu vermeiden und um dem Garn nicht nur eine falsche Zwirnung, sondern auch eine Vorschubbeweggung durch die Scheibe zu vermit teln, um also das Falschzwirnverfahren glatt und unter Garnvorschub auf dem drehenden Reibkörper zu ermög lichen, während das Garn -sich im Kontakt mit der äusseren Oberfläche des Drehkörpers befindet, geht man erfindungsgernäss so vor, dass man das Garn in Rei bungskontakt mit der äusseren Oberfläche eines sich dre henden Reibkörpers führt, welcher aus mehreren auf der gleichen Welle sich drehenden Drehscheiben<B>be-</B> steht, wobei das Garn schräg zur Drehrichtung der Ro tationsoberfläche geführt wird.
Dabei soll vorzugsweise die Breite W der einzelnen Scheiben kleinf-r sein als ihr Durchmesser. Wenn man natürlich die Garngeschwin digkeit opfert, kann man die Breite W der Scheiben erheblich steigern. Bei der vorliegenden Erfindung wer den also R#eibkörper verwendet, welche in mindestens zwei Reibscheiben unterteilt sind. In diesem Falle wird es bevorzugt, den schrägen Lauf des Garnes über die Reibfläche dadurch sicherzustellen, dass man wenigstens einen Fadenführer an wenigstens einem Ort zwischen benachbarten Peibscheiben anordnet.
Fig. <B>3</B> zeigt dies in einer teilweise unterbrochenen Frontansicht eines Drehkopfes, und Fig. <B>3'</B> zeigt eine Endansicht dieses Drefikopfes ge- CD mäss Fig. <B>3.</B>
Durch die in Fig. <B>3</B> ersichtlichen Rillen Bl, B-, B.-1, wird die Kontinuität der äusseren Oberfläche der Scheibe<B>1</B> so unterbrochen, dass n Reibscheiben la, lb, Ic <B>...</B> ln mit<B>je</B> der Breite w entstehen.
Insgesamt eine Anzahl von n<B>+ 1</B> Fadenführer sind wie folgt über die gesamte Reibkopfbreite verteilt angeordnet:<B>je</B> einer<B>(3</B> und 4) ausserhalb der Scheiben la und ln, sowie<B>je</B> einer in den Rillen Bl, B2<B>.. .</B> und B.-1. So wird das Garn immer in seiner vorgesehenen schrägen Stel lung (also im Winkel (9 zur Drehrichtung der Schei ben<B>1)</B> gehalten. Zusätzlich werden die Fasern des Gar nes praktisch in einer Geraden gehalten.
Man muss natürlich nicht unbedingt in jeder der genannten Rillen B<B>je</B> einen Fadenführer unterbringen, wie dies in Fig. <B>3</B> dargestellt ist, sondern man kann auch weniger Fadgnführer einsetzen, oder man kann diese zwischengeschalteten Fadenführer auch weglassen, wenn man dies 'für angemessen hält. Im allgemeinen gilt aber, dass mit zunehmender Breite W der einzelnen Reibscheiben die Anordnung reiner grösseren Fadenfüh- rerzahl immer notwendiger wird.
Mit zunehmendem Winkel<B>0</B> wird bei der Erfin dung auch die Längskraftkomponente <B>S,</B> welche auf das Garn einwirkt grösser, während mit abnehmendem W-in- kel 0 die Komponente<B>S</B> kleiner wird. Umgekehrt wird mit zunehmendem Winkel<B>0</B> die Drehkraftkomponente T kleiner, und mit abnehmendem Winkel<B>0</B> wird dann also die Komponente T grösser. Also wird -eine Ände rung der Richtung, mit welcher das Garn schräg über dem Reibkopf läuft, eine Änderung der Kräfte<B>S</B> und T bewirken.
Will man die Neigung des Winkels<B>0</B> an einer Stelle während des Durchgangs des Garnes über den Reibkopf verändern, so kann man dies durch entsprechende An ordnung von Fadenführern beliebig vornehmen. In die sem Falle ist es erwünscht, die Länge des projizierten Bogens des Ortes des Garnes auf die genannte Ebene (vergleiche, weiter oben), dadurch konstant zu halten, dass man an den Orten der Veränderung des Winkels<B>0</B> einen entsprechend angeordneten Fadenführer anbringt.
In Fig. 4 ist eine. solche Veränderung des Garn- schräglaufes wiedergegeben, wobei die Veränderung des Schräglaufs am Orte des Fadenführers<B>G</B> erfolgt. Die Längskraft <B>S',</B> welche durch die Scheibe la auf das Garn 2 aufgebracht wird, ist hier der Längskraft<B>S,</B> welche durch die übrigen Scheiben erzeugt wird, ent- gegengesetzt gerichtet.
Durch diese Art der Garnführung wird die bei gleicher Garngeschwindigkeit dem Garn (bei gleicher Drehzahl des Reibkörpers) erteilte falsche Zwir- nung grösser sein, als wenn das Garn im konstanten Winkel<B>0</B> über den Drehkopf geführt würde. Weiter kann die Anzahl der falschen Drehungen des Garnes dadurch verändert werden (dies ist nicht dargestellt), indem man das Mass der Steigerung oder Verminderung der Längskraft auf das Garn in seiner, wie in Fig. <B>3</B> dargestellten, Vorschubrichtung verändert.
Unter Bezugnahme auf Fig. <B>5</B> soll nun die Grund methode der Ausübung dieser Erfindung näher dargetan werden. Von der oben in Fig. <B>5</B> dargestellten Spule wird ein synthetisches thermoplastisches Garn 2 mittels Abzug- und Vorschuborganen <B>5</B> und<B>5'</B> abgezogen und mit konstanter Geschwindigkeit weitergeleitet. Das Garn 2 durchläuft nun das Erhitzerrohr <B>9,</B> worauf es durch Fadenführer<B>3</B> und 4 über den Reibkopf<B>10</B> zur Erzielung von Falschdraht geführt wird.
Dabei wird das Garn von den Fördermitteln <B>6</B> und<B>6'</B> weiterbefördert, welche auch dafür sorgen, dass das Garn so den Wik- kelor-anen <B>7</B> und<B>8</B> zugeführt wird, dass gegebenenfalls eine Entspannung d-.s Garns zwischen diesen Organen<B>6</B> und<B>6'</B> einerseits und den Organen<B>7</B> und<B>8</B> anderseits ermöglicht wird.
Der Reibkopf bzw. Drehkopf<B>10,</B> welcher in Fig. <B>5</B> schematisch gezeigt wird, besteht aus drei gleichlaufen den Reibscheiben, welche voneinander im Abstand auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Die Dreh richtung ist hier, wie in den übrigen Figuren, durch einen um die Welle gezeichneten krummen Pfeil an gegeben. Das Garn erhält auf Reibkopf<B>10</B> sowohl den Falschdrall als auch ein Vorschubmoment.
Dieserart ist es also nach der Erfindung möglich, mit äusserst hoher Geschwindigkeit ein Falschzwirnkräu- selgarn herzustellen, ohne das Garn oder dessen Fasern zu beschädigen oder das sogenannte stick-slip beim Falschzwirnen befürchten zu müssen. Ultrahohe Garn geschwindigkeiten von<B>500</B> bis<B>1000</B> m/min sind nach der Erfindung möglich. Dabei kann man z. B. den Griff des erhaltenen Garnes auch dadurch verändern, dass man den Winkel<B>0</B> seines Schräglaufes über den Reibkopf verändert.
Als nächstes soll nun insbesondere der erfindungs gemässe Drehkopf (auch Reibkopf genannt) näher be schrieben werden. Während der erfindungsgemässe Dreh kopf aus einer Mehrzahl von zueinander im Abstand auf einer gemeinsamen Welle angeordneten Reibschei ben besteht, zeigt er nicht, wie in den Fig. <B>3</B> und 4 schematisch dargestellt, als ganze Einheit die generelle Form eines Zylinders, welcher durch Rillen in mehrere Rpeibscheiben unterteilt ist.
In den Fig. <B>6, 7</B> und<B>8</B> sind erfindungsgemässe Drehköpfe dargestellt, bei denen hinsichtlich der Anzahl Rillen und der Breite der Reib scheiben Variationen vorgenommen wurden, und wel che als Ganzes die beschriebene Fassform aufweisen.
Diese Fassform der Drehköpfe fördert nicht nur die Kontaktkräfte zwischen Garn und Drehkörper, sondern sie erleichtert es auch, die auf das Garn aufgebrachten Kräfte im Bereich seines ganzen Durchgangs über die Reibfläche zu vergleichmässigen, <B>d.</B> h. die Reibbedingun gen und Kräfte auf das Garn sowohl hinsichtlich Ein lauf- und Auslaufende als auch des mittleren Teils der Kontaktlinie zwischen Garn und Drehkörper zu verein heitlichen. So kann man im Vergleich zur gesamthaft zylindrischen, nicht erfindungsgemässen Drehkörperform, bei der Fassform eine Reibscheibe sehr breit ausführen (vergleiche z.
B. Fig. <B>8).</B> Vorzugsweise solltp die Breite der Reibscheiben kleiner sein als der Schelibendurchmes- ser; in der Regel wird man also<B>3-100</B> mm Scheiben breite verwenden. Dabei brauchen die die Scheiben trennenden Rillen nur gerade so breit zu sein, dass man darin einen Fadenführer unterbringen kann; 2 bis <B>30</B> mm Rillenbreite wird allgemein ausreichen.
Wie schon ausgeführt wurde, wird es beim erfin dungsgemässen Drehkopf bevorzugt, wenn an geeigneten Orten zwischen den Reibscheiben, also vorzugsweise in den Rillen, einc geeignete Anzahl Fadenführer vorgese hen wird, welche den richtigen schrägen Lauf des Gar nes in Kontakt mit dem Drehkopf sicherstellen. Diese zwischengeschalteten Fad2nführer, zusammen mit den beiden äusseren Fadenführern (4 und<B>3)</B> können ge kuppelt angeordnet, z.
B. auf einer gemeinsamen Stange angebracht sein, so dass es möglich ist, den Kontakt winkel<B>0</B> dadurch zu verändern, dass man die Richtung dieser Montagestange verändert, Dieses Montagegestänge kann mit pantographartigen Verbindungsmitteln so aus gestattet werden, dass bei der Veränderung der Neigung des Montagegestänges die einzelnen Fadenfährer auto matisch in die richtige Spreizung gebracht werden, so dass sie dabei in den Rillen B, bis B.-1 richtig an geordnet sind, wobei sich bei Bewegung der Montage stange jeder Fadenführer bei Veränderung des Winkels <B>0</B> über den Rillen B,
bis B.-1 in einer Eberte be wegt, welche senkrecht zur Drehachse der Montagestange steht.
Beim Betrieb des beschriebenen Drehkopfes wird es bevorzugt, das Garn an beiden Enden seines Kontaktes mit dem Drehkopf, also sowohl am Eintritt- als auch am Ausgangsende scharf abzuwinkeln, wodurch eine bessere Anpressung der Fasern des Garnes an die Reib fläche und damit Verrneidung von Schlupf sichergestellt werden kann. Deshalb wird der Drehkopf, wie in Fig. <B>9</B> dargestellt, ausgeführt, wobei die beiden äussersten Reib scheiben (zwischen denen natürlich weitere Reibschei ben angeordnet sein können) mit der Kante P ihrer Reibfläche über die Endfläche 12 des Reibkopfes hin ausragen. Diese Anordnung sollte wenigstens an einem Ende, vorzugsweise aber an beiden Enden des Dreh kopfes, vorhanden -sein.
So entsteht der zurückversetzte Teil<B>13</B> am betreffenden Ende des Drehkopfes, welcher dem Fadenführer<B>3</B> eine sehr -nahe der äussersten Kante P der äussersten Reibfläche gelegene Stellung erlaubt, die es gestattet, das Garn 2 scharfwinklig abzuknicken, wo bei der Fadenführer den Rücklauf der falschen Dre hung des Garnes in die Heizzone ungehindert gestatten kann. Um den möglicherweise recht starken Kräften ge wachsen zu sein, wird man den überhang der äussersten Reibfläche über die Endfläche 12 vorteilhafterweise ar mieren, z. B. durch einen winkligen Ring<B>11</B> (Fig. <B>9).</B>
Einen erfindungsgemässen Drehkopf kann man da durch herstellen, dass man auf einen festen fassförmigen Kern aus z. B. Metall, Holz, Kunststoff, Ringe aus Kau tschuk (synthetisch oder natürlich), oder einem geeig neten Kunststoff, in geeigneten Abständen als Reibsehei- ben anbringt. Man kann auch so vorgehen, dass man einen gerillten Körper ganz mit Gummi und dergleichen elastischem Material überzieht, oder aber -in die Rillen eines solchen festen Körpers die z. B. aus Gummi be stehenden Ringe einlegt, welche dann ihrerseits höher liegen als die zwischen ihnen angeordneten erhöhten Rippen des Basiskörpers.
Man kann natürlich auch den ganzen Körper aus Gummi, Kunststoff usw. ausbilden. Die Kontaktkräfte zwischen Reiboberfläche des Drehkopfes und Garn können dadurch verstärkt wer den, und die verstärkte Abnutzung dieser Drehkopfend- partien kann dadurch vermindert werden, dass man für die endständigen Reibschzibenteile anderes Material ver wendet als für die zwischen den Enden des Drehkopfes liegenden Scheiben.
Zum Beispiel kann man für min destens eine der beiden endständigen Reibscheiben eines mehrscheibigen Drehkopfes einen Gummi mit einer Härte von 60-751 verwenden, was der Abnützung die ser endständigen Reibscheibe(n) entgegenwirkt, wogegen man den Reibkontakt zwischen Garn und Drehkopf- oberfläche dadurch verstärkt, dass man die mittleren Reibscheiben aus einem Gummi der Härte 40-50' her- stzllt.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern den Betrieb des beschriebenen Drehkopfs zur Herstellung von Falsch- zwirnkräusel-arn.
<B>C2</B> <I>Beispiel<B>1</B></I> (Vergleichsversuch) Zur Herstellung eines Kräuselgarnes verwendete man als Ausgangsmaterial ein Nylongarn von<B>100</B> den mit 24 Einzelfasern. Das Garn wurde durch ein elektrisch beheiztes, auf<B>180' C</B> gehaltenes Rohr, mit<B>500</B> m/min einem erfindungsgemässen Drehkopf, welcher mit <B>5000</B> U./min rotierte, zugeführt. Im Heizrohr erhielt man dadurch<B>2500</B> Drehungen/m auf dem Garn.
Der Drehkopf entsprach jenem von Fig. <B>3.</B> Jene Drehkopf- oberfläche, an welcher (wie in Fig. <B>9</B> gezeigt) das Garn scharfwinklig umgebog-.n wurde (Punkt P der Fig. <B>9)</B> war mit synthetischem Grummi einer Härte von<B>60'</B> bedeckt. Die übrigen Daten des Drehkopfes sind die folgenden: Breite des Drehkopfes<B>88 mm</B> Scheihendurchmesser <B>70</B> mm Scheibenanzahl<B><I>5</I></B> Scheibenbreite W 12 mm Rill--nbreite <B>7</B> mm Fadenführer,<B>je</B> einer in Jeder Rille und an jedem Ende.
Fadenführung in gerader Linie im Winkel von <B>9130'</B> (neun Grad und dreissig Minuten) zur Achse des Drehkopfes, wobei das Garn entlang dieser Linie den Drehkopf berührte.
Vor und hinter dem Drehkopf waren Förderergane (vergleiche Fig. <B>5)</B> angeordnet. Durch entsprechenden Antrieb der Wickelorgane<B>(7, 8,</B> Fig. <B>5)</B> wurde das Garn zwischen den Abzugsorganen<B>(6, 6,</B> Fig. <B>5)</B> und Wickelorgaren <B>(7, 8,</B> Fig. <B>5)</B> entspannt und so aufgewik- kelt. Das Aufwickeln erfolgte unter einer geringen Span nung.
<I>Beispiel 2</I> Man ging wie im Beispiel<B>1</B> beschrieben vor, ver wendete aber einen erfindungsgemässen Drehkopf. Die ser war fassförmig (vergleiche Fig. <B>6)</B> und die Reibflä che, bei welcher im Punkte P entsprechend Fig. <B>9</B> das Garn ab-ewinkelt wurde, bestand aus Synthesegummi el <B>g</B> der Härte<B>601.</B> Die übrigen Daten des Drehkopfes waren die folgenden: Breite des Kopfes<B>69</B> mm Scheibendurchm,esser an Endscheiben<B>67</B> mm und am Mittelteil<B>71</B> mm Scheibenbreite 12 mm Rillenbreite <B>7</B> mm Fadenführer waren an beiden Enden und in allen Rillen vorgesehen.
Der Winkel, welchen das den in der ersten Rille befindlichen Fadenführer erreichende Garn mit der Achse des Drehkörpers bildete, wurde von<B>0</B> bis<B>151</B> variiert. An jenem Ort, an welchem die län-s des Garns wirkende Kraft sich verändert, liess man das Garn in einer geraden Linie in Kontakt mit der Drehkopfober- fläche im Winkel von<B>9030'</B> zur Drehkopfachse laufen.
Die Anzahl falscher Drehungen des Garnes im Erhit- zungsrohr betrug<B>2300</B> Drehungen/m. bei<B>0'</B> Winkel und <B>2800</B> Drehungen pro Meter bei<B>151</B> Winkel zwischen Garn und Drehkopfachse, dort, wo das Garn den in der ersten Rille befindlichen Fadenführer erreicht. Wie im Beispiel<B>1</B> wurde das Garn vor dem Aufwickreln ent spannt und mit geringer Spannung aufgewunden.
ID
Rotary head for issuing false twist on continuous fiber yarns by means of frictional contact The present invention relates to a rotary head for issuing false twist (also called false twist or false twist) on continuous fiber threads by means of friction contact.
In such rotary heads for false twisting of continuous fiber yarns by means of frictional contact, the false-twisting continuous fiber yarn is forwardbrwegt obliquely to the direction of rotation of the rotary head in frictional contact with its outer surface.
In the case of false twisting through frictional contact, the forward movement is given. Yarn by twisting forces in that the yarn is held in contact with the friction surface of a rotating body while it is being moved forward, the friction surface having a high coefficient of friction over the yarn but not having an abrasive effect on the yarn apply a strong twist to the yarn at high yarn speeds.
This type of false twist distribution can be roughly divided into two types. In one, the yarn is in Reibungskon tact with the inner surface of a rotating body. This type is the most widely used, a tube being used as the rotating body. In the other, the yarn is in frictional contact with the outer surface of a rotating body. If in the definition of the invention it is stated that the yarn is guided obliquely to the direction of rotation of the rotating body in contact with its outer surface, it is intended to express that the projection of the location of the yarn on a perpendicular intersecting the rotational body axis Plane representing an arc.
In both of the above-mentioned types of known embodiment, this projection is either a straight line or a point.
In order to twist a yarn incorrectly through frictional contact, a twisting force and a force that moves the yarn forward and acts in the longitudinal direction of the yarn must act simultaneously on the yarn, d. it is necessary that the movement of the yarn over the friction body is allowed to be continuous. It should go without saying that the granting of the wrong twist is easier and smoother the better the coefficient of friction between the surface of the rotating body and the yarn.
But if you try to increase the false twisting speed by increasing the coefficient of friction, then the coefficient of friction along the axis of the yarn will inevitably also increase, and damage will occur on the yarns and the rotating body. Particularly when you want to work with high yarn speeds, stick-slip occurs alternately on the yarn passing through, i.e. on the fibers of the same yarn passing through.
which can hold individual or all fibers continuously or alternately, as a result of which only partially twisted fibers appear. This phenomenon can also affect the entire yarn as such. So one cannot avoid the situation in which the fibers do not have the shape that they should have in a crimped yarn.
So if you want to convey false twist in the frictional contact of the yarn with a rotating body in such a way that the stick-slip phenomenon and other adverse effects on the fibers or the yarn do not occur, it is logical that this false twist crimping method imposes various restrictions were, including the limitation of the applicable yarn passage speed (generally referred to as yarn speed or crimp speed) is of great importance.
To avoid these technical bottlenecks (bottlenecks) in the use of false twisting through frictional contact, extensive research work was carried out, as a result of which the device according to the invention was found, which a high crimping speed through high false twisting speed without the risk of stick-slip or the Damage to the fibers or yarns, allows.
It was found to be advantageous to use the frictional contact false twist method, in which the yarn is in contact with the outer surface of a rotating body, the yarn being given both a rotational movement and a movement in the longitudinal direction of the yarn. As the yarn progresses in contact with the rotating body, these forces act on the individual fibers of the yarn.
According to the invention, this is achieved by a rotating body which has a rotatable shaft with friction disks arranged thereon at a distance, the shaft forming a rotary head unit with the friction disks, which as a whole has a barrel shape.
Fig. 1-5 </B> of the drawings explain, for example, the principle and mode of operation of the rotary head described, which for the sake of simplicity was shown with a cylindrical shape.
Fig. 1 is a.-. Representation that enables the explanation of the basic principle of the false twisting process. A continuous fiber yarn 2 is guided in contact over the surface of a friction disk <B> 1 </B>. The outer surface of this friction wheel is made of non-abrasive material. Here the yarn 2 is allowed to come into contact at an angle <B> 0 </B> to the direction of rotation of the disc <B> 1 </B>, for which purpose the guides <B> 3 </B> and 4 are used, which are arranged on both sides of the pane <B> 1 </B>.
The parallelogram of forces with the triangle sides R, <B> S </B> and T shows how the force R generated by the outer surface of the disc <B> 1 </B> as forces <B> S </B> (in Longitudinal direction of the yarn) and T (transversely to the yarn and thus rotating) acts on the yarn. So the force component <B> S </B> causes the yarn to advance and the force component T causes the yarn to rotate. The magnitude of the forces <B> S </B> and T results from the following functions: Longitudinal force <B> S = </B> R <B> - </B> cos <B> 0 </B> and torque T = R.sin <B> 0. </B>
Of course, this is only the case if there is no slippage between disc <B> 1 </B> and yarn 2, i.e. In other words, the contact between the surface of the disc 1 and the yarn 2 has to be designed in such a way that the force R can fully act on the yarn 2.
If you want to widen the width W of the disk <B> 1 </B> (see FIG. 2) significantly for the purpose of extending the contact between the yarn 2 and the disc <B> 1 </B>. B. as shown in Fig. 2, the width W of the disc <B> 1 </B> makes larger than its diameter, so that is with the disc <B> 1 </B> in contact and moving forward Yarn 2 bent and z. B. Follow line 2 '. This hinders smooth transmission of the forward motion and rotational forces.
Since in this way the contact between the outer surface of the disc 1 and the yarn 2 lacks stability, the path of the yarn 2 over the disc 1 (FIG. 2) temporarily becomes the curve 2 "and temporarily correspond to curve 2 <B> ... </B>. The yarn 2 swings back and forth. If the extent of these yarn oscillations becomes excessive, the yarn is wound onto the disc so that the issue by wrong twisting becomes impossible.
In order to avoid this disadvantage and to convey not only a wrong twist, but also a feed movement through the disc, to enable the false twisting process smoothly and with yarn feed on the rotating friction body, while the yarn is in contact with The outer surface of the rotating body is, according to the invention, the procedure is such that the yarn is brought into frictional contact with the outer surface of a rotating friction body which consists of several rotating disks rotating on the same shaft stands, the yarn is guided obliquely to the direction of rotation of the Ro tationsfläche.
The width W of the individual disks should preferably be smaller than their diameter. Of course, by sacrificing the speed of the yarn, the width W of the disks can be increased considerably. In the present invention, whoever uses the friction bodies which are divided into at least two friction disks. In this case it is preferred to ensure the inclined run of the yarn over the friction surface by arranging at least one thread guide in at least one place between adjacent discs.
FIG. 3 shows this in a partially interrupted front view of a rotary head, and FIG. 3 'shows an end view of this rotary head according to FIG. 3. B>
Through the grooves B1, B-, B.-1 visible in FIG. 3, the continuity of the outer surface of the disk <B> 1 </B> is interrupted so that n friction disks 1a, 1b , Ic <B> ... </B> ln with <B> each </B> of width w.
A total of n <B> + 1 </B> thread guides are distributed over the entire width of the reaming head as follows: one <B> each </B> (3 </B> and 4) outside the disks la and ln, as well as one in each of the grooves B1, B2 <B> ... </B> and B.-1. In this way, the yarn is always held in its intended inclined position (i.e. at an angle (9 to the direction of rotation of the discs <B> 1) </B>. In addition, the fibers of the yarn are practically held in a straight line.
Of course, you do not necessarily have to accommodate a thread guide in each of the grooves B mentioned, as shown in FIG. 3, but you can also use fewer thread guides, or you can also omit these intermediate thread guides if this is deemed appropriate. In general, however, as the width W of the individual friction disks increases, the arrangement of a purely larger number of thread guides becomes more and more necessary.
With an increasing angle <B> 0 </B> the longitudinal force component <B> S </B> which acts on the yarn also increases in the invention, while with decreasing angle 0 the component <B> S </B> becomes smaller. Conversely, as the angle <B> 0 </B> increases, the torque component T decreases, and as the angle <B> 0 </B> decreases, the component T increases. So a change in the direction in which the yarn runs diagonally over the reaming head will cause the forces S and T to change.
If you want to change the inclination of the angle <B> 0 </B> at one point during the passage of the yarn over the reaming head, this can be done as desired by arranging thread guides accordingly. In this case it is desirable to keep the length of the projected arc of the location of the yarn on the plane mentioned (compare, above) constant by taking into account the locations of the change in the angle <B> 0 </B> attaches an appropriately arranged thread guide.
In Fig. 4 is a. such a change in the skew of the yarn is shown, the change in the skew taking place at the location of the thread guide <B> G </B>. The longitudinal force <B> S '</B> which is applied to the yarn 2 by the disc la is directed opposite to the longitudinal force <B> S </B> which is generated by the other discs.
With this type of yarn guidance, the wrong twist given to the yarn at the same yarn speed (with the same speed of the friction body) will be greater than if the yarn were guided over the rotating head at a constant angle <B> 0 </B>. Furthermore, the number of incorrect twists of the yarn can be changed (this is not shown) by changing the extent of the increase or decrease in the longitudinal force on the yarn in its feed direction, as shown in FIG. 3 changed.
With reference to Fig. 5, the basic method of practicing this invention will now be set forth in more detail. A synthetic thermoplastic yarn 2 is drawn off from the bobbin shown above in FIG. 5 by means of draw-off and feed devices 5 and 5 and at a constant speed forwarded. The yarn 2 now runs through the heater tube <B> 9 </B>, whereupon it is guided by thread guides <B> 3 </B> and 4 over the reaming head <B> 10 </B> in order to achieve false twist.
The yarn is transported on by the conveying means <B> 6 </B> and <B> 6 '</B>, which also ensure that the yarn follows the winding pattern <B> 7 </B> and <B> 8 </B> is supplied that, if necessary, a relaxation of the yarn between these organs <B> 6 </B> and <B> 6 '</B> on the one hand and the organs <B> 7 </B> and <B> 8 </B> on the other hand.
The reaming head or rotary head 10, which is shown schematically in FIG. 5, consists of three friction disks running in the same direction, which are arranged at a distance from one another on a common shaft. The direction of rotation is here, as in the other figures, given by a curved arrow drawn around the shaft. On the reaming head <B> 10 </B>, the yarn receives both the false twist and a feed torque.
In this way, according to the invention, it is possible to produce a false twisted crimped yarn at extremely high speed without damaging the yarn or its fibers or having to fear the so-called stick-slip when twisting wrongly. Ultra-high yarn speeds of <B> 500 </B> to <B> 1000 </B> m / min are possible according to the invention. You can z. B. also change the grip of the yarn obtained by changing the angle <B> 0 </B> of its skew over the reaming head.
Next, the rotating head according to the invention (also called reaming head) will be described in more detail. While the rotary head according to the invention consists of a plurality of friction disks arranged at a distance from one another on a common shaft, it does not show, as shown schematically in FIGS. 3 and 4, the general form of a whole unit Cylinder, which is divided into several Rpeibscheibe by grooves.
In FIGS. 6, 7 and 8, rotary heads according to the invention are shown in which variations were made in terms of the number of grooves and the width of the friction discs, and which as a whole Have described barrel shape.
This barrel shape of the rotating heads not only promotes the contact forces between the yarn and the rotating body, it also makes it easier to equalize the forces applied to the yarn in the area of its entire passage over the friction surface, <B> d. </B> h. to unify the friction conditions and forces on the yarn both with regard to the inlet and outlet ends and the central part of the contact line between the yarn and the rotating body. In comparison to the completely cylindrical rotating body shape not according to the invention, a friction disk can be made very wide in the barrel shape (compare e.g.
B. Fig. 8). The width of the friction disks should preferably be smaller than the disk diameter; as a rule, <B> 3-100 </B> mm panes are used. The grooves separating the discs only need to be wide enough to accommodate a thread guide; A groove width of 2 to 30 mm will generally be sufficient.
As already stated, it is preferred in the case of the rotary head in accordance with the invention if a suitable number of thread guides are provided at suitable locations between the friction disks, so preferably in the grooves, which ensure the correct inclined run of the yarn in contact with the rotary head. These intermediate thread guides, together with the two outer thread guides (4 and <B> 3) </B> can be arranged in a coupled manner, e.g.
B. be mounted on a common rod, so that it is possible to change the contact angle <B> 0 </B> by changing the direction of this assembly rod, This assembly rod can be equipped with pantograph-like connecting means so that When changing the inclination of the assembly rod, the individual thread guides are automatically brought into the correct spread so that they are correctly arranged in the grooves B to B.-1, with each thread guide moving when the assembly rod is moved Angle <B> 0 </B> over the grooves B,
to B.-1 be moved in a Eberte which is perpendicular to the axis of rotation of the mounting rod.
When operating the rotary head described, it is preferred to bend the yarn sharply at both ends of its contact with the rotary head, i.e. both at the entry and at the exit end, thereby ensuring better contact pressure of the fibers of the yarn against the friction surface and thus preventing slippage can be. Therefore, the rotary head, as shown in Fig. 9 </B>, executed, the two outermost friction discs (between which of course further friction discs can be arranged ben) with the edge P of their friction surface over the end surface 12 of the reaming head protrude out. This arrangement should be present at least at one end, but preferably at both ends of the rotary head.
This creates the set back part <B> 13 </B> at the relevant end of the rotary head, which allows the thread guide <B> 3 </B> to be in a position very close to the outermost edge P of the outermost friction surface, which allows the Bend yarn 2 at a sharp angle, where the thread guide can allow the wrong rotation of the yarn to return unhindered into the heating zone. In order to be able to grow the possibly very strong forces ge, one will mieren the overhang of the outermost friction surface over the end surface 12 advantageously ar, z. B. by an angled ring <B> 11 </B> (Fig. <B> 9). </B>
A rotary head according to the invention can be produced by relying on a solid barrel-shaped core made of z. B. metal, wood, plastic, rings made of rubber (synthetic or natural), or a suitable plastic, attached at suitable intervals as rubbing discs. One can also proceed in such a way that one completely covers a grooved body with rubber and the like elastic material, or else -in the grooves of such a solid body z. B. made of rubber be standing rings, which in turn are higher than the raised ribs of the base body arranged between them.
Of course, you can also make the whole body out of rubber, plastic, etc. The contact forces between the friction surface of the rotating head and the yarn can thereby be increased, and the increased wear and tear on these rotating head end parts can be reduced by using different material for the end friction disk parts than for the disks between the ends of the rotating head.
For example, a rubber with a hardness of 60-751 can be used for at least one of the two terminal friction disks of a multi-disk rotary head, which counteracts the wear and tear of the terminal friction disk (s), while it increases the frictional contact between the yarn and the rotary head surface that the middle friction disks are made from rubber with a hardness of 40-50 '.
The following examples explain the operation of the described rotary head for the production of false twisted crimps.
<B> C2 </B> <I>Example<B>1</B> </I> (comparative experiment) A nylon yarn of <B> 100 </B> den with 24 individual fibers was used as the starting material to produce a crimped yarn . The yarn was passed through an electrically heated tube held at <B> 180 'C </B>, at <B> 500 </B> m / min, a rotating head according to the invention, which with <B> 5000 </B> U. / min rotated, fed. This resulted in <B> 2500 </B> turns / m on the yarn in the heating tube.
The rotating head corresponded to that of FIG. 3. The rotating head surface on which (as shown in FIG. 9) the yarn was bent at a sharp angle (point P of Fig. 9) was covered with synthetic rubber with a hardness of <B> 60 '</B>. The other data of the rotary head are as follows: Width of the rotary head <B> 88 mm </B> Disc diameter <B> 70 </B> mm Disc number <B> <I> 5 </I> </B> Disc width W 12 mm crease width <B> 7 </B> mm thread guide, <B> each </B> one in each groove and at each end.
Thread guide in a straight line at an angle of <B> 9130 '</B> (nine degrees and thirty minutes) to the axis of the rotary head, with the thread touching the rotary head along this line.
In front of and behind the rotating head conveyor elements (compare Fig. 5) were arranged. By means of a suitable drive of the winding elements <B> (7, 8, </B> Fig. <B> 5) </B>, the yarn between the take-off elements <B> (6, 6, </B> Fig. <B > 5) </B> and wrapped yarns <B> (7, 8, </B> Fig. <B> 5) </B> relaxed and so wound up. The winding took place under low tension.
<I> Example 2 </I> The procedure described in example <B> 1 </B> was followed, but a rotating head according to the invention was used. This was barrel-shaped (see Fig. 6) and the friction surface at which the yarn was bent at point P according to Fig. 9, consisted of synthetic rubber B> g </B> the hardness <B> 601. </B> The other data of the rotating head were the following: Width of the head <B> 69 </B> mm Disc diameter, esser on end discs <B> 67 </ B> mm and on the middle part <B> 71 </B> mm disc width 12 mm groove width <B> 7 </B> mm Thread guides were provided at both ends and in all grooves.
The angle which the yarn reaching the thread guide located in the first groove formed with the axis of the rotating body was varied from <B> 0 </B> to <B> 151 </B>. At the point where the force acting on the length of the yarn changes, the yarn was allowed to run in a straight line in contact with the rotating head surface at an angle of <B> 9030 '</B> to the rotating head axis.
The number of false twists of the yarn in the heating tube was <B> 2300 </B> twists / m. at <B> 0 '</B> angle and <B> 2800 </B> turns per meter at <B> 151 </B> angle between the twine and the rotating head axis, where the twine touches the thread guide in the first groove reached. As in example <B> 1 </B>, the yarn was relaxed before being wound up and wound with low tension.
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