-
Vorrichtung zum Kräuseln von Fäden oder Fadenbündeln aus thermoplastischem
Kunststoff Es ist eine Vorrichtung zum Kräuseln von Fäden oder Fadenbündeln aus
thermoplastischem Kunststoff bekannt, bei welcher der Faden oder das Fadenbündel
(nachfolgend der Einfachheit halber kurz Faden genannt) zunächst über eine Heizfläche
gezogen wird, um ihn zu erhitzen, und anschließend in erhitztem Zustand in winkelförmiger
Bahn um die Schneide einer Klinge gezogen wird. Da es für das Ergebnis wichtig ist,
daß der Faden in möglichst heißem Zustand um die Klingenschneide gezogen wird, muß
die Heizfläche innerhalb des Winkels der Fadenbahn möglichst nahe der Klinge angeordnet
sein. Bei dieser Anordnung wird die Klinge stark aufgeheizt, wobei sie im Betrieb
etwa die Temperatur annimmt, wie sie der Faden beim Herüberziehen über die Klingenschneide
besitzt. Das hat man bisher nicht als schädlich angesehen, da die Aufheizung des
Fadens vor dem Herüberziehen über die Klinge sowieso nur ausgeführt wurde, um sicherzustellen,
daß der Faden, der ja ein schlechter Wärmeleiter ist und daher einige Zeit benötigt,
ehe er durch den ganzen Querschnitt hindurch erhitzt ist, zu dem Zeitpunkt der Berührung
mit der Klingenschneide die gewünschte hohe, vorzugsweise dem Klebpunkt des thermoplastischen
Kunststoffs möglichst nahe liegende Temperatur besitzt.
-
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die Kräuselung noch
wesentlich verbessert werden kann, wenn der auf die hohe Temperatur erhitzte Faden
in dem Zeitpunkt, in dem er von der Klingenschneide die scharfe Krümmung erhält,
also unmittelbar in dem Winkel seiner Bahn, auf der Innenseite gekühlt wird.
-
Dieses ist bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch erreicht,
daß die Klinge in wärmeleitender Berührung mit einem wärmeableitenden Metallstück
aus einem Metall hoher spezifischer Wärmeleitung steht.
-
Bei einer ausgeführten Vorrichtung wurde durch die Ausbildung gemäß
der Erfindung erreicht, daß trotz unmittelbarer Nachbarschaft von Klinge-und Heizfläche
im Winkel der Bahn die Klinge eine Betriebstemperatur aufweist, die etwa 50° C und
damit merklich tiefer liegt als die Temperatur des mit ihm in Berührnmg stehenden
Fadens.
-
Zweckmäßigerweise ist das Metallstück, mit dem die Klinge in wärmeleitender
Berührung steht, Teil eines Halters für die Klinge.
-
Es wurde ferner gefunden, daß es sehr erwünscht ist, wenn der Faden
unmittelbar nach Berührung mit der Klingenschneide insgesamt abgekühlt wird. Das
kann bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch erreicht werden, daß gemäß
einem ' weiteren Merkmal der hinter der Klingenschneide liegende Fadenführer so
angeordnet wird, daß der Faden nach Verlassen der Schneide der Klinge an der Rückseite
der letzteren anliegt.
-
Eine konstruktiv sehr einfache Lösung ergibt sich, wenn das Metallstück
als Träger der Klinge-ausgebildet ist und ein vorzugsweise aus federndem Blech gebogenes
Haltestück aufweist; mit dem es in 'bestimmter Lage an dem Heizstreifen' gehalten
wird. Dabei kann der Klingenträger eine Aussparung bzw. Vertiefung zur Aufnahme
der Klinge besitzen und das federnde Haltestück so ausgebildet sein, daß es auch
die Klinge in dieser Aussparung festhält.
-
Um die Berührung des Fadens mit der Rückseite der Klinge zu ermöglichen,
kann der Klingenträger bei der vorgenannten Ausbildung gabelförmig ausgebildet sein
und in dem Schlitz zwischen seinen Schenkeln die Rückseite der- Klinge zur Berührung
mit den von der Klingenschneide ablaufenden Fäden freigeben.
-
Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
F i g. 1 ist eine schämatisch gezeichnete perspektivische
Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kräuseln von Fäden oder Fadenbündeln;
F i g. 2 ist der in größerem Maßstabe gezeichnete Aufriß des Klingenhalters der
Vorrichtung von Fig.l; F i g. 3 ist ein Querschnitt längs der Linie III-111 in F
i g. 2; F i g. 4 zeigt im Aufriß eine andere Ausbildungsform des erfindungsgemäßen
Klingenhalters; F i g. 5 ist die Rückansicht des Klingenhalters nach Fig.4; F i
g. 6 ist ein Querschnitt längs der Linie VI-VI in F i g. 4.
-
Bei der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung nach der Erfindung läuft
von einer durch den nicht gezeigten Rahmen unterstützten Vorratsspule 10 ein Faden
oder Fadenbündel 12 durch eine über der Vorratsspule liegende Führungsöse 14 zu
einer Fadenbremse 16, welche die Aufgabe hat, sich beim Abziehen des Fadens von
der Vorratsspule 10 ergebende Spannungsschwankungen auszugleichen und den Faden
12 weiterzuspannen. Nach Verlassen der Fadenbremse 16 kommt der Faden mit einer
Heizeinrichtung 18 in Berührung, welche von einem Streifen aus Metall, z. B. aus
nichtrostendem Stahl, gebildet wird. Gemäß F i g.1 besitzt der Heizstreifen 18 eine
Rückenfläche 20, zwei Seitenkanten 22 und 24 sowie eine von dem Faden 12 berührte
Oberfläche 26, die vorzugsweise derart konvex gekrümmt ist, daß ihr Krümmungsradius
zwischen etwa 100 und 250 mm liegt, damit der Faden die Fläche ohne Unterbrechung
berührt. Der Heizstreifen 18 ist so breit, daß der darüber hinweggezogene Faden
auf die gewünschte Temperatur erhitzt wird und vorzugsweise so dünn, wie es sich
noch mit der erforderlichen Festigkeit und Starrheit vereinbaren läßt. Der Heizstreifen
wird durch einen durch ihn hindurchgeschickten elektrischen Strom erhitzt und ist
zu diesem Zweck durch zwei Leitungen 28 und 30 mit einem Regeltransformator 32 verbunden,
der über die Zuleitungen 34 und 36 vom Netz gespeist wird.
-
Nachdem der Faden 12 über die gewölbte Fläche 26 des Heizstreifens
18 hinweggelaufen ist, passiert er die Schneide einer Klinge 38, die durch einen
Klingenhalter 40 unterstützt wird. Nach dem Verlassen der Schneide der Klinge läuft
der Faden in Berührung mit der Rückseite der Klinge 38 weiter zu einer Umlenkrolle
42 und von dort aus zu einem für das Abziehen des Fadens 12 dienendem Schränkwalzenpaar
44 mit den Rollen 46 und 48. Der Faden ist ein oder mehrere Male um die beiden Rollen
46 und 48 herumgeschlungen und läuft dann über eine Umlenkrolle 50 und durch eine
Führungsöse 52 zu einer als Aufwickelvorrichtung dienenden Ringspindel 54.
-
Der Klingenhalter 40 umfaßt ein aus federndem Blech gebogenes Haltestück
56, das auf der Rückseite 20 des Heizstreifens 18 angeordnet ist und vier Haltenasen
58, 60, 62 und 64 besitzt, die um die Seitenkanten 22 und 24 des Heizstreifens 18
herumgreifen, um das Haltestück 56 gegenüber dem Heizstreifen in der gewünschten
Lage zu halten. Durch Schrauben 68 ist an dem Haltestück 56 eine Platte 66 aus einem
Metall hoher spezifischer Wärmeleitung befestigt. Ein mittlerer Abschnitt dieser
Platte 66 ist so geformt, daß unmittelbar unterhalb der Kante 24 des Heizstreifens
18 eine Vertiefung 72 gebildet ist, deren Grund unterhalb der Rückseite der Platte
liegt.
-
In der Vertiefung 72 wird durch die Haltenasen 62 und 64 des aus Federblech
bestehenden Haltestücks 56 eine Klinge 38 aus blauem Kohlenstoff-Federstahl oder
nichtrostendem Stahl festgehalten. Die Klinge befindet sich dabei in dem durch die
Materialstärke der Haltenasen 62 und 64 vorbestimmten Abstand von dem Heizstreifen
18. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, diesen Abstand kleiner als das 200- bis
500fache des Fadendurchmessers und vorzugsweise kleiner als etwa das 25-bis 50fache
des Fadendurchmessers zu wählen. Das Haltestück 56 ist vorteilhafterweise so geformt,
daß der Winkel zwischen der Ebene der Klinge 38 und der Tangente an die Oberfläche
des Heizstreifens 18, dort, wo ihn der Faden verläßt, einen Wert zwischen etwa 20
und 40° hat.
-
Die Klinge 38 wird durch die Haltenasen 62 und 64 so innerhalb der
Vertiefung 72 festgehalten, daß ihre an dem Faden angreifende Schneide an der vorderen
Begrenzungskante der Vertiefung 72 anstößt. Dadurch hat die Klinge eine vorbestimmte
Lage zu dem Heizstreifen 18. Der Abstand der Klingenschneide von der vom Faden berührten
Oberfläche des Heizstreifens soll vorteilhafterweise nicht größer sein als etwa
das 300- bis 600fache des Fadendurchmessers.
-
Das freie Ende der Platte 66 ist gegabelt, so daß zwei Schenkel 74
und 76 vorhanden sind, die durch einen Schlitz 78 voneinander getrennt sind, der
sich bis jenseits der Vertiefung 72 erstreckt. Die Breite des Schlitzes 78 ist so
gewählt, daß der Faden bzw. das Fadenbündel ungehindert hindurchlaufen kann. Die
Schenkel 74 und 76 ragen über die Kante 24 des Heizstreifens 18 hinaus und dienen
als Kühlrippen, mittels denen von dem Klingenhalter 40 aufgenommene Wärme an die
Umgebungsluft abgegeben wird. Der gesamte Flächeninhalt und die Masse der Platte
66 sind groß im Vergleich zu Flächeninhalt und Masse der Klinge 38, so daß die Platte
gut die Wärme von der Klinge ableiten kann. Die Masse der Platte soll mindestens
etwa das 4- bis 10fache derjenigen der Klinge ausmachen, und der gesamte Flächeninhalt
der Platte soll mindestens dem 2- bis 5fachen desjenigen der Klinge entsprechen.
Die spezifische Wärmeleitfähigkeit des Metalls der Platte 66 soll mehr als etwa
0,1 cal/sec/° C und vorzugsweise mehr als etwa 0,3 cal/sec/° C betragen, so daß
der Temperaturgradient innerhalb der Platte 66 sehr klein ist und die Wärme von
der Klinge 38 schnell abgeführt wird. Als gut für diesen Zweck geeignet haben sich
Aluminium und Kupfer oder Legierungen aus diesen beiden Metallen erwiesen.
-
Um die Vorrichtung zu betreiben, fädelt man einen von der Vorratsspule
10 abgezogenen Faden in der bereits beschriebenen Weise derart ein, daß er die Oberfläche
des Heizstreifens 18 zwischen den Haltenasen 62 und 64 berührt und dann durch den
Schlitz 78 hindurch um die Schneide der Klinge 38 herum und längs der Unterseite
der Klinge läuft. Da die Tiefe der Vertiefung 72 größer ist als die Dicke der Platte
66 und sich der Schlitz 78 bis jenseits der Vertiefung erstreckt, ist es ersichtlich,
daß der Faden 12 auf seiner Bahn keine Fläche des Klingenhalters 40 berührt, wenn
er innerhalb des Schlitzes 78 richtig zentriert ist. Es brauchen daher keine Flächen
des
Klingenhalters hochgradig poliert und gehärtet zu werden.
-
Sobald die Vorrichtung vorschriftsmäßig eingefädelt ist, bringt man
den Heizstreifen 18 auf Temperatur, indem man den Transformator 32 entsprechend
einregelt. Obwohl der Heizstreifen ziemlich heiß wird, wird die Klinge 38 auf einer
verhältnismäßig niedrigen Temperatur gehalten, denn sie befindet sich nicht in unmittelbarer
Berührung mit dem Heizstreifen und steht über eine große Fläche mit der Platte 66
in Berührung. Sobald der Heizstreifen die richtige Betriebstemperatur erreicht hat,
werden das Schränkwalzenpaar 44 und die Ringspindel 54 in Betrieb gesetzt. Dann
wird die Spannung des Fadens geprüft und gegebenenfalls eingeregelt.
-
Während sich die Vorrichtung in Betrieb befindet, ist die Klingentemperatur
periodisch zu prüfen, um Gewähr dafür zu bieten, daß eine ausreichende Kühlung erfolgt.
Die zur Erzielung des günstigsten Ergebnisses erforderliche Kühlwirkung variiert
mit der Laufgeschwindigkeit des Fadens; denn wenn die Laufgeschwindigkeit sehr hoch
ist, steht der Faden während einer kürzeren Zeit mit der Klingenschneide in Berührung
als es bei einer niedrigeren Laufgeschwindigkeit der Fall wäre. Damit die Temperatur
der Oberfläche des Fadens während ihrer Berührung mit der Klingenschneide um ein
bestimmtes Maß abgesenkt wird, muß somit die Temperatur der Klinge an ihrer Berührungsstelle
mit dem Faden bei höherer Fadenlaufgeschwindigkeit niedriger sein. Da ferner der
mit hoher Geschwindigkeit laufende Faden eine große Wärmemenge auf die Klingenkante
überträgt, kann es erforderlich sein, daß die mittlere Temperatur der Klinge erheblich
unterhalb der Temperatur der Klinge an ihrer Berührungsstelle mit dem Faden liegt.
Aus diesem Grunde muß man im allgemeinen bei sehr hohen Laufgeschwindigkeiten mit
einer sehr kühlen Klinge arbeiten, wenn man die besten Ergebnisse erzielen will.
Wenn sich dagegen die Klinge auf einer sehr niedrigen Temperatur befindet und die
Laufgeschwindigkeit sehr niedrig ist, ist es möglich, daß sich der Faden zu stark
abkühlt, bevor er den winkelförmigen Bahnabschnitt durchlaufen hat. Es hat sich
gezeigt, daß das Verhältnis zwischen der Fadenlaufgeschwindigkeit in m/min und dem
Unterschied zwischen der mittleren Temperatur der Klinge und der Temperatur des
Fadens bei seiner Berührung mit der Klinge bzw. der Temperatur des Heizstreifens,
wenn die Anordnung derart ist, daß man annehmen kann, daß sich der Faden annähernd
auf der Temperatur des Heizstreifens befindet, zwischen etwa 5 und 0,08 und
vorzugsweise zwischen etwa 1,3 und 1,6 betragen sollte. Bei Nylongarn, das zum Kräuseln
mit einer Temperatur zwischen etwa 140 und 170° C über die Klinge gezogen wird,
wobei die gebräuchlichen Laufgeschwindigkeiten zwischen etwa 27 und 73 m/min liegen,
beträgt die mittlere Temperatur der Klinge vorzugsweise zwischen etwa 15 und 70°
C. Wenn eine Prüfung der Klingentemperatur ergibt, daß sie im Hinblick auf die vorstehenden
Richtwerte zu hoch ist, muß man entweder die Laufgeschwindigkeit des Fadens verringern
oder den Klingenhalter durch einen anderen mit größerer Kühlwirkung ersetzen.
-
Der in den F i g. 4 bis 6 gezeigte Klingenhalter besitzt ein Haltestück
82 ebenfalls aus federndem Blech, welches mittels der Haltenasen 84 bis 87 in der
gewünschten Lage gehalten wird. An dem Haltestück 82 ist mittels Schrauben 88 und
90 ein winkelförmiger Klingenträger 92 aus einem Metall mit hoher spezifischer Wärmeleitfähigkeit
befestigt. Dieser Träger 92 hat zwei von dem Heizstreifen 80 weg nach
unten ragende Schenkel 94 und 96. Diese haben die gleiche Aufgabe wie die
Schenkel 74 und. 76 des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels.
-
Der Klingenträger 92 erstreckt sich über eine Seitenkante des Heizstreifens
80 hinaus und besitzt unmittelbar unterhalb dieser Seitenkante eine nach
oben offene Vertiefung oder Aussparung 98, die eine ausreichende Breite besitzt,
um eine Klinge 100 aufzunehmen. Die Bodenfläche der Vertiefung, auf der die
Klinge 100 liegt, schließt mit der Tangente an die Oberfläche des Heizstreifens
80, dort wo sie der Faden verläßt, einen größeren Winkel ein als die Oberseite des
Klingenträgers 92.
-
Der Klingenträger 92 weist einen Schlitz 102 auf, der sich von seiner
Vorderkante etwa im rechten Winkel zur Längsachse der Klinge 100 mindestens durch
die Vertiefung 98 hindurch erstreckt. Ferner besitzt er eine Nut 104, die
sich von dem Raum zwischen den Schenkeln 94 und 96 zu dem Schlitz 102 erstreckt.
Der Grund dieser Nut 104 verläuft etwa parallel zur Ebene der Klinge 100,
und die Nut ist so tief, daß der über die Unterseite der Klinge 100
hinweggezogene
Faden durch die Nut hindurchläuft, ohne deren Begrenzungsflächen zu berühren. Da
die Bodenfläche der Vertiefung 98 einen Winkel mit der Ebene der Oberseite des Trägers
92 bildet, ist es ersichtlich, daß die Nut 104 zur Rückseite des Gliedes 92 hin
eine geringere Tiefe aufweisen kann (F i g. 6), so daß oberhalb des hinteren Teils
der Nut eine größere Materialstärke vorhanden ist und damit der Träger ausreichende
Festigkeit besitzt.
-
Die Haltenasen 86 und 87 ragen in die Vertiefung 98 hinein
und üben einen kräftigen Federdruck auf den Boden der Vertiefung aus, wenn keine
Klinge in die Vertiefung eingesetzt ist. Wenn man eine Klinge zwischen die Haltenasen
86 und 87 und die Bodenfläche der Vertiefung 98 einbringt, wird somit die Klinge
kräftig gegen den zur Wärmeableitung dienenden Klingenträger 92 gedrückt, wobei
sie in einem der Stärke der Haltenasen 86 und 87 entsprechenden festen Abstand von
dem Heizstreifen 80 gehalten wird. Wie bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
ist die richtige Lage der Klinge gegenüber dem Heizstreifen dadurch gewährleistet,
daß ihre Schneide an der vorderen Seitenwand der Vertiefung 98 anliegt.
-
Bei beiden Ausführungsbeispielen läßt sich die Klinge leicht seitlich
verschieben, um einen neuen Teil der Schneide mit dem Faden in Berührung zu bringen,
ohne daß die Fluchtung der Klinge geändert wird.