DE1660242B2 - Verfahren und vorrichtung zum umwandeln von fadenstraengen in spinnbare stapelfaserbaender - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Umwandeln von Fadensträugen aus Chemiefasern, wie Cellulosetriacetat oder Polyestern, in spinnbare Stapelfaserbänder. Der hier gebrauchte Ausdruck »Fadenstrang« bezeichnet ein Bündel von allgemein parallelen endlosen Fäden, das wenigstens etwa 500 Fäden enthält und einen Gesamttiter von wenigstens etwa 1000 hat. Vorzugsweise ist der Strang gekräuselt mit etwa 80 bis 790, vorzugsweise etwa 160 bis 470 Kräuselungen/m.

Fadenstränge aus Chemiefasern werden häufig in Form einer zusammenhängenden Einheit gehalten, um ihre Handhabung und Verarbeitung während der Herstellung, während ihrer anschließenden Verarbeitung zu Bändern und der Herstellung von gesponnenen Garnen aus diesen Bändern zu erleichtern. Diese Einheit wird gewöhnlich geschaffen durch Kräuseln des Garns vor dem Verpacken. Durch das Kräuseln werden jedoch benachbarte Fäden des Kabels in die gleiche Form gepreßt, wobei viele dieser benachbarten Fäden aneinander haften. Derartige verklebte oder zusammenhängende Fäden stören häufig die Verarbeitung sowohl des Stranges zu Bändern als auch der Bänder oder Vorgarne zu gesponnenem Garn und haben schlechte Bänder und schlechte gesponnene Garne zur Folge. Ferner gelangen benachbarte Fäden und daraus geschnittene Fasern während der Herstellung der Stapelfaserbänder und während des Spinnens unter Druck, wodurch weitere Verklebungen gebildet werden.

Bei der Verarbeitung von Fadensträngen zu Stapelfaserbändern werden Vorrichtungen eingesetzt, die eine flache Bahn des unter geeigneter Spannung stehenden Stranges einer Schneidvorrichtung zuführen, wobei durch das Scheren des flachen Strangs im

ίο spitzen Winkel ohne Störung des Parallelverlaufs der Fäden des Stranges Stapelfasern gebildet werden. Die Faserstücke werden neu verteilt unter Bildung eines stabilen, endlosen Produkts in Form eines Stapelf aserbandes. Ein in der Textilindustrie bekannter Typ unter diesen Vorrichtungen ist der »Pacific Converter«. Die Erfindung wird im Zusammenhang mit diesem »Pacific Converter« beschrieben, sie ist jedoch allgemein auf alle Vorrichtungen und Verfahren anwendbar, tür die der »Pacific Converter« und seine

ao Arbeitsweise typisch sind. Es wird zum Beispiel verwiesen auf »Modem Yarn Production« von G. R. Wray, Columbine Press Company Limited, Manchester, England (1960), insbesondere Seite 61, Zeile 13, bis Seite 69, Zeile 3, in der ein »Pacific Converter« beschrieben ist Eine Vorrichtung dieser Art beschreibt auch die Patentschrift Nr. 1591, des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin, das in dieser Vorrichtung in Form von locker nebeneinander liegenden Einzelfäden ausgebreitete Band aus dem ursprünglichen Fadenstrang wird in seiner ganzen Breite in Stapel geschnitten, die in einer besonderen Vorrichtung verdichtet werden.

Mit dem Pacific Converter können zwar im allgemeinen gute Ergebnisse bei der Verarbeitung vieler synthetischer Fäden und Gemische dieser synthetischen Fäden mit Wolle und Baumwolle erhalten werden, doch war es bisher kaum möglich, diese Vorrichtung auch zur Herstellung von gleichmäßigen Stapelfasern aus Cellulosetriacetat, d. h. im wesentliehen vollständig veresterter Cellulose mit weniger als 0,29 freien Hydroxylgruppen pro Anhydroglucoseeinheit und aus Polyestern, wie Polyalkylenterephthalat, einzusetzen. Dies ist offensichtlich auf das starke Verkleben oder Verschmelzen der Fasern an den Stellen, an denen sie durch den Pacific Converter durchschnitten werden, zurückzuführen, zumal diese Verklebungen zu einem großen Teil selbst durch die öffnende Wirkung des Converters nicht beseitigt werden. In einem gewissen, wenn auch gewöhnlich geringeren Maße tritt praktisch das gleiche Problem auch bei der Verarbeitung von Fadensträngen aus anderen Chemiefasern auf, indem beispielsweise häufig festgestellt wird, daß das aus einem Pacific Converter erhaltene Faserband ziemlich ungleichmäßig ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß auch die ursprünglichen Stränge häufig verklebte Stellen enthalten, die nicht alle durch die öffnende Wirkung des Converters beseitigt werden und daß ferner die verklebende Wirkung des Schneidens in gewissem Umfange allgemein bei allen Fadensträngen aus Chemiefasern vorhanden ist.

Ein weiterer Mangel des bekannten Pacific Converter besteht darin, daß es nicht möglich ist, mit ihm annehmbar gleichmäßige Stapelfasern einer durchschnittlichen Länge von weniger als etwa 7,5 cm ohne Noppen und verklebte Fäden herzustellen. Das Baumwollsystem kann Bänder einer Stapellänge bis hinab zu 13 oder 19 mm, aber von nicht mehr als

70 mm spinnen. Mit Kammgargspinnmaschinen können Bänder einer Stapellänge von weniger als etwa 7,5 cm nicht gesponnen weiden. Bisher war es also nicht möglich, auf dem Pacific Converter Bänder herzustellen, die sich zum Spinnen mit Baumwollspinnmaschinen eignen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, mit denen es gelingt, Fadenstränge derart zu lockern und auszubreiten, auf Stapelfaserlänge zu schneiden und den Zusammenhalt der Fasern im Faserverband zu lösen, daß spinnbare Stapelfaserbänder erhalten werden, die die Nachteile der bisherigen Bänder, insbesondere deren Verklebungen nicht aufweisen, und zwar auch solche aus Cellulosetriacetat und Polyestern, wie Polyäthylenterephöialat. Außerdem sollten Verfahren und Vorrichtung es ermöglichen, Mischfasern mit konkurrenzfähigen Verarbeitungskosten herzustellen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zum Umwandeln von Fadensträngen in spinnbare Stapelfaserbänder durch Lockern und Ausbreiten des Stranges, Schneiden auf Stapelfaserlänge und Lösen des Zusammenhaltes der Fasern im Faserband, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Stapelfaserbänder unter Einwirkung eines mechanischen Zuges auf die Fasern längs eines Weges fortbewegt, auf dem sie unter relativer Längsbewegung der Fasern zueinander und unter Beseitigung des Gleichlaufes eventueller Kräuselungen abwechselnd ergriffen und wieder frei gegeben, dabei benachbarte Bandbereiche in Längsrichtung zueinander verzogen und die einzelnen Fasern des Bandes voneinander getrennt werden.

Bei diesem Verfahren werden die geschnittenen Fäden, d. h. die Stapelfasern auf einem Weg fortbewegt, der es ermöglicht, einen Teil der geschnittenen Fäden während ihrer Bewegung zu berühren und zu ergreifen. Die vorher nicht ergriffenen Fasern dieses Stapelfaserbandes werden dann erfaßt, wodurch eine relative Längsbewegung zwischen den Fasern stattfindet und diese voneinander getrennt werden und der Gleichlauf bzw. die Parallelrichtung einer etwa vorhandenen Kräuselung beseitigt wird. Diese Art der Behandlung der Stapelfasern läßt sich am leichtesten in einer Variante des Pacific Converters erreichen, bei dem die Auflösungs- und Scherwalzen durch andere Walzenpaare ersetzt sind, die in einem gewissen Abstand zueinander angeordnet sind und durch deren Wirkung ein mechanischer Zug auf die Fasern ausgeübt wird und die Verklebungen der Einzelfasern im Fadenstrang beseitigt werden. Zwar wird in der USA.-Patentschrift 2 232 348 eine Vorrichtung beschrieben, gemäß der der Fadenstrang zunächst unter der Wirkung von zwei Walzenpaaren gespannt und dann zu Fasern geschnitten wird, die dann durch weitere Walzenpaare geführt werden, bei denen jeweils eine Walze gerillt und die andere Walze mit einem weichen Oberflächenbelag versehen, ist. Diese Walzenpaare sollen jedoch jede einzelne Faser so bearbeiten, daß diese wellenförmig ausgearbeitet wird. Die gerillten Walzen sind gegeneinander versetzt, das heißt die Rillen der einen Walze stehen den Erhebungen der vorhergehenden und der nachfolgenden Walze gegenüber. Eine Beseitigung des Gleichlaufes von Kräuselungen kann auf diese Weise nicht stattfinden, zumal ja gerade das Kräuseln der Fasern angestrebt wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung nach Art eines Pacific Converters mit hintereinander angeordneten geriffelten Auflösungs- und Scherwalzen ist statt dessen dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle dieser geriffelten Auflösungs- und Scherwalzen hinter den Schneidwalzen 10,11 des Converters zwei getrennte Walzenpaare 12, 25 angeordnet sind, die jeweils von einer Walze 15,22 mit einem schraubenförmigen Gewinde 16, 23, deren Gewindegänge abgeflacht sind und einer Ge-

genwalze 20, 24 mit einem nachgiebigen Oberflächenbelag 21, vorzugsweise einem Gummibelag, gebildet werden.

Diese Kombination von Gewindewalzen und Walzen mit elastischem Belag ist typisch für einen allge-

meinen Typ von Vorrichtungen zum Öffnen von gekräuselten Strängen, wobei eine oder mehrere »profilierte". Walzen verwendet werden, wie sie beispielsweise in den USA.-Patentschnften 3 032 829 und 3 103 220 und in der kanadischen Patentschrift 674 101 beschrieben sind.

Mit besonderem Vorteil weisen die beiden hinter der Schneidwalze des Converters hintereinander angeordneten Walzenpaare 12, 25 ein Geschwindigkeitsverhältnis des ersten Walzenpaares 15, 20 zum zwei- ten Walzenpaar 22, 24 im Bereich zwischen 1,1:1 bis 2:1, vorzugsweise im Bereich zwischen 1,2:1 bis 1,8:1, auf.

Die Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden nachstehend an Hand der

Abbildungen beschrieben, wobei gleiche Teile gleiche Bezugsziffern aufweisen.

Fig. 1 ist eine Draufsicht, die schematisch einen Teil eines Pacific Converters und die Beziehung zwischen den getrennten Walzenpaaren und der Schneidvorrichtung darstellt.

F i g. 2 zeigt schematisch als Seitenansicht die getrennten Walzenpaare und die Schneidvorrichtung von Fig. 1 mit dem zu verarbeitenden Strang zwischen den Walzen.

Fig. 3 zeigt schematisch einen Teil der Stapelfasern während der Verarbeitung und die Klemmabschnitte der Walzenpaare. Diese Abbildung veranschaulicht, wie die Fasern durch die lösende Wirkung der Walzen getrennt werden.

F i g. 4 zeigt als Seitenansicht die Walzen eines der beiden Walzenpaare.

Wie schematisch in Fig. 1 und 2 dargestellt, wird der Strang T von der Sclmeidwalze 10 des Pacific Converters aufgenommen. Die Schneidvorrichtung

besteht aus der Schneidwalze 10 und der Gegenwalze 11. Diese Walzen zerschneiden gemeinsam die endlosen Fäden, aus denen der Strang T besteht. In Laufrichtung des Strangs hinter der Schneidvorrichtung ist ein erstes Walzenpaar 12 angeordnet, dessen

eine Walze 15 mit schraubenförmigem Gewinde 16 versehen ist. Die hier als obere Walze dargestellte Walze 15 besteht aus Stahl oder ähnlichem Werkstoff, in den die erforderliche gewindeförmige Oberfläche eingearbeitet werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Waize 15 aus einem Zylinder von 63,5 bis 76 cm Länge gearbeitet und mit einem mittleren Gewindeteil 16 von 30 bis 40 cm Länge bei einem Durchmesser zwischen 44,5 und 57 mm und 4,7 Gewindegängen/cm mit einer Gangtiefe zwischen 1 mm und 1,5 mm versehen, wobei jeder Gang einen Steg 17 (siehe Fig. 4) von 0,38 bis 0,5 mm Breite hat. Der Durchmesser des nicht mit Gewinde versehenen Teils

ist vorzugsweise geringer als der Durchmesser des Gewindeteils.

Zur Walze IS des Walzenpaares 12 gehört eine Gegenwalze 20 mit einem nachgiebigen Oberflächenbelag 21. Diese Walze besteht vorzugsweise aus Stahl mit einem Gummibelag. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der Gummibelag oder die sonstige nachgiebige Oberfläche über eine Breite, die größer ist als die Breite des Gewindeteils der Gegenwalze. So ist gemäß F i g. 4 als Gegenwalze zur Walze 15 eine Walze 20 mit einer elastischen Oberfläche 21 vorgesehen, die eine axiale Länge von 51 cm und einen Durchmesser von 2,54 cm hat.

In Laufrichtung des Kabels oder Strangs ist hinter dem ersten Walzenpaar ein zweites Walzenpaar 25 mit Abstand angeordnet. Dieser Abstand ist vorzugsweise etwas kleiner als die Faserlänge, um sicherzustellen, daß die Walzen zwischen den Faserenden greifen. Das Walzenpaar 25 ist wie das erste Walzenpaar 12 im wesentlichen aus dem gleichen Werkstoff und mit praktisch den gleichen Abmessungen, wie sie vorstehend genannt wurden, ausgebildet. Die Walze 22 hat also ein schraubenförmiges Gewinde 23, und die Walze 24 ist in der gleichen Weise ausgebildet wie Walze 20. Die Stege der abgeflachten Gewindegänge arbeiten mit dem elastischen Belag der Gegenwalze unter Bildung eines fasergreifenden Teils bzw. einer fasergreifenden Zone zusammen, während die Bereiche zwischen den Stegen ebenso wie bei dem ersten Walzenpaar 12 eine Faserdurchlaßzone bilden.

Die Vorrichtung arbeitet so bei entsprechender Anordnung der Walzenpaare 12 und 25, daß der geschnittene Strang T aufgenommen und rwischen der Walze mit Gewinde und der Gegenwalze mit nachgiebigem Belag durchgeleitet wird. Wie am deutlichsten aus F i g. 3 ersichtlich, wird ein Teil der Fasern des Stapelfaserbandes zwischen den Stegen der Gewindewalze und dem elastischen Belag der Gegcnwalze ergriffen, während andere Fasern zwischen den Gängen durchlaufen.

Wenn das zweite Walzenpaar schneller angetrieben wird als das erste Walzenpaar und jedes Walzenpaar aus Walzen des gleichen Durchmessers besteht, werden die von den Stegen des Gewindes ergriffenen Fasern relativ zu den durchlaufenden Fasern bewegt, d. h. gegen diese Fasern verzogen. Wie aus Fig. 3 erkennbar, wird eine Faser, die zwischen den Gewindegängen des zweiten Walzenpaares durchläuft, vom Steg des ersten Walzenpaares ergriffen. Die mit »a« bezeichneten Fasern werden also zwischen den Stegen des Gewindes und dem elastischen Belag der

ίο Gegenwalze im ersten Walzenspalt festgehalten, im zweiten Walzenspalt aber nicht, während die mit »b« bezeichneten Fasern zwischen den oberen Stegen des Gewindes und dem elastischen Belag des zweiten Walzenpaares festgehalten wurden. Folglich werden die mit »a« bezeichneten Fasern in Längsrichtung relativ zu den mit »b« bezeichneten Fasern bewegt, d. h. gegen die letztgenannten Fasern verzogen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung und die Vorrichtung zu seiner Durchführung erwiesen sich als

ao besonders vorteilhaft für die Bearbeitung von Fadensträngen aus Cellulosetriacetat und Polyestern, insbesondere Polyäthylenterephthalat, die sich leicht mit beispielsweise Wolle oder Baumwolle u. dgl. mischen lassen. Die Fäden dieser Stränge können aus organi-

S5 sehen Derivaten der Cellulose bestehen, beispielsweise aus deren Estern oder Äthem, und zwar Estern von Cellulose mit organischen Säuren, wie Celluloseacetat, Cellulosepropionat, Cellulosebutyrat, Cellulosebenzoat, Celluloseacetatformiat, Celluloseacetatpropionat und Celluloseacetatbutyrat sowie Celluloseethern, wie Äthylcellulose. Auch synthetische Fäden aus regenerierter Cellulose, wie Viskose-Reyon oder Kupferreyon, und chemisch modifizierter oder vernetzter regenerierter Cellulose können verarbeitet werden, darüber hinaus Fadenstränge aus thermoplastischen oder in Lösungsmitteln löslichen oder dispergierbaren Polymeren beispielsweise aus Superpolyamiden, wie Nylon. Superpolyestern, wie Polyäthylenterephthalat, Polyglykolsäure und deren Copolyroeren, Acrylnitrilpolymeren und -copolymeren, Olefinpolymeren und -copolymeren und Polymeren und Copolymeren von Vinylestern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Umwandeln von Fadenstränr gen in spinnbare Stapelfaserbänder durch Lokkern und Ausbreiten des Stranges, Schneiden auf Stapelfaserlänge und Lösen des Zusammenhaltes der Fasern im Faserband, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stapelfaserbander unter Einwirkung eines mechanischen Zuges auf die Fasern längs eines Weges fortbewegt, auf dem sie unter relativer Längsbewegung der Fasern zueinander und unter Beseitigung des Gleichlaufes eventueller Kräuselungen abi wechselnd ergriffen und wieder freigegeben, dabei benachbarte Bandbereiche in Längsrichtung zueinander verzogen und die einzelnen Fasern des Bsndes voneinander getrennt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 nach Art eines Pacific Converters mit hintereinander angeordneten geriffelten Auflösungs- und Scherwalzen, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle dieser geriffelten Auflösungs- und Scherwalzen hinter den Schneidwalzen (10, 11) des Converters zwei getrennte Walzenpaare (12, 25) angeordnet sind, die jeweils von einer Walze (15, 22) mit einem schraubenförmigen Gewinde (16, 23), deren Gewindegänge abgeflacht sind und einer Gegenwalze (20, 24) mit einem nachgiebigen Oberftächenbelag (21), vorzugsweise einem Gummibelag, gebildet werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden hinter der Schneidwalze des Converters hintereinander angeordneten Walzenpaare (12, 25) ein Geschwindigkeitsverhältnis des ersten Walzenpaares (15, 20) zum zweiten Walzenpaar (22, 24) im Bereich zwischen 1,1:1 bis 2:1, vorzugsweise im Bereich zwischen 1,2:1 bis 1,8:1, aufweisen.