CS207417B1 - Způsob výroby nepravým zákrutem tvarovaného svazku termoplastických vláken a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu nepravým zákrutem tvarovaného svazku termoplastických vláken zatracováním svazku v ohřátém stavu vírem tlakového media a jeho následným ochlazováním a rozkruco váním.

Dále se vynález týká zařízení k provádění výše uvedeného způsobu zahrnujícího podávači a odtahovací válec k přivádění svazku vláken přes ohřívací těleso a chladící zónu do krutné komory s alespoň jedním tangenciálním přívodem tlakového media, v jejíž bočních stěnách jsou vytvořeny souosé výtokové otvory, na něž jsou napojeny výtokové trubice. ·;,

V současné době je nejvíce rozšířeno tvarováňií nepravým zákrutem pomocí krutného vřetýnka. Tento způsob tvarování umožňuje dosahovat tvarovací rychlost až 350 m. min.^-1. i

Další rozvoj tvarování svazku vláken pomocí nepravého zákrutu je nyní zaměřen na frikční způsob tvarování, t.j. způsob, při kterém je svazek vláken přímo odvalován po frikčních plochách rychlostí až 1000 m.min.^-1 Většímu rozšíření frikčních tvarování dosud brání problémy, týkající se především vlastností frikčních odvalovacích povrchů a vlastností vláken, která jsou v procesu frikčního tvarování extrémně namáhána.

U obou způsobů tvarování nepravým zákrutem je vlákennému svazku udělován zákrut mechanickým stykem svazku s krutným elementem, což vede k jeho velmi silnému namáhání.

Relativně menší namáhání svazku lze dosáhnout ve vhodně uspořádaném prostředí tlakového média.

U známých řešení výroby nepravým zákrutem tvarovaných vlákenných svazků je svazek zkracován pomocí víru tlakového média, t.j. např. vzduchu nebo jiného plynného média, dále pouze tlakové médium, vytvořeného v krutné trubici nebo v krutné komoře, do níž je tangenciálně jedním nebo více otvory přiváděno tlakové médium. Krutné trubice nebo komory mají buď hladké válcové plochy, anebo rotační stěny, které v oblasti vstupu tangenciálně přiváděného tlakového média do rotačního prostoru jsou buď kolmé k podélné ose komory, anebo se od otvoru pro přívod tlakového vzduchu do krutné komory směrem k ose komory rozšiřují a přecházejí do souosých trubic. To znamená, že u těchto známých řešení dochází k paprskovitému proudění s vynuceným vírem a k chaotickému neplynutému proudění ve šroubovici s výrazně axiální složkou rychlosti. Šroubovicové proudění zkracuje vlákenný svazek a přenáší na něj svoji pohybovou energii na vnitřním obvodě komory nebo trubice. Příze je zkracována v kličce nebo ve tvaru šroubovice. Vnitřní prostory komor nebo trubic nemají dosta207417

207417 ¹ tóně aerqdynamický tvar a v komoře nebo trubici dochází k turbulentnímu víření. Tím, že tlakové niédium působí na vlákenný svazek na vnitřním obvodě trubice nebo komory, t.j. na místě relativně vzdáleném od osy trubice nebo komory, je krouce- i ní málo účinné při vysoké spotřebě tlakového ! média. !

Výroba krutných trubic nebo komor podle zná- , mých řešení je technicky velmi náročná a nákladná.

Účelem vynálezu je jednak zdokonalení způsobu I výroby nepravým zákrutem tvarovaného svazku termoplastických vláken ve víru tlakového media směřující ke snížení spotřeby tlakového media, a jednak vyřešení jednoduchého provozně spolehlivého a při vysokých rychlostech tvarování pracujícího zařízení.

Uvedenou podmínku v podstatě splňuje způsob výroby nepravým zákrutem tvarovaného svazku termoplastických vláken zakrucováním svazku v ohřátém stavu vírem tlakového media a jeho následným ochlazováním a rozkrucováním, jehož podstata spočívá v tom, že svazek termoplastických vláken se zkracuje potenciálním vírem tlakového media, přičemž všechny radiální složky posuvné rychlosti elementárních částic tlakového media sé k sobě přibližují ve směru k rotačnímu prostorové} mu středu potenciálního víra.

K provádění způsobu podle vynálezu je určeno zařízení sestávající z podávačích válců přivádějících vlákenný svazek do ohřevného tělesa a chladil· cí zóny, z krutne komory s jedním nebo více kanály pro tangenciální přívod tlakového media po stranách opatřené dvěma souosými výtokovými otvory s dvěma souosými výtokovými trubicemi, jimiž vlákenný svazek prochází k odtahovým válcům, jehož podstata spočívá v tom, že vnitřní aerodynamicky tvarovaný prostor krutné komory je vytvářen rotační plochou, která sestává z obvodové plochy a bočních ploch tvořících symetrický konf uzorový kanál zužující se směrem k ose krutné komory a vyúsťující do mezery mezi výtokovými otvory.

Znak vynálezu, že krutná komora má alespoň dva samostatné vnitřní rotační vírové prostory vytvořené obvodovými plochami a bočními plochami vyúsťujícími do jednoho společného prostorového středu komory mezi dva výtokové otvory, sleduje, aby se v případě potřeby mohla zvýšit účinnost krutné komory.

Význak vynálezu, že otvor vtokového kanálu tlakového média do vnitřního prostora krutné komory ústí mimo rotační kruhový prostor sleduje optimalizaci aerodynamického proudění uvnitř komory.

Výhoda způsobu tvarování svazku termoplastických vláken pomocí potenciálního víra spočívá zejména v tom, že svazek nekonečných vláken je zkracován v rotačním prostorovém středu krutné komory, t.j. v prostoru, který vlákenný svazek obklopuje a ve kterém je potenciální vír nejúčinnější.

Výhodou zařízení podle vynálezů je, že umožňuje tvarovat vlákenný svazek při vysoké pracovní rychlosti při relativně nízké spotřebě tlakového í média a elektrické energie, je technicky nenáročné a jednoduché. Krutnou komora lze bez náročných úprav instalovat na jakémkoliv tvarovacím stroji, > jenž má výkonná ohřevná tělesa. Charakter aerodynamického proudění v krutné komoře snižuje na minimum úroveň hladiny hluku vznikajícího při tvarování. Krutná komora a její provedení rovněž umožňuje zesílit jednostranně chladící účinek tla- i kového média směrem do chladící zóny.

Příkladné provedení zařízení k výrobě nepravým zákrutem tvarovaného svazku termoplastických vláken je schematicky znázorněno na připojených výkresech, kde značí:

obr. 1 celkové schéma stroje; obr. 2 krutnou komora v osovém vertikálním řezu; obr. 3 řez krutnou komorou podle obr. 2 rovinou III-III; j obr. 4, 5, -6, 7 různé alternativy příkladného provedení krutné komory ve vertikálním řezu; obr.

příkladné provedení krutné komory s vtokovým kanálem mimo rotační kruhový prostor; obr. 9 řez podle roviny IX—IX příkladným provedením krůtné komory podle obr. 8; obr. 10 příkladné provedení zdvojené krutné komory v osovém vertikálním řezu; obr. 11 půdoyys krutné komory podle obr. 10 { Svazek netvarovaných termoplastických vláken 18 (obr. 1) je na známém technologickém zařízení; Odtahován z návinu 17 podávacími válci 19 a dále postupuje prvním topným tělesem 20 a chladící í zónou 21 do krutné komory 22 opatřené vtokovým kanálem 13 tlakového média. V krutné komoře 22 í je svazku vláken 18 udělován v úseku mezi | podávacími válci 19 a odtahovými válci 23 nepravý zákrut. Svazek vláken 18 je podle známého postupu ve zkrouceném stavu ohříván v prvním topném tělese 20 a v chladící zóně 21 podle vynálezu přídavným účinkem proudění tlakového média vystupujícího z krutné komory 22 směrem proti průchodu svazku vláken ochlazován. Svazek vláken 18 je dále potom podle známého způsobu veden odtahovými válci 23 a odtahovými válci 24,! druhým ohřevným tělesem 25 k preparačnímu válci 26 a je navíjecím ústrojím 27 formován do návinu 28.

Krutná komora 22 podle vynálezu je nepohyblivé těleso (obr. 2, 3) s vnitřním aerodynamicky tvarovaným prostorem, do něhož tangenciálně ústí vtokový kanál 13 vtokovým otvorem 8. Zmíněný vnitřní prostor se zužuje směrem k ose 1 krutné komory 22 a ústí do výtokových otvorů 4,5 krutné komory 22 a do výtokových trubic 2,3, které mají totožnou osu s osou 1 krutné komory 22. Vnitřní prostor komory 22 je ohraničen rotační plochou, která sestává z obvodové plochy 10 a z bočních ploch 6, 7 a tyto plochy na sebe spojitě navazují. Vtokový kanál 13 je tangenciální k obvodové ploše

10. Boční plochy 6, 7 tvoří osově symetrický konfuzový kanál a mezera 11, která vzniká v jejich ústí do kruhových výtokových otvorů 4,5 je menší, než největší vzdálenost obvodové plochy 10 v bodech 9. Mezera 11 vymezuje spolu s výtokovými otvory 4, 5 rotační prostorový střed 15. Poloha bočních ploch 6,7 k ose 1 je taková, že střednice 12 meridiánu 13 bočních ploch 6,7 svírá s osou 1 na tu či onu stranu úhel 14 o velikosti 50° až 90°. i Na obr. 2, 3 je znázorněna krutná komora 22 s jedním vtokovým kanálem 13 a s vtokovým otvorem 8 kruhového průřezu.

Vtokových kanálů 13 může být i více a jejich vtokové otvory 8 mohou mít obecnější tvar. Boční plochy 6, 7 jsou uvedeny jako symetrické roviny k rovině kolmé na osu 1, t.j. úhel střednice meridiánu 12 bočních ploch 6,7 s osou 1 je 90°, ale mohou mít obecnější aerodynamický tvar a jinou polohu k ose 1 krutné komory 22.

Na obr. 4, 5, 6, 7 jsou příkladně znázorněny kruthé komory s různým vnitřním tvarem a sklonem bočních ploch 6, 7 vzhledem k ose 1 krutné komory. Výtokové trubice 2, 3 jsou uvedeny se stejným vnitřním průměrem, ale mohou mít průměr rozdílný. Na obr. 8, 9 je příkladně znázorněna krutná komora 22 s obdélníkovým profilem vtokového kanálu 13, do jejíhož vnitřního prostoru ústí vtokový kanál 13 mimo rotační prostor znázorněný kružnicí 16.

Na obr. 10, 11 je příkladně znázorněna krutná komora 22 se dvěma samostatnými rotačními vírovými prostory, jež vyúsťují do jednoho společného rotačního prostorového středu 15 krutné komory 22 v mezeře 11 mezi výtokovými otvory 4,

5. Tlakové médium je do krutné komory přiváděno dvěma vtokovými kanály 13a, 13b tak, aby koncentrické potenciální proudění v obou konfuzorových kanálech mělo stejný smysl rotace. Krutná komora však může mít i více samostatných rotačních vírových prostorů, které vyúsťují do společného prostorového středu 15 krutné komory. Řešení krutné komory podle uvedeného příkladného provedení umožňuje zvýšení krutného účinku v případech, kdy je to žádoucí.

Krutná komora 22 podle vynálezu je umístěna na zařízení (obr. 1) v úseku linie průchodu svazku vláken 18 mezi podávacími válci 19 a odtahovými válci 23 za výstupem z prvního ohřevného tělesa 20 a chladící zónou 21 a může být s výhodou upravena tak, aby větší množství z ní vystupujícího tlakového média směřovalo proti směru pohybu svazku vláken 18 do chladící zóny 21.

Výtokové otvory 4, 5 je např. možno s výhodou volit tak, že průměr v milimetrech kteréhokoliv 1<V z nich je nejvýše roven jedné polovině -y--jsvazku vláken 18. ^tex

Krutná komora 22 podle vynálezu pracuje tak, že tlakové médium je přiváděno vtokovým kanálem 13 tangenciálně do rotačního prostoru krutné komory omezeného její vnitřní plochou, je usměrňováno obvodovou plochou 10 do rotačního pohy207417 bu a mezi přibližujícími se plochami 6, 7 je urychlováno a proudí spirálovitě, zvyšující se rychlostí k rotačnímu prostorovému středu 15 krutné komory 22.

Toto proudění mezi přibližujícími se plochami 6, 7 je potenciální, t. j. elementární částice tlakového media konají spirálovitý posuvný pohyb po drahách s plynule se zmenšujícím poloměreip, přičemž obvodová složka jejich posuvné rychlosti roste se zmenšujícím se poloměrem jejich drah. V krutné komoře se tedy vytváří potenciální vír, u něhož, v rotačním prostorovém středu je obvodová složka rychlosti největší.

Zkrucování, t. j. tvarování svazku vláken se provádí tím způsobem, že rotačním prostorovým středem potenciálního víru, je veden svazek termoplastických vláken, který je potenciálním vírem účinně, velikou rychlostí zkrucován.

Potenciální proudění a potenciální vír je známý fyzikální jev a jeho popis a definice je uveden např. v:

Lexikon der Physik von Hermann Franke, Vóllig neu bearbeitete und erweiterte dritte Auflage, Frankhsche Verlagshandlung, Stuttgart 1969 - str. 1289;

Schaums outline of Theory and Problemes of Fluid Dynamics, by W. H. Hughes and J. A. Brighton Schaums outline series Mc Graw-Hill Book Company 1967, New York — str. 106-113.

Technický náučný slovník, 3. díl. Státní nakl. technické literatury Praha 1963.

Způsob výroby a zařízení podle vynálezů lze použít pro tvarování polyamidového hedvábí o jemnosti od 10 dtex do 400 dtex při navíjecí rychlosti do 800 m/min. a polyesterového hedvábí o jemnosti od 30 dtex do 330 dtex při navíjecí rychlosti do 800 m/min.

Způsob podle vynálezu lze použít pro tvarování dvou samostatných vlákenných svazků různé jemnosti a shodného typu, např. 167 dtex polyesterového hedvábí s 84 dtex polyesterovým hedvábím, přičemž jedno hedvábí může být navíc odlišně vybarvitelné.

Na zařízení způsobem podle vynálezu lze současně družit a tvarovat dva samostatné vlákenné svazky různé jemnosti a různého typu, např. 200 dtex acetátové hedvábí s 67 dtex polyamidovým hedvábím.

S výhodou lze použít způsobu podle vynálezu pro družení a tvarování dvou samostatných vlákenných svazků, z nichž jeden je např. 84 dtex polyesterového hedvábí a druhý 34 dtex rotorová staplová příze.

Tvarování způsobem podle vynálezu lze použít pro tvarování skané rotorové příze vypředené z polyesterové střiže nebo ze směsi polyesterové střiže a viskózové střiže.

Claims (6)

1. Způsob výroby nepravým zákrutem tvarovaného svazku termoplastických vláken, zakrucováním svazku v ohřátém stavu vírem tlakového media a následným ochlazováním a rozkrucováním, vyznačující se tím, že svazek termoplastických vláken se zkrucuje potenciálním vírem tlakového media v jeho rotačním prostorovém středu, přičemž všechny radiální složky posuvné rychlosti elementárních částic tlakového media se k sobě přibližují ve směru k rotačnímu prostorovému středu potenciálního víru.

2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, zahrnující podávači a odtahovací válce k přivádění svazku vláken přes ohřívací těleso a chladící zónu do krutné komory s alespoň jedním tangenciálním přívodem tlakového media, v jejíž bočních stěnách jsou vytvořeny souosé výtokové otvory, na něž jsou napojeny výtokové trubice, vyznačující se tím, že vnitřní aerodynamicky tvarovaný prostor krutné komory (22) je vytvářen rotační plochou, která sestává z obvodové plochy (10) a bočních ploch (6, 7) tvořících symetrický konfuzorový kanál zužující se směrem k ose (1) krutné komory (22) a vyúsťující do mezery (11) mezi výtokovými otvory (4,5).

11 v

VYNALEZU

3. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že střednice meridiánu (12) bočních ploch (6, 7) krutné komory (22) svírá s její podélnou osou (1) na tu či onu stranu úhel (14) v rozmezí 50° až 90°.

4. Zařízení podle bodu 2 a 3, vyznačující se tím, že průměr kteréhokoliv z výtokových otvorů (4, 5) krutné komory (22) v milimetrech je nejvýše roven 1/2 Vdtex^{3 z}l^trucovaného svazku vláken (18).

5. Zařízení podle bodů 2, 3, 4, vyznačující se tím, že vnitřní prostor krutné komory (22) je tvořen alespoň dvěma samostatnými rotačními vírovými prostory vytvářenými rotačními plochami, sestávajícími z obvodových ploch (10a, b) a bočních ploch (6a, 7a, 6b, 7b) tvořících symetrické konfuzorové kanály, zužující se směrem k ose (1) krutné komory (22), přičemž symetrické konfuzorové kanály vyúsťují do jednoho společného rotačního prostorového středu krutné komory (22), do mezery (11) mezi výtokovými otvory (4, 5)·

6. Zařízení podle bodů 2, 3,4 a 5, vyznačující Se tím, že vtokový otvor (8) vtokového kanálu (13) ústí do vnitřního konfuzorového prostoru krutné komory (22) mimo rotační kruhový prostor (16).

resů