DE1660214A1

DE1660214A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von zusammengesetzten dicken Garnen

Info

Publication number: DE1660214A1
Application number: DE19651660214
Authority: DE
Inventors: Emilian Bobkowicz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-12-08
Filing date: 1965-11-19
Publication date: 1972-03-09
Also published as: DE1660214B2; SE320916B; DE1660214C3; CH475376A; FR1457897A; NL6515386A; NL140299B; ES320127A1; BE673154A; GB1105087A

Description

FATENTANWALT DIPL.-INQ. LEONHARD HAIN 1660214

Buad«*p*t»ntt>«l»6rd«n 8 üünohtp 2

27.Ü.1969

Aktenrtiohen P 16 60 2i%.5-26 ABB«ld«r: Emil lan Bobkowioa

Verfahren uad Vorrichtung zum Herstellen zusammengesetzter dioker Mehrfaden-Garn·.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen zusammengesetzter dioker Mehrfaden-Garne, wobei thermoplastische Kunstharzfäden in einen Spalt eines Abzugswalzenpaares extrudiert werden, das duroh erhöhte ßotationsgeschwindigkeit die Fäden streokt und orientiert, ferner in denSpalt des Abzugewalzenpaares ▼on der Seite her Faserbahnen eingeführt und damit rerpreflt werden, solange die extrudiarten FKden noch klebrig sind, hierauf dieses Lagenband abgekühlt und dann in eine Vielzahl Ton Längestreifen geteilt wird, die ze einem Garn von rundem Querschnitt geformt oder gezwirnt werden»

Die bisher hergestellten Kunstföden und Konstfadengsrne leiden durohwegs an dem Mangel, dafl die Verbindung zwischen den Stapelfasern untereinander oder zu den /erstärkuagsfädea su wünschen übrig läßt. Um diese Mangel zu beseitige«, wurden viele mechanische und chemische Verfahren, wie Kräuselung, Falaohdrahterteilung, Luft- oder chemische Behandlung usw. entwickelt. Aber all diese Methoden laufen auf eine Verände-

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rung der physikalischen Eigenschaften der hergestellten Fäden, insbesondere ihrer glatten und nicht haftenden Oberflächen, die ein Ergebnis der zu ihrer Herstellung angewandten Extrusionstechnik sind, hinaus. Solch mechanische und chemische Behandlungsverfahren erfordern überdies teuere Spezialausrüstungen und verhältnismäßig komplizierte.Vorgänge zur Bildung der Fäden bzw. des Garnes oder zum Umformen der Fäden in geeignete, zu Stapelfasergarnen verarbeitbaren Stapelfasern.

Zur Gewinnung von Garnen aus Kunstharzfäden ist es an sich schon bekannt, einen Kunstharzfilm oder einen Flor aus Kunstharzfäden herzustellen und diese Fäden mit Fasermaterial zu verbinden, um dann das so gewonnene Band zu teilen und zu einem Fadengarn zu zwirnen. Wird ein extrudierter Film hierzu in Streifen oder Fäden geschnitten, so bilden letzten Endes wiederum diese Streifen den Kern des Garnes, das im wesentlichen nur ein Fadengarn ohne der mehrstrangigen Struktur, der erwünschten Dicke und ohne Porosität darstellt. Wird hingegen ein Flor von Kunstharzfäden aus einem einzigen Extruder extrudiert, dann nüssen die Fäden in gewissem Abstand voneinander angeordnet sein, damit sie naöh der Extrusion nicht wieder zu einem Film verschmelzen und wiederum als Ausgangsmaterial eine filmähnliche Bahn vorliegt. Würde dieser Abstand aber groß genug gehalten, dann wurden auch nach dem Zusammenwalzen der Fäden mit dem Fasermaterial die Fäden in diesem Band voneinander so weit entfernt sein, daß die aus dem Band geschnittenen Stränge allenfalls nur einen Fadeu enthalten und dieser den Kern eines daraus gezwirnten Garnes bilden würde. Um ein dickes Garn zu bekommen, müßten in einer weiteren Verarbeitung mehrere solcher Stränge zusammengefaßt werden.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von zusammengesetzten dicken Garnen mit guten physikalischen und Oberflächeneigenschaften vor-

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zuschäjgen, um unter Vermeidung der vorerwähnten Nachteile auf einfache und kontinuierliche Weise ein Garn mit mehreren Fäden zu gewinnen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird das eingangs genannte Verfahren gemäß der Erfindung dadurch verbessert, daß die Kunstharzfäden in Form von zwei parallelen und im wesentlichen geraden Flors aus einem Doppelkopf-Extruder in den Spalt eines Abzugswalzenpaares in abwechselnd gestaffelter und Zwischenräume aufweisender Anordnung extrudiert werden, so daß die gleichfalls in den Walzenspalt eingeführte Faserbahn die Fäden umhüllt, die Räume zwischen den Fäden ausfüllt und die Fäden miteinander verbindet.

Gemäß der Erfindung besteht das Ausgangsmaterial also aus zwei Flors einer Anzahl thermoplastischer Einzelfäden, die vertikal nach unten in gerader Parallellage direkt in den Spalt eines Abzugswalzenpaares extrudiert werden. Die Abzugssceschwindigkeit der Walzen soll dabei so eingestellt sein, daß sie möglichst die Extrusionsgeschwindigkeit entsprechend der erwünschten Längsstreckung der Fäden übersteigt. Es ist auf diese Weise möglich, eine verhältnismäßig lange Ausrichtung der Fäden der beiden extrudierten Flors zu erzielen, bevor sie zusammentreffen. In den Walzenspalt laufen die Fäden in versetzter, gestaffelter Anordnung ein, wobei die Fäden noch leicht «clebrig sind. Gleichzeitig werden in den Walzenspalt, vorzugsweise vonbeiden Seiten her, Stapelfaserbahnen eingeführt und mit den Fadenflors unter dem Walzendruck zu einem kompakten Faden-Faserband vereinigt, das dann aus ausgerichteten Fäden und aus diese Fäden umhüllenden und diese verbindenden Faserschichten besteht. Die Vereinigung ist vollendet, wenn dieses Faden-Faserband über und zwischen zwei gekühlte Drucktrommeln oder Walzen geführt worden ist. Das Fasermaterial besteht in erster Linie aus Stapelfasern mit erwünschter Orientierung, wobei jede Lage dieses Fasermaterials wiederum aus verschiedenen Arten von Stapelfasern sein kann. Eine oder beide diesel

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Faserschichten können aus geeignetem Holzbrei, Keramik, Asbest oder anderen faserigen Materialien bestehen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann zusätzlich zu der beiden extrudierten Fadenflors und den Faserbahnen noch ein dritter Fadenflor in den Y/alzen&palt eingeführt werden. Dieser zusätzliche Fadenflor, der zweckmäßig aus vorgefertigten Fäden bestehen soll, wird zwischen dem Doppelkopf des Extruders zwischen die beiden extrudierten Fadenflor:; eingeführt. Auf diese Weise wirö sämtliches Ausgangsmaterial in: Walzenspalt zu einem Schichtenband zusaannengewElzi, Zweckmäßig besteht dieser zusätzliche Fadenflor am; vororientierι en Fäden, z.B. Fiberglas, Polyester- oder Metallfaden uow., die abwechselnd in die Abstände zwischen den extrudierten Fäden eingebracht werden.

Das gemäß der Erfindung hergestellte Faden—Faserband wird dann in eine Anzahl von schmalen fortlaufenden Garnsträngen geschnitten, die nachfolgend durch geeignete Aufwickeleinrichtungen zur Bildung von Garnkörpern gesammelt werden können. Da durch den Doppelflor die extrudierten Fäden näher zu.s ammenkomiflen, als beim Einsatz von nur einem Flor, weisen dLose 'angeschnittenen Garnstränge stets mehrere umhüllte Fäden uui.

Vorzugsweise werden die geschnittenen Fadenstränke durch eine Wärmekammer, die zweckmäßig zwei Paar angetriebene Forderrollen, mit einer oder mehreren V-gerillten Hilftrollen dazwischen, in denen die thermoplastischen Fäden auf einen gewünschten Grad erweicht werden, geführt, um sie ia eine Rundform zu bringen und ura eine weitere Streckung zur Verbesseren." der Längsorientierung der thermoplastischen Faden in diesen StrUngun durch Veränderung der Umfangsgeschwindigkeit awiscien dem ersten und zweiten Walzenpaar in dieser Wärmekaairacr zu ermöglichen* Wenn diesar vorgeformte, gestreckte und noca leicht plastische .Strang anschließend duroli eino vom iSiruu¹¹ ausgefüllte Bohrung eines luftgekühlten Organes geführt wird, wird schließlich ein vereinigtes, im wesentlichen rundet; und ni<*ht

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gedrehtes Garn erhalten, das mit hoher Geschwindigkeit auf einer geeigneten Trommel gesammelt und so ein Garnkörper gebildet werden kann. Auf diese Weise vereinigte, zusammengepreßte Garne ohne Draht werden die Form eines dicken, massiven Garnes aus einer Anzahl von inneren Fäden mit zwischenliegenden und umschließenden Fasern, die an den Berührungspunkten überall mit den Fäden verbunden sind, bilden. Die zahllosen fuseligen freien Enden des Fasermaterials innerhalb und außerhalb des Garnes begründen den gewünschten Umfang, die Weichheit und das textilähnliche Aussehen dieses zusammengesetzten Garnes.

Andererseits kann der Fadenstrang nach dem Passieren der Wärme-, Form- und Streckkammer auch einen Draht durch geeignete Organe erhalten, wie solche insbesondere durch die US-Patentschrift 2 900 7S2 beschrieben sind. Durch die Drallerteilung an einem vorgeformten, gestreckten und durch Wärme erweichten Strang wird ein ausgeglichenes Garn aiit jedem erwünschten Drahtgrad erzielt, in dem die einschließenden Kräfte der Fasern, die zwischen den Fäden angeordnet sind, beträchtlich ansteigen und auf diese Weise die Stärke und das Aussehen des sich ergebenden zusammengesetzten Garnes verbessern.

Das Garnherstellungsverfahren gemäß der Erfindung ist bei. hoher Geschwindigkeit vollkommen automatisch und kontinuierlich durchführbar. Es ist die Gewinnung eines Garns jeder gewünschten und bevorzugten Zusammensetzung aus Stapelfasern und Fäden moelich. Die Erzeugung solcher Garne läßt sich also ganz auf spezielle und spezifische Bedürfnisse und Wünsche ausrichten und kann aiit hoher Wirtschaftlichkeit, wie sie bisher unerreienbar war, ausgeführt werden.

iiiri Vort.fiil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß das zus.iinmengoKfc tz te. Garn seine Zugfestigkeit in erster Linie von don eingebetteten, im wesentlichen ausgerichteten Fädon erhält,

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während die Stapelfasern zur Erzielung der Massigkeit und der Textilähnlichkeit dienen. Die Länge und Festigkeit der einzelnen Stapelfasern oder des faserigen Materials ist deshalb von geringerer Wichtigkeit als bei den bekannten Stapelfasergarnen.

An herkömmlichen Stapelfasergarnen ist der Draht pro Zoll von primärer Bedeutung in Bezug auf die Zugfestigkeit. Dies ist bei dom zusammengesetzten Garn gemäß der Erfindung nicht der Fall, wodurch die direkten Herstellungs- und Ausrüstiingskosten pro Pfund Garn beträchtlich gesenkt werden.

Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sieht einen Extruder mit zwei parallelen, im Abstand angeordneten Extrudferköpfen zum Auspressen der beiden Fndenflors, ein darunter angeordnetes Abzugswalzenpaar sowie Einrichtungen zum seitlichen Einführen der Faserbahnen in den Abzugswalzenspalt, Einrichtungen zum Längsteilen des im Abzugswalzenspalt gebildeten Faden-Faserbandes in eine Vielzahl von Garnsträngen sowie Vorform- und Zwirneinrichtungen vor.

Besonders vorteilhaft ist es, die beiden Extruder-Köpfe so auszubilden, daß dazwischen ein zusätzlicher Fadenflor aus fertigen Fäden eingeführt werden kann.

Die Zeichnung zeigt in scheiaatischer Darstellung eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung von Garn gemäß der Erfindung.

Hierbei ist Mit 1 ein üblicher Extruder mit einer Doppelkopfeuspreßform 2 mit einem Kanal 3 zwischen den beiden Köpfen bezeichnet. Die letzteren dienen zur Bildung von zwei parallelen und geradlinig verlaufenden Fadenflors ^li und 5, die direkt in einen Spalt zwischen den Abzugswalzen 9 und 10 nach unten verlaufen, Die3e falzen rotieren mit höherer Geschwindigkeit als das Auspressen der Fadenflors *t und 3 erfolgt.

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Dies ermöglicht die Orientierung der Fadenmoleküle, bevor die Fäden im Spalt der Walzen 9 und IO mit Stapelfaserbahnen 7 und ö in Berührung gebracht werden. In dieser Berührungsstelle sind die einen einzigen Fadenflor b bildenden Fäden k und 5 noch leicht klebrig, um die Verbindung mit den überlagerten Faserbahnen 7 .und -J zn erleichtern. Das sich ergebende zusammengesetzte Material läuft dann über gekühlte «falzen 12 und 13» um ein zusammengesetztes Faden-Faserband 15 zu bilden, dessen Quersehnittsforn mit 11 gekennzeichnet ist. Jas auf diese Weise verbundene Band Ip wird dann über eine Führungswalze I^ zum nächsten Behandlungsvorgang, zum Schlitzen des Bandes geführt, wozu vorzugsweise ein l'aar Abscherwalzen Ib, 17 dienen, die das Band in eine Anzahl schmaler Stränge 23, die anschließend über Aufnahmewalzen 19 und 20 laufen, trennen.

Dieses Verfahren macht es technisch möglich, gleichzeitig und üitzlich zur Faserbahn 7 und 3 eine innere Faserbahn hk aus irgend einer gewünschten Stapelfaser oder anderen faserigen oder brexäu "ichen Material zuzuführen, wobei diese Bahn durch den Schlitz 3 ties Doppelkopf-Extruders 2 zwischen die Fadenflors h und 5 und durch den Spalt der Walzen 9 und 10 gelangt, wo es durch Vfarmehärtung mit den Fadenflors k und 5 und zu-3amaen mit den Faserbahnen 7 und 6 zu einem fünfschichtigen Lagenband 15 verbunden wird.

Andererseits kann die Mittelschicht dieses fünfschichtigen Lagenbandes 15 aus einer Anzahl geradlinig verlaufender Fäden ^5, die zwischen die Fadenflors h und 5 als Faserband kk eingeführt werden, bestehen. Der Fadenflor k5 beatetat vorzugsweise aus ganz fertigen Fäden, die nicht erst geformt werden, wie Glasfaser, Polyester-, Metallfaden usw. Die Fäden dieses Fadenflors 45 werden vorzugsweise abwechselnd zwischen die noch Klebrigen Fäden der Flors k und 5 eingereiht.

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Die Vielseitigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens hinsichtlich der Auswahl verschiedener Materialien ist praktisch unbegrenzt, weil die fäden 4 und 5 von irgendeinem auspreßbaren thermoplastischen Kunstharz oder einer Verbindung aus verschiedenen solcher Kunstharze (z.B. Polyamide, Polyolefine usw.) bestehen können. Die Faden 45 können aus jedem beliebigen Material, z.B. Glasfaser, Polyester, Metallfäden usw. sein und die gleiche Anwendung trifft für jedes der Faserbänder kh_t 7 und 8 zu, die aus irgendeiner vorteilhaften Stapelfaser oder faserigem Material oder Fasermischungen entsprechend der speziellen Eigenschaften des Enderzeugnisses« bestehen.

Gemäß de« Verfahren können drei verschiedene Arten von Fadengarnen aus dem Faserband 15 gewonnen werden. Die erste Art !stein bandähnlich zusammengesetztes Fadengarn 23» das durch Schlitzen des Pasurbandes 15 erhalten v.ird. Die zweite Art wird dadurch gebildet, daß jedes geschlitzte Fadengarn 21 durch eine Wäraie-Form-Streckkaramer 31 geführt wird, die durch eine Heizleiste 32 mit den Anechlußklenmen 33 erwärat wird. Jeder Garnstrang 21 wird in dieser Kammer 31 zwischen angetriebenen Rollenpaaren 2** und 25, über Hilfsrollen 2b, 27 und 28 «it V-förmiger Billung und durch angetriebene AufnalmefUhrungswalzen 29 und 30, deren Umfangsgeschwindigkeit gewöhnlich größer als die der Hollen 2k und 23 ist, um eine zusatzliohe Streckung des Qarnbandes 21 und eine weitere Orientierung der eingebetteten Fäden zu ermöglichen, geführt. Der Garnstrang wird in diesen V-RiI len-Itollen 2o, 27 und 23 zu eines etwa runden Garn kO verdichtet, das, während es noch weich ist, sodenn nooh zur weiteren Verdichtung und Vereinigung durch ein Organ 35 mit einer konischen Form-Iiohrung 36 geführt wird. Dieses Organ 33 ist durch einen durch einen Einlaß 37 einströmenden Luftstrom luftgekühlt. Aaf diese Weise wird die zweite Art des Garne., gemäß der Erfindung erhalten. Es int ein verdichtetet,, warm«ige:iartet«ii, rundes zusammengepreßtes.masdices Garn 3^ ohne Draht, da« hierauf auf «in« Spule 3M *u einem Garnkörper oufgewickelt werden kann.

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Die dritte Art ist ein Garn mit Draht, das durch die gleiohe Wfii"ao~, Forti~ und Streckyorriohtung, wie oben beschrieben, läuft, mit dem Unterschied, daß nach der Erweichung, Vorformling uud Streckung jeder Strang 'ti einem geeigneten Drall durch eine Vorrichtung h2 unterworfen wird, um ein massiges Utirn h~ mit gewünschter Aushärtung und ausgeglichenem Drall zu erhalten. Dies steigert im wesentlichen den Kontakt zwischen Faser und Faden und ihre Verbindung zur Erhöhung der Zugfestigkeit des entstehenden dicken Garnes,

Zusmitnengefaßb sieht die Erfindung also ein vereinfachtes, wirtschaftlicheres uud vielseitigeres Flers te llung s verfahren für zusammengesetzte Garne verschiedener Arten vor. Die Verwendung von thermoplastischen Fäden ist besonders vorteilhaft, weil solche Fäden wahrend dos Streckvorganges, wenn überhaupt, nur wenig verformbar sind, einen hohen Streckgrad und ausgezeichnete Flexibilität in der Orientierung aufweisen. Ausgepreßte Fäden sind z.B. wesentlich besser anpassungsfähig für die Art der Behandlung als ausgepreßte thermoplastische Film», weil sie keine Ränder hinterlassen und deshalb wirtschaftlicher sind, sie haben eine bessere Streckverteilung und sind leichter auf den gewünschten Grad zu orientieren.

DarUberhinaus ist die Möglichkeit der Einführung eines zusätzlichen Zwiijohenflors aua Fäden zwischen die beiden ausgepreßten thermoplastischen Flors von großer praktischer Bedeutuut'. Dies ermöglicht ζ.Δ. das Einbringen von Glaefaserfaden in das »us&mmengesetzbe Garn, wodurch dieses Garn so-,v'ir ohne jeglichen Draht ausreichend stark wird.

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Claims

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Pa tentansprüohe z

l) Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines zusammengesetzten Mehrfaden-Garnes, wobei thermoplastische Kunstharzfaden in einen Spalt eines Abzugswalzenpaares extrudiert werden, das durch erhöhte Rotationsgeschwindigkeit die Fäden streckt und orientiert, fernenden Walzenspalt von der Seite her Faserbahnen zur Überlagerung «it den extrudierten Fäden eingeführt und daait verpreßt werden, solange die Fäden noch klebrig sind, hierauf dieses Lagenband abgekühlt und dann in eine Vielzahl von Längestreifen geteilt wird, worauf schließlich diese LUngsstreifen zu Garn ait rundes Querschnitt geforat oder gezwirnt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunstharzfäden in Fora von zwei parallelen und la wesentlichen geraden Flore aus eines Doppelkopf-Extruder in den Spalt des Abzugswalzenpaares in abwechselnd gestaffelter und Zwischenräume aufweisender Anordnung extrudiert werden, so daß die gleichfalls in den Walzenspalt eingeführte Faserbahn die Fäden uahüllt, die Rauae zwischen den Faden ausfüllt und die Fäden verbindet.

2) Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Polyaaid- oder Polyolefin-Herxt extrudiert werden·

3) Verfahren nach Anapruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daS beiderseits der Fadenflora Faaerbahnea in den Walzenspalt eingeführt werden.

k) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da!) zwischen die beiden Fadenflora ein zusätzlicher Flor aus vorgefertigten Fäden in abwechselnd gestaffelter Anordnung zu den extrudierten Fäden in den Walzenspalt eingefUrt wird.

5) Verfahren naoh Anapruch h, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Flor aus Glasfaserfäden zugeführt wird.

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6) Verfahren nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Flor aus Metallfäden zugeführt wird.

7) Verfahren nach Anspruch k_f dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Flor aus orientierten Polyester-Fäden zugeführt wird.

8) Verfahren nach einem der Ansprüche i his 7, dadurch gekennzeichnet, daß einer der extrudierten Fadenflors durch Strek— ken vollorientiert wird, bevor er in den Spalt der Abzugswal— zen eingeführt wird.

9) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Extruder (l) mit zwei parallelen, in Abstand angeordneten Extrudierköpfen(2)zum Auspressen von zwei Flors thermoplastischer Fäden (4, 5 K ein darunter angeordnetes Abzugswalzenpaar (9, 10) zur üildung eines Druckspaltes, wobei diese Abzugswalzen mit höherer Geschwindigkeit als die Extrusionsgeschwindigkeit rotieren, Einrichtungen zum beidseitigen Einführen von Faserbahnen (7, 8) in den Abzugswalzenspalt, Einrichtungen (l6, 17) zum Längsteilen)im Walzenspalt gebildeten Faden-Faserbandeβ in eine Vielzahl von Garnsträngen (21, 22, 23) sowie durch Vorfora- und Zwirneinrichtungen zum Umformen der Garnsträage in dickes Garn »it rundem Querschnitt (38) bzw. dicke« gesponnenes Garn (43)·

10) Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden Eitrudierköpfe (2) ein zusätzlicher Fadenflor (kk_t 45) aus vorgefertigten Fäden In den Walzenspalt einführbar ist.

11) Zusammengesetztes Garn aus extrudierten, z.T. längsorientierten Fäden und Stapelfasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern die extrudierten Fäden der Garnstränge (23) umhüllen,

12) Garn nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es aus puiem

gezwirnten Garnstrang*« besteht.

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