DE1287984C2

DE1287984C2 - Verfahren zur herstellung eines gebuendelten garns

Info

Publication number: DE1287984C2
Application number: DE1962P0030428
Authority: DE
Inventors: Frederick Cromwell Wilmington Del. Field jun (V.StA.)
Original assignee: EJ. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Del. (V.St.A.)
Priority date: 1961-10-23
Filing date: 1962-10-23
Publication date: 1978-05-03
Also published as: DK108449C; NL284634A; GB976478A; BE623884A; US3079746A; CH405594A; LU42561A1; DE1287984B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die mit der Erfindung zu lösende technische Aufgabe besteht in der Herstellung eines in seinem Kern im wesentlichen drallfreien, aus Stapelfasern bestehenden Garns, welches trotz Bündelung den Charakter von Stapelfasergarn aufweist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.

Dabei werden Stapelfasern in einem herkömmlichen Streckwerk zu einem Faserband verzogen. Das Faserband wird von dem letzten Verzugswalzenpaar mit Hilfe einer Ansaugdüse abgenommen, die mit einem komprimierbaren gas- oder dampfförmigen Arbeitsmittel betrieben wird. Die Fasern werden, nachdem sie die Ansaugdüse passiert haben, einer gesondert angeordneten Falschdralldüse zugeführt, die mit Hilfe eines gas- oder dampfförmigen Arbeitsmittels, das tangential zum laufenden Faserbündel eingeführt wird, dem Faserbündel einen Falschdrall verleiht.

Die von den Verzugswalzen abgeführten Stapelfasern haben einen Titer von mindestens 30 den und liegen im Streckwerk in der Form eines flachen Bandes von mindestens 7,6 mm Breite vor. Gemäß der Erfindung werden also die als Ausgangsstoffe verwendeten Stapelfasern auf einem herkömmlichen Streckwerk verzogen. Soweit von Endlosfadenbündeln ausgegangen wird, werden diese einer Reißverstreckung unterworfen. In Heiden Fällen erfolgt keine Verdichtung zu einem Faserbünde!. Das zugeführte Gut wird vielmehr zu einem bandförmigen Bündel paralleler Fasern verzogen und zu einer Breite von mindestens 7,6 mm ausgebreitet. Die Fasern können dem Verfahren in Form eines Stranges aus einem oder mehreren Vorgarnen, Kabeln oder niedriggedrehten Garnen aus organischen Textilfasern oder als Endlosfadenbündel zugeführt werden, wobei letztere durch ein Reißstreckwerk verzogen werden. Das Zuführungs- und Verzichverhältnis soll so gewählt werden, daß das Bündel nach dem Verziehen einen Titer von mindestens 30 den hat.

ΙΊ

Am einfachsten führt man einem Streckfeld mehrere Stapelfaser- oder Endlosfadenbündel parallel zueinander zu. Die Ansaugdüse ist unmittelbar hinter dem letzten Verzugswalzenpaar angeordnet In der Dralldüse wird das verstreckte Faserband, dem gegebenenfalls nachträglich Endlosfäden zugeführt werden, mit Hilfe eines mit mindestens halber Schallgeschwindigkeit strömenden gas- oder dampfförmigen Arbeitsmittels gedreht und sodann aufgewickelt Da die Fasern das letzte Verzugswalzenpaar in Bandform verlassen, kommt die Drehung ungleichmäßig auf den Querschnitt zur Einwirkung. Zuerst beginnt sich ein innerer Kern der Fasern zu drehen, und dann werden Außenfasern von dem sich drehenden Kern erfaßt, wobei diese eine geringere Drehung erhalten. Die Fasern unterliegen zu Anfang einer Verfestigung zu einem Garn mit stark gedrehtem Kern und weniger stark gedrehten Oberflächenfasern. Die Ansaugdüse bewirkt dabei, daß die Außenfasern erst eine Strecke abstromseitig von dem Festpunkt des Falschdralls von den bereits sich drehenden Kernfasern erfaßt und in die Drehbewegung einbezogen werden.

Das an der Dralldüse ankommende, gedrehte Garn wird dann während seines Laufs über die Düse hinaus zu den Aufnahmewalzen aufgedreht Da der Drall bei dem Verfahren gemäß der Erfindung jedoch nicht gleichmäßig eingefüh; t wird, erfolgt zuerst eine Aufdrehung der weniger stark gedrehten Oberflächenfasern und dann eine Drehung derselben in umgekehrter Richtung, während der Kern weiter aufgedreht wird. Diese Erscheinung wird hier als Drallübertragung bezeichnet. Da die Oberflächenfasern in dem Garn zu verschiedenen Zeitpunkten regellos erfaßt werden und dabei unterschiedliche Drehungen aufnehmen, erhält man durch die Drallübertragung Fasern, die unter verschiedenen Steigungswinkeln schraubenförmig um den Kern herum gedreht sind. Im allgemeinen ergeben sich in Abhängigkeit von den relativen Geschwindigkeiten des Fadenlaufs und der Drehung Steigungswinkel der Schraubenwindungen von i0bis80°.

Bei dem erfindungsgemäß hergestellten Garn tritt in einigen Abschnitten ein geringer abwechselnder S- und Z-Drall bei denjenigen Fasern auf, welche den Kern des Garnes bilden. Insgesamt gesehen jedoch ist der Drall der Kernfasern Null. Dieser gelegentlich auftretende abwechselnde S- und Z-Drall kann zur Verfestigung des Garns beitragen, aber hauptsächlich werden die Fasern durch die Oberflächenumwicklungen zusammengehalten. Da die Oberflächenfasern eine praktisch kontinuierliche Bindung längs des Garns bilden, wird zur Erzielung einer ausreichenden Garnfestigkeit nur ein kleiner Anteil benötigt.

Durch die französische Patentschrift 11 78 980 sind Vorrichtungen zur Herstellung von gebündeltem Garn aus Endlosfäden oder Fasern bekannt, bei denen der Drall durch eine pneumatische Dralldüse erzeugt wird, in der das den Drall erzeugende gas- oder dampfförmige Mittel eine Strömungsgeschwindigkeit von mindestens der Hälfte der Schallgeschwindigkeit hat Dabei können verschiedene Formen von gebündelten Garnen erhalten werden, und zwar insbesondere garbenartig gebündelte Garne, bei denen die Fäden des Kerns in bestimmten Abständen durch UmwicklungsfS.üen zusammengeschnürt sind.

In der französischen Patentschrift 12 42 895 sind Vorrichtungen beschrieben, mit denen Garne hergestellt werden können, die aus abwechselnden Abschnit-

ihrerseits mit Abschnitten chne Drehung durchsetzt sind. Dies wird erreicht, indem die Drehgeschwindigkeit des Garns beim Durchgang durch die Dralldüse variiert wird. Die auf diese Weise erhaltenen Garne bestehen aber nicht aus einem im wesentlichen drallfreien Faserkern, der seinerseits kontinuierlich von Fasern umwickelt ist, die in regellosen Schraubenwindungen mit einem Steigungswinkel von 10 bis 80° das Innere des Fadenbündels eng zusammenbündeln.

Die Ursache dafür, daß es nicht gelingt, nach der Lehre der beiden genannten Patentschriften gebündelte Garne der vorliegenden Art herzustellen, ist die, daß die Stapelfasern oder Eiullosfäden in den bekannten Vorrichtungen nicht zu einem flachen Band verzogen und der Dralldüse nicht durch eine Ansaugdüse zugeführt werden.

Geeignete Ausgangsstoffe für die Garne gemäß der Erfindung sind z. B. alle synthetischen und natürlichen Textilfasern bzw. -fäden und Kombinationen derselben, wie Baumwolle, Wolle, Seide, Ramie, Flachs, Jute, Hanf, oder aus Polyamiden, wie Poly-e-capronsäureamid und Polyhexamethylenadipinsäureamid, Polyundecansäureamid und Polyheptansäureamid; aus Celluloseestern, ζ. B. Celluloseacetat; aus Polyestern, insbesondere aus Terephthalsäure oder Isophthalsäure und einem niederen Glykol, z.B. Polyaihylenterephthalat, Polyhexahydro-p-xylylenterephthalat; aus Polyalkylenen, z. B. Polyäthylen, Linearpolypropylen usw.; aus Polyvinyl- und Polyacrylharzen, z. B. Polyacrylnitril, wie auch Mischpolymerisaten aus Acrylnitril und anderen mischpolymeri ■ sierbaren Monomeren; sowie aus Glas und Metall. Mischpolyester des Äthylenterephthalats, die außer Äthylenterephthalat noch andere mit Äthylenterephthalat mischpolykondensierbare Monomere in Mengen von weniger als 15% gebunden enthalten, sind ebenfalls geeignet.

In den Zeichnungen sind Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Seitenansicht,

F i g. 2 die entsprechende Draufsicht zu F i g. 1,

F i g. 3 eine Ansaugdüse im Schnitt nach der Linie 3-3 von Fig. 1,

Fig.4 eine Dralldüse im Schnitt nach der Linie 4-4 von Fig. 1,

F i g. 5 ein erfindungsgemäß hergestelltes gebündeltes Garn,

F i g. 6 eine andere Form des gebündelten Garns.

Bei der Vorrichtung gemäß F i g. 1 und 2 werden von den Spulen 13, 14 bzw. 15 Kabel 10, 11 und 12 abgezogen und dem Führungsorgan 16 sowie dem Einzugswalzenpaar 17/18 zugeführt. Das Kabel 10/11/12 wird dann dem es aufnehmenden Riemchen 19 zugeleitet und von diesem dem Verzugswalzenpaar 20/21 zugeführt. Das Riemchen 19 läuft über die Verzugsunterwalze 21 und über die Umlenkrolle 22. Wie in Fig.2 gezeigt, ist das Führungsorgan 16 so angeordnet, daß die Kabel auf dem Riemchen nebeneinanderliegen und während des Passierens des Spaltes des letzten Verzugswalzenpaars 20/21 zu einem einzigen Band 23 aus parallelen Fasern abgeflacht werden. Man kann an Stelle des in der Zeichnung gezeigten Riemchenstreckwerkes auch jedes andere Streckwerk verwenden, sofern nur die Fasern zwischen den letzten Verzugswalzen als Band von mindestens 7,6 mm Breite abgeführt werden. Die Fasern werden am Spalt der Verzugswalzen 20/21 von der A.nsaugdüse 24 aufgenommen und der Dralldüse 25 zugeführt Dann läuft das fertige Garn über die Führungswalze 26, die auch als Drallsperre dient, und wird auf die Spule 27 aufgewickelt, die von der Walze 28 an ihrer Oberfläche angetrieben wird.

Wie im einzelnen in F i g. 3 gezeigt, weist die Ansaugdüse 24 ein Gehäuse 30 mit einem Gaseinlaßkanal 31, einen Führungsring 32 und einen in das Gehäuse 30 eingeschraubten Austrittsteil 33 auf. Die Ansaugdüse 24 ist mit einem das Garn aufnehmenden konischen Einlaß 34 versehen, der beidseitig von den Gehäuseteilen 35, 36 begrenzt ist, die derart in Richtung auf die Verzugswalzen 20 und 21 abgeflacht sind, daß sie bis nahe an deren Klemmpunkt heranreichen. Der Einlaß 34 führt in die Gehäusekammer 37, in die in der Öffnung 38 seitlich im Düsenkörper das Rohr 31 zur Zuführung des gas- oder dampfförmigen Strömungsmittels eingeschraubt ist Der Führungsring 32 ist mit einer Anzahl von Kanälen 39 versehen, die das gas- oder dampfförmige Strömungsmittel im Winkel und in der vorliegenden speziellen Ausführungsform auch tangential in die Mittelöffnung der Düse lenken, wodurch auch ein geringer Vordrall erzeugt wird. Der Austrittstei! 33 weist eine einem Venturirohr ähnliche Bohoing 40 auf und ist mit seinem Ansatzstutzen 41 in das Gehäuse 30 so eingeschraubt, daß der Führungsring 32 festgehalten wird. Der Einlaß 34, der Führungsring 32 und der Austrittsteil 33 bilden mit der Bohrung 40 einen zusammenhängenden Durchlaß, durch den die Fasern der Dralldüse 25 zugeführt werden.

F i g. 4 zeigt die Dralldüse 25. Das Düsengehäuse 42 weist einen Gewindeansatz 43 auf, der als Bohrung zum Einleiten des gas- oder dampfförmigen Strömungsmittels dient. Das Düsengehäuse 42 ist rechtwinklig zu der Achse des Gewindeansatzes mit einer zylindrischen Bohrung 44 versehen, in die das gas- oder dampfförmige Strömungsmittel durch einen dünnen Kanal 45 aus der Bohrung des Gewindeansatzes tangential eintritt In der Bohrung 44 sitzt satt ein Zylinder 46, welcher in ihr mittels des Griffs 47 gedreht werden kann, der sich durch den Schlitz 48 in dem Düsengehäuse 42 nach außen erstreckt und innerhalb des Schlitzes geschwenkt werden kann. Der Zylinder 46 weist exzentrisch zu seiner Achse einen Garndurchlaß 49 auf, so daß längs einer Seite desselben eine Öffnung entsteht. Zum Anspinnen wird der Zylinder 46 mittels des Griffs 47 so gedreht, daß diese Öffnung mit einem Anspinnschlitz 50 im Düsengehäuse 42 fluchtet, der zur Einführung des Garns dient, und dann in die gezeigte Arbeitsstellung zurückgedreht. Das tangential in den Garndurchlaß 49 durch den Kanal 45 eintretende gas- oder dampfförmige Arbeitsmittel erzeugt einen Wirbel, der eine Drehung des Garns bewirkt.

Das Garnprodukt ist in der F i g. 5 erläutert, welche die Faserstruktur der in der gleichen Richtung "erlaufenden schraubenförmigen Umwicklungen um den Kern herum zeigt, der im wesentlichen von einem echten Drall frei ist. Die Oberflächenfasern sind in Form unregelmäßiger Schraubenlinien in verschiedenen Steigungswinkeln regellos, aber eng um den Kern herumgedreht und bilden eine praktisch kontinuierliche Bindung aus schraubenförmig gedrehten Fasern längs des Kerns. Das Garn hat eine Baumwollnummer von 50.

Beispiel 1

Drei Kabel mit 0-Drall - 900fädig, 1300 den - aus Polyethylenterephthalat- Endlosfäden werden mit !2,8 m/Min, der Vorrichtung p.ach Fig.! und 2

zugeführt. Zur Erleichterung des Reißstreckens werden Fäden mit einer stark variablen Bruchdehnung, die zwischen 70 und 130% variiert, bevorzugt. Die Kabel werden in geringem Abstand voneinander so durch den Spalt der Einzugswalzen 17/18 geführt, daß das Bündel eine Breite von nicht weniger als 6,4 mm zwischen den Fäden an den äußersten Seiten hat. Die Fäden werden in dem Reißstreckwerk derart zerrissen und ausgebreitet, daß sie ein Band aus parallelen Fasern von nicht weniger als 8 mm Breite bilden, das durch den Spalt der Verzugswalzen abgeführt wird. Diese werden mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 487 m/Min., d. h. mit der 38fachen Oberflächengeschwindigkeit der Einzugswalzen 17/18, angetrieben, um ein Streckverhältnis von 38 :1 zu erhalten. Der Abstand zwischen den ersten und letzten Walzen beträgt 30,5 cm.

Die Fasern des bandförmigen Bündels werden von den Verzugswalzen durch die Ansaugdüse gemäß F i g 3 aufgenommen, der Druckluft von Raumtemperatur und 3,5 atü zugeführt wird. Die in F i g. 4 gezeigte Dralldüse befindet sich 5,1 cm hinter der Ansaugdüse und wird ebenfalls mit Druckluft von Raumtemperatur und 3,5 atü betrieben. Die Düsen sind in der Verzugsebene angeordnet und in bezug auf die Verzugszone zentriert. Die Ansaugdüse regt dabei die Drallung unter Verfestigung der Fasern zu einem Garn an und führt Außenfasern des Bandes derart vorwärts, daß sie Oberflächenumwicklungen um ein stärker gedrehtes Kernbündel herum bilden. Die Dralldüse übt eine stärkere Drehkraft aus, wobei das Kernbündel auf den maximalen Drallwinkel gedreht und der Kerndrall hinter der Dralldüse entfernt wird, so daß eine Drallübertragung auf die Oberflächenumwicklungen zustande kommt. Das Garn wird mit einer Geschwindigkeit von 457 m/Min, aufgewickelt, woraus sich ein Zuführungsüberschuß in bezug auf die Aufwicklung von 5,5% ergibt

Beispiel 2

Man arbeitet nach Beispiel 1 unter Verwendung nichtgestreckter Kabel aus Polyethylenterephthalat, die jeweils einen Titer von 3500 den und 1170 Fäden aufweisen, wobei man das Verzugsverhältnis auf 73 :1 erhöht und mit einer Geschwindigkeit von 1006 m/Min, aufwickalt Der Druck der der Dralldüse 25 zugeführten Luft wird auf 7 atü erhöht. Das erhaltene Garn hat eine Baumwollnummer von 39.

Beispiel 3

Unter Verwendung der Vorrichtung nach Beispiel 1 wird aus einem einzigen Bündel eines 40 000fädigen 80 000-den-Fadenkabels aus Polyacrylnitril erfindungsgemäß ein gebündeltes Garn hergestellt Das Kabel wird bei einem Verzugsverhältnis von 21 und einer Geschwindigkeit an den letzten Verzugswalzen von 93 m/Min, zu einem bandförmigen Bündel von mindestens 51 mm Breite verzogen. Die Düsen werden mit Druckluft von 3,5 atü betrieben, und das Garn wird mit 91 m/Min, aufgewickelt Das erfindungsgemäße Garn ist in Fig.6 dargestellt. Es weist außer den in Fig.5 gezeigten, in der gleichen Richtung verlaufenden Umwicklungen auch dichte Stellen auf, an denen das Garnbündel durch die gleichzeitigen 5- und Z-Drehungen der Oberflächenfasern verdichtet wird. Das Garn hat eine Baumwollnummer von 1,4.

Beispiel 4

Zwei Stränge eines 460fädigen ungedrehten 700-den-Kabels aus Polyacrylnitril werden über .einer heißen Platte bei 105 bis 110⁰C bei einem Verzugsverhältnis von 11 und einer Geschwindigkeit der letzten Verzugswalzen von 96 m/Min, zu einem bandförmigen Bündel von 8mm Breite verzogen. Es wird die Vorrichtung nach Beispiel 1 verwendet, wobei man die Dralldüse 25 jedoch mit Heißluft von 100°C und 7,0 atü speist und das Garn mit 91 m/Min, aufwickelt. Man erhält ein außerordentlich gleichmäßiges Garn mit einer Baumwollnummer von 44.

Beispiel 5

Die in F i g. 1 und 2 abgebildete Vorrichtung eignet sich auch zum Verfestigen von Strängen aus verschiedenartigen Fasern zu einem Garn, bei dem eine Faserart im Kern und eine andere Faserart in den Oberflächenumwicklungen überwiegt. Wie im Beispiel 1, aber bei einem Verzugsverhältnis von 29 und einer Geschwindigkeit der Verzugswalzen von 102 m/Min, werden drei Bündel eines 870fädigen 1300-den-Kabels aus Polyethylenterephthalat zu einem bandförmigen Bündel paralleler Fasern verzogen. An den letzten Verzugswalzen wird ein 34fädiges 70-den-Garn aus Polyhexamethylenadipinsäureamid mit 20 Z-Drehungen je Meter zugeführt und die Kombination durch Drallübertragung gemäß Beispiel 1 verfestigt; das Mischgarn wird mit 87 m/Min, aufgewickelt. Das Garn hat eine Baumwollnummer von 22. Man erhält ein gebündeltes Garn, in welchem Oberflächenfasern aus Polyäthylenterephthalat schraubenförmig hauptsächlich in einer Richtung um einen Kern aus Nylonfäden im Gemisch mit Polyäthylenterephthalatfasem herumgewickelt sind.

An Stelle des 70-den-Polyamidgarns kann man auch einen Strang aus Glas- oder Metallfäden einführen und ein Produkt erhalten, das Glasfaden oder Draht im Kern enthält. Diese Arbeitsweise eignet sich zur Herstellung von Erzeugnissen höherer Festigkeit, Raumbeständigkeit oder Ultraviolettbeständigkeit sowie zum Isolieren von Metalleitern.

Beispiel 6

Man arbeitet nach Beispiel 5 unter Ersatz de: Polyamids durch ein 420-den-Elastomer-Garn (segmen· tiertes Polyurethan), das gemäß Beispiel 1 der US-Pa tentschrift 29 99 839 hergestellt ist und auf das 5,4fachs gereckt wird. Die Düsen werden mit Luft vor Raumtemperatur und 4,2 atü betrieben. Man erhält eii elastisches Garn mit elastomerem Kern und ähnlicher Oberflächenumwicklungen wie im Beispiel 5.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von gebündeltem Garn, bei dem Stapelfasern in einem Streckwerk zu einem Faserband von mindestens 30 den verzogen und von dem letzten Walzenpaar des Streckwerks einer Falschdralldüse, die mit einem mit mindestens halber Schallgeschwindigkeit strömenden gas- oder dampfförmigen Arbeitsmittel beaufschlagt wird, und von dort einer Aufwickelvorrichtung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelfasern zu einem flachen Faserband von mindestens 7,6 mm Breite verzogen und von dem letzten Verzugswakienpaar einer Ansaugdüse zugeführt werden, die unmittelbar hinter dem letzten Verzugswalzenpaar angeordnet ist. und die Stapelfasern zu der Dralldüse fördert

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verarbeitung von Endlosfadenbündeln eine Reißverstreckung erfolgt

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugdüse Fasern von mindestens 10 cm Länge zugeführt werden.