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Mischzwirn sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung Die
Erfindung betrifft einen Mischzwirn mit einem endlosen thermoplastischen Faden,
insbesondere aus Polyamid, oder :einem Bündel solcher Fäden als eine Zwirnkomponente.
Elastisch gemachte Garne bzw. Kräuselgarne aus endlosen thermoplastischen Fäden
werden bereits in großem Umfang bei .der Herstellung von Wirkwaren od. dgl. verwendet.
Diese Garne ergeben jedoch in manchen Fällen keine ausreichende Deckkraft, und ferner
eignen sich diese Garne nicht zum Herstellen von Geweben oder Gewirken, die das
Aussehen eines aus gesponnenen Garnen, z. B. aus Baumwoll-, Woll- oder anderen Garnen,
hergestellten Gewebes bzw. Gewirks aufweisen sollen. Um eine größere Deckkraft und
bessere Isoliereigenschaften zu erzielen, werden daher bereits Mischzwirne verwendet,
die aus einem Kräuselgarn und einem gewöhnlichen Woll-, Baumwoll- oder dergleichen
Garn zusammengezwirnt sind.
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Bis jetzt stellt man solche Mischzwirne dadurch her, daß man ein Kräuselgarn
mit einem .gewöhnlichen Garn in einem besonderen Zwirnvorgang zusammenzwirnt, wobei
also der Mischzwirn seine Elastizität bereits vor der weiteren Verarbeitung besitzt.
Dieses Vorgehen besitzt aber verschiedene schwerwiegende Nachteile. So handelt es
sich bei dem Zwirnvorgang um einen zusätzlichen Verfahrensschritt, der von dem Verfahrensschritt,
mit dem das Garn elastisch gemacht wird, völlig getrennt ist. Dies bedeutet, daß
für die Erzeugung des Mischzwirnes ein zusätzlicher Aufwand benötigt wird, wodurch
sich die Herstellungskosten erhöhen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß es
sowohl bei -der Herstellung des Mischzwirns als auch bei weiterer Verarbeitung erforderlich
ist, mit stark elastischem bzw. lebendigem Garn umzugehen. Die Schwierigkeiten des
Verarbeitens von Kräuselgarn bei Zwirnen sowie beim Weben und Wirken, insbesondere
wenn die Kräuselung auf Torsionsspannungen beruht, sind jedem Fachmann bekannt.
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Obwohl diese Nachteile wohlbekannt sind, ist bisher eine Abhilfe dagegen
nicht gefunden worden. Dies ist vornehmlich darauf zurückzuführen, daß bisher dem
Garn aus endlosen thermoplastischen Spinnfäden die gewünschte Elastizität üblicherweise
dadurch verliehen wird, daß das Garn in hohem Maße gedreht, im hoch gedrehten Zustand
heiß fixiert und rückgedreht wird, so daß die endlosen Fäden Schlingen oder Schleifen
bilden, wenn sich das Garn im ungespannten Zustand befindet. Es liegt auf der Hand,
daß dieser Arbeitsgang vor dem Weben oder Wirken, ja im Falle eines Mischzwirnes
sogar vor :dem Zwirnen, vorgenommen werden muß.
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Ziel der Erfindung ist es, einen Mischzwirn zu schaffen, der sich
wie ein normales Garn verarbeiten läßt und dem die gewünschte hohe Elastizität erst
nach dem Zusammenzwirnen oder sogar erst nach dem Verarbeiten zu einem Gewebe oder
Gewirk verliehen werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei einem Mischzwirn nach der Erfindung dadurch
gelöst, daß jeder thermoplastische Faden latente, durch Wärmebehandlung frei zu
machende im wesentlichen in Längsrichtung und bezogen auf den Ouerschnitt einseitig
wirkende innere Spannungen besitzt, die bestrebt sind, ihn zu kräuseln.
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Der Mischzwirn wird nach der Erfindung dadurch hergestellt, daß der
endlose thermoplastische Einzelfaden oder ein Bündel solcher Fäden vor dem Zusammenführen
und Zusammendrehen mit der anderen Komponente des Mischzwirnes auf seinem Weg so
erwärmt wird, daß sich wenigstens ein Teil des Querschnitts des bzw. jedes thermoplastischen
Fadens im plastischen Zustand befindet und der Faden bzw. das Fadenbündel in diesem
Zustand in V-förmiger Bahn unter geringer Spannung über eine scharfe Kante bzw.
Schneide gezogen wird.
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Einen laufenden endlosen thermoplastischen Faden oder ein Bündel solcher
Fäden dadurch zu kräuseln, daß diese so erwärmt werden, daß sie sich im plastischen
Zustand befinden und in diesem Zustand in V-förmiger Bahn unter geringer Spannung
über eine scharfe Kante bzw. Schneide gezogen werden, ist bereits Gegenstand eines
älteren Vorschlages. Hier wird nur Schutz für das gesamte Verfahren beansprucht.
Eine
Vorrichtung zur Ausführung des neuen Verfahrens besteht dementsprechend in einer
Zwirnvorrichtung, z. B. einer Ringzwirnspindel bekannter Ausführung, bei der auf
der Bahn zwischen,der die thermoplastischen Fäden aufnehmenden Vorratsspule und
dem Vereinigungspunkt der Zwirnkomponenten eine scharfe Kante oder Klinge mit Führungsmitteln
angeordnet -ist, die das von dieser Spule kommende thermoplastische Garn in V-förmiger
Bahn über die scharfe Kante bzw. Klinge führen, und eine Wärmequelle vorgesehen
ist, die den Faden bzw. das Fadenbündel vor seiner Berührung mit der scharfen Kante
erwärmt. Vorteilhafterweise ist in der Bahn des thermoplastischer Fadens bzw. Fadenbündels
vor der scharfen Kante bzw. Klinge eine Fadenbremse zum Konstanthalten -der Fadenspannung
vorgesehen.
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Wenn das so erhitzte thermoplastische Garn über die Schneide der Klinge
läuft, werden in dem Garn latente, im wesentlichen in Längsrichtung und, bezogen
auf den Querschnitt; einseitig wirkende innere Spannungen, also keine Torsionsspannungen
erzeugt, die man später durch Wärmebehandlung frei machen kann, um in den endlosen
Fäden das Bestreben zu erhalten, sich in Windungen -zu legen, wobei sich die gewünschten
elastischen Eigenschaften in dem Mischzwirn bzw. dem fertigen Gewebe oder Gewirk
entwickeln. -Statt eines einzigen Garnes aus endlosen Kunstfäden können auch mehrere
solcher Garne zugleich über die Klinge gezogen. und danach mit einer beliebigen
Zahl gewöhnlicher Garne zusammengezwirnt werden, wenn ein aus mehreren Komponenten
bestehender Mischzwirn erzeugt werden soll.
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Man erkennt, daß sich das neue Verfahren von den l@-.ltannten dadurch
unterscheidet, daß die Kräuselung der thermoplastischen Kunstfäden hauptsächlich
dadurch erzeugt wird, daß man ihnen innewohnende latente innere Spannungen nachdem
Zwirnen oder soggar erst nach dem Wirken oder Weben frei macht, wobei es sich somit
um Spannungen handelt, die nicht unmittelbar in Erscheinung treten, die jedoch die
Gestalt des Garns verändern, sobald die auf das Garn aufgebrachte Spannung weggenommen
wird. Wenn man das Bündel von thermoplastischen Kunstfäden unmittelbar nach dem
Passieren der Klinge entspannt, zeigt das Bündel nur eine geringe Neigung, sich
in Schlingen zu legen, und somit nur eine geringe Wellung, die sich nicht mit der
für ein Kräuselgarn erforderlichen Kräuselung vergleichen läßt und durch die niedrigen
Spannungen, die üblicherweise für .das Zwirnen, Wirken oder Weben erforderlich sind,
nahezu vollständig beseitigt wird. Damit ist es möglich, beim Zwirnen, Wirken oder
Weben der erfindungsgemäßen Mischgarne auf .die bei Kräuselgarnen oder Kräuselgarne
enthaltenden Mischzwirne bis jetzt erforderlichen üblichen Vorsichtsmaßnahmen weitgehend
zu verzichten.
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Der nach dem neuen Verfahren hergestellte Mischzwirn ist für verschiedene
Verwendungszwecke gut geeignet, wobei seine Eignung hauptsächlich von der Art des
Garnes bestimmt wird, das mit den thermoplastischen Kunstfäden zusammengezwirnt
wird. Wenn man ein gesponnenes Baumwollgarn als zweite Komponente wählt, entsteht
ein Mischzwirn, der sich besonders gut zum Wirken von Herrenunterwäsche eignet.
Die Elastizität des gewirkten Wäschestückes ergibt eine ausgezeichnete Paßform,
der Baumwollanteil des Garns gibt dem Gewirk die gewünschte Deckkraft, gute Isolierfähigkeit
und ein hohes Feuchtigkeitsaufnahmevermögen und die thermoplastischen Kunstfäden
eine erhöhte Festigkeit und eine größere Lebensdauer. Alternativ kann man als zweite
Komponente des Mischzwirns gesponnenes Wollgarn verwenden. Dieser Mischzwirn ist
für das Wirken von Herrensocken, Pullovern u. dgl. geeignet. In ähnlicher Weise
kann man aber auch als zweite Komponente aus synthetischen Fasern gesponnene Garne
verwenden, um Mischzwirne zu erzeugen, die Gewebe oder Gewirke von größerer Deckkraft
ergeben; gegebenenfalls kann man das latente innere Spannungen aufweisende Bündel
endloser thermoplastischer Kunstfäden sogar mit einem zweiten Bündel endloser Kunstfäden
der gleichen Zusammensetzung, jedoch ohne latente innere Spannungen, vereinigen,
so daß man einen Mischzwirn erhält, der es ermöglicht, ein Gewebe oder Gewirk mit
neuartigem Aussehen der Oberfläche bzw. Oberflächeneffekt herzustellen.
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Die Vorrichtung zum Herstellen des Mischzwirns nach der Erfindung
wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert; zwar ist die Zeichnung weitgehend vereinfacht, doch zeigt sie die
wesentlichen Teile in ihrer gegenseitigen räumlichen Zuordnung.
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Die Zeichnung zeigt eine erste Garnzuführungseinrichtung 10, bei der
es sich hier um eine Ablaufspindel 12 handelt, die einen aus endlosen thermoplastischen
Kunstfäden bestehenden Garnkörper 14 unterstützt. Von dem Garnkörper 14 läuft das
Garn 16 durch eine Führungsöse 18 über eine Fadenbremse 20 zu einem insgesamt mit
22 bezeichneten Klingenaggregat. Die Fadenbremse 20 hat die Aufgabe, die Spannungsschwankungen
zu beseitigen, die sich beim Abziehen des Garns von dem Vorratskörper 14 ergeben,
und das Garn dem Klingenaggregat 22 unter der richtigen Spannung zuzuführen. Die
Führungsöse 18 dient dazu, das Garn von dem Vorratskörper 14 störungsfrei abzuziehen.
Nach dem Passieren des noch näher zu erläuternden Klingenaggregats 22 wird das Garn
16 durch eine Führungsöse 24 zu zwei angetriebenen Lieferwalzen 26 geleitet.
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Die Bezugsziffer 28 bezeichnet eine zweite Garnzuführungseinrichtung,
bei der es sich um eine Ablaufspindel 30 handelt, die einen Körper 32 aus gewöhnlichem
Garn unterstützt. Von dem Garnkörper 32 aus wird das Garn34 durch eine Führungsöse36
und über eine Fadenbremse 38 ebenfalls zu den angetriebenen Lieferwalzen 26 geleitet.
Von den Lieferwalzen 26 aus laufen beide Garne 16 und 34 zusammen durch eine Führungsöse
39 und von dort aus weiter zu einer Zwirneinrichtung 40 bekannter Ausführung, die
im vorliegenden Falle eine Spindel 42 sowie einen Ring 44 mit Läufer 46 umfaßt.
Die Zwirneinrichtung 40 zwirnt -die beiden Garne oder Zwirnkomponenten 16 und 34
zusammen, um aus ihnen einen Mischzwirn zu bilden, der sich zu Geweben oder Gewirken
verarbeiten läßt, die dann auf eine noch zu beschreibende Weise behandelt werden,
um die elastischen Eigenschaften des Materials voll in Erscheinung treten zu lassen.
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Das Klingenaggregat 22 umfaßt einen gebogenen Heizstreifen 48, der
vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl od. dgl. besteht und so gebogen ist, daß sein
Krümmungsradius etwa 100 mm beträgt, so daß der Heizstreifen dem Garn eine leicht
gekrümmte Fläche darbietet. Der Heizstreifen 48 läßt sich unter Ausnutzung seines
eigenen elektrischen Widerstandes erhitzen und ist zu diesem Zweck über zwei elektrische
Leiter 50 und 52 mit einem Regeltransformator 54 verbunden, der über die Zuleitungen
56 und 58 mit
einer (nicht dargestellten) Stromquelle verbunden
ist. Auf dem Heizstreifen 48 ist mittels eines Halters 60 eine Klinge 62 angebracht.
In dem Ausführungsbeispiel ist dies eine gewöhnliche Rasierklinge. Die Schneide
64 der Klinge ragt über die Hinterkante des Heizstreifens 48 ein kurzes Stück hinaus,
so daß das Garn 16 die Unterseite des Heizstreifens 48 berührt und längs einer V-förmigen
Bahn über die Kante der Klinge 62 läuft, wobei die Kante 64 der Klinge im Scheitel
der Bahn des Garns liegt.
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Zum Ingangsetzen der Vorrichtung wird .das therinoplastische Garn
16 ,von dem Garnkörper 14 aus durch die Führungsöse 18, um die Fadenbremse 20 herum,
über das Klingenag gregat 22, durch die Führungsöse 24 und zu den Walzen 26 geleitet.
Dann wird das gewöhnliche Garn 34 von dem Garnkörper 32 aus durch die Führungsöse
36 und um die Fadenbremse 38 herum ebenfalls zu den Lieferwalzen 26 geleitet. Sind
die Lieferwalzen 26 in Betrieb, so werden die beiden Zwirnkomponenten zusammen durch
die Ose 39 hindurch der Zwirnvorrichtung 40 zugeführt. Bevor die Lieferwalzen 26
.in Gang gesetzt werden, muß der Transformator 54 so eingestellt werden, daß dem
Heizelement 48 eine Energiemenge zugeführt wird, die ausreicht, um das Element 48
auf der gewünschten Temperatur zu halten. Falls diese Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes
des über das Heizelement zu leitenden thermoplastischen Kunstfadenbündels liegt,
kann man zwischen dem Garn und dem Heizstreifen ein Isolierstück anordnen, bis die
Vorrichtung voll in Betrieb ist. Sobald das Heizelement 48 die gewünschte Temperatur
angenommen hat und die Vorrichtung vorschriftsmäßig eingefädelt ist, können die
Lieferwalzen 26 und die Zwirnspindel 40 in Betrieb gesetzt werden, woraufhin die
Vorrichtung ohne weitere Aufsicht arbeitet, bis ein Garn bricht oder einer der Vorratskörper
aufgebraucht ist. Es ist ersichtlich, daß mit dieser Vorrichtung den thermoplastischen
Kunstfäden die latenten inneren Spannungen gegeben als auch die so behandelten Kunstfäden
mit dem gewöhnlichen Garn zusammengezwirnt werden, so daß das Vorbehandeln der Kunstfäden
und das Zwirnen der Komponenten in einer einzigen Verfahrensstufe erfolgt.
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Jede Spinn- oder Zwirnmaschine bekannter Bauart kann durch entsprechende
Abänderungen leicht in eine Vorrichtung nach der Erfindung umgewandelt werden. Es
sind- lediglich das Klingenaggregat 22, die Fadenbremsen 20 und 38 und in manchen
Fällen die Führungsöse 24 hinzuzufügen. Bei einer Zwirnmaschine kann das bereits
vorhandene Lieferwerk an Stelle der Lieferwalzen 26 verwendet werden und bei einer
Spinnmaschine kann die Funktion der Walzen 26 durch die Ausgangswalzen des Streckwerks
übernommen werden. Ferner liegt es auf der Hand, daß ein einziger langer Heizstreifen
für eine größere Zahl von Klingen vorgesehen sein kann, die in den Abständen der
einzelnen Spinn- bzw. Zwirnspindeln einer Maschine entsprechenden Abständen angeordnet
sind. Bei einer derartigen Anordnung wird zum Zwecke einer genaueren Temperaturregelung
das Heizelement zweckmäßigerweise zwischen den Klingen, z. B. mit Hilfe eines Schaumglas-Isoliermaterials,
isoliert.
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Für den neuen Mischzwirn eignen sich alle Fäden bzw. Fadenbündel aus
einem organischen, wasserabstoßenden thermoplastischen Kunststoff. Beste Ergebnisse
erfordern jedoch, daß die Fäden eine Dehnungsfähigkeit von weniger als etwa 8 %
bei einer Spannung von 1,0 g je Denier haben. Besonders geeignet sind Polyamidfäden
sowie Äthylenglycolterephthalsäurepolyesterfäden. Der genaue Grund, weshalb das
Garn die vorstehend aufgeführten Eigenschaften besitzen muß, ist nicht bekannt.
Es hat sich jedoch erwiesen, daß mit Kunstfäden, die nicht zu dieser Gruppe zählen,
die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nicht befriedigend gelöst wird. Als
nicht gut geeignet haben sich gezeigt: z. B. Zellulosemonoacetatgarne, die nicht
völlig wasserabstoßend sind, ferner Garne aus Glasfäden oder anderen nicht organischen
Stoffen sowie Viskosekunstseidengarne, die nicht thermoplastisch sind.
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Als zweite Komponente des Mischzwirns ist jedes gewöhnliche Garn geeignet.
Seine Wahl richtet sich lediglich nach dem gewünschten Aussehen und den gewünschten
physikalischen Eigenschaften des fertigen Gewebes oder Gewirkes. Als Beispiele seien
gesponnene Garne aus Wolle, Baumwolle und gesponnene Garne aus Polyamid-, Zelluloseacetat-
und Viskosefasern genannt.
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Der Gesamtzwirnungsgrad des Mischgarns soll auf cinem verhältnismäßig
kleinen Wert gehalten werden und lediglich ausreichen, um dem Zwirn gute Verarbeitungseigenschaften
zu verleihen. Im allgemeinen erweisen sich drei bis fünf Zwirndrehungen je Zoll
englisch (120 bis 200 Zwirndrehungen je Meter) als geeignet. Wenn der Mischzwirn
zu stark gezwirnt wird, können sich die einzelnen Fäden nicht gegeneinander vorschieben,
so daß er sich nicht in dem an sich möglichen Ausmaß zusammenziehen kann.
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Nach dem Herstellen des Mischzwirns und dessen Aufwinden auf der Spindel
derZwirnvorrichtung müssen die latenten Spannungen in einem oder mehreren Bestandteilen
des Mischzwirns freigemacht werden, damit das Garn die größtmögliche Elastizität
erhält. Wie bereits erwähnt, ist ein Vorteil in der Tatsache zu erblicken, daß man
das Freimachen dieser Spannungen aufschieben kann, bis das Garn zu einem Gewebe
oder Gewirk verarbeitet worden ist, so daß es nicht erforderlich ist, mit einem
elastischen bzw. lebendigen Garn zu arbeiten; gegebenenfalls kann man die Elastizität
des Garns jedoch schon vor der Verarbeitung zu einem Gewebe oder Gewirk hervorrufen.
In einem gewissen Ausmaß kann dies dadurch bewirkt werden, daß das Garn einfach
im entspannten Zustand bei Raumtemperatur mehrere Tage oder Wochen hindurch gelagert
wird; dies ist jedoch im allgemeinen unzweckmäßig und bedingt bei Massenproduktion
einen zu großen Zeitaufwand. Ein vollständigeres und schnelleres Entspannen läßt
sich dadurch erzielen, daß der Zwirn im ungespannten Zustand auf eineTemperatur
erhitzt wird, die mindestens etwa 50° C beträgt, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes
der thermoplastischen Bestandteile und vorzugsweise unterhalb etwa 230° C liegt.
Wenn der Zwirn vor dem Freimachen der latenten inneren Spannungen, also vor der
Entwicklung der Elastizität zu einem Gewebe oder Gewirke verarbeitet wird, kann
die elastische Eigenschaft des Zwirns entwickelt werden, indem das Gewebe oder Gewirke
im vollständig entspannten Zustand auf ähnliche Weise einer Wärmebehandlung ausgesetzt
wird. Es hat sich gezeigt, daß die besten Ergebnisse erzielt werden, wenn das Gewebe
oder Gewirk in ein kaltes Wasserbad gebracht und die Temperatur des Wasserbades
allmählich auf mindestens etwa 60° C gesteigert wird, wobei das Bad mit dein Gewebe
oder Gewirk durchgearbeitet wird, um zu gewährleisten, daß die Fäden nicht heiß
fixiert werden, bevor sie ihre entspannte Lage einnehmen; diese zuletzt erwähnte
Behandlung bildet allerdings keinen Teil der Erfindung.