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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Process for the production of a permanent curling, fluffing or
Glass fiber yarn exhibiting corrugation properties
The present invention relates to a process for the production of a glass fiber yarn with permanent crimp, fluff or undulation properties, in which the glass fiber yarn is drawn off evenly from a supply source and fed via a tensioning device, through a heating zone and via a false twist spindle to a collecting device, wherein the glass fiber yarn is kept under even tension by the tensioning device on its way through the heating zone and over the false twist spindle, twisted by the false twist spindle in the area in front of the false twist spindle and is untwisted again in the area adjoining the false twist spindle and in the heating zone mentioned a temperature is heated up,
in which the elastic deformation of the glass fibers resulting from the twisting of the yarn changes into a plastic deformation and is thus fixed.
A process for the production of a glass fiber yarn, in which the above-mentioned process steps are used, is known from French patent specification number 1,328,177. This process was u. a. also aims to provide a fiberglass yarn which has permanent crimp, fluff or curl properties by means of the same process technology as is used for the production of synthetic and other thermoplastic textile yarns with crimp, fluff or curl properties.
This process technology used in synthetic and thermoplastic textile yarns is described in more detail, for example, in French patent specification No. 1,349,889 and in US patent specification No. 2,803,108. In this process technology, the yarn is wrongly twisted during processing in order to give it certain properties, in particular an extensibility. One can envision a yarn that is extensible with a number of crimps and / or pigtails when the yarn is loose, e.g. i.e., when there is little or no longitudinal tension in the yarn. The crimps are simply corrugations or wavy designs of the yarn fibers.
The braids are actually sections of individual strands of yarn from the skein of yarn that are looped and twisted around themselves. The braids consist of two intertwined fiber sections of a thread fiber that are intertwined with one another and form a loop at the end of the braid, and are created where a fiber has swirled or twisted around itself. When the treated yarn is subjected to a sufficient amount of longitudinal tension, the braids in the individual fibrils are pulled apart and this allows the strand of yarn to stretch. When the longitudinal tension is then released again, the crimps and braids are formed again and the yarn consequently contracts in length again.
This process can be repeated over and over again with synthetic and thermoplastic textile yarns if the yarn has been treated and fixed permanently according to the method according to the last-mentioned French patent specification or according to the mentioned US patent specification.
In contrast, the method according to the first-mentioned French patent did not achieve the same effect on glass fiber yarn as was explained above for synthetic and thermoplastic textile yarns.
Although fiberglass yarn can be used under suitable conditions, i.e. H. If the values of temperature and tension are correctly matched to one another, they can also be wrongly twisted, but it has been found that stretchability is both difficult to achieve and maintain with the previous process technology. It turned out that glass fiber yarn treated according to the previous process technology actually forfeits all of its strength and elasticity characteristics because its fibers are severely curved and then chafed when the glass fiber yarn runs through a false-twist spindle or when the incorrectly twisted glass yarn is stretched and relaxed again becomes. This is largely due to the poor abrasion properties of the individual fibrils of the glass fiber yarn, which result after the yarn has passed through the heating zone arranged in front of the false twist spindle.
In fact, when it is produced, the glass fiber yarn is normally treated with a finish, e.g. B. a lubricant provided, which forms a protective coating that gives the fibrils increased abrasion resistance. But when the fiberglass yarn then runs through said heating zone, this finish is burned off or its abrasion resistance is reduced.
Therefore, after passing through the heating zone, the yarn is subject to abrasion, since the sections of the small fibrils which abut one another grind against each other when the yarn is severely curved during the subsequent passage through the false twist spindle. The fibrils are partially chafed through and break, and this destroys the evenness of the crimps and braids, on which, as explained, the elasticity of the yarn is based. A closer look at the conditions during the passage of the yarn through the false-twist spindle shows that the individual fibrils of the glass fiber yarn strand are subject to considerable friction against one another, in other words, there is inter-fiber friction when the yarn is wound and unwound on and off the roll in the false-twist spindle. The fibers are scraped off and break as a result.
If the wrongly twisted fiberglass yarn is alternately stretched and relaxed, the above-mentioned plaits in the individual fibrils of the yarn are pulled apart as the yarn is stretched, and when they are relaxed they form again, which also results in considerable inter-fiber friction and thus wear of the fibrils in the area of the braids, which ultimately leads to the breakage of the fibrils.
As US Pat. No. 3,136,110 shows, attempts have already been made to use the false-twist spindle in order to avoid inter-fiber friction when the yarn is wound onto and from the roll in the false-twist spindle To be redesigned in such a way that the yarn in the false-twist spindle does not have to run over a roll, but only through an eyelet. The eyelet is arranged eccentrically in a turntable rotating at high speed.
Significant improvements could not be achieved with false twisting spindles of this type, because there the thread running through the eyelet is also subjected to very high friction, with narrow eyelets due to the longitudinal movement of the yarn through the eyelet and with less narrow eyelets as a result Slippage between strand of yarn and eyelet.
The invention was based on the object of improving the method mentioned at the outset in such a way that a glass fiber yarn can be produced which actually has crimp, fluff or undulation properties and also maintains these.
According to the invention, this is achieved in a method of the type mentioned at the outset in that the glass fiber yarn is cooled in the area between the heating zone and the false twist spindle and a lubricant is applied to the glass fiber yarn in this area and that a pigtail is formed when the untwisted yarn is released by applying a stiffening agent the untwisted yarn is prevented in the area between the false twisting spindle and the collecting device and / or by heating the untwisted yarn in this area and that the yarn in this area is kept under a sufficiently high tension so that it is also before and during the application of the stiffening agent or before and during the heating of the untwisted yarn, no plaits can form in the yarn or the yarn fibers.
In a particularly advantageous embodiment of the present method, after the application of the stiffening agent, the yarn is heated to dry the agent, the yarn being kept under tension. In another variant of this advantageous embodiment, after the stiffening agent has been applied, the yarn is passed through a cooling zone in order to solidify the stiffening agent there.
The yarn can also advantageously be relaxed before it is fed to the collecting device.
The invention further relates to a fiberglass yarn produced by the present method.
Using the following figures, the invention is explained in more detail below using a few exemplary embodiments. Show it:
1 shows a schematic side view of a device comprising several stations for carrying out the present method,
Fig. 2 is a schematic front view of the device shown in Fig. 1,
3 and 4 are partial views of two variants of the device shown in FIG. 1, the parts not shown in FIG. 3 and in FIG. 4 being designed as in FIG.
In the drawings, only a single device for carrying out the present method is shown in full or partial view, while in practice, when carrying out the present method, a larger number of such devices are preferably combined to form a yarn finishing machine. The latter is more favorable because of the saving of drive motors when combining a plurality of such devices. For this reason, the drive means are also not shown in FIGS. 1 to 4.
The individual devices each have a false-twist spindle, a separate yarn feed, a winder, a heating zone for heating the twisted glass fiber yarn to a plastic state, a lubricating station for applying a lubricant to the twisted yarn after it has passed through the Heating zone, a sizing station for applying a sizing agent which forms the stiffening agent to the yarn after the yarn has been untwisted and / or means for heating the untwisted yarn before it is wound up, and finally a tensioning device with which the yarn is kept in a tensioned state, while it passes through the aforementioned heating zone, the lubrication station, the false-twist spindle, the sizing station and / or the means for heating the untwisted yarn.
Conventional drive means (not shown) are provided for winding the yarn. The winding speed is regulated so that the speed. the longitudinal movement of the glass fiber yarn is matched to the rotational speed of the false twist spindle and the desired false twist of the yarn results. The temperatures in the heating zone and in the mentioned heating means are also adapted to the longitudinal speed and the type of yarn, so that the desired heating or
Heating of the yarn is achieved, namely in the heating zone a heating of the glass fiber yarn to a plastic state and in the mentioned He liitzungsmittel a heating of the yarn so far that the size forming the stiffening agent solidifies or dried before the yarn is collected (Fig. 1), and / or that the internal tensions that occurred in the fibers as a result of untwisting the yarn are wholly or partially eliminated again.
In the apparatus shown in FIGS. 1 and 2, the glass fiber yarn Y is supplied from a supply spool 10 which is attached to the base of the machine (comprising several apparatuses as in FIG. 1). From this bobbin 10, the yarn is drawn off through the guide eyelet 12 and via the deflection rod 14 to the clamping device 16. The clamping device 16 can, for. B. be designed in such a way that the yarn run over interlocking fingers and has to cover a winding path. A pair of guide eyes 17 and 18 are arranged on both sides of the tensioning device 16 in order to guide the yarn in a straight path through the tensioning device. The yarn Y runs from the guide eye 18 upwards through a further guide eye 19 which is arranged on the longitudinal axis of a heater 20 and at a distance below it.
The guide eyelet 19 serves to guide the yarn centrally through the tube 22 of the heater 20 which surrounds the heating zone. The heater 20 can be designed in a known manner and, for example, be electrically controlled, e.g. As described in US Pat. No. 2,864,931, and it can be controlled by conventional means, not shown, in order to precisely regulate the amount of heat applied to the yarn as it passes. In practice, in the present method it is advantageous to use a heater as the heater so that the yarn strand Y does not come into direct contact with any element of the heater 20. As shown, the yarn is guided axially through the heating tube 22, which is arranged centrally in the heater 20 and emits thermal radiation for heating the yarn into the heating zone enclosed by it. The tube 22 can, for.
B. be about 68 cm long and heated by the heater 20 to a temperature between 350 and 1500C.
From the heater 20 the yarn goes up through a guide eye 26 to a false-twist spindle 28, which is arranged at a sufficient distance from the heater 20 so that there is a cooling zone for the yarn in between. With the aid of the guide eyes 19 and 26, the yarn is guided axially through the tube 22.
This prevents the yarn from coming into contact with the wall of the pipe. The guide eye 26 centers the yarn also for the entry into the central bore of the false-twist spindle 28, which z. B. can be designed as described in US Pat. No. 2,829,487. On the way from the heater 20 to the false-twist spindle 28, the yarn runs over a lubricant application roller 30 which is mounted on a shaft 32 which is driven by suitable drive means (not shown here). As shown in FIGS. 1 and 2, the lower part of the roller 30 is immersed in a trough 34 which contains a suitable lubricant 36. In this way, the yarn is provided with a lubricant on its surface before it reaches the false-twist spindle 28.
The false-twist spindle 28 is driven by means of a drive belt at high speed and gives the yarn Y a high degree of twist in a known manner. The twist imparted to the yarn by the false-twist spindle 28 extends from the spindle 28 downwards through the heater 20 to the tensioning device 16, which additionally has the function of twisting the yarn in front of the tensioning device 16, i. H. so in the area between the coil 10 and the eyelet 17 to prevent. It can be seen from this that the yarn is in a twisted state when it is guided over the roller 30. Furthermore, the yarn is also in a twisted state as it moves through the tube 22 of the heater 20.
The spindle 28 preferably has a spindle blade 38 which has a central bore or opening and is in drive contact with the drive belt 40. A free rotatable roller 42 serves as a tracking roller for the drive belt 40. The drive belt 40 is driven by drive means not shown. At the upper end, the spindle blade 38 is provided with the spindle head 44, which has a central opening which is arranged coaxially with the central opening in the spindle blade 38. The yarn runs through this opening.
Above the central opening in the spindle head 44 there is a roller 46, around which the yarn is wound one or more times and over which the yarn rolls during operation. By rotating the spindle blade 38 and the spindle head 44, the yarn is wrongly twisted.
As the yarn leaves the spool 46, it is directed through the guide 48 which is located in the longitudinal axis of the false-twist spindle. The yarn runs from the guide 48 via a guide rod 49 and an applicator roller 51 to a guide eye 50. Said roller 51 is driven by the shaft 52.
When the shaft 52 rotates, the roller 51 rotates at a predetermined peripheral speed which is matched to the longitudinal speed of the yarn.
As shown in FIGS. 1 and 2, the roller 51 is partially immersed in a trough 54 which contains a sizing agent 56 which forms the stiffening agent.
When the yarn Y passes over the roller 51, therefore, size from the trough 54 is applied to the yarn. By vertically adjusting the rod 49 and the guide eye 50 relative to the shaft 52, the degree of contact between the yarn and the roller 51 can be changed and thus the amount of size applied to the yarn can be regulated.
A heater 60 is arranged above the described sizing station and is provided with a central tube 61 through which the yarn coming from the guide eye 50 runs. The heater 60 can e.g. B. be about 68 cm long. It is expediently heated to a temperature at which the size forming the stiffening agent solidifies or dries on the strand of yarn and thus stiffens. The heater 60 can be of any configuration, but is preferably to be configured as a radiant heater as in the above-mentioned US Pat. No. 2,864,931.
Such a design prevents the heater from being contaminated by the size or from the size settling on the heater. The operational safety is thus increased by using a radiation heater as the heater 60. From the heater 60 the yarn is guided through a guide eye 62 to a collecting device. The collecting device comprises a pair of rollers 65 and 66, the guide rod 63 and the thread guide 70.
The roller 66 is driven by the shaft 68 and the roller 65 is driven by frictional contact with the roller 66.
The yarn guide 70 guides the yarn running from the guide eye 62 over the guide rod 63 in such a way that it is wound in layers onto the roll 65 in evenly adjacent turns.
As can be seen, the yarn is kept under a uniform predetermined tension in the entire area from the tensioning device 16 to the collecting roller 65, the uniformity of the tension between any points naturally depending on the condition of the contact points as well as on the size material, the yarn thickness, the lubricant, etc. . The yarn is wound onto the collecting roll 65 at a speed which depends on the tension of the yarn strand.
The lubricant 36 used in practicing the present process may preferably be a high molecular weight polyalkyl glycol such as are commercially available under the tradename UCON Lubricant 50-HB-55 and available from Union Carbide Chemical Company, South Charleston, West Virginia (USA).
As the sizing agent 56 constituting the stiffening agent, known sizing agents can be used.
Here factors such as the adhesion of the size to the glass fiber yarn, the price of the size and finally the intended use of the treated glass fiber yarn determine the choice. With respect to the latter factor, e.g. B. Yarns that are used for knitting require a size that has good lubricating properties in itself so that the yarn slides smoothly in the knitting machine. Examples of suitable sizing agents for special conditions are sodium alginate, polyvinyl alcohol and paraffin wax.
In the devices shown in the drawings for carrying out the present method, the glass fiber yarn Y is drawn off from the head end of the supply reel 10 and guided through the device at a predetermined movement speed, where it is finally wound up on the collecting roll 65.
On its path, the glass fiber yarn is gripped by the tensioning device 16, which serves to hold the yarn Y under a predetermined tension in the heating zone in the heater 20. In the given arrangement, the twist that is imparted to the yarn by the false-twist spindle 28 runs back through the heater 20 and is only stopped at the tensioning device 16. The actual number of twists of the twist in the glass fiber yarn between the false twist spindle 28 and the tensioning device 16 is of course determined by the speed of rotation of the spindle 28 as well as by the speed of movement of the yarn.
It is also clear that after the yarn has been heated in the twisted state in the heating zone of the heater 20 in the subsequent cooling zone between the heater 20 and the false-twist spindle 28, the twisting or the originally elastic and in the heating zone is then fixed in a plastic transformed deformation of the glass fiber yarn. In addition, the yarn in the cooling zone is lubricated by roller 30 before it passes over roller 46 in the false-twist spindle. This lubrication of the yarn has the advantage that the winding and unwinding of the glass fiber yarn onto and from the roller 46 and the movement of the same through the guide 48 is considerably facilitated.
Since the thread section wound on the roll 46 is strongly curved (the roll 46 usually has a diameter of about 3 mm in conventional false-twist spindles) and furthermore the individual turns of the thread section wound on the roll 46 rub against each other, the thread or the individual yarn fibers in the region of the roller 46 and the guide 48 often in the absence of such lubrication, and this is prevented by the lubricant 36 applied to the yarn.
The lubricant also works during the untwisting process and reduces the abrasion of the fibers on one another during the untwisting process.
After leaving the false-twist spindle 28, the yarn is untwisted due to the known mode of operation of false-twist spindles. After untwisting, the yarn is sized by contacting the roller 51.
It is obvious that after untwisting the glass fiber yarn must be kept under sufficient tension to prevent the above-mentioned plaits from forming in the yarn or yarn fibers. As the yarn Y moves over the roller 51, the yarn is sized, and the heater 60 solidifies or dries the size forming the stiffening agent. Because the size stiffens as it solidifies or as it dries, such a plait formation in the yarn or the yarn fibers is no longer possible.
As a result, when the yarn is wound onto the collecting roll 65, it is essentially stretched and contains only latent forces. The yarn wound on the collecting roll 65 can then be woven or knitted to form a fabric; thereafter, the size can be removed by washing in water or in other suitable solvents or by evaporation in a heated zone at a suitable temperature in order to release or reactivate the latent forces in the yarn. In this way a product is created which largely has the desired permanent extensibility properties.
In woven form, the yarn either does not assume crimped or curled shapes because of the type and geometry of the fabric, or the crimps that arise in the yarn are not very pronounced. Therefore, once the yarn has been converted into fabric form, the yarn is prevented from becoming brittle.
Here are some typical examples of making fiberglass yarn using the present process:
Example I.
A glass fiber yarn manufactured by Owens-Corning Fiberglass Corporation, Ashton, Rhode Island, and sold under the designation Type 150/1/0, was used to produce a stretchable fiberglass yarn that has very high extensibility and corresponding recovery properties that has 1 twist for every 2.54 cm of Z-twist.
A device as in FIGS. 1 and 2 was used to treat the yarn. The yarn was withdrawn from the supply spool 10 at a speed of 13.53 m per minute and twisted by means of the false-twist spindle 28 with 37 turns per 2.54 cm, the false-twist spindle 28 being driven at 19.70 rpm has been. The tension of the yarn during the false twist and when it passed through the heater 20 corresponded to a longitudinal tensile force of 7 grams acting on the yarn.
The heater 20 was heated to a temperature of about 600 <C and had a length of 68 cm. UCON lubricant 50-HB-55 was applied through roller 30. A 0.5 solution of sodium alginate was applied to the yarn through roller 51 as the stiffening agent size. The sized yarn was dried by the heater 60, which was controlled to a temperature of 400-4500C as the yarn passed through. The length of the heater 60 was also 68 cm. The glass fiber yarn thus treated had about 400% extensibility, and the extensibility of fabrics made therewith was about 100%.
Example II
Glass fiber yarn of the same type 150j1 / 0 as in the previous example was used to produce a stretchable glass fiber yarn which has a lower extensibility than the glass fiber yarn treated according to the previous example (which may be desirable for curtains and similar articles, for example).
The variant of the device shown in FIG. 3 in FIGS. 1 and 2 was used to treat the yarn.
The yarn was withdrawn from the supply spool 10 at a speed of 13.53 m per minute and wrongly twisted by means of the false-twist spindle 28 at 37 turns per 2.54 cm, the false-twist spindle 28 being driven at 19,700 rpm. The tension of the yarn during the false twist and when it passed through the heater 20 corresponded to a longitudinal tensile force of 7 grams acting on the yarn. The heater 20 was 68 cm long and was heated to a temperature of about 6000 ° C. UCON lubricant 50-HB-55 was applied through roller 30 to the yarn. Up to the passage through the false-twist spindle 28 everything, both the yarn used and its treatment, corresponded exactly to Example I. In contrast to Example I, however, no sizing agent was applied to the yarn after it had passed through the false-twist spindle 28 .
Instead, the untwisted yarn was passed between the pair of rollers 70 ', 72' (FIG. 3) directly to the heater 60 ', which was heated to 400-4500 ° C., and passed through this to the collecting device 63', 65 ', 66' . The length of the heater 60 'was 68 cm. The thus treated glass fiber yarn had about 100 S extensibility in yarn form, and the extensibility of fabrics made therewith was 25 S.
It can be seen from the above statements that an easily processable, stretchable glass fiber yarn can be produced with the present method. Fabrics made from this fiberglass yarn exhibit permanent extensibility, bulging or fluffing properties. In addition, the present method can be used to produce an extensible glass fiber yarn, the degree of extensibility of which can be influenced by the conduct of the process, this extensibility being uniform and permanent.
It is clear that in addition to the exemplary embodiment of a device for carrying out the present method described above in connection with FIGS. 1 and 2, other variants of apparatuses for carrying out the present method are also possible.
For example, under certain conditions it will be desirable to provide a positive advance of the fiberglass yarn towards the collector. This may be necessary, for example, if, as in Example II, it is necessary to control the extensibility of the yarn or if the density of the yarn on the collecting roll has to be regulated.
For this purpose, the variant shown in FIG. 3 of the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 and 2 of a device for carrying out the present method can be used.
With reference to FIG. 3, it should be noted that the elements below the false-twist spindle 28 'are identical to those in FIGS. 1 and 2. Moreover, in the variant according to FIG. 3, the mode of operation of the false-twist spindle 28' is the same such as those of the false-twist spindle 28 of the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2.
The spindle 28 'thus has a blade 38' which is driven by an endless drive belt 40 'which is pressed against the blade 38' by a track roller 42 '. The spindle 28 'also has a spindle head 44' with a roller 46 'and an upper guide 48'. The yarn Y is wrongly twisted by the spindle 28 'in the same way as in the embodiment in FIGS. 1 and 2. Thereafter, the yarn is over the guide rod 49', through guide eyes 50 'and 62', the heater 60 'and over the rod 63 'is passed and then taken up by the collecting roller 65' which is driven by frictional contact by the drive roller 66 '. In terms of structure and mode of operation, all of the above-mentioned elements are identical to their counterparts in the exemplary embodiment according to FIGS.
In the variant according to FIG. 3, however, the size application roller and the size trough are omitted. Instead, a pair of powered pinch rollers or feed rollers 70 ', 72' are arranged between the rod 49 'and the guide eye 50', which are in rolling friction contact with the yarn passing between these rollers and determine the speed of movement of the same.
In this context, the following should be pointed out: If the speed of movement of the yarn through the rollers 70 ', 72' is greater than the speed of movement of the yarn when it is wound onto the collecting roller 65 'and the yarn is strong before it enters the pinch rollers 70', 72 ' was stretched, then depending on the height of the difference between the speed of movement of the yarn on the pinch rollers 70 ', 72' and on the collecting roller 65 ', a more or less large part of the stretch existing before entering the pinch rollers 70', 72 ' back in the area between the pinch rollers 70 ', 72' and the collecting roller 65 ', d. H. the yarn contracts in this area.
The residual tension then still remaining in the yarn is removed by heating the yarn in the heater 60 ', and the remaining extensibility of the yarn remains limited to that part of the elongation by which the yarn has contracted. Accordingly, the extensibility of the finished yarn can be controlled by means of the difference in the speed of movement of the yarn on the pinch rollers on the one hand and the collecting roller on the other. If this difference is zero, then, given sufficient heat supply in the heater 60 ', zero stretchability of the yarn can also be achieved.
Rapid and accurate control of the physical properties of the yarn wound on the roll 65 'is therefore possible. In general, the extensibility of the finished yarn is a function of the extent to which the yarn is relaxed in the area between the clamps 70 ', 72' and the collecting roller 65 'and the temperature to which the yarn is heated in the heater 60'.
Another embodiment variant is shown in FIG. Like FIG. 3, FIG. 4 is only a partial view, and it should be pointed out that the arrangement of the parts below the false-twist spindle 28 ″ is the same as in FIGS. 1 and 2. The false-twist spindle 28 ″ has a sheet 38 "which is driven by the drive belt 40" which is passed through the track roller 42 ". The false-twist spindle 28" also has a spindle head 44 "with a roller 46" and operates exactly like that False-twist spindle in FIGS. 1 and 2. The yarn Y is guided by the spindle 28 "over the rod 49" and through guide eyes 50 "and 62" and taken up by the collecting roll 65 ", which is taken up by frictional contact from the drive roll 66" is driven.
It is clear that all of the components just mentioned act in the same way as the corresponding parts in the embodiment in FIGS. 1 and 2.
In Fig. 4 a trough 54 "is arranged between the rod 49" and the guide eye 50 ". The trough 54" is provided with a number of heating elements 74 which are intended to place a stiffening agent forming sizing agent 56 "in the trough 54" to warm up.
The sizing agent 56 ″ has a melting point above room temperature and can, for example, consist of paraffin wax. The roller 51 ″ is partially immersed in the sizing agent 56 ″ and is driven by the drive shaft 52 ″. The yarn Y is passed over the roll and provided there with the sizing agent which forms the stiffening agent. It should be noted that the heater for drying the size has been omitted in this variant and the space between the guide eyes 50 "and 62" forms a cooling zone where the size applied by the roller 51 "to the glass fiber yarn in the molten state hardens and becomes stiffened before the yarn is wound onto the collecting roll 65 ".
The sizing means 56 ″ forming the stiffening agent naturally acts in the same way as described above with reference to FIGS. 1 and 2, ie it prevents the formation of pigtails and puckering of the yarn when the yarn is being wound up Carrying out the present method allows certain additional savings in operation, since no thermal energy is needed to dry the size.
The present process brings a number of significant advantages for fiberglass yarn production and processing. The main advantage is that the present process was able to overcome the previous fragility and lack of stretchability of glass fiber yarns. Another significant advantage is that the degree of extensibility of the finished yarn can be easily controlled using the present method, so that the extensibility of the produced yarn can be set arbitrarily depending on the requirements for the finished yarn Untreated fiberglass yarn used as the starting material can remain the same in each case. Thus, by means of the present method, different glass fiber yarns with the most varied of extensibility can be produced from one and the same untreated glass fiber yarn.
The present method thus opens up, by and large, the possibility of using the glass fiber yarn fabrics that were previously only used for special purposes on a large scale.
PATENT CLAIM 1
Process for the production of a glass fiber yarn with permanent crimp, fluff or undulation properties, in which the glass fiber yarn (Y) is drawn evenly from a supply source (10) and over a tensioning device (16), through a heating zone (20, 22) and over a false twisting spindle (28) is guided to a collecting device (63, 65, 66, 70), whereby the glass fiber yarn is kept under constant tension by the tensioning device on its way through the heating zone and over the false twist spindle, by the false twist spindle in the area in front of the false twist spindle twisted and in the area adjoining the false-twist spindle is untwisted again and heated to a temperature in the heating zone (20, 22) mentioned,
in which the elastic deformation of the glass fibers resulting from the twisting of the yarn changes into plastic deformation and is thus fixed, characterized in that the glass fiber yarn (Y) is cooled in the area between the heating zone (20) and the false twisting spindle (28) and in this A lubricant (36) is applied to the area on the glass fiber yarn and that a pigtail is formed when the untwisted yarn is relaxed by applying a stiffening agent (56) to the untwisted yarn in the area between the false twist spindle and the collecting device and / or by heating the untwisted yarn in this area is prevented and that the yarn is kept under a sufficiently high tension in this area, so that before and during the application of the stiffening agent or
before and during the heating of the untwisted yarn, no plaits can form in the yarn or the yarn fibers.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that after the application of the stiffening agent (56) the yarn is heated to dry the agent and that the yarn is kept under tension.
2. The method according to claim I, characterized in that after the application of the stiffening agent (56), the yarn is passed through a cooling zone in order to solidify the stiffening agent there.
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