DE1169078B - Stauchkraeuselvorrichtung fuer laufende thermo-plastische Faeden - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES #Ä PATENTAMT Internat. Kl.: D Ol d

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 29 a - 6/20

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

N 13478 VHa/29 a
30. März 1957
30. April 1964

Stauchkräuselvorrichtungen für laufende thermoplastische Fäden mit einer Stauchkammer, mindestens einem Paar Klemmwalzen zum Zuführen des Fadens in die Kammer, einem Mittel zur Ausübung eines mechanischen Druckes auf den gekräuselten Faden in der Kammer sowie einer Fadenabführvorrichtung sind bekannt. Bei diesen Vorrichtungen wird aus dem zugeführten Faden in der Stauchkammer von unten nach oben ein Fadenpfropfen aufgebaut, der an der Oberseite wieder abgewickelt werden muß. Der mechanische Druck wird dabei durch das Gewicht eines in der Stauchkammer in vertikaler Richtung verschiebbaren, auf dem Fadenpfropfen aufliegenden Kolbens hervorgerufen, welcher mit einer Axialbohrung für die Fadenabführung ¹S versehen ist.

Sowohl die Inbetriebnahme dieser Kräuselvorrichtung als auch das Abwickeln des Fadens aus dem Fadenpfropfen erfordert hier besondere Aufmerksamkeit. Beim ersten Vorgang kann sich nämlich der ^ao in die Stauchkammer geführte Faden zwischen den Zuführwalzen und der Stauchkammer dort, wo diese einander anschließen, festklemmen, während beim Lösen des Fadens aus dem Fadenpfropfen das Auftreten von Fadenverwirrungen zu befürchten ist.

Diese Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß als Mittel zur Ausübung des mechanischen Druckes auf das gekräuselte Fadengut mindestens eine Schicht Kugeln von solchem Durchmesser vorgesehen ist, daß über der Klemmstelle der Zuführwalzen zwei Kugeln zugleich auf diesen Walzen aufliegen, während die Anzahl der Kugeln so groß ist, daß diese die Kammer zumindest bis oberhalb der Walzen füllen.

Die in der Stauchkammer befindlichen Kugeln haben bei dieser Kräuselvorrichtung verschiedene Funktionen.

An erster Stelle halten sie beim Inbetriebsetzen der Vorrichtung, wenn ein Fadenende zwischen die Klemmwalzen gebracht und daraufhin durch diese Walzen in die Stauchkammer eingeführt wird, dieses Fadenende von den Stellen, wo die Stauchkammerwandungen an die Klemmwalzen anschließen, fern.

Während der Formung des Fadenpfropfens aus dem zugeführten Faden werden die Kugeln in der Stauchkammer aufwärts gedrängt, wobei sie sich zu einer auf dem Fadenpfropfen liegenden Kugelschicht ausbreiten. Sobald der Fadenpfropfen die erwünschte Höhe erreicht hat, wird der Faden aus dem Fadenpfropfen gelöst und über eine Fadenabführvorrichtung zu einer Aufwickelvorrichtung geführt. Nach

Stauchkräuselvorrichtung für laufende thermoplastische Fäden

Anmelder:

N.V. Onderzoekingsinstituut Research, Arnheim (Niederlande)

Vertreter:

Dr. K. Schwarzhans, Patentanwalt,

München 19, Romanplatz 10

Als Erfinder benannt:
James Watt Usbrand Heynis,
Conrad Joseph Gonsalves, Arnheim
(Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 24. Mai 1956 (207 405)

diesem Stadium fördern die Kugeln ein gleichmäßiges Lösen des Fadens aus dem Fadenpfropfen.

Es hat sich herausgestellt, daß die Kugeln diese beiden obengenannten Funktionen mit sehr vorteilhaftem Resultat ausüben, wenn der der Stauchkammer zugeführte Faden nicht zu dick ist, d. h. dessen Titer nicht über 1000 den liegt. Bei dickeren Fäden oder Fadenbündeln ist die Wirkung der Kugeln noch vorhanden, jedoch in geringerem Maße.

Der Durchmesser der verwendeten Kugeln kann innerhalb weiter Grenzen variieren; ©ine Hauptbedingung ist jedoch, daß sich über der Klemmstelle der Walzen wenigstens zwei Kugeln nebeneinander auf diese Walzen abstützen können. Nur dann wird der zugeführte Faden gleichmäßig von den beiden Enden der Klemmstelle der Walzen ferngehalten. Vorzugsweise wählt man jedoch ein derartiges Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Kugeln und der Dimension der Stauchkammer in Richtung der genannten Klemmlinie, daß wenigstens vier Kugeln nebeneinander auf den beiden Klemmwalzen ruhen.

Um ein leichtes Lösen des Fadens aus dem Fadenpfropfen zu ermöglichen, ist es erforderlich, daß während des Betriebes wenigstens eine ununterbrochene Kugelschicht auf dem Fadenpfropfen ruht. Es ist jedoch auch möglich, die Anzahl der Kugeln

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größer zu wählen. Dann liegen zwei oder mehr Kugelschichten auf dem Fadenpfropfen auf. Dabei wird dann der mechanische Druck auf den Fadenpfropfen nicht völlig durch den bei der Stauchkräuselung allgemein üblichen, in der Stauchkammer auf- und abwärts bewegbaren Kolben bestimmt, sondern zu einem erheblichen Teil durch die Kugeln. Es ist sogar möglich, daß die Kugeln den ganzen mechanischen Druck bestimmen.

Das Lösen des Fadens aus dem Fadenpfropfen erfolgt besonders vorteilhaft, wenn an der Stelle, wo der Fadenpfropfen abgewickelt wird, wenigstens vier Kugeln in der Richtung des kleinsten Durchmessers der Stauchkammer nebeneinander liegen können.

Die Form der Stauchkammer kann verschieden sein, z. B. im Querschnitt viereckig, rechteckig oder rund und in Höhenrichtung kegelförmig oder nicht bzw. Einschnürungen aufweisen; jedoch wird einer zylindrischen Kammer der Vorzug gegeben.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Stauchkammer zylinderförmig und hat einen Durchmesser von 6,5 mm, in der sich Kugeln mit einem Durchmesser von 1,5 mm befinden. Bei dieser Ausführungsform werden daher vier Kugeln nebeneinander über der Klemmstelle auf den Zufuhrwalzen ruhen.

Um schließlich zu erreichen, daß auch während der Kräuselung der Faden von den Enden der Klemmlinie der beiden Zuführwalzen ferngehalten wird, münden bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung in den unteren Schlitz der Zuführwalzen den zulaufenden Faden umgebende Luftzuführungsöffnungen aus.

Die Luftströme üben während der Kräuselung die gleiche Wirkung aus wie die Kugeln beim Inbetriebsetzen der Kräuselvorrichtung. Um einer Abkühlung der Stauchkammer in der Nähe der Zuführwalzen vorzubeugen, werden diese Luftströme vorher erhitzt. Diese Luft kann gegebenenfalls gerade oberhalb der Zuführwalzen aus der Stauchkammer abgeführt werden.

Schließlich kann die Stauchkammer mit einer aus Polytetrafluoräthylen bestehenden Einlage versehen sein, um die Reibung zwischen dem sich fortwährend aufwärts bewegenden Fadenpfropfen und der Stauchkammerwandung niedrig zu halten.

Zur Erläuterung der Erfindung folgt eine Beschreibung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung an Hand der Zeichnungen.

F i g. 1 zeigt diese Ausführungsform in der Perspektive;

F i g. 2 zeigt die Vorrichtung nach F i g. 1 in vergrößertem Maßstab in senkrechtem Schnitt;

F i g. 3 zeigt einen Schnitt derselben Vorrichtung nach der Linie III-III der F i g. 2;

F i g. 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3;

F i g. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform in waagerechtem Schnitt.

In F i g. 1 ist mit 1 ein Paar Zufuhr- oder Klemmwalzen bezeichnet, die in bekannter und deshalb nicht näher angegebenen Weise durch Federwirkung gegeneinander gehalten werden. Diese Walzen 1 werden über Achsen 2 von einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung angetrieben.

Eine rohrförmige Kammer 3, die als Stauchkammer dient und an deren Außenseite axial verlaufende Kühlrippen 4 angebracht sind, ist mit der Mittellinie senkrecht über der Klemmstelle der Walzen 1 angeordnet und paßt mit ihrer Unterseite, die dazu mit diametral angebrachten Einschnitten versehen ist, auf die Umfangsflächen und Seitenflächen der Klemmwalzen 1.

Die zwischen den Einschnitten übriggebliebenen Teile 5 der Rohrwand schließen dabei den keilförmigen Raum 6, der durch die über der Klemmstelle befindlichen Teile der Umfangsflächen der Walzen 1 begrenzt wird, an beiden Seiten ab. Die abgeschrägten Oberkanten 7 der Einschnitte in der Rohrwand werden mittels einer Schraubenfeder 8 gegen die Umfangsfläche der Klemmwalzen 1 angedrückt. Diese Schraubenfeder 8 ist zwischen einer ringförmigen, am nicht dargestellten Maschinengestell befestigten Platte 9 und einer ringförmigen, auf der rohrförmigen Stauchkammer 3 befestigten Kammer 10 eingeklemmt.

Das Innere der ringförmigen Kammer 10 ist mittels einer Abfuhrleitung 11 an eine Absaugvorrichtung angeschlossen und steht ferner mittels einer Reihe radialer Kanäle 12 mit dem Inneren der Stauchkammer 3 in Verbindung. Oberhalb der Stelle, an der die Kanäle 12 in die Stauchkammer 3 ausmünden, ist diese Kammer mit einer Einlage 13 aus Polytetrafluoräthylen versehen, während sie an der Oberseite mit einem Deckel 14 abgeschlossen ist, in dem eine zentrale öffnung 15 angebracht ist.

Die Stauchkammer 3 ist zum Teil mit kleinen Kugeln 16 gefüllt. Der Durchmesser dieser kleinen Kugeln 16 ist derartig, daß über der Klemmstelle der Walzen 1 und in Berührung mit diesen beiden Walzen vier kleine Kugeln bequem nebeneinander liegen können. Ein Kugeldurchmesser von 1,5 mm bei einem Durchmesser von 6,5 mm für die rohrförmige Kammer 3 hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen.

Unterhalb der Zuführwalzen 1 ist ferner ein Rohrsystem 17 angeordnet, das aus einem zentralen, an beiden Seiten offenen Kapillarrohr 18 und einem um letzteres Rohr angeordneten Rohr 19 besteht. Letzteres Rohr ist an der oberen Seite derart abgeschrägt, daß die Innenseiten der Abschrägung das Innenrohr 18 berühren. Demzufolge befindet sich eine Austrittsöffnung 20 des Außenrohres 19 an jeder Seite der oberen Öffnung des zentralen Rohres 18. An der Unterseite des Außenrohres 19 ist eine Luftzuführungsleitung 21 angeschlossen.

Zwecks Heizung des Rohrsystems 17 ist ein elektrisches Heizelement 22 um das Außenrohr 19 angebracht, wobei dieses Element durch einen isolierenden Mantel 23 umgeben ist. Das Rohrsystem 17 ist derart angeordnet, daß sich die obere Mündung des Innenrohres 18 und die Austrittsöffnungen 20 des Außenrohres 19 dicht unter der Klemmstelle der Walze 1 befinden.

Über der öffnung 15 im Deckel 14 ist schließlich eine übliche und daher nicht dargestellte Fadenabführvorrichtung vorgesehen.

In den F i g. 2 und 3 ist die beschriebene Vorrichtung in der leeren Anfangsstellung bzw. in der Betriebsstellung dargestellt. Im ersten Fall liegen die Kugeln 16 auf den Zuführwalzen 1 auf.

Beim Inbetriebsetzen der Vorrichtung wird der zu kräuselnde Faden von der unterhalb der Kräuselvorrichtung angeordneten Vorratsspule von unten nach oben durch das Innenrohr 18 zwischen die Zuführwalzen 1, durch die rohrförmige Kammer 3 und schließlich durch die öffnung 15 im Deckel 14 zur

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Fadenabführvorrichtung geführt. Infolge der Mittellage des Innenrohres 18 in bezug auf die Klemmwalzen 1 werden, nachdem der Faden 24 zwischen den Zuführwalzen hindurchgeführt ist, über der Klemmstelle dieser Walzen zu beiden Seiten des Fadens Kugeln liegen, und zwar im allgemeinen im beschriebenen Fall zwei an jeder Seite.

Sobald dies geschehen ist, werden die Zuführwalzen 1 in Drehung gebracht, das Heizelement 22 eingeschaltet und die Vorrichtungen zur Zuführung der Luft an das Außenrohr 19 und die Abfuhr der Luft aus der ringförmigen Kammer 10 mittels der Abfuhrleitung 11 in Betrieb gesetzt. Die Fadenabführvorrichtung bleibt jedoch noch außer Betrieb.

Es ist zu bemerken, daß die in der Abfuhrleitung 11 hervorgerufene Saugwirkung derartig ist, daß außer der heißen Luft aus dem Außenrohr 19 auch noch Luft abgesaugt wird, die durch die öffnung 15 im Deckel 14 in die rohrförmige Kammer 3 eintritt und diese in einer der Richtung des Fadens 24 entgegengesetzten Richtung durchströmt. Dadurch wird der Faden 24 abgekühlt, bevor er aus dem Fadenpfropfen 25 gelöst wird. Dieser bildet sich über den Zuführwalzen und drängt die Kugeln 16 aufwärts und im Anfang auch seitwärts. Mit anderen Worten: es bleiben am Anfang auch neben dem Fadenpfropfen Kugeln, welche die Schlitze zwischen den Walzen 1 und den Rändern der Kammer 3 abschirmen. Dadurch wird vermieden, daß sich der Anfang des Fadenpfropfens 25 in diesen Rinnen festklemmt.

Eine zweite Funktion, welche die Kugeln 16 erfüllen, besteht darin, daß sie den mechanischen Druck bestimmen, gegen den der Faden 24 in die rohrförmige Kammer 3 gebracht wird. Dieser mechanische Druck läßt zusammen mit der Wirkung der Zuführ- oder Klemmwalzen 1 den Fadenpfropfen 25 entstehen.

Der gebildete Fadenpfropfen 25 wird der Einwirkung der Luft ausgesetzt, die durch die Leitung 21 dem Außenrohr 19 zugeführt, darin durch das Heizelement 22 erhitzt wird, durch die Öffnungen 20 ausströmt und mit dem Faden 24 die Zuführwalzen 1 passiert.

Diese Luft, welche auf eine Temperatur von etwa 160° C erhitzt ist, fördert außerdem die Kräuselwirkung und bringt eine Fixierung des Fadens in der gekräuselten Form zustande.

Sobald die Kugeln 16 durch den Faden bzw. Fadenpfropfen auf das Niveau gehoben worden sondern einen rechteckigen Querschnitt hat. Bei dieser Ausführungsform haben die Kugeln 16 vorzugsweise einen so großen Durchmesser, daß in der Breitenrichtung 26 der Stauehkammer mindestens vier Kugeln nebeneinander Platz finden können.

Die Wirkung der beschriebenen Vorrichtung wird an Hand des nachstehenden Beispiels näher erläutert. Ein Faden, bestehend aus Poly-e-aminocapronsäure mit einem Titer von 100 den und mit 35 Einzelfäden, wurde durch die Zuführwalzen 1 mit einer Geschwindigkeit von 140 m/Min, durch das Innenrohr 18 in die Stauehkammer eingeführt. Durch die Leitung 21 wurde ferner Luft in einer Menge von 6 l/Min, in das Rohr 19 gepreßt, in welchem sie bis auf eine Temperatur von 160° C erhitzt wurde. Die zylindrische Stauehkammer hatte einen Querschnitt von 33 mm².

Über den Zuführwalzen wurde ein Fadenpfropfen 25 mit einer Höhe von 120 mm aufrechterhalten, wodurch der Faden während etwa 60 Sekunden in gestauchtem Zustand gehalten wurde. Die Kanäle 12 mündeten in einer Höhe von 16 mm oberhalb der Klemmstelle der Walzen 1 in die Stauehkammer 3 aus. Hierdurch wurde Luft unter einem Vakuum von 50 mm Wasser abgesaugt. Zu Beginn des Betriebes, als sich noch kein Fadenpfropfen in der Stauehkammer befand, betrug die Höhe des Kugelstapels etwa 30 mm. Ein sich wollig anfühlender elastischer Faden wurde auf diese Weise hergestellt.

Zwecks Erzielung einer starken Kräuselung kann die Unterseite der rohrförmigen Kammer 3 gegebenenfalls noch mit Hilfe einer um diese Kammer angebrachten zusätzlichen Heizvorrichtung weitergeheizt werden. Dabei kann auch noch oberhalb der Zuführwalzen geheizte Luft in die Kammer 3 geführt werden.

Diese Luft kann dann mittels der oberhalb der Zuführwalzen 1 angebrachten Heizvorrichtung auf Temperatur gebracht werden. Diese Temperatur kann dieselbe oder höher sein als die durch das Rohr 19 zugeführte Luft und kann z. B. bis 190° C betragen.

Bei dieser Ausführung kann der zweite Heißluftstrom oberhalb der Zuführwalzen, z. B. von der ringförmigen Kammer 10 aus, in die Kammer 3 geblasen werden, während sämtliche heiße Luft zusammen mit der kalten Luft, die durch die öffnung 15 in die Kammer eintritt und sich darin im Gegenstrom zum Faden bewegt, an einer Stelle oberhalb

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sind, bei dem ein optimaler Kräuselungseffekt sicher 5o der zusätzlichen Heizvorrichtung, jedoch unterhalb ist, werden die Abzugswalzen in Umdrehung versetzt, der Oberseite des Fadenpfropfens abgesaugt werden.

wodurch das Abwickeln des Fadenpfropfens 25 von seiner Oberseite seinen Anfang nimmt. Die Kugeln 16 üben im Rollen eine reibende Wirkung auf die Oberseite des Fadenpfropfens aus, wodurch das Lösen des gekräuselten Fadens 24 aus dem Pfropfen 25 gefördert wird.

Die aus Polytetrafluoräthylen bestehende Einlage 13 erleichtert das Gleiten des Fadenpfropfens 25 durch die rohrförmige Kammer 3, wodurch es möglieh ist, mit einem verhältnismäßig hohen Fadenpfropfen 25 zu arbeiten und somit den Faden während längerer Zeit in gestauchtem Zustand einer Fixierungsbehandlung zu unterziehen. Letztere steigert die Haltbarkeit der Kräuselung. Die Ausführungsform entsprechend F i g. 5 unterscheidet sich von den Ausführungsformen nach den F i g. 1 bis 4 dadurch, daß die Stauehkammer 3 keinen runden, In diesem Fall ist es auch möglich, das Rohrsystem 17 wegzulassen.

Bei der beschriebenen Ausführungsform verwendet man einen Kugelstapel, um den mechanischen Druck zu bestimmen, gegen den der Faden in die rohrförmige Kammer eingeführt wird. Dazu braucht man im allgemeinen einen Kugelstapel in Höhe von wenigstens 3 cm. Hierbei ist zu bemerken, daß der vollständige mechanische Druck, gegen welchen der Faden in die Stauehkammer eingeführt wird, sich aus dem Gewicht der Kugeln und des Fadenpfropfens sowie der Reibung, welche die Kugeln und der Fadenpfropfen von der Kammerwand erfahren, ergibt. Der mechanische Druck kann jedoch zusätzlich noch mit Hilfe eines Kolbens bewirkt werden, der in der Stauehkammer 3 in bekannter Weise aufwärts und abwärts frei bewegbar und vorzugsweise

für die Fadenabfuhr mit einer Axialbohrung versehen ist.

In diesem Fall kann die Höhe des Kugelstapels kleiner sein; jedoch bleibt die Notwendigkeit, daß so viel Kugeln in der Stauchkammer vorhanden sind, daß in der Ruhelage der Vorrichtung, wenn in der Stauchkammer noch kein Fadenpfropfen gebildet ist, diese Kammer bis oberhalb der Zuführwalzen mit Kugeln gefüllt und der gebildete Fadenpfropfen während der Stauchkräuselung völlig von Kugeln be- ίο deckt ist.

Was den Durchmesser der Kugeln anbelangt, so ist zu bemerken, daß dieser auch größer als 1,5 mm sein kann. Jedoch auch in diesem Fall ist der Bedingung zu entsprechen, daß über der Klemmstelle der Zuführwalzen wenigstens eine gerade Anzahl Kugeln nebeneinanderliegt.

Claims (4)

Patentansprüche: 20

1. Stauchkräuselvorrichtung für laufende thermoplastische Fäden mit einer Stauchkammer, mindestens einem Paar Klemmwalzen zum Zuführen des Fadens in die Kammer, einem Mittel zur Ausübung eines mechanischen Druckes auf as den gekräuselten Faden in der Kammer sowie einer Fadenabführvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Ausübung des mechanischen Druckes auf das gekräuselte Fadengut mindestens eine Schicht Kugeln (16) von solchem Durchmesser vorgesehen ist, daß über der Klemmstelle der Zuführwalzen (1) mindestens zwei Kugeln zugleich auf diesen Walzen aufliegen, während die Anzahl der Kugeln (16) so groß ist, daß diese die Kammer (3) zumindest bis oberhalb der Walzen (1) füllen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauchkammer (3) an ihrer engsten Stelle (26) mindestens vier nebeneinanderliegende Kugeln (16) aufnimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den unteren Schlitz der Zuführwalzen (1) den zulaufenden Faden umgebende Luftzuführungsöffnungen (20) ausmünden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauchkammer (3) mit einer Einlage (13) aus Polytetrafluoräthylen ausgekleidet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 740 271;
französische Patentschrift Nr. 1 110 868:
USA.-Patentschrift Nr. 2 762 330.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 587/355 4.64

Bundesdruckerei Berlin