Verfahren zur Herstellung eines dauernd Kräuselungs-, Aufflaumungs- oder
Wellungseigenschaften aufweisenden Glasfasergarnes
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines dauernd Kräuselungs-, Aufflaumungs- oder Wellungseigenschaften aufweisenden Glasfasergarnes, bei dem das Glasfasergarn gleichmässig von einer Vorratsquelle abgezogen und über eine Spannvorrichtung, durch eine Heizzone sowie über eine Falschzwirnspindel zu einer Sammelvorrichtung geführt wird, wobei das Glasfasergarn von der Spannvorrichtung auf seinem Weg durch die Heizzone und über die Falschzwirnspindel unter gleichmässiger Anspannung gehalten wird, von der Falschzwirnspindel in dem vor der Falschzwirnspindel liegenden Bereich verzwirnt und in dem sich an die Falschzwirnspindel anschliessenden Bereich wieder entzwirnt wird und in der genannten Heizzone auf eine Temperatur aufgeheizt wird,
bei der die infolge der Verzwirnung des Garnes erfolgte elastische Verformung der Glasfasern in eine plastische Verformung übergeht und damit fixiert wird.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Glasfasergarnes, bei dem die obengenannten Verfahrensschritte angewandt werden, ist aus der französischen Patentschrift Nummer 1 328 177 bekannt. Mit diesem Verfahren wurde u. a. auch das Ziel verfolgt, ein Glasfasergarn zu schaffen, das dauernd Kräuselungs-, Aufflaumungsoder Wellungseigenschaften aufweist, und zwar mit Hilfe der gleichen Verfahrenstechnik, wie sie zur Herstellung von synthetischen und anderen thermoplastischen Textilgarnen mit Kräuselungs-, Aufflaumungs- oder Wellungseigenschaften angewandt wird.
Diese bei synthetischen und thermoplastischen Tex iilgarnen angewandte Verfahrenstechnik ist beispielsweise in der französischen Patentschrift Nr. 1 349 889 und in der US-Patentschrift Nr. 2 803 108 näher beschrieben. Bei dieser Verfahrenstechnik wird das Garn während der Verarbeitung falschgezwirnt, um demselben bestimmte Eigenschaften zu verleihen, insbesondere eine Dehnbarkeit . Man kann sich ein Garn, das dehnbar ist mit einer Anzahl von Kräuselungen und/oder Zöpfen versehen vorstellen, wenn das Garn locker ist, d. h., wenn eine kleine oder gar keine Längsspannung in dem Garn vorhanden ist. Die Kräuselungen sind einfach Aufwellungen oder wellige Gestaltungen der Garnfasern.
Die Zöpfe sind tatsächlich Abschnitte von einzelnen Garnfäserchen aus dem Garnstrang, die eingeschlauft und um sich selbst verdreht sind. Die Zöpfe bestehen also aus jeweils zwei miteinander verschlungenen und am Zopfende eine Schlaufe bildenden Faserabschnitten eines Garnfäserchens und entstehen dort, wo ein Fäserchen sich gewirbelt bzw. um sich selbst verdreht hat. Wenn dem behandelten Garn eine Längsspannung genügender Höhe erteilt wird, werden die Zöpfe in den einzelnen Fäserchen auseinandergezogen, und das ermöglicht dem Garnstrang die Dehnung. Wenn die Längsspannung dann wieder aufgehoben wird, bilden sich die Kräuselungen und Zöpfe wieder, und das Garn zieht sich demzufolge wieder in der Länge zusammen.
Dieser Vorgang ist bei synthetischen und thermoplastischen Textilgarnen ständig wiederholbar, wenn das Garn dauerhaft gemäss den Verfahren nach der letztgenannten französischen Patentschrift bzw. nach der erwähnten US-Patentschrift behandelt und fixiert wurde.
Hingegen wurde mit dem Verfahren nach der erstgenannten französischen Patentschrift bei Glasfasergarn nicht der gleiche Effekt erreicht, wie er oben für syntbe- tische und thermoplastische Textilgarne erläutert wurde.
Zwar kann Glasfasergarn unter geeigneten Bedingungen, d. h. bei richtig aufeinander abgestimmten Werten von Temperatur und Anspannung, ebenfalls falschgezwirnt werden, jedoch hat sich ergeben, dass eine Dehnbarkeit mit der bisherigen Verfahrenstechnik sowohl schwer zu erreichen wie auch aufrechtzuerhalten ist. Es stellte sich heraus, dass nach der bisherigen Verfahrenstechnik be handeltes Glasfasergarn eigentlich alle seine Festigkeitsund Dehnbarkeits-Merkmale deswegen einbüsst, weil seine Fasern stark gekrümmt und dann durchgescheuert werden, wenn das Glasfasergarn durch eine Falschzwirn Spindel läuft oder wenn das falschgezwirnte Glasgarn gestreckt und wieder entspannt wird. Weitgehend kommt dies von den schlechten Abriebseigenschaften der einzelnen Fäserchen des Glasfasergarnes, die sich nach dem Durgang des Garnes durch die vor der Falschzwirnspindel angeordnete Heizzone ergeben.
Bei seiner Erzeugung wird nämlich das Glasfasergarn normalerweise mit einer Appretur, z. B. einem Schmiermittel, versehen, welches einen Schutzüberzug bildet, der den Fäserchen eine erhöhte Abriebfestigkeit verleiht. Wenn das Glasfasergarn aber dann durch die besagte Heizzone läuft, wird diese Appretur abgebrannt oder ihre Abriebfestigkeit reduziert.
Daher wird das Garn nach dem Durchgang durch die Heizzone auf Abrieb beansprucht, da die aneinander anliegenden Abschnitte der Fäserchen aufeinanderschleifen, wenn das Garn beim anschliessenden Durchlauf durch die Falschzwirnspindel stark gekrümmt wird. Die Fäserchen werden dabei zum Teil durchgescheuert und brechen, und dadurch wird die Gleichmässigkeit der Kräuselungen und Zöpfe, auf denen ja, wie erläutert, die Dehnbarkeit des Garnes beruht, zerstört. Bei näherer Betrachtung der Bedingungen beim Durchgang des Garnes durch die Falschzwirn-Spindel ergibt sich, dass die einzelnen Fäserchen des Glasfasergarnstranges einer beachtlichen Reibung aneinander unterworfen sind, mit anderen Worten, es tritt eine Zwischenfaserreibung beim Auf- und Abwickeln des Garnes auf die bzw. von der Rolle in der Falschzwirn-Spindel auf. Dabei werden die Fäserchen abgeschabt und brechen in der Folge.
Wenn das falschgezwirnte Glasfasergarn abwechselnd gedehnt und entspannt wird, werden ferner die erwähnten Zöpfe in den einzelnen Fäserchen des Garnes jeweils bei der Dehnung auseinandergezogen, und bei der Entspannung bilden sie sich wieder von neuem, wodurch ebenfalls eine beträchtliche Zwischenfaserreibung und damit ein Verschleiss der Fäserchen jeweils im Bereich der Zöpfe verursacht wird, was letztlich zum Bruch der Fäserchen führt.
Um die Zwischenfaserreibung beim Auf- und Abwickeln des Garnes auf die bzw. von der Rolle in der Falschzwirn-Spindel zu vermeiden, hat man, wie die US-Patentschrift Nr. 3 136 110 zeigt, auch schon den Versuch unternommen, die Falschzwirn-Spindel so umzukonstruieren, dass das Garn in der Falschzwirn-Spindel nicht über eine Rolle, sondern nur durch eine Öse laufen muss. Die Öse ist dabei exzentrisch in einer mit hoher Drehzahl rotierenden Drehscheibe angeordnet.
Wesentliche Verbesserungen liessen sich mit Falsch zwirn-Spindeln dieser Art jedoch nicht erreichen, weil dort das durch die Öse laufende Garn ebenfalls sehr stark auf Reibung beansprucht wird, und zwar bei engen Ösen infolge der Längsbewegung des Garnes durch die Öse und bei weniger engen Ösen infolge Schlupfes zwischen Garnstrang und Öse.
Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren dahingehend zu verbessern, dass ein Glasfasergarn herstellbar ist, das tatsächlich Kräuselungs-, Aufflaumungs- oder Wellungseigenschaften aufweist und diese auch beibehält.
Erfindungsgemäss wird das bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass das Glasfasergarn im Bereich zwischen der Heizzone und der Falschzwirnspindel gekühlt und in diesem Bereich auf das Glasfasergarn ein Schmiermittel aufgetragen wird und dass eine Zopfbildung beim Entspannen des entzwirnten Garnes durch Aufbringen eines Versteifungsagens auf das entzwirnte Garn im Bereich zwischen der Falschzwirnspindel und der Sammelvorrichtung und/ oder durch Erhitzung des entzwirnten Garnes in diesem Bereich verhindert wird und dass das Garn in diesem Bereich unter einer genügend hohen Spannung gehalten wird, so dass sich auch vor und während des Aufbringens des Versteifungsagens bzw. vor und während der Erhitzung des entzwirnten Garnes keine Zöpfe in dem Garn oder den Garnfasern bilden können.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird das Garn nach dem Aufbringen des Versteifungsagens zum Trocknen des Agens erhitzt, wobei das Garn unter Spannung gehalten wird. Bei einer anderen Variante dieser vorteilhaften Ausführungsform wird das Garn nach dem Aufbringen des Versteifungsagens durch eine Kühlzone geführt, um das Versteifungsagens dort zum Erstarren zu bringen.
Mit Vorteil kann das Garn ferner, bevor es der Sammelvorrichtung zugeführt wird, entspannt werden.
Die Erfindung betrifft weiter ein nach dem vorliegenden Verfahren hergestelltes Glasfasergarn.
Anhand der nachstehenden Figuren ist die Erfindung im folgenden an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer mehrere Stationen umfassenden Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens,
Fig. 2 eine schematische Vorderansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,
Fig. 3 und 4 Teilansichten von zwei Varianten der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, wobei die in Fig. 3 und in Fig. 4 nicht gezeigten Teile wie in Fig. 1 ausgebildet sind.
In den Zeichnungen ist jeweils nur eine einzelne Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens in voller oder Teilansicht dargestellt, während in der Praxis bei der Durchführung des vorliegenden Verfahrens vorzugsweise eine grössere Anzahl solcher Vorrichtungen zu einer Garnveredlungsmaschine zusammengefasst sind. Letzteres ist wegen der Einsparung von Antriebsmotoren bei der Zusammenfassung einer Mehrzahl solcher Vorrichtungen günstiger. Aus diesem Grunde sind in den Fig. 1 bis 4 auch die Antriebsmittel nicht mit dargestellt.
Die einzelnen Vorrichtungen weisen jeweils eine Falschzwirn-Spindel, eine separate Garnzufuhr, ein Aufwickelgerät, eine Heizzone zum Erhitzen des im gezwirnten Zustand befindlichen Glasfasergarnes bis zu einem plastischen Zustand, eine Schmier-Station zum Aufbringen eines Schmiermittels auf das gezwirnte Garn nach dem Durchgang durch die Heizzone, eine Schlicht Station zum Aufbringen einer das Versteifungsagens bildenden Schlichte auf das Garn nach der Entzwirnung des Garnes und/oder Mittel zur Erhitzung des entzwirnten Garnes vor dem Aufwickeln desselben und schliesslich eine Spannvorrichtung auf, mit der das Garn in einem angespannten Zustand gehalten wird, während es durch die erwähnte Heizzone, die Schmierstation, die Falschzwirn-Spindel, die Schlichtstation und/oder die Mittel zur Erhitzung des entzwirnten Garnes hindurchläuft.
Zum Aufwickeln des Garnes sind herkömmliche Antriebsmittel (nicht dargestellt) vorgesehen. Die Wickelgeschwindigkeit wird dabei derart eingeregelt, dass die Geschwindiglceit. der Längsbewegung des Glasfasergarnes auf die Drehgeschwindigkeit der Falschzwirn-Spindel abgestimmt ist und die erwünschte Falschzwirnung des Garnes resultiert. Die Temperaturen in der Heizzone und in den genannten Erhitzungsmitteln sind der Längsgeschwindigkeit und der Art des Garnes ebenfalls angepasst, so dass jeweils die gewünschte Aufheizung bzw.
Erhitzung des Garnes erreicht wird, und zwar in der Heizzone eine Aufheizung des Glasfasergarnes bis zu einem plastischen Zustand und in den genannten Er liitzungsmitteln eine Erhitzung des Garnes so weit, dass die das Versteifungsagens bildende Schlichte erstarrt bzw. getrocknet ist, bevor das Garn gesammelt wird (Fig. 1), und/oder dass die durch das Entzwirnen des Garnes aufgetretenen inneren Spannungen in den Fasern ganz oder teilweise wieder aufgehoben werden.
Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung wird das Glasfasergarn Y von einer Vorratsspule 10 geliefert, die am Sockel der (mehrere Vorrichtungen wie in Fig. 1 umfassenden) Maschine angebracht ist. Von dieser Spule 10 wird das Garn durch die Führungs öse 12 hindurch und über die Umlenkstange 14 zu der Spannvorrich ung 16 abgezogen. Die Spannvorrichtung 16 kann z. B. derart ausgebildet sein, dass das Garn über ineinandergreifende Finger laufen und einen gewundenen Weg zurücklegen muss. Ein Paar Führungs ösen 17 und 18 ist zu beiden Seiten der Spannvorrichtung 16 angeordnet, um das Garn in geradliniger Bahn durch die Spannvorrichtung zu führen. Das Garn Y läuft von der Führungsöse 18 aufwärts durch eine weitere Führungsöse 19, die auf der Längsachse eines Heizers 20 und in Abstand unterhalb desselben angeordnet ist.
Die Führungsöse 19 dient dazu, das Garn zentral durch das die Heizzone umschliessende Rohr 22 des Heizers 20 zu führen. Der Heizer 20 kann in bekannter Weise ausgebildet sein und beispielsweise elektrisch gesteuert sein, z. B. wie in der US-Patentschrift Nummer 2864931 beschrieben, und er kann durch herkömmliche, nicht dargestellte Mittel geregelt werden, um die Wärmemenge, die dem Garn während seines Durchlaufes zugeführt wird, genau einzuregulieren. In der Praxis ist es beim vorliegenden Verfahren vorteilhaft, als Heizer einen Strahler zu verwenden, so dass der Garnstrang Y nicht in direkten Kontakt mit irgendeinem Element des Heizers 20 kommt. Das Garn ist, wie dargestellt, axial durch das Heizrohr 22 geführt, das zentral in dem Heizer 20 angeordnet ist und eine Wärmestrahlung zum Aufheizen des Garnes in die von ihm umschlossene Heizzone abgibt. Das Rohr 22 kann z.
B. etwa 68 cm lang sein und durch den Heizer 20 auf eine Temperatur zwischen 350 und 1500C aufgeheizt werden.
Von dem Heizer 20 geht das Garn aufwärts durch eine Führungsöse 26 zu einer Falschzwirn-Spindel 28, welche in genügendem Abstand vom Heizer 20 angeordnet ist, damit dazwischen eine Abkühlungszone für das Garn entsteht. Mit Hilfe der Führungsösen 19 und 26 wird das Garn axial durch das Rohr 22 geführt.
Dadurch wird vermieden, dass das Garn mit der Wand des Rohres in Berührung kommt. Die Führungsöse 26 zentriert das Garn auch für den Einlauf in die zentrale Bohrung der Falschzwirn-Spindel 28, die z. B. wie in der US-Patentschrift Nr. 2829 487 beschrieben ausgebildet sein kann. Auf dem Weg vom Heizer 20 zur Falschzwirn-Spindel 28 läuft das Garn über eine Schmiermittel-Auftragsrolle 30, die auf einer Welle 32 montiert ist, welche durch geeignete, hier nicht dargestellte Antriebsmittel angetrieben wird. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, taucht die untere Partie der Rolle 30 in einen Trog 34 ein, der ein geeignetes Schmiermittel 36 enthält. Auf diese Weise wird das Garn an seiner Oberfläche mit einem Schmiermittel versehen, bevor es zu der Falschzwirn-Spindel 28 gelangt.
Die Falschzwirn-Spindel 28 wird mittels eines Treibriemens mit hoher Drehzahl angetrieben und erteilt dem Garn Y in bekannter Weise einen hohen Grad von Verdrehung bzw. Zwirnung. Die Verdrehung, die dem Garn durch die Falschzwirn-Spindel 28 erteilt wird, erstreckt sich von der Spindel 28 abwärts durch den Heizer 20 bis zur Spannvorrichtung 16, die zusätzlich die Funktion hat, eine Verdrehung des Garnes vor der Spannvorrichtung 16, d. h. also im Bereich zwischen der Spule 10 und der Öse 17, zu verhindern. Daraus ist ersichtlich, dass das Garn in gezwirntem Zustand ist, wenn es über die Rolle 30 geführt wird. Ferner ist das Garn ebenso auch in gezwirntem Zustand, wenn es sich durch das Rohr 22 des Heizers 20 bewegt.
Die Spindel 28 weist vorzugsweise ein Spindel-Blatt 38 auf, das eine zentrale Bohrung oder Öffnung hat und in Antriebskontakt mit dem Treibriemen 40 steht. Eine freie drehbare Rolle 42 dient als Spurrolle für den Treibriemen 40. Der Treibriemen 40 wird durch nicht dargestellte Antriebsmittel angetrieben. Am oberen Ende ist das Spindel-Blatt 38 mit dem Spindel-Kopf 44 versehen, der eine zentrale Öffnung hat, die koaxial zu der zentralen Öffnung im Spindel-Blatt 38 angeordnet ist. Durch diese Öffnung läuft das Garn hindurch.
Oberhalb der zentralen Öffnung im Spindel-Kopf 44 ist eine Rolle 46 angeordnet, um die das Garn ein oder mehrmals herumgewickelt ist und über die das Garn im Betrieb abrollt. Durch Rotation des Spindel-Blattes 38 sowie des Spindel-Kopfes 44 wird das Garn falschgezwirnt.
Wenn das Garn die Rolle 46 verlässt, wird es durch die Führung 48 geleitet, die in der Längsachse der Falschzwirn-Spindel angeordnet ist. Von der Führung 48 läuft das Garn über eine Führungsstange 49 und eine Auftragrolle 51 zu einer Führungsöse 50. Die genannte Rolle 51 wird von der Welle 52 angetrieben.
Bei Drehung der Welle 52 dreht sich die Rolle 51 mit einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit, die auf die Längsgeschwindigkeit des Garnes abgestimmt ist.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, taucht die Rolle 51 teilweise in einen Trog 54 ein, der ein das Versteifungsagens bildendes Schlichtmittel 56 enthält.
Wenn das Garn Y über die Rolle 51 läuft, wird daher auf das Garn Schlichte aus dem Trog 54 aufgetragen. Durch vertikale Verstellung der Stange 49 und der Führungsöse 50 relativ zu der Welle 52 kann der Grad des Kontaktes zwischen dem Garn und der Rolle 51 geändert und damit die Menge der auf das Garn aufgetragenen Schlichte reguliert werden.
Oberhalb der beschriebenen Schlicht-Station ist ein Erhitzer 60 angeordnet, der mit einem zentralen Rohr 61 versehen ist, durch das das von der Führungsöse 50 kommende Garn hindurchläuft. Der Erhitzer 60 kann z. B. etwa 68 cm lang sein. Er wird zweckmässig auf eine Temperatur erhitzt, bei der die das Versteifungsagens bildende Schlichte auf dem Garnstrang erstarrt oder trocknet und sich so versteift. Der Erhitzer 60 kann beliebig ausgebildet sein, jedoch ist er vorzugsweise als Strahlungserhitzer wie bei der oben erwähnten US-Patentschrift Nr. 2 864931 auszubilden.
Durch eine solche Ausbildung wird vermieden, dass der Erhitzer durch die Schlichte verunreinigt wird bzw. dass sich die Schlichte an dem Erhitzer absetzt. Die Betriebssicherheit wird also durch Verwendung eines Strahlungserhitzers als Erhitzer 60 erhöht. Vom Erhitzer 60 wird das Garn durch eine Führungsöse 62 zu einer Sammelvorrichtung geleitet. Die Sammelvorrichtung umfasst ein Paar Rollen 65 und 66, die Führungsstange 63 und den Garnführer 70.
Die Rolle 66 wird von der Welle 68 und die Rolle 65 durch den Reibungskontakt mit der Rolle 66 angetrieben.
Der Garnführer 70 führt das von der Führungsöse 62 über die Führungsstange 63 laufende Garn derart, dass es in gleichmässigen nebeneinanderliegenden Windungen lagenweise auf die Rolle 65 aufgewickelt wird.
Wie ersichtlich, wird das Garn im gesamten Bereich von der Spannvorrichtung 16 bis zur Sammelrolle 65 unter einer gleichmässigen vorbestimmten Anspannung gehalten, wobei die Gleichmässigkeit der Anspannung zwischen beliebigen Punkten natürlich vom Zustand der Berührungspunkte sowie von dem Schlichtematerial, der Garnstärke, dem Schmiermittel usw. abhängt. Auf die Sammelrolle 65 wird das Garn mit einer Geschwindigkeit aufgewickelt, die von der Anspannung des Garnstranges abhängt.
Das Schmiermittel 36, das bei der Ausübung des vorliegenden Verfahrens verwendet wird, kann vorzugsweise ein polyalkyles Glykol mit hohem Molekulargewicht sein, wie es im Handel unter dem Handels namen UCON-Schmiermittel 50-HB-55 erhältlich ist und durch die Union Carbide Chemical Company, South Charleston, West Virginia (USA), hergestellt und vertrieben wird.
Als das Versteifungsagens bildendes Schlichtemittel 56 können bekannte Schlichtemittel verwendet werden.
Hier bestimmen Faktoren wie das Haftvermögen des Schlichtemittels an dem Glasfasergarn, der Preis des Schlichtemittels und schliesslich der Verwendungszweck des behandelten Glasfasergarnes die Wahl. In bezug auf den letztgenannten Faktor würden z. B. Garne, die zum Stricken verwendet werden, eine Schlichte erfordern, die in sich gute Schmiereigenschaften aufweist, so dass das Garn fliessend in der Strickmaschine gleitet. Beispiele von geeigneten Schlichtemitteln für besondere Bedingungen sind Natrium-Alginat, Polyvinyl-Alkohol und Paraffin-Wachs.
Bei den in den Zeichnungen gezeigten Vorrichtungen zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens wird das Glasfasergarn Y vom Kopfende der Vorratsspule 10 abgezogen und mit einer vorbestimmten Bewegungsgeschwindigkeit durch die Vorrichtung geführt, wo es schlussendlich auf der Sammelrolle 65 aufgewickelt wird.
Auf seinem Laufweg wird das Glasfasergarn durch die Spannvorrichtung 16 ergriffen, die dazu dient, das Garn Y unter einer vorbestimmten Anspannung in der Heizzone im Heizer 20 zu halten. Bei der gegebenen Anordnung läuft die Zwirnung, die dem Garn durch die Falschzwirn-Spindel 28 verliehen wird, zurück durch den Heizer 20 und wird erst bei der Spannvorrichtung 16 aufgehalten. Die tatsächliche Anzahl der Drehungen der Zwirnung in dem Glasfasergarn zwischen der Falschzwirn-Spindel 28 und der Spannvorrichtung 16 ist natürlich durch die Drehgeschwindigkeit der Spindel 28 sowie durch die Bewegungsgeschwindigkeit des Garnes bestimmt.
Weiter ist es klar, dass das Garn nach seiner Aufheizung im gezwirnten Zustand in der Heizzone des Heizers 20 in der anschliessenden Kühlzone zwischen dem Heizer 20 und der Falschzwirn-Spindel 28 abgekühlt wird und dass damit die Verdrehung bzw. die dadurch bewirkte ursprünglich elastische und in der Heizzone dann in eine plastische überführte Verformung des Glasfasergarnes fixiert wird. Überdies wird das Garn in der Kühlzone durch die Rolle 30 geschmiert, bevor es über die Rolle 46 in der Falschzwirn-Spindel läuft. Dieses Schmieren des Garnes hat den Vorteil, dass das Auf- und Abwickeln des Glasfasergarnes auf die bzw. von der Rolle 46 und die Bewegung desselben durch die Führung 48 wesentlich erleichtert wird.
Da der jeweils auf die Rolle 46 gewickelte Garnabschnitt stark gekrümmt ist (die Rolle 46 hat in üblichen Falschzwirn-Spindeln gewöhnlich einen Durchmesser von etwa 3 mm) und ferner die einzelnen Windungen des auf die Rolle 46 gewickelten Garn abschnittes aneinanderreiben, bricht das Garn bzw. die einzelnen Garnfasern im Bereich der Rolle 46 und der Führung 48 beim Fehlen einer solchen Schmierung oft, und das wird durch das auf das Garn aufgetragene Schmiermittel 36 verhindert.
Das Schmiermittel wirkt ferner auch während des Entzwirnungsvorganges und reduziert den Abrieb der Fäserchen aneinander während der Entzwirnung.
Nach dem Verlassen der Falschzwirn-Spindel 28 wird das Garn aufgrund der bekannten Arbeitsweise von Falschzwirn-Spindeln entzwirnt. Nach der Entzwirnung wird das Garn durch den Kontakt mit der Rolle 51 geschlichtet.
Es ist einleuchtend, dass das Glasfasergarn nach der Entzwirnung unter einer genügenden Anspannung zu halten ist, um eine Bildung der genannten Zöpfe in dem Garn bzw. den Garnfasern zu verhindern. Bei der Bewegung des Garnes Y über die Rolle 51 wird nun das Garn geschlichtet, und durch den Erhitzer 60 wird die das Versteifungsagens bildende Schlichte zur Erstarrung gebracht oder getrocknet. Weil sich die Schlichte mit ihrer Erstarrung bzw. mit ihrer Trocknung versteift, ist anschliessend eine solche Zopfbildung in dem Garn bzw. den Garnfasern nicht mehr möglich.
Folglich ist das Garn beim Aufwickeln auf die Sammelrolle 65 im wesentlichen gestreckt und enthält lediglich latente Kräfte. Das auf der Sammelrolle 65 aufgewickelte Garn kann im Anschluss daran dann zu einem Gewebe gewoben oder gestrickt werden; danach kann die Schlichte durch Waschen in Wasser oder in anderen geeigneten Lösungsmitteln oder auch durch Verdampfen in einer erhitzten Zone bei einer geeigneten Temperatur entfernt werden, um so die latenten Kräfte im Garn freizumachen bzw. zu reaktivieren. Auf diese Weise wird ein Produkt geschaffen, das weitgehend die erwünschten dauernden Dehnbarkeits-Eigenschaften aufweist.
In Gewebeform nimmt das Garn gekräuselte oder gelockte Formen wegen der Art und der Geometrie des Gewebes entweder gar nicht an, oder die in dem Garn entstehenden Kräuselungen sind nicht sehr ausgeprägt. Daher wird eine Brüchigkeit des Garnes verhindert, sobald es in Gewebeform überführt worden ist.
Es folgen einige typische Beispiele der Herstellung von Glasfasergarn nach dem vorliegenden Verfahren:
Beispiel I
Zur Herstellung eines dehnbaren Glasfasergarnes, das eine sehr hohe Dehnbarkeit und entsprechende Erholungseigenschaften aufweist, wurde ein Glasfaser garn verwendet, das durch die Owens-Corning Fiberglass Corporation, Ashton, Rhode Island, hergestellt und unter der Bezeichnung Type 150/1/0 vertrieben wird und das 1 Drehung pro 2,54 cm Z-Zwirnung hat.
Zur Behandlung des Garnes wurde eine Vorrichtung wie in den Fig. 1 und 2 benutzt. Das Garn wurde von der Vorratsspule 10 mit einer Geschwindigkeit von 13,53 m pro Minute abgezogen und mittels der Falschzwirn-Spindel 28 mit 37 Drehungen pro 2,54 cm flasch verzwirnt, wobei die Falschzwirn-Spindel 28 mit 19 70u U./min angetrieben wurde. Die Anspannung des Garnes während der Falschverzwirnung und beim Durchgang durch den Heizer 20 entsprach einer auf das Garn wirkenden Längszugkraft von 7 Gramm.
Der Heizer 20 wurde auf eine Temperatur von etwa 600 < C erhitzt und hatte eine Länge von 68 cm. Durch die Rolle 30 wurde UCON-Schmiermittel 50-HB-55 aufgetragen. Eine 0,5 r ige Lösung von Natrium-Alginat wurde als die das Versteifungsagens bildende Schlichte auf das Garn durch die Rolle 51 aufgetragen. Das geschlichtete Garn wurde durch den Erhitzer 60 getrocknet, der beim Durchgang des Garnes auf eine Temperatur von 400-4500C eingeregelt wurde. Die Länge des Erhitzers 60 betrug ebenfalls 68 cm. Das so behandelte Glasfasergarn wies etwa 400 S Dehnbarkeit auf, und die Dehnbarkeit damit hergstellter Gewebe betrug etwa 100 %.
Beispiel II
Zur Herstellung eines dehnbaren Glasfasergarnes, das eine geringere Dehnbarkeit als das nach dem vorstehenden Beispiel behandelte Glasfasergarn aufweist (was z. B. für Vorhänge und ähnliche Artikel erwünscht sein kann), wurde Glasfasergarn vom gleichen Typ 150j1/0 wie bei dem vorstehenden Beispiel verwendet.
Zur Behandlung des Garnes wurde die in Fig. 3 gezeigte Variante der Vorrichtung in den Fig. 1 und 2 benutzt.
Das Garn wurde von der Vorratsspule 10 mit einer Geschwindigkeit von 13,53 m pro Minute abgezogen und mittels der Falschzwirn-Spindel 28 mit 37 Drehungen pro 2,54 cm falschgezwirnt, wobei die Falschzwirn Spindel 28 mit 19 700 U./min angetrieben wurde. Die Anspannung des Garnes während der Falschverzwirnung und beim Durchgang durch den Heizer 20 entsprach einer auf das Garn wirkenden Längszugkraft von 7 Gramm. Der Heizer 20 war 68 cm lang und wurde auf eine Temperatur von etwa 6000 C erhitzt. Durch die Rolle 30 wurde UCON-Schmiermittel 50-HB-55 auf das Garn aufgetragen. Bis zum Durchgang durch die Falschzwirn-Spindel 28 entsprach also alles, sowohl das verwendete Garn wie auch dessen Behandlung, genau dem Beispiel I. Im Gegensatz zum Beispiel I wurde jedoch nunmehr nach dem Durchgang durch die Falschzwirn-Spindel 28 kein Schlichtmittel auf das Garn aufgetragen.
Das entzwirnte Garn wurde vielmehr zwischen dem Rollenpaar 70', 72' (Fig. 3) hindurch direkt zu dem Erhitzer 60', der auf 400-4500 C erhitzt war, und durch diesen hindurch zur Sammelvorrichtung 63', 65', 66' geleitet. Die Länge des Erhitzers 60' betrug 68 cm. Das so behandelte Glasfasergarn hatte etwa 100 S Dehnbarkeit in Garnform, und die Dehnbarkeit damit hergestellter Gewebe betrug 25 S.
Den obigen Ausführungen ist zu entnehmen, dass mit dem vorliegenden Verfahren ein leicht verarbeitbares dehnbares Glasfasergarn herstellbar ist. Aus diesem Glasfasergarn hergestellte Gewebe zeigen dauernde Dehnbarkeits-, Aufwallungs- oder Aufflaumungs-Eigenschaften. Überdies lässt sich mit dem vorliegenden Verfahren ein dehnbares Glasfasergarn herstellen, dessen Grad der Dehnbarkeit durch die Verfahrensführung beeinflussbar ist, wobei diese Dehnbarkeit gleichmässig und dauerhaft ist.
Es ist klar, dass neben dem oben im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens auch noch andere Varianten von Vorrichtungen zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens möglich sind.
Unter gewissen Bedingungen wird es beispielsweise erwünscht sein, einen positiven Vorschub des Glasfasergarnes in Richtung auf die Sammelvorrichtung vorzusehen. Dies kann beispielsweise erforderlich sein, wenn wie im Beispiel II eine Steuerung der Dehnbarkeit des Garnes erforderlich ist oder wenn die Dichte des Garnes auf der Sammelrolle geregelt werden muss.
Hierfür kann die in Fig. 3 dargestellte Variante des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens verwendet werden.
In bezug auf Fig. 3 ist festzuhalten, dass die Elemente unterhalb der Falschzwirn-Spindel 28' identisch sind mit denjenigen in den Fig. 1 und 2. Überdies ist bei der Variante nach Fig. 3 die Arbeitsweise der Falschzwirn-Spindel 28' die gleiche wie jene der Falschzwirn Spindel 28 des Ausführungsbeispiels in Fig. 1 und 2.
Die Spindel 28' weist also ein Blatt 38' auf, das durch einen endlosen Treibriemen 40' angetrieben wird, welcher durch eine Spurrolle 42' gegen das Blatt 38' gedrückt wird. Die Spindel 28' weist ferner einen Spindel-Kopf 44' mit einer Rolle 46' sowie eine obere Führung 48' auf. Das Garn Y wird durch die Spindel 28' in derselben Weise falschgezwirnt wie bei dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 und 2. Danach wird das Garn über die Führungsstange 49', durch Führungs ösen 50' und 62', den Erhitzer 60' und über die Stange 63' geleitet und dann von der Sammelrolle 65' aufgenommen, die durch Reibungskontakt von der Antriebsrolle 66' angetrieben wird. Alle vorstehend erwähnten Elemente sind hinsichtlich Aufbau und Wirkungsweise gleich wie ihrc Gegenstücke im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2.
In der Variante nach Fig. 3 sind jedoch die Schlichte-Auftragsrolle und der Schlichte-Trog weggelassen. Stattdessen ist ein Paar angetriebener Klemm Rollen oder Zuführungs-Rollen 70', 72' zwischen der Stange 49' und der Führungsöse 50' angeordnet, die in Rollreibungskontakt mit dem zwischen diesen Rollen durchlaufenden Garn stehen und die Bewegungsgeschwindigkeit desselben bestimmen.
In diesem Zusammenhang ist auf folgendes hinzuweisen: Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Garnes durch die Rollen 70', 72' grösser als die Bewegungsgeschwindigkeit des Garnes beim Aufwickeln auf die Sammelrolle 65' ist und das Garn vor dem Einlauf in die Klemmrollen 70', 72' stark gedehnt war, dann geht je nach der Höhe der Differenz zwischen den Bewegungsgeschwindigkeiten des Garnes an den Klemmrollen 70', 72' und an der Sammelrolle 65' ein mehr oder weniger grosser Teil der vor dem Einlauf in die Klemmrollen 70', 72' vorhandenen Dehnung im Bereich zwischen den Klemmrollen 70', 72' und der Sammelrolle 65' zurück, d. h. das Garn zieht sich in diesem Bereich zusammen.
Die dann noch im Garn verbleibende Restspannung wird durch Erhitzen des Garnes im Erhitzer 60' beseitigt, und die verbleibende Dehnbarkeit des Garnes bleibt auf den Teil der Dehnung beschränkt, um den sich das Garn zusammengezogen hat. Demgemäss ist die Dehnbarkeit des fertigen Garnes mittels der Differenz der Bewegungsgeschwindigkeiten des Garnes an den Klemmrollen einerseits und der Sammelrolle anderseits steuerbar. Ist diese Differenz Null, so kann bei genügender Wärmezufuhr in dem Erhitzer 60' auch eine Dehnbarkeit Null des Garnes erreicht werden.
Es ist daher eine schnelle und genaue Steuerung der physikalischen Eigenschaften des auf der Rolle 65' aufgewickelten Garnes möglich. Allgemein ist die Dehnbarkeit des fertigen Garnes eine Funktion des Ausmasses der Entspannung des Garnes im Bereich zwischen den Klemmen 70', 72' und der Sammelrolle 65' sowie der Temperatur, auf die das Garn im Erhitzer 60' erhitzt wird.
Eine andere Ausführungsvariante ist in Fig. 4 gezeigt. Die Fig. 4 ist wie die Fig. 3 nur eine Teilansicht, und es ist darauf hinzuweisen, dass die Anordnung der Teile unterhalb der Falschzwirn-Spindel 28" dieselbe ist wie in den Fig. 1 und 2. Die Falschzwirn-Spindel 28" weist ein Blatt 38" auf, das durch den Treibriemen 40" angetrieben wird, welcher durch die Spurrolle 42" geführt wird. Die Falschzwirn-Spindel 28" weist ferner einen Spindel-Kopf 44" mit einer Rolle 46" auf und arbeitet genau so wie die Falschzwirn-Spindel in den Fig. 1 und 2. Das Garn Y wird von der Spindel 28" über die Stange 49" und durch Führungsösen 50" und 62" geführt und von der Sammelrolle 65" aufgenommen, welche durch Reibungskontakt von der Antriebsrolle 66" angetrieben wird.
Es ist klar, dass alle eben erwähnten Bestandteile in derselben Weise wirken wie die entsprechenden Teile in dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 und 2.
In Fig. 4 ist ein Trog 54" zwischen der Stange 49" und der Führungsöse 50" angeordnet. Der Trog 54" ist mit einer Reihe von Heizelementen 74 versehen, die dazu bestimmt sind, ein das Versteifungsagens bildendes Schlichtmittel 56" im Trog 54" zu erwärmen.
Das Schlichtmittel 56" hat einen über der Raumtemperatur liegenden Schmelzpunkt und kann z. B. aus Paraffinwachs bestehen. Die Rolle 51"taucht teilweise in das Schlichtmittel 56" ein und wird von der Antriebswelle 52" angetrieben. Das Garn Y wird über die Rolle geführt und dort mit dem das Versteifungsagens bildenden Schlichtmittel versehen. Es ist zu bemerken, dass der Erhitzer zum Trocknen der Schlichte bei dieser Variante weggelassen wurde und der Raum zwischen den Führungsösen 50" und 62" eine Kühlzone bildet, wo die von der Rolle 51" auf das Glasfasergarn im schmelzflüssigen Zustand aufgetragene Schlichte erhärtet und sich versteift, bevor das Garn auf die Sammelrolle 65" aufgewickelt wird.
Das das Versteifungsagens bildende Schlichtmittel 56" wirkt natürlich ebenso wie vorhin mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschrieben, d. h. es verhindert eine Zopfbildung und ein Kräuseln des Garnes, wenn das Garn aufgewickelt wird. Es ist offensichtlich, dass diese Ausführungsvariante der Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens gewisse zusätzliche Einsparungen im Betrieb zulässt, da keine Wärmeenergie zum Trocknen der Schlichte gebraucht wird.
Das vorliegende Verfahren bringt eine Reihe wesentlicher Vorteile für die Glasfasergarn-Herstellung und Verarbeitung mit sich. Hauptvorteil ist, dass mit dem vorliegenden Verfahren die bisherige Brüchigkeit und mangelnde Dehnbarkeit von Glasfasergarnen überwunden werden konnte. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, dass zusätzlich der Grad der Dehnbarkeit des fertigen Garnes mittels des vorliegenden Verfahrens auf einfache Weise steuerbar ist, so dass die Dehnbarkeit des produzierten Garnes willkürlich je nach den Anforderungen an das fertige Garn eingestellt werden kann, wobei das als Ausgangsmaterial benutzte unbehandelte Glasfasergarn in jedem Fall das gleiche bleiben kann. Es können somit mittels des vorliegenden Verfahrens aus ein und demselben unbehandelten Glasfasergarn unterschliedliche Glasfasergarne mit den verschiedensten Dehnbarkeiten hergestellt werden.
Das vorliegende Verfahren eröffnet somit, im grossen und ganzen gesehen, die Möglichkeit, die bisher nur für spezielle Zwecke verwendbaren Glasfasergarngewebe nunmehr in grossem Umfang einzusetzen.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Herstellung eines dauernd Kräuselungs-, Aufflaumungs- oder Wellungseigenschaften aufweisenden Glasfasergarnes, bei dem das Glasfasergarn (Y) gleichmässig von einer Vorratsquelle (10) abgezogen und über eine Spannvorrichtung (16), durch eine Heizzone (20, 22) sowie über eine Falschzwirnspindel (28) zu einer Sammelvorrichtung (63, 65, 66, 70) geführt wird, wobei das Glasfasergarn von der Spannvorrichtung auf seinem Weg durch die Heizzone und über die Falschzwirnspindel unter gleichmässiger Anspannung gehalten wird, von der Falschzwirnspindel in dem vor der Falschzwirnspindel liegenden Bereich verzwirnt und in dem sich an die Falschzwirnspindel anschliessenden Bereich wieder entzwirnt wird und in der genannten Heizzone (20, 22) auf eine Temperatur aufgeheizt wird,
bei der die infolge der Verzwirnung des Garnes erfolgte elastische Verformung der Glasfasern in eine plastische Verformung übergeht und damit fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasfasergarn (Y) im Bereich zwischen der Heizzone (20) und der Falschzwirnspindel (28) gekühlt und in diesem Bereich auf das Glasfasergarn ein Schmiermittel (36) aufgetragen wird und dass eine Zopfbildung beim Entspannen des entzwirnten Garnes durch Aufbringen eines Versteifungsagens (56) auf das entzwirnte Garn im Bereich zwischen der Falschzwirnspindel und der Sammelvorrichtung und/oder durch Erhitzung des entzwirnten Garnes in diesem Bereich verhindert wird und dass das Garn in diesem Bereich unter einer genügend hohen Spannung gehalten wird, so dass sich auch vor und während des Aufbringens des Versteifungsagens bzw.
vor und während der Erhitzung des entzwirnten Garnes keine Zöpfe in dem Garn oder den Garnfasern bilden können.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Garn nach dem Aufbringen des Versteifungs-Agens (56) zum Trocknen des Agens erhitzt wird und dass dabei das Garn unter Spannung gehalten wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Garn nach dem Aufbringen des Versteifungsagens (56) durch eine Kühlzone geführt wird, um das Versteifungsagens dort zum Erstarren zu bringen.
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