DE1535003A1

DE1535003A1 - Verfahren zum kontinuierlichen Verspinnen von textilen Stapelfasern in einer Spinnkammer

Info

Publication number: DE1535003A1
Application number: DE19661535003
Authority: DE
Inventors: Josef Hybl; Josef Dipl-Ing Ripka
Original assignee: Vyzkumny Ustav Bavlnarsky AS
Current assignee: Vyzkumny Ustav Bavlnarsky AS
Priority date: 1965-09-11
Filing date: 1966-02-03
Publication date: 1971-05-27
Also published as: BE685608A; CH448828A; US3399523A; AT268942B; ES331084A1; DE1535003B2; GB1126773A

Description

Aktenzeichen: P 15 35 003.5-26
Anmelder: Vyzkumny ustav ..
Hein Zeichen: 9961

Verfahren zum kontinuierlichen Verspinnen von textlien Stapelfasern in einer Spinnkammer

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zum Verspinnen von textlien Stapelfasern in einer Spinnkammer.

Die bekannten auf dem Prinzip einer rotierenden zylindri-Bohen Sammeloberflache beruhenden Vorrichtungen bedeuten zwar eine Lösung der Technologie des Spinnens, ohne jedoch den wichtigsten technologischen Parameter, und zwar die Fadenspannung an der Stelle der Drallgebung, zu berücksichtigen.

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Bei den meisten bekannten Vorrichtungen ist die Faserkontrolle an der erwähnten Stelle im Vergleich zum klassischen Spinnverfahren, bei dem in der Klemmlinie des vorderen Streckwalzenpaares die Drallerteilung des Vorgarnes erfolgt, geringer.

Die Vorrichtungen, bei denen eine sicherere Faserkontrolle gesichert werden soll, erreichen dies vorwiegend ohne das Haftvermögen des Faserbandes zu steigern. Als Beispiel kann eine Vorrichtung genannt werden, an deren Innenwandung Nadeln angeordnet sind, wodurch die dem Abziehen des gedrehten Garnes entgegenwirkende Kraft die Fadenspannung an der Stelle der Fadenbildung steigert. Das Abreißen der Fasern von der benadelten Oberfläche bewirkt eine hohe Ungleichmäßigkeit der Fadenspannung beim Spinnen.

Ferner ist eine Vorrichtung mit einer Vielzahl von Luftdurchtrittsöffnungen an der Sammeloberfläche bekannt. Durch Durchströmung der luft durch diese Öffnungen, an denen die Fasern anliegen, wird ebenfalls die Spannung an der Stelle der Fadenbildung gesteigert. Außerdem hat ein Vorhandensein einer wechselnden festen Oberfläche mit einer mit Luftdurchtrittsöffnungen versehenen Umfangsflache eine pulsierende Fadenspannung an der Stelle der Fadenbildung zur Folge·

Ferner sind auch Vorrichtungen ohne Luftdurchtrittsöffnungen an der Sammeloberfläche bekannt, die jedoch mit

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Rücksicht auf die Fadenspannung an der Stelle der FadenMldung mit einer Abzugsfläche arbeiten, die ein Abführen des Garnes von der Sammeloberfläche unter einem Winkel von O bis 45 zur Rotationsachse ermöglicht. Dadurch wird eine allmähliche Änderung der Garnkurve an der Sammeloberfläche erreicht, die mit Rücksicht auf die abweichende Lage des Dralldreieckes auf den hohen Anteil der Fadenspannung im Bereich der Drallgebung an der Gesamtfadenspannung beim Verlassen der Spinnkammer zurückzuführen ist.

Weiterhin ist eine Vorrichtung bekannt, deren Sammeloberfläche keine Luftdurchtrittsöffnungen aufweist und bei der das Garn ungefähr senkrecht zur Rotationsachse abgezogen wird. Die Abzugsebene liegt jedoch außerhalb der Achse des Faserbandes und außerdem ist der Sinn der relativen Winkelgeschwindigkeit der Garnbewegung (des Abzugspunktes) dem der Winkelgeschwindigkeit der Spinnkammerbewegung entgegengesetzt. Als Nachteil dieses Verfahrens wurde die asymmetrische Verdrehung der Fasern, deren Beanspruchung und die recht unstabile Form der Garnkurve, die eine große Amplitude der Spannungsabweichungen an der Stelle der Drallgebung bewirkt, wie auch eine heftige Änderung der Faserrichtung, die größer ist als 90°, empfunden.

Zusammenfassend ist also zu behaupten, daß bei den erwähnten Verfahren und Vorrichtungen die Bedingungen im Bereich der Fadenbildung unter Berücksichtigung der

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Drallübertragung und des Haftvermögens des Stapelfasermateriales, dem eine Drehung erteilt wird, ungünstig sind, was jedenfalls die Produktion und die Fadenbruchzahl bei Anwendung der bestehenden Vorrichtungen negativ beeinflußt. Als Beweis dafür dient auch die Tatsache, daß sich keine der erwähnten Vorrichtungen betriebsmäßig durchsetzen konnte.

Die Erfindung entstand auf Grund einer eingehenden Analyse der wichtigsten Kenntnisse der Fadenbildung unter Anwendung der erwähnten Vorrichtung, die hier näher erläutert wird.

Die Erfindung beruht darin, daß ein Faserband an einer Sammeloberfläche symmetrisch zur Achse verdreht wird und die Richtung der Winkelgeschwindigkeit der relativen Bewegung des Abzugspunktes mit der der Winkelgeschwindigkeit der Spinnkammer identisch ist.

Die Erfindung wird anhand folgender Zeichnungen beschrieben:

Fig. 1 - schematische Aufzeichnung der |pinnkammer im senkrechten Schnitt zur Hotationsachse;

Fig. 2 - Achsenschnitt der Spinnkammer;

Fig. 3 - Verlauf der Garnkurven im System der Polarkoordinaten χ und z;

Fig. 4 - Diagramme des Verlaufes der sich im Garn auswirkenden Axialspannung.

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An der Sammeloberfläche 2 der Spinnkammer 1 laut Fig. 1 liegt das aus Stapelfasern bestehende Faserband 3 an, das im Punkt 4 von der Sammeloberflache 2 abgezogen und in den durch die Austrittsöffnung 6 abgezogenen gedrehten Faden 5 übergeht. In Fig. 1 sind weiterhin die mechanischen Spinngrößen angeführt, und zwar mit folgender Bedeutung:

W-. Sinn der Winkelgeschwindigkeit der Spinnkammer 1;

w Sinn der relativen Winkelgeschwindigkeit des

Abzugspunktes 4;

ν ..... absolute Geschwindigkeit des Abzugspunktes 4» deren Träger die Tangente 7 ist;

ν ..... relative Geschwindigkeit des Abzugspunktes 4, deren Träger die Tangente 7 ist;

S_ ..... die sich im Garn 5 im Abzugspunkt 4 auswirkende Axi als pannung;

die sich im Garn 5 an der Austrittsöffnung 6 auswirkende Axialspannung.

Fig. 2 stellt die symmetrische Verdrehung des in der Spinnkammer 1 an der Sammeloberflache 2 sich befindenden Faserbandes 3, und zwar um dessen Achse 8 herum, in ein Garn, das in der zur Rotationsachse 10 der Spinnkammer 1 senkrechten Ebene abgezogen wird, dar. Die beispielsweise angeführte Abzugsrichtung dea Garnes wird in Fig. mit Hilfe des Körpers 11 erzielt. Von den in Fig. 2 abgebildeten mechanischen Größen seien zu erwähnen:

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S die sich im Garn 5 an der Austrittsöffnung 6

vor der Kante 12 der Öffnung 6 auswirkende Axialspannung, das heißt, daß deren Vektor in der Abbildungsebene 9 liegt;

S die sich an dem Austrittspunkt im Garn 5 auswirkende Spinnspannung;

M, das durch das Garn 5 erteilte und die Verdrehung des Faserbandes 3 hervorrufende Verdrehungsmoment;

JYL das Widerstandsdrehmoment, das das Faserband 3

bei dessen Verdrehung leistet.

Das Verspinnen der Stapelfasern verläuft erfindungsgemäß bei dem mit einer glatten zylindrischen Sammeloberflache 2 arbeitenden Verfahren - wobei unter zylindrisch eine Rotationsfläche, deren Meridian eine glatte konkave Kurve bildet, zu verstehen ist - bei verringerter Faserkontrolle, die ein gegenseitiges Zusammendrücken der Fasern, wie auch deren Anliegen an die Sammeloberfläche nur durch Einwirkung der Zentrifugalkraft sichert· In einem solchen Falle wurde festgestellt, daß eine zur Achse 8 des Faserbandes 3 symmetrische Verdrehung die geeignetste ist, da dann eine symmetrische Auswirkung des Drehmomentes M, auf alle einer Verdrehung ausgesetzten Fasern erzielt wird und die beste Ausnützung des Drehmomentes M, zur Überwindung des vom Faserband geleisteten Widerstandsmomentes M, gesichert werden kann.

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Einer der wichtigsten Parameter beim Verspinnen ist die an der Austrittsstelle sich auswirkende Fadenspannung S , von der gewissermaßen die zwischen einzelnen Fasern im Garn 5 entstehende Anpresskraft und infolge dessen auch die mechanischen Eigenschaften des Garnes 5 abhängig sind,

Es wurde jedoch festgestellt, daß vom Standpunkt des eigentlichen Spinnprozes-ses und daher auch der Fadenbildung 5 die sich an der Stelle der Verdrehung des Faserbandes 3 und des Abzuges des Fasermateriales von der Sammeloberflache 2 auswirkende Spannung S von größerer Bedeutung ist.

Von der in diesem Punkt auftretenden Spannung ist der Widerstandsmoment M, abhängig, und es ist bekannt, daß einer Steigerung der Axialspannung auch eine Steigerung des der Verdrehung geleisteten Widerstandes entspricht.

Ungünstig wirkt sich während des Spinnprozesses die Massenungleichmäßigkeit des zu verdrehenden Faserbandes 3, die vor allem Schwankungen der Fadenspannung S und weiterhin Abweichungen im vom Faserband 3 geleisteten Widerstandsmoment hervorruft, aus.

Bei einer gewissen Fadenspannung beim Verspinnen ist die Spannung S_g im Abzugspunkt 4 von dem Verlauf der Garnkurve in der Spinnkammer 1 abhängig. Theoretisch wurde

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abgeleitet, daß der Verlauf der Garnkurve beim Spinnverfahren erfindungsgemäß annähernd mit Hilfe einer Gleichung im System der Polarkoordinaten ζ und χ abgeleitet werden kann, wobei ζ der Zentriwinkel und χ der relative Wert des Vektorradiuses r des Punktes χ = j£ im Verhältnis zum Radius R der Sammeloberfläche bedeutet, wobei diese Gleichung folgendermaßen ausgedrückt werden kann:

Z = y . I_n / f (x),

wobei y = Verhältnis der relativen Geschwindigkeit ν des Abzugspunktes 4 und der absoluten Geschwindigkeit ν

1 = natürlicher Logarithmus,

f (x) = Funktion χ hyperbolischen Charakters, z. B₄ f (x) = , wobei a, b, c, d Konstanten sind.

Wie ferner auf experimentalen Wege nachgewiesen wurde, ist der Verlauf der Kurve annähernd logarithmisch auch für ein tatsächliches Garn im Falle eines tatsächlichen Spinnprozesses. Der Verlauf der Kurve schwankt jedoch in gewissen Grenzen, so daß dieser allgemein um eine gewisse veränderliche zeitabhängige Unbeständigkeits-

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konstante k (t) erweitert werden muß und der Kurvenverlauf folgendermaßen ausgedrückt werden kann:

ζ = k (t) . y . 1 / f (x)

Duron Wahl des Koeffizienten y kann wesentlich die Garnspannuni
werden.

spannung S_n an der Stelle der fadenbildung "beeinflußt

Das Prinzip und der Vorteil der Erfindung beruhen darin, daß durch die Wahl eines entsprechenden Koeffizienten y in Abhängigkeit von der Spannung S an der Austrittsstelle die Fadenspannung an der Stelle der Fadenbildung im zulässigen Bereich unterhalb des Haftvermögens des Faserbandes an dieser Stelle gehalten und die Auswirkung aller obenerwähnten negativen Einflüsse beschränkt werden kann. Dadurch wird die Herabsetzung der Fadenbruchzahl und die Kontinuität des Spinnprozesses gewährleistet.

Für die Spannungsgrößen S_n und S_ gilt folgende Be-

c ν

Ziehung:

wobei e » Basis natürlicher Logarithmen,

f β Koeffizient der zwischen dem Garn 5 und dem Material der Kante 12 der AustrittsÖffnung 6 entstehenden Reibung,

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- 10 -

u = der von den Vektoren der Spannung S und S

C ν

abgeschlossene Winkel; im in Pig. 2 dargestellten Beispiel u = 90°.

Die an der Austrittsstelle der Spinnkammer 1 sich auswirkende sogenannte Spinnspannung S kann annähernd durch folgende Beziehung ausgedrückt werden:

2 2
S_v = G . IT . u

wobei C = die die Garnmasse pro Längeneinheit, die infolge der Umschlingung der Kante 12 der Abzugsöffnung 6 gesteigerte Fadenspannung und andere Einflußgrößen in Betracht ziehende Konstante,

R = Radius der Sammeloberfläche 2 der Spinnkammer 1, u = Umdrehungszahl der Spinnkammer 1.

In Abhängigkeit vom Koeffizienten y ist eine Reihe von Kurven ζ = y . 1 / f (k) zu erhalten, die in Pig. 1 für die Koeffizienten y'< y¹'<y''' schematisch dargestellt sind. Diesen Kurven entspricht ein Kurvensystem für dieselben in Pig. 2 dargestellten Koeffizienten y'< y''<y^lfl, in dem eine jede Kurve den Verlauf der Axialspannung S im Garn 5 in der Spinnkammer 1 einer solchen Kurvenform des Garnes 5» die durch den gleichen Wert y gekennzeichnet ist, darstellt. S_Q ist die an dem Austrittspunkt sich auswireknde Spannung, S ist die an der Stelle dee Abzuges

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des Fasermateriales von der Sämmeloberfläohe 2 sioh auswirkende Spannung. Dies bestätigt eindeutig, daß die Spannung S Funktion der Spannung S des Koeffizienten y ist:

S = F (S_{0 (} y).

Aus dem den Verlauf der Axialspannung S laut Fig. 2 kennzeichnenden Diagramm ist zu entnehmen, daß die als Bruchzahl der Spannung S_rt ausgedrückte Spannung S desto geringer ist, je geringer der Koeffizient y ist. Praktisch ist es nötig, daß S geringer als die Festigkeit des Fasergebildes im Abzugspunkt 4 bzw. geringer als die zulässige Fadenspannung S , ist:

^Sa < ^Szul·

Für normale Werte der Spinnspannung S wurde auf experimentalen Wegen festgestellt, daß die obenerwähnte Bedingung am ehesten bei Einhaltung eines gewissen Wertebereiches des Koeffizienten y erfüllt werden kann. Die günstigsten Werte des Koeffizienten y bewegen sich im Bereich y = (20 - 180) . 10"^. Dieser Bereich gewährleistet, daß sich die Spannung S an der Abzugsstelle der Pasern annähernd um

S_a = (0,05 bis 0,035) . S_n

3 . O

bewegt,

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Beispielsweise können geeignet gewählte Werte des Koeffizienten y und ungeeignet gewählte Werte y angeführt werden.

Geeignet gewählte Werte: y-, = 48.1O"⁴"; J₂ = 73.1O"⁴"

Diesen V/er ten entspricht ζ. Β. folgende relative Geschwindigkeit v_ und absolute Geschwindigkeit v_ des

X CL

Abzugspunktes 4:

ν-, = 44 m/min., V₁ = 9.200 m/min für y-,

ν = 40 m/min., V₂ = 5.400 m/min. ..... für y₂

Im Gegensatz dazu sind die nichtgeeignet gewählten Werte des Koeffizienten y, d. h. die Werte, bei denen die Spannung S die zulässige Grenze überschreitet, z. B. die

^s -A -A

folgenden: y, = 200.10 ; j. = 260.10 . Diesen entsprechen z. B. folgende Kombinationen der relativen und absoluten Geschwindigkeit des Abzugspunktes 4:

v_r, = 40 m/rain., ν _ = 2.000 m/min für y,

ν . = 52 m/min., ν . = 2.000 m/min für y-.

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Claims

Patentansprüche :

1. Verfahren zum Verspinnen von textlien Stapelfasern in einer Spinnkammer mit einer inneren zylindrischen glatten Sammeloberfläche, bei dem der Abzug des Garnes in der Nähe der Sammeloberflache im Prinzip in senkrechter Richtung zur Rotationsachse der Spinnkammer erfolgt, dadurch gekennzeichnet,

daß das Faserband 3 an der Sammeloberfläche 2 symmetrisch zu dessen Achse 8 verdreht wird und der Sinn der Winkelgeschwindigkeit w der relativen Bewegung des Abzugspunktes 4 relativ zur Spinnkammer 1 mit dem Sinn der Winkelgeschwindigkeit w, der Spinnkammer 1 identisch ist.

2. Spinnverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Spannung S des Fasergebildes im Abzugspunkt 4 an der Sammeloberflache 2 im Verhältnis zur Spannung S an der AustrittsÖffnung der Spinnkammer im Bereich

S_n = (0,005 - 0,035)

gehalten wird, durch das Verhältnis der relativen Geschwindigkeit v_ und der absoluten Geschwindigkeit ν des Abzugspunktes 4, ausgedrückt mit Hilfe des Koeffizienten

dessen Wert sich im Bereich y = (20 - 180).10 bewegt, erzielt.

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