DE1410431B2 - Vorrichtung zum fortlaufenden Kräuseln von thermoplastischem Garn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum fortlaufenden Kräuseln von thermoplastischem Garn, welches unter Spannung über einen Falschzwirnkopf und durch eine diesem vorgeschaltete Heiz- und Kühlzone läuft. Die Vorrichtung dient insbesondere zur Bearbeitung von Polyamid oder anderen thermoplastischen Garnen, wie Nylon, Vinyon, Orion, Velon, Dacron, Saran od. dgl.

Gemäß der belgischen Patentschrift 5 19 606 soll das Garn in der Kühlzone durch gasförmige oder dampfförmige Medien gekühlt werden. Das ist sehr umständlich und erfordert zusätzliche Maßnahmen.

Demgegenüber wird gemäß der Erfindung eine sehr einfache und zuverlässige Vorrichtung dadurch geschaffen, daß in der Kühlzone ein die Wärme in den Zwischenraum zwischen Heizzone und Zwirnrolle abstrahlender Ballon ausgebildet ist.

Eine Ballonbildung ist bei Vorrichtungen dieser Art an sich bereits aus der britischen Patentschrift 4 64 981 bekannt. Hier dient diese Maßnahme aber dazu, zwei zusammen behandelte Garne zu trennen und einen verbleibenden Zwirn zu beseitigen. Eine Kühlwirkung ist hier nicht vorzusehen, zumal der Ballon nach der Falschzwirneinrichtung gebildet wird und nicht zwischen dieser und der Heizeinrichtung.

Es ist überraschend, daß durch die Ballonbildung eine sehr rasche und wirksame Kühlung und damit eine sofortige Abkühlung des Garnes nach dem Austritt aus der Heizzone erfolgt, die sogar so wirksam ist, daß eine genaue Temperaturausführung in der Heizzone unter Ausgleich von Veränderungen in der Außen- oder Raumtemperatur und der Wärmeübertragung auf das durch die Heizvorrichtung wandernde Garn zum Tragen kommt. Es können also mit der Vorrichtung verbesserte durchgehend gleichförmige und im Hinblick auf ihre physikalischen Eigenschaften z. B. die äußere Erscheinung dicke Färbeeigenschaften, Kräuselungen u. dgl. sehr gleichförmige Garne hergestellt werden.

In den Zeichnungen sind Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt.

F i g. 1 ist eine Teilvorderansicht der Vorrichtung nach der Erfindung;

F i g. 2 ist eine teilweise geschnittene Teilseitenansicht entsprechend F i g. 1.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist mit einem oberhalb der Maschine angeordneten Gatter 9 für eine Spule P des zu bearbeitenden Garnes einer Streckvorrichtung 11 und einer als Falschdrallvorrichtung ausgebildeten Spindel 2 versehen. Zwischen der Streckvorrichtung 11 und der Spindel 2 ist eine Heizvorrichtung angeordnet.

Die Vorrichtung 10 ist elektrisch beheizt, wobei ihr Strom über zwei Zuführungsschienen 12 und 13 zugeführt wird. Die erforderliche Hitze wird gleichmäßig aufrechterhalten durch einen Strom konstanter Spannung, die aus Sicherheitsgründen 24 Volt nicht überschreiten sollte, über einen selbsttätigen Induktionsspannungsregler 17 und einen Schalter 29 eines Stromkreises 18,19, wobei der Regler durch Leitungen 20, 21 über einen Schalter 30 mit einem von Hand einstellbaren Induktionsspannungsregler 22 verbunden ist, der seinerseits über Leitungen 23 und 24 mit der Primärspule eines Transformators 23 verbunden ist, der über Leitungen 26,27 mit den Zuführungsschienen 12 und 13 in Verbindung steht Der Induktionsspannungsregler 17 wird selbsttätig durch ein Temperaturmeßgerät 28 gesteuert, das in der Heizvorrichtung 10 untergebracht ist. Als Spannungsregler 17 und 21 sowie als Temperaturmeßgerät 28 können im Handel übliche Geräte verwendet werden, durch deren Zusammenwirken die Temperatur in der Heizvorrichtung unter Ausgleich von Veränderungen der Außen- oder Raumtemperatur und der Wärmeübertragung auf das durch die Heizvorrichtung wandernde Garn verändert werden kann. Die Schalter 29 und 30 sind von Hand zu betätigende Sicherheitsschalter beliebiger Art.
Die Heizvorrichtung 10 kann aus einem Rohr aus einem Nichteisenmetall bestehen, das einen kleinen Durchmesser und eine schmale Bohrung aufweist und durch das Garn Y hindurchgeführt wird. Dieses Rohr ist außen mit einer Muffe aus Glas oder einem anderen elektrischisolierenden Material versehen und von einer Spule aus Widerstandsdraht umgeben. Es ist eingebettet in einen dickwandigen Mantel aus elektrisch- und wärmeisolierendem Material, das aus Glasfasern, gealtertem Asbestgranulat od. dgl. bestehen kann und umgeben ist von einem dünnen zylindrischen Metallgehäuse 36. Am oberen und unteren Ende ist das Gehäuse teilweise abgeschlossen durch Abdeckungen, die ebenfalls aus Blech bestehen können und zwischen denen und dem Mantelmaterial Scheiben aus gepreßtem Asbest od. dgl. zwischengeschaltet sind, um den Wärmeaustausch von dem heißen Rohr durch das Gehäuse oder umgekehrt auf ein Minimum herabzusetzen. Der Wicklungsabstand der Heizspule steigt vom unteren Ende des Rohres an dem das Garn eintritt, zur Mitte des Rohres hin allmählich an und nimmt im gleichen Maße gegen das obere Ende oder Austrittsende des Rohres hin gleichmäßig ab. Infolgedessen wird an dem Eintritts- und dem Austrittsende des Rohres, an denen der Wärmeverlust größer ist, auch ein größerer Betrag an elektrischer Energie zur Verfügung gestellt, wodurch es möglich ist, eine erwünschte gleichmäßige Temperatur über das ganze Rohr aufrechtzuerhalten und ein kürzeres Rohr zu verwenden, als dieses anderenfalls erforderlich wäre. In die Leitung vom einen Ende der Spule nach außen ist ein Handschalter 42 eingeschaltet, der in F i g. 1 schematisch angedeutet ist und der isoliert auf der Schiene 12 angeordnet ist.

Bei einer abgeänderten Heizvorrichtung kann das Rohr für das Garn in axialer Richtung in einem evakuierten Gehäuse mit abgerundeten Enden aus nicht zerbrechlichem Material angeordnet sein, wobei die Enden des Rohres dicht in Muffen eingepaßt sind, die hermetisch in die Enden des Gehäuses eingesetzt sind. In diesem Falle ist die Heizspule derart um das Rohr, das wie in das Rohr der zuerst beschriebenen Heizvorrichtung

einen äußeren Überzug aus Isoliermaterial aufweist, gewickelt, daß keine Induktion auftritt.

Die Streckvorrichtung 11 weist zwei kammartige Flügel 55 und 56 auf, die abwechselnd angeordnete, mit

kurvenförmigen Enden versehene Zähne aufweisen, zwischen denen das Garn Y hindurchläuft und geführt wird. Der Flügel 55 ist fest zwischen zwei in senkrechter Richtung in einem Abstand angeordneten, nach vorne vorspringenden Ansätzen 57 einer Halteplatte 58 angebracht, während der Flügel 56 um einen Scharnierzapfen zwischen einem anderen Paar von in senkrechter Richtung in einem Abstand angebrachten und nach vorne vorstehenden Ansätzen der gleichen Platte schwenkbar angeordnet ist Der schwenkbare Flügel 56 ist mit einer Spannfeder versehen. Es ist möglich, die Kraft der Feder zu variieren und den von dem Flügel 56 auf das Garn ausgeübten Druck zu regulieren, um die Hemmung oder Streckung, die dem Garn mitgeteilt wird, einzustellen.

Die eigentliche Spindel 75, die durch ein Band 8 angetrieben wird, ist verhältnismäßig kurz und wird aus zwei Stahlrohren von geringem Gewicht gebildet, deren unteres teilweise teleskopartig in das obere eingepaßt ist und eine schmale Bohrung von einem Durchmesser aufweist, der es ermöglicht, daß das hindurchtretende Garn frei durch die Bohrung laufen kann. In der .Praxis kann das obere Rohr der Spindel 75 etwa 51 mm lang sein und einen Durchmesser von etwa 13 mm aufweisen, während das untere Rohr etwa 92 mm lang ist mit einem äußeren Durchmesser von 7,9 mm und einer Bohrung von 4,8 mm, wobei das Gesamtgewicht annähernd 65 g ist und die Gesamtlänge der ineinandergepaßten Rohre annähernd 117,5 mm beträgt. Der Umfang des oberen Teiles dient als Antriebsfläche, die in Berührung mit dem Riemen 8 der im übrigen üblichen Spinnmaschine steht. Die Spindel 75 ist in einem Paar von Hochleistungskugellagern gelagert, die in senkrechter Richtung durch eine Muffe, die den unteren Teil der Spindel umgibt, in einem Abstand von etwa 25 mm gehalten werden. Die Kugellager sind unter Zwischenschaltung von Gummiringen, die die äußeren Lauf ringe umgeben, in ein zylindrisches Gehäuse eingebettet, das sich mit einem Zwischenraum am Umfang nach unten durch eine öffnung in dem Schwenkarm 79 erstreckt

Die einander gegenüberliegenden Seitenteile des oberen Endes des oberen Rohrteiles der Spindel 75 sind konkav abgeschnitten an einem Radius der größer ist als der der Flansche der eingeschnittenen Rolle 82. Die Tatsache, daß der Außendurchmesser der Spindel 75 an der Antriebsfläche etwa 13 mm beträgt, bewirkt, daß ohne Änderunjg der Bandgeschwindigkeit eine etwa doppelte Spindelgeschwindigkeit gegenüber den üblichen Spindeln, die im allgemeinen etwa einen äußeren Durchmesser von 25 mm an ihrer Antriebsfläche aufweisen, erzielt wird. Die dünne Wandung, die geringe Länge von etwa 50 mm und der geringe äußere Durchmesser von etwa 13 mm bewirken ein im wesentlichen nicht mehr verringerbares Minimum an Gewicht und Trägheit. Der geringe Außendurchmesser von etwa 13 mm und die geringe Länge des nach oben ragenden Teiles der sich drehenden Spindel von etwa 51 mm bewirken ferner ein im wesentlichen nicht mehr zu verringerndes Minimum an Luftwiderstand. Die Wandungsdicke der Hohlspindel und die Länge des nach oben weisenden Teiles der umlaufenden Spindel von etwa 51 mm sind ein im wesentlichen nicht mehr zu verringerndes Minimum für jene Art von Spindeln, die mit Geschwindigkeiten von 20 000 U/min durch einen üblichen Flachriemen angetrieben werden sollen.

Die Zwirnrolle 82 läuft in umgekehrter Richtung um. Es werden ölfreie, reibungslose Lager verwendet werden, daß die Dimensionen der Rolle annähernd 7,9 mm in der Breite, 12,7 mm im Durchmesser der im Winkel von 30° geneigten Flansche, 4,7 mm im Durchmesser des Rollengrundes und 3,2 mm in dessen Breite betragen und daß die geneigten Flächen der Flansche der Rolle glatt und poliert sind. Die ölfreie Lagerung der Rolle 82 ist wesentlich, um eine freie Drehbarkeit dieser Rolle zu gewährleisten, so daß im wesentlichen keine zusätzliche Streckung des Garnes in diesem kritischen Punkt seiner Bahn erfolgt Die Außendimensionen sind von Wichtigkeit um eine entsprechende Belüftung zur Kühlung des Garnes bei geringstem Kraftverbrauch zu schaffen. Die Neigung und die Tiefe der Flansche sind wesentlich zur Kontrolle bzw. Steuerung der Form des Garnballons und des Luftstromes zur Kühlung des vorher erhitzten durchlaufenden Garnes. Der Durchmesser des Rollengrundes ist von Wichtigkeit, um den entsprechenden Zug vorzusehen, um die Anzahl von Garnschlingen um die Rolle zu verringern, die erforderlich sind, um bei jeder Umdrehung der Spindel die Bildung einer vollen Drehung der Zwirnung zu gewährleisten, und um einen entsprechenden Garnballon zur Gewährleistung ausreichender Kühlung des Garnes vor dem Aufdrehen zu schaffen.

Die Breite des Rollengrundes ist von Wichtigkeit, um ein Überlappen der Garnschlingen um den Roller zu verhindern, jedoch einen zusätzlichen Zug zu gewährleisten, in Folge der durch Zentrifugalkräfte bewirkten Einwirkung einer Schlinge des umlaufenden Garnes auf die nächste. Eine glatt polierte Oberfläche des Rollengrundes und der geneigten Flansche ist wichtig, um ein Sichverfangen oder Brechen des Garnes zu vermeiden. Die Größe und die Form der geneigten Flansche im Verhältnis zum Rollengrund sind von Wichtigkeit für das leichte Entfernen von Abfallgarn.

Es wurde gefunden, daß es in der Praxis sehr wünschenswert und wirtschaftlich ist, mehr als eine Abgabespule auf dem Gestell für jede Spindel anzubringen und dann zwei oder mehr Enden von gleichem oder ungleichem Garn durch die gleiche Streckvorrichtung, die gleiche Heizvorrichtung und die gleiche Zwirn- und Entzwirnspindel hindurchzuführen, wobei jedoch auf alle Fälle mindestens eines der Garnenden thermoplastisch ist. "

Es ist ferner sehr praktisch und wirtschaftlich, gleiche oder ungleiche Garne von zwei oder mehr Spindeln zu einer Aufnahmespule zu führen, wobei die Enden der Garne dann gedoppelt und sämtliche in einer Richtung oder in jeder beliebigen Kombination von verschiedenen Richtungen gezwirnt werden. Das vorstehend beschriebene Doppeln wird in manchen Fällen erleichtert durch Verwendung von oberhalb angeordneten Garnführungen zwischen einander benachbarten Maschinen, so daß auf die Aufnahmespule der einen Maschine Garn aufgespult werden kann, das auf der benachbarten Maschine gezwirnt wurde usw.

Zur Veranschaulichung wird davon ausgegangen, daß das Garn Y in Form zahlreicher, endloser Nylonfäden od. dgl. vorliegt. Beim Abwärtsführen durch die Vorrichtung 10 wird das Garn gleichmäßig auf eine Temperatur erhitzt, die etwa 12° oder 20° unter dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Materials liegt, wobei diese Temperatur durch Einstellung des Handspannungsreglers 22 in Übereinstimmung mit der linearen Geschwindigkeit, mit der das Garn geführt wird, festgesetzt sowie selbsttätig, wie erwähnt, derart moduliert wird, daß Änderungen in der Außen- oder Raumtemperatur mit der Wärmeübertragung auf das durch-

laufende Garn mittels der Temperaturmeßvorrichtung 28 ausgeglichen werden, und wobei die Vorrichtung 11 zur Aufrechterhaltung der gewünschten Streckung, die geringer ist als der tatsächlich erhaltene Wert des Garnes während des Erhitzens, eingestellt wird. Das Garn wird, während es sich in plastischem Zustande befindet, beim Durchlaufen der Vorrichtung 10 auf Grund der Tätigkeit der Spindel 2 gezwirnt und durch Ballonbildung des Garnes und Wärmeabstrahlung in der Kühlzone 51 zwischen dem Austrittsende des Heizrohres . der Vorrichtung 10 und der Zwirnrolle 82, um die das Garn einmal oder mehrmals, wie vorher beschrieben, herumgeschlungen ist, gekühlt. Dabei wird das Abkühlen gefördert durch den Kontakt des Garnes mit dem Rollengrund und den geneigten Seiten der Rolle 82. Auf diese Weise wird das Garn ausreichend gekühlt, bevor es aufgedreht wird, was der Fall ist, wenn es den Reibungskontakt mit der Rolle 82 verliert und anschließend durch das Rohr der Spindel 75 läuft sowie anschließend aus dessen unterem Ende austritt, unterhalb der beiden feststehend angeordneten Führungsräder 89 und 90 über die Führungsschiene 92 und die hin- und hergehende Führung 3 zu der angetriebenen Aufnahmespule 5 läuft. Als Ergebnis dieser kontinuierlichen Bearbeitung entsprechend der Erfindung wird eine im wesentlichen dauerhafte Kräuselung, Wellung oder Flockung des Garnes erreicht. Natürlich muß darauf geachtet werden, daß eine geeignete Beziehung zwischen Wärme, Geschwindigkeit und Streckung aufrechterhalten wird, da, wenn der erhaltene Wert des erhitzten Garnes, das bearbeitet wurde, zeitweilig oder ständig durch Zugbeanspruchung überschritten wird, ein Garn resultiert, das nach dem Aufdrehen eine ungleichmäßige und mangelhafte Kräuselung, Wellung oder Flockung aufweist und der Grad der Kräuselung, Wellung oder Flockung abhängt von dem Grad, in dem die Streckung im Endwert überschritten ist Der Grad und die Dauerhaftigkeit der Flockung, Wellung oder Kräuselung wird erreicht durch Aufrechterhaltung der Behandlungstemperatur bis nahe dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Materials, d. h. nicht weniger als 40 % unter dem Schmelzpunkt Bei Aufrechterhaltung einer geringen Streckung kann das Garn während der Behandlung schrumpfen, während, wenn es einer relativ hohen Streckung unterworfen wird, während des Erhitzens eine entsprechende Streckung oder Dehnung auftreten wird. Es wird darauf hingewiesen, daß bei der Vorrichtung der F i g. 1 und 2 das Garn durch Einwirkung der Reibung der Streckvorrichtung 11 daran gehindert wird, sich um seine Achse zu drehen, während die Umdrehung der Spindel 2, da das auf der Rolle 82 befindliche Garn durch diese einer Reibung ausgesetzt ist, das Garn um seine Achse dreht, und, da derjenige Teil des Garnes, der durch die Vorrichtung 10 gerade bis zu einem weicheren Zustand erhitzt worden ist, den geringsten Widerstand gegen eine Verdrehung liefert, findet ein großer Teil der Verdrehung in dem erhitzten Teil des Garnes statt.

Ein gesponnenes Garn, das ursprünglich aus thermoplastischen Stapelfasern oder anderen Fasern gebildet wurde, zeigt bei der Bearbeitung entsprechend der Erfindung ein gleiches Resultat, wie dies vorher in Verbindung mit Garnen aus endlosen thermoplastischen Fasern beschrieben wurde. ·

Wenn dies erwünscht ist, so kann das Garn in Verbindung mit der Bearbeitung gefärbt oder geschlichtet werden, und es ist gemäß der Erfindung eine Färbeoder Schlichtvorrichtung 95 in Fig.2 vorgesehen, durch die das Garn hindurchgeführt wird bevor es die Heizvorrichtung 10 erreicht, wobei der abweichende Weg des Garnes mit y² und mit gestrichelten Linien bezeichnet ist. Beim Hindurchtreten des Garnes durch die erhitzte Zone bei erhöhter Temperatur in der Vorrichtung 10 wird der Farbstoff wirksam entwickelt oder die Schlichte getrocknet.

Mit der Vorrichtung der F i g. 1 und 2 ist es auch möglich, schlichte, kompakt gezwirnte thermoplastische Garne herzustellen, deren wirksame und latente Torsionskräfte eliminiert oder dadurch gesteuert sind, daß die Enden 3 bis 60% über die gewünschte Zwirnung des endgültigen Garnes gezwirnt sind, die Zwirnung dann stabilisiert ist und das Garn anschließend eine Anzahl von Drehungen in der entgegengesetzten Richtung gezwirnt wird. In diesem Falle wird das Garn vorher auf die gewünschte endgültige Zwirnung auf einer üblichen Zwirnmaschine gezwirnt, und das gezwirnte Garn wird dann auf das Gestell 9 aufgebracht und zusätzlich unter Wärmeeinwirkung und entsprechender Streckung gezwirnt, gekühlt und eine entsprechende Anzahl von Umdrehungen aufgedreht wie vorher bei der Verwendung des Apparates nach den F i g. 1 und 2 gezwirnt wurden.

Mit der Vorrichtung der F i g. 1 und 2 ist es ferner möglich, Mehrfachgarne herzustellen, durch Anordnen von zwei oder mehr Spulen des zu bearbeitenden Garnes auf dem Gestell, so daß zum Beispiel ein zweites Faserband yi von einer zweiten Spule Pi, die auf dem Gestell 9 oberhalb der Spule P für das erste Ende angeordnet ist, geliefert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum fortlaufenden Kräuseln von thermoplastischem Garn, welches unter Spannung über einen Falschzwirnkopf und durch eine diesem vorgeschaltete Heiz- und Kühlzone läuft, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kühlzone (51) ein die Wärme in den Zwischenraum zwischen Heizzone (10) und Zwirnrolle (82) abstrahlender Ballon ausgebildet wird.