Verfahren zur Herstellung eines Feingarnes
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mindestens annähernd drehungslosen Feingarns durch Nassverstrecken eines Stapelfaservorgarns. Hier und im folgenden soll das Wort Vorgarn zugleich zwirnfreie oder nahezu zwirnfreie Faserlunten umfassen, die sich zur4 Verarbeiten zu einem Endgarn eignen.
Solche Verfahren sind in vielen Varianten bekannt und bestehen aus dem Strecken des Vorgarns zu einer dünnen Faserlunte mittels eines Streckwerks und dem Zwirnen der vom Streckwerk gelieferten Lunte.
Bei der Herstellung von Garnen wird eine Herabsetzung der Produktionskosten des Garnes durch Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit angestrebt. Hierbei ist es notwendig, auch die Drehzahl der Spindel einer Ringspinnmaschine zu steigern. Diese Drehzahl wird nämlich durch das Produkt aus der Liefergeschwindigkeit des Streckwerks (in Metern pro Minute) und der Zahl der Drehungen pro Meter, die dazu erforderlich ist, dem Garn die erwünschten Eigenschaften zu geben, bestimmt.
In der Praxis stellt es sich heraus, dass die Pro duktionsgeschwindigkeit des Garns durch die zulässige Drehzahl der Spindel und anderer rotierender Teile begrenzt wird.
Drehzahlen bis 20 000 Umdrehungen pro Minute finden zwar schon Anwendung, und hierbei kann eine Garnproduktion von 40 m pro Minute erzielt werden, aber obwohl bei fortschreitender Entwicklung der Technik eine weitere Steigerung der zulässigen Drehzahl nicht ausgeschlossen ist, so bildet die Drehzahlbeschränkung doch nach wie vor eine entscheidende Hemmung für eine bedeutende Steigerung der Produktionsgeschwin digkeit.
Beim Verstrecken des Vorgarns zu einer dünnen Faserlunte ergibt sich gleichfalls eine Begrenzung der Produktionsgeschwindigkeit. Bei einer zu grossen Geschwindigkeit der Lieferwalze eines Streckwerks werden die Fasern dem von der Einzugswalze zugeführten Vorgarn mit solcher Schnelligkeit entrissen, dass der Zusammenhang zwischen den Fasern verlorengeht und in der Faserlunte Unterbrechungen entstehen, die Garnbruch herbeiführen.
Durch Anwendung vieler verschiedener, auf die Verbesserung des gegenseitigen Zusammenhangs der Fasern beim Verstrecken gerichteter Massnahmen, wie zusätzlicher Walzen, Riemen und dergleichen, hat man die Schwierigkeiten in einem gewissen Masse vermindern können, aber Geschwindigkeiten, die grösser sind als etwa 40 m pro Minute, sind auch so nicht realisierbar.
Gemäss der britischen Patentschrift Nr. 415 845 wird das Nassverstrecken dazu verwendet, um hohe Streckverhältnisse zu erzielen. Demgegenüber dient das Nassverstrecken als Teilmerkmal des erfindungsgemässen Verfahrens zur Vermeidung der bei hohen Verstreckdrehzahlen auftretenden Schwierigkeiten, wobei die Drehzahl dank der Nassbehandlung ohne spezielle Vorkehrungen und bei Verbesserung der Garnqualität auf Werte erhöht werden kann, die sich sonst nur unter Schwierigkeiten und auf Kosten der Garnqualität bzw.
überhaupt nicht erzielen lassen.
Aus der deutschen Patentschrift Nr. 520 692 ist es zwar ebenfalls bekannt, ein Vorgespinst vor seinem Eintritt in das Streckwerk anzufeuchten. Aber auch hier dient das Anfeuchten einem gänzlich anderen Zweck, wobei es darum geht, die Bindesubstanzen der Grundfasern aufzuweichen und die Fasern somit geschmeidig zu machen und das Beibehalten der auf diesen Fasern befindlichen natürlichen gummiartigen Stoffe zu ermöglichen.
Gemäss der deutschen Auslegeschrift Nr. 1137 361 und der britischen Patentschrift Nr. 850145 ist das Falschdrehen als ein Mittel zur Verbesserung der Fe stigkeit eines Faserbandes oder Garnes bekannt. Die an sich unerwartete Tatsache, dass ein nassverstrecktes Faserband beim Feinspinnen mittels des Falschdrehens so stark wird, dass es sich wie ein Faden aufwickeln lässt, ist jedoch in keiner dieser Patentschriften erwähnt.
Das Schlichten von Faserbändern und Garnen zur Erhöhung der Festigkeit ist grundsätzlich, beispielsweise aus der US-Patentschrift Nr. 2 689 813, bekannt. Den bekannten Verfahren haftet jedoch das Vorurteil an, dass man es nicht für möglich hielt, bis zum Aufwickeln des Faserbandes kein Schlichtemittel zuzuführen bzw.
das Schlichtemittel in einem frühen Verfahrens stadium in inaktiver Form zuzugeben und dieses erst nach dem Aufwickeln des Bandes zu aktivieren.
Es wurden auch schon verschiedentlich Versuche zur Herstellung eines drehungslosen Garnes unternommen. Gemäss der bereits erwähnten USA-Patentschrift Nr. 2 689 813 wird ein Vorgarn zu einem dünnen Band verstreckt, wobei die Fasern mit einem Schlichtemittel oder Kleber vor oder nach dem Verstrecken imprägniert werden. Das verstreckte Band wird dann durch Reiben und Wälzen zwischen zwei bewegten Flächen gefestigt, um den Zusammenhalt der Fasern zu verbessern. Anschliessend wird das Faserband bei sorgfältiger Abstützung auf Transportbändern und Rollen zu einer Wickelvorrichtung geleitet und dort aufgespult.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung von Garn, bei dem die erwähnten Nachteile, insbesondere die Rückwirkung auf die Produktionsgeschwindigkeit, nicht auftreten und mit dem folglich eine erhebliche Steigerung der Geschwindigkeit erzielt werden kann.
Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das nasse Vorgarn zu einer dünneren Faserlunte verstreckt wird, wobei die Ablieferungsgeschwindigkeit der Faserlunte ab Streckwerk mindestens 50 m/min beträgt, dass die Faserlunte falschgedreht und unter Verfestigung ihres Gefüges auf eine Kreuzspule aufgespult wird, indem entweder ein in inaktiver Form vorliegendes Schlichtemittel, das vor dem Aufspulen auf die falschgedrehte Faserlunte appliziert wurde, nach deren Aufspulung reaktiviert wird, oder aber indem die Zufuhr eines gebrauchsfertigen Schlichtemittels zur aufgespulten Faserlunte vom Spulenkern her erfolgt.
Es wird hierzu bemerkt, dass unter einem nassen Zustand des Fasermaterials das Vorhandensein von so viel Wasser verstanden wird, dass dieses sich auch als freies Wasser auf der Oberfläche der Fasern befindet, im Gegensatz zu einem feuchten Zustand , bei dem das Wasser ganz von den Fasern absorbiert ist. Als Kreuzspule wird eine Spule bezeichnet, deren Windungen einander nur beim Kreuzen berühren.
Bei diesem Verfahren wird keine Spindel verwendet, so dass die Produktionsgeschwindigkeit in dieser Hinsicht keine Behinderung erfährt und nur vom Ober- kreuzwinden, das vielmals grössere Aufwicklelgeschwindigkeiten zulässt, begrenzt wird. Wie es sich überraschenderweise herausgestellt hat, haben die Fasern dadurch, dass das Vorgarn in nassem Zustand verstreckt wird, einen derartigen Zusammenhang, dass selbst bei hohen Liefergeschwindigkeiten des Streckwerks eine ununterbrochene und regelmässige dünne Lunte gebildet werden kann, und die Gleichmässigkeit des Garnes wird besser, je grösser die Geschwindigkeit ist. Dies kann vielleicht den Massenkräften, Zähigkeitskräften und Oberflächenspannungen zugeschrieben werden, die beim Verstrekken gleichmässigere Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den Fasern verursachen.
Im Hinblick auf diese Tatsache wird das Verstrecken mit einer Liefergeschwindigkeit von mindestens 50 m pro Minute durchgeführt.
Es ist zum Strecken des Vorgangs nicht notwendig, dass das Wasser zum Benetzen des Fasermaterials aufgelöste oder dispergierte Zusatzstoffe enthält. Es ist aber möglich, im Hinblick auf spätere Bearbeitungen des Garns oder zum Erzielen besonderer Eigenschaften solche Zusatzstoffe zu verwenden.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird zum Verstrecken des Vorgarns ein Streckwerk verwendet, das sich aus zwei oder mehreren Walzenpaaren zusammensetzt, wobei das Vorgarn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Walzenpaaren ein freies Verstreckfeld durchläuft. Es hat sich nämlich aus Experimenten ergeben, dass die im Verstreckfeld üblichen Vorkehrungen, wie Nadeln, Stifte, Rollen und Riemen, welche die Verstärkung des Zusammenhangs zwischen den Fasern bezwecken, beim erfindungsgemässen Verfahren einen nachteiligen Einfluss auf das Streckverfahren und auf die Beschaffenheit des Garns ausüben.
Durch das Falschdrehen wird der Zusammenhang der Fasern nach dem Strecken zeitweilig derart verstärkt, dass die Lunte stark genug ist, um den Abstand zwischen dem Streckwerk und der Aufwickelvorrichtung zu überbrücken und hierbei eventuell auftretenden Zugspannungen Widerstand zu leisten.
Für das Falschdrehen wird vorzugsweise eine pneumatische Falschdrehvorrichtung verwendet. Hierzu wird die Faserlunte durch eine hauptsächlich zylindrische Bohrung geführt, in die eine Anzahl Gebläsedüsen tangential ausmünden. Auf diese Weise bildet sich in der Bohrung eine rotierende Luftsäule, deren Rotation auf die sie durchlaufende Lunte übertragen wird und deren Drehzahl sich leicht so weit steigern lässt, dass hierdurch überhaupt keine Begrenzung der Garngeschwindigkeit verursacht wird.
Aus dem Fehlen der den bekannten Verfahren anhaftenden Drehzahlbeschränkungen ergibt sich, dass das erfindungsgemässe Verfahren sehr hohe Relativgeschwin diegkeiten zulässt. Es wurde gefunden, dass eine Geschwindigkeit von z. B. 400 m pro Minute ohne Schwierigkeiten angewandt weiden kann, und erheblich höhere Geschwindigkeiten werden ohne weiteres zu den Möglichkeiten des erfindungsgemässen Verfahrens gerechnet.
Bei der Aufwicklung des gebildeten dünnen Garnes zu einer Garnspule ist es wichtig, dass nirgends ein Teil des Garnes einen andern Teil des Garns parallel berührt, weil diese beiden Teile des Garns nach dem Schlichten so fest miteinander verbunden sein würden, dass beim Abwickeln des Garns hier nahezu sicher Fadenbruch entstehen würde. Im Hinblick auf diese Tatsache ist die Kreuzspule die notwendige Aufwicklelform des Garns, da es sich herausgestellt hat, dass nach dem Schlichten zwei sich kreuzende Garne keine Verbindung bilden, die stärker wäre als das Garn selber.
Das Schlichten kann dadurch ausgeführt werden, dass man beim Aufspulen des Garnes einen perforierten Kern verwendet und durch diesen Kern die Schlichte in die Spule bringt. Hierbei ist es jedoch schwierig, eine gleichmässige Konzentration des Schlichtmittels in der Spule herbeizuführen und beizubehalten. Besonders bei der Verwendung von Schlichtmitteln auf Basis von Stärke treten beim Trocknen, wobei durch den Kern warme Luft durch die Spule geblasen wird, Migrationserscheinungen auf, wodurch der Schlichtmittelgehalt des Garns nicht überall den gewünschten Wert haben kann.
Um hier Abhilfe zu schaffen, ist das erfindungs gemässe Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass die zum Schlichten des Garnes benötigte Schlichte dem Vorgarn in einer nicht aktiven Form vor dem Aufwickeln zugeführt und erst danach die Garnspule dadurch geschlichtet wird, dass diese einer das Schlichtmittel aktivierenden Behandlung unterworfen wird.
Dies kann dadurch realisiert werden, dass die Schlichte auf eine oder mehrere Lieferwalzen des Streckwerks aufgebracht wird, so dass das Fasermaterial beim Passieren der Lieferwalzen die Schlichte aufnimmt.
Eine andere Möglichkeit ist die, dass z. B. bei der Verwendung von Stärke als Schlichtmittel das Vorgarn in einem ungesättigten nassen Zustand mit einer im Überschuss zugeführten Suspension von Stärkekörnern bespült wird, wonach die Garnspule einer Wärmebehandlung unterworfen wird, deren Temperatur, Umgebungsfeuchtigkeit und Dauer zum Verschlichten der vorhandenen Stärkekörner geeignet ist, und darauf getrocknet wird. Auch eine Kombination dieser beiden Methoden ist möglich. Es wurde gefunden, dass hierbei keine Migrationserscheinungen der Stärke in der Spule auftreten.
Das erfindungsgemässe Verfahren bietet den zusätzlichen Vorteil, dass das eventuelle Bleichen, Färben, Merzerisieren, Bügelfrei-, Feuerfest- oder Fäulnisbeständigmachen und andere ähnliche Behandlungen des Fasermaterials ausgeführt werden können, während es sich im Vorgarnzustand befindet, so dass diese Behandlungen besser durchdringen und bisweilen ökonomischer ausgeführt werden können, weil das Vorgarn im Hinblick auf die weitere Verarbeitung zu Garn doch schon nass ist.
Das mit dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltene Garn ist drehungslos oder, im Hinblick auf die Drehung des Vorgarns und die Drehung, die dem Garn eventuell durch die in axialer Richtung erfolgende Abwicklung der Spule gegeben wird, nahezu drehungslos.
Der Zusammenhang zwischen den Fasern wird ganz durch das Verschlichten erhalten und ist derartig, dass das Garn ohne weiteres wie die üblichen gedrehten Garne als Webgarn verwendet werden kann. Dies bedeutet, dass ein erfindungsgemäss hergestelltes Baumwollgarn sofort als Kettengarn verwendet werden kann, während ein Wollgarn erst auf übliche Weise doubliert werden muss, um den für ein Kettengarn notwendigen Verschleiss- und Schlagwiderstand zu erhalten.
Ausser für Baumwollgarne und Wollgarne kann das erfindungsgemässe Verfahren auch für Garne aus anderen textilien Fasern und für aus Gemischen verschiedener textiler Fasern zusammengesetzte Garne verwendet werden.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf Garne, die unter Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens hergestellt worden sind. Diese Garne unterscheiden sich von gezwirnten Garnen ausser durch die vollständige oder nahezu vollständige Abwesentheit von Drehung durch ihren etwas flachen Querschnitt. Dies hat bei Verwendung als nichtdoubliertes Kettengarn den Vorteil, dass dieses die Litzen und das Webeblatt des Webstuhls leicht passiert, und hat, da das Garn flach im Gewebe zu liegen kommt, den Effekt, dass das Gewebe eine dichtere Struktur hat, als ein im übrigen gleiches Gewebe aus gedrehtem Garn.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung, die eine schematische Darstellung der Spinnmaschine zeigt, und an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Das Vorgarn 1, das von der nassen Vorgarnspule 2 abgezogen wird, wird entlang einiger Führungsorgane 3 einem Streckwerk zugeführt, dessen geriffelte Walze 4 und Gummiwalze 5 die Einzugswalze und dessen geriffelte Walze 6 und Gummiwalze 7 das Lieferwalzenpaar bilden. Das Vorgarn 1 wird hier zu einer dünnen Faserlunte 8 verstreckt, die darauf das pneumatische Drehorgan 9 und den Schlitten 10 passiert und zu einer Garnspule 11 aufgewickelt wird, die von der Wickelwalze 12 getrieben wird. Beim Passieren der Führungsorgane 3 wird das Vorgarn mit einer Dispersion aus Kartoffelstärke und Wasser bespült, die durch die Leitung 13 mit dem Regulierhahn 14 aus dem Sammelbecken 15 zugeführt wird. In diesem Sammelbecken ist ein Rührwerk 16 vorgesehen, um zu verhüten, dass die Dispersion ausfällt.
Durch die Leitung 17 mit dem Regulierhahn 18 wird die Dispersion aus dem Sammelbecken 15 auch der Lieferwalze des Streckwerks zugeführt. Hierzu ist um die Walzen 19, deren eine von der Einführungswalze mit einer niedrigeren Geschwindigkeit in die angegebene Richtung getrieben wird, ein umlaufendes Band 20 geführt. Das Band 20, das gegen die Rolle 7 gepresst ist, bringt eine dünne Schicht der Suspension, die von der Leitung 17 zugeführt wird, auf die Rolle 7 auf, welche ihrerseits einen Teil hiervon auf die Faserlunte 8 überträgt.
Der Überschuss an Dispersion, der von den Leitungen 13 und 17 zugeführt wird, wird in einem Bekken 21 aufgefangen und aus diesem von einer Pumpe 23 über die Leitung 22 nach dem Sammelbecken 15 zurückgeführt.
In der Leitung 17 ist ein Konzentrationsmessgerät 24 vorgesehen, mit dem änderungen der Suspension festgestellt und erforderlichenfalls korrigiert werden können.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wurde ein baumwollenes Vorgarn von 300 Tex auf Vorgarnspulen gewickelt, mittels Abkochen in einen nassen Zustand gebracht und entfettet und danach gebleicht und gefärbt. Durch Absaugen wurde der Feuchtigkeitsgehalt auf ungefähr 150 % zurückgebracht.
In diesem Zustand wurde das Vorgarn von den Spulen abgewickelt und, nachdem es von dem aus der Leitung 13 kommenden Dispersionsstrom aus 10 % Kartoffelmeht in Wasser überspült worden war, durch das Streckwerkt geführt. Die Druckkraft der Einführungswalze betrug ungefähr 1 kg, wodurch das Vorgarn nach dem Passieren dieser Walze einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 180 % hatte.
Der Antrieb des Streckwerks war so eingerichtet, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Lieferwalze 15 mal so gross war wie diejenige der Einführungswalze und ungefähr 200 m/Min betrug.
Die aus dem Streckwerk herauskommende Faserlunte, deren Dicke 20 Tex betrug, wurde mit dieser Geschwindigkeit durch das pneumatische Falschdrehorgan 9 geführt. Dieses bestand aus einem zylindrischen Kanal mit einer Länge von 6 mm, einem Durchmesser von 1,5 mm und abgeschrägten Enden und 6 tangentia len Blasdüsen mit einem Durchmesser von 0,4 mm und mit einer Abweichung von 50 im axialen Sinne in der Laufrichtung des Garns. Das Organ wurde mit Luft von 0,4 Atmosphären gespeist, wobei der Luftverbrauch ungefähr 7 1/Min betrug.
Nachdem sie das Falschdrehorgan passiert hatte, wurde die Lunte auf einem perforierten Kern zu einer Kreuzspule aufgewickelt. Die Umfangsgeschwindigkeit der Antriebsrolle war hierbei ungefähr 3 % niedriger als die Liefergeschwindigkeit des Streckwerks, wodurch unzulässige Spannungen in der Faserlunte vermieden wurden.
Nachdem in dieser Weise das Garn aufgespult worden war, wurde die Garnspule vom Kern abgenommen und während einer halben Stunde in einer luftfreien Umgebung einer Behandlung mit Niederdruckdampf unterworfen. Darauf wurde die Garn spule getrocknet, wonach das geschlichtete Garn von der Spule abgewickelt werden konnte.
Es ergab sich, dass das Garn ungefähr 16 % Schlichte enthielt.
Gebrauclasversuche haben gezeigt, dass das Garn ohne jede Schwierigkeit normal verwoben werden konnte. Es ergab sich, dass ein aus diesem Garn hergestelltes Gewege Eigenschaften hatte, die in keinerlei Hinsicht ungünstig waren im Vergleich mit einem entsprechenden Gewebe aus einem in üblicher Weise hergestellten Garn, auch nicht, nachdem die Schlichte aus dem Gewebe weggewaschen war, was darauf hinweist, dass der Zusammenhang zwischen den Fasern von der Struktur des Gewebes herrührte und nicht von der Garnstruktur (Drehung) abhängig war. Gleichfalls hat es sich ergeben, dass das Gewebe nach einer entsprechenden Nachbehandlung erheblich weniger luftdurchlässig war und eine bedeutend bessere Wasserdichtigkeit hatte als vergleichbare Gewebe aus in der üblichen Weise hergestellten Garnen.
PATENTANSPRUCH I
Verfahren zur Herstellung eines mindestens annähernd drehungslosen Feingarns durch Nassverstreckung eines Stapelfaservorgarns, dadurch gekennzeichnet, dass das nasse Vorgarn zu einer dünneren Faserlunte verstreckt wird, wobei die Ablieferungsgeschwindigkeit der Faserlunte ab Streckwerk mindestens 50m/min beträgt, dass die Faserlunte falschgedreht und unter Verfestigung ihres Gefüges auf eine Kreuzspule aufgespult wird, indem entweder ein in inaktiver Form vorliegendes Schlichtemittel, das vor dem Aufspulen auf die falschgedrehte Faserlunte appliziert wurde, nach deren Aufspulung reaktiviert wird, oder aber indem die Zufuhr eines gebrauchsfertigen Schlichtemittels zur aufgespulten Faserlunte vom Spulenkern her erfolgt.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, bei dem zum Verstrecken des Vorgarns ein Streckwerk verwendet wird, das sich aus zwei oder mehreren Walzenpaaren zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgarn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Walzenpaaren ein freies Verstreckfeld durchläuft.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, bei welchem das Schlichtemittel vor dem Aufspulen auf die falschgedrehte Faserlunte appliziert und nach deren Aufspulung reaktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das inaktive Schlichtemittel dem Vorgarn mittels mindestens einer der Lieferwalzen des Streckwerks zugeführt wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgarn in einem ungesättigten nassen Zustand mit einer im Überschuss zugeführten Dispersion von Stärkekörnern bespült wird, und dass danach die Garnspule einer Wärmebehandlung unterworfen wird, deren Temperatur, Umgebungsfeuchtigkeit und Dauer zum Verschlichten der in der Garnspule vorhandenen Stärkekörner geeignet ist, und dass die Garnspule schliesslich getrocknet wird.
PATENTANSPRUCH II
Gemäss dem Verfahren nach Patentanspruch I hergestelltes Garn.