DE1947311B2 - Vorrichtung zum Herstellen von Garn aus Stapelfasern und thermoplastischen Kunststoffäden - Google Patents

Description

er in den plastischen Garnstrang übergeht. Nach dem Falschdrallorgan 16 durchläuft das Garn ein Druckwalzenpaar 17, 18, das den zweiten festen Klemmpunkt bildet. Hierauf wird der Garnstrang auf eine Aufspulwalze 19 aufgewunden, um die endgültige Garnpackung 20 zu bilden. Die Walzen 17, 18 können auch wegfallen, wenn die Aufspulwalze 19 selbst den zweiten Klemmpunkt bildet. Jedoch sind die Walzen 17, 18 vorteilhaft, um den Garnstrang unter Spannung zu halten.

F i g. 2 zeigt eine Vorrichtung zum Herstellen des zusammengesetzten Garnstranges 10. Hiernach wird der Garnstrang 10 durch direkte Extrusion eines thermoplastischen Kunststoffadens 23 aus einem Extruderkopf 22 eines Extruders 21 in den Spalt eines Einzugswalzenpaares 11a, 12 a und seiner Verbindung mit Stapelfasern 24 zwischen diesen Einzugswalzen gewonnen. Die Stapelfasern 24 werden von einer oder beiden Seiten dem Kunsistoffaden 23 zugeführt, der nach seiner Extrusion aus dem Extruderkopf 22 noch klebrig ist. Die Stapelfasern werden dann durch Pressen und Kühlen, z. B. durch die Wirkung der Walzen 11a, 12 a, die durch Kühlwasser oder -luft im Innern gekühlt werden, mit diesem Kunststoffaden verpreßt. Die Stapelfasern können mittels bekannter Einrichtungen 25 hergestellt werden. Die Einzugswalzen 11a und 12 a dienen dem gleichen Zweck wie die Walzen 11, 12 gemäß der Fig. 1. Zweckmäßig sind die Einzugswalzen zur Bildung mehrerer, beispielsweise sechs Garnsträtige, ausgebildet. Dies bedeutet eine Extrusion einer Schar von sechs Fäden 23 in die Umfangsnuten 27. Die Form der in Fig.3 dargestellten Einzugswalzen ist besonders vorteilhaft, da so die Garnstränge infolge des von den Walzenringen 28 der Einzugswalze 12 α innerhalb der Umfangsnuten 27 der Einzugswalze 11 α ausgeübten Druckes direkt hergestellt werden können und alle-· Werkstoff, der überfließt oder in die Keilnuten 29 der Einzugswalze 12 a dringt, von den Schneidekanten der Walzenringe 26 abgeschnitten oder durch die Walzenringe 26 von seinem anschließenden Werkstoff abgetrennt wird. Die Aus führungsform ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Zum Beispiel können alle Umfangsnuten der Einzugswalzen viereckigen Querschnitt aufweisen. Die Heizfläche 13 wird in der Anzahl ihrer V-förmigen Führungsrillen der Anzahl der Garnstränge 10 angepaßt. Ferner werden die gleiche Anzahl von Falschdrallorganen 16 und Aufspulwalzen 19 benötigt. Die Einzugswalzen 11a. 12 a können mit wesentlich höherer, z. B. zehnmal höherer Geschwindigkeit als die Extrusionsgeschwindigkeit der Kunststoffäden 23 angetrieben werden, um eine Streckung zu erzielen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in F i g. 4 gezeigt. Hierbei werden die Kunststoffäden 23 vom Extruder 21 extrudiert, hierauf gestreckt und mittels einer bekannten Orientierungseinrichtung 30 hochgradig orientiert. Danach werden die Fäden durch eine Heizeinrichtung 31 geführt, die zweckmäßig von einem Heiztunnel mit ausreichender Temperaturregelung gebildet ist. Dort werden die Fäden 23 nur so weit erhitzt, daß sie am Austrittsende der Heizung auf ihrer Oberfläche klebrig sind, ohne aber ihre vorher angenommene innere molekulare Orientierung zu verlieren. Die Klebrigkeit der Kunststoffäden 23 ist nötig, damit sie mittels der Einzugswalzen 11a, 12 a mit den Stapelfasern 24 beschichtet und verpreßt werden können, um zusammengesetzte Garnstränge 10 zu bilden. Die Stapelfasern 24 werden von der Zuführeinrichtung 25 in den Spalt der Einzugswalzen 11 a, 12 α geführt. Die Kunststoffäden sollen völlig von Stapelfasern mit vielen frei abstehenden Enden, die die gewünschte faserige Oberflächenstruktur bilden, umgeben sein.

Diese Garastränge 10 werden dann wie vorher beschrieben, durch die Heizfläche 13 geführt, die V-förmige Führungsrillen 15 aufweist, die sich allmählich

ίο zum Austrittsende hin verengen, so daß eine weitere Verfestigung zwischen den Kunststoffäden und den umgebenden Stapelfasern erzielt wird. An einer vorbestimmten Stelle innerhalb der Heizfläche 13 ist der Kunststoffkern des zusammengesetzten Garnstranges 10 ausreichend plastisch, so daß der vom Falschdrallorgan 16 erteilte Draht, der sich aufwärts bewegt, zu einer Verschiebung der Kunststoffmoleküle und der damit verbundenen Stapelfasern führt und eine Koagulierung des Garnes in diesem schrauben-

ao förmig gedrillten Zustand infolge der folgenden Kühlung eintritt. Danach bewegen sich die gedrillten Garnstränge durch das Falschdrallorgan 16 und die Abzugswalzen 17, 18, worauf sie mit Geschwindigkeiten von und in einigen Fällen über 300 m pro Minute auf die Aufspulwalze 19 gewunden werden, um die Garnpackungen 20 zu bilden.

Die F i g. 5 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer universalen und doch verhältnismäßig einfachen und kompakten Vorrichtung. Hierbei wird eine Schar von Kunststoffäden 23 aus dem Extruderkopf 22 des Extruders 21 extrudiert, der von einem an einer Säule 33 höhenverstellbaren Träger 32 gehalten wird. Auf diese Weise läßt sich die Stellung des Extruderkopfes 22 über den Einzugswalzen 11a, 12 a leicht regeln. Der Extruder ist ferner mit einem Trichter 34 versehen, in den der Kunststoff in seiner billigsten Form eingeführt wird. Die kontinuierlich ausgepreßten Fäden 23 können jeden gewünschten Querschnitt aufweisen. Zweckmäßig ist jedoch der runde Querschnitt.

Die Oberfläche der Einzugswalzen 11a, 12 a ist mit einer Vielzahl von Umfangsnuten versehen, und ein oder mehrere Fäden 23 werden in jede Nut dieser Walzen gleich nach der Extrusion und noch in klebrigem Zustand zur Verdichtung und Vereinigung mit den Stapelfasern 24 eingeführt, die ebenfalls von einer oder beiden Seiten durch eine Zuführeinrichtung 25 in diese Nuten eingeführt werden. Die Einzugswalzen 11a, 12 a können mit wesentlich höherer Geschwindigkeit als die Extrusionsgeschwindigkeit der Fäden 23 angetrieben werden. Normalerweise genügt es, wenn nur eine Einzugswalze, z. B. 12 a, durch einen Motor 42 über Antriebsriemen 43 angetrieben wird und die Einzugswalze 11a daran abrollt. Mit ihrer genuteten Oberfläche kann die Mitläuferwalze 11a mittels eines Druckzylinders 37 in die genutete Oberfläche der angetriebenen Walze 12 a gedrückt werden. Dieser Druckzylinder ist am Maschinenrahmen 35 festgemacht, und er betätigt

durch die Stange 38 einen Bügel 39, der die Achse der Einzugswalze 11 α an beiden Enden hält, um so diesen Bügel mit der Einzugswalze 11a gegen die Walze 12 α zu drücken oder andererseits, um die beiden Einzugswalzen voneinander zu lösen. Die Vor-

richtung weist dann noch die Heizfläche 13 auf, die innerhalb des Maschinenrahmens 35 befestigt ist. Diese Heizfläche weist eine Vielzahl von allmählich sich verengenden V-förmigen Führungsrillen 15 auf,

so daß beim Durchführen der Garnstränge 10 durch diese Führungsrillen diese nicht nur auf die gewünschte Temperatur erhitzt, sondern auch die Stapelfasern mit dem Kunststoff noch mehr verdichtet und schraubenförmig verbunden werden. Innerhalb der Führungsrillen erreicht der Kunststoff einen solchen plastischen Zustand, daß ein von unten durch das Falschdrallorgan 16 erteilter Daht eingeschmolzen und infolge einer Verschiebung der Kunststoffmoleküle und der Stapelfasern erhalten bleibt. Infolge der Auswirkungen des Drillvorganges und der Kunststoffplastizität ergibt sich eine Ausnützung dei Stapelfaserfestigkeit in gedrehter Strukturform für die ganze Garnfestigkeit. Die Wirksamkeit der Faserfestigkeit auf die Garnfestigkeit, die gewöhnlich bei auf herkömmliche Weise gewonnenen Stapelfasergarnen nicht mehr als 50 % beträgt, wird durch die erfindungsgemäße Verbindung der Stapelfasern mit einem thermoplastischen Kunststoff beträchtlich erhöht. Zum Beispiel kann durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Faserband mit einer Zugfestigkeit von ungefähr 4 g./tex. in ein Garn von ungefähr 12g./tex. umgewandelt werden. Nach dem Austritt der Garnstränge in gedrilltem Zustand aus der Heizfläche 13 werden sie in einem Luftstrom eines Kühlinjektors 36 gekühlt, wodurch der dem Kunststoff verliehene Draht durch Koagulierung beständig wird. So wird das gedrillte Garn 40 gewonnen.
Die Vorrichtung ist verhältnismäßig einfach im Aufbau und in der Bedienung. Der thermoplastische Kunststoff, z.B. aus der Gruppe der Polyamide, Polyolefine, Acryle u, dgl. kann in den Trichter 34 als Granulat eingegeben und mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 30 m pro Minute durch den Extruderkopf 22 in Form einer Fadenschar 23 mit rundem oder einem anderen bevorzugten Querschnitt extrudiert werden. Die Fäden weiden in den Spalt der Einzugswalzen 11a, 12 a extrudiert, die mit einer

ίο Geschwindigkeit von ungefähr 300 m pro Minute und damit in einem Verhältnis von ungefähr 10:1 in bezug auf die Extrusionsgeschwindigkeit angetrieben werden. Auf diese Weise wird eine beträchtliche molekulare Orientierung der Stränge 23 erreicht.

Durch die Wirkung der Einzugswalzen 11 α, 12 α werden die Fäden mit Stapelfasern 24 vereinigt, beispielsweise in einem Faser-Kunststoffverhältnis von 50:50. Die Falschdrallorgane 16 können mit Geschwindigkeiten bis zu 500 000 U/Min, drehen. Die

ao Abzugswalzen 17, 18 können mit höherer Geschwindigkeit als die Einzugswalzen 11α, 12 α angetrieben werden, um eine weitere Streckung und Orientierung des Kunststoffes zu erzielen. Produktionsausstoßgeschwindigkeiten von 150 bis 300 m und in einigen

as Fällen mehr als 300 m pro Minute sind auf diese Weise möglich.

Die Wirksamkeit der Führungsrillen 15 ist besonders hoch in einer annähernd waagerechten Lage der Heizfläche 13.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

S '9

Claims (2)

durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur ErPatentansprüche: wärmung der Garnstränge aus einer Heizfläche mit Führungsrillen mit V-förmigem Querschnitt für jeden

1. Vorrichtung zum Herstellen von Garn aus Garnstrang besteht.

Stapelfasern und thermoplastischen Kunststoffe- 5 Bei einer bevorzugten Ausführungsform verengen den, mit einem Einzugswalzenpaar zur Bildung sich die V-förmigen Heizflächenrillen zum Austrittsfortlaufender Garnstränge aus den Kunststoff!- ende hin allmählich, um so eine weitere Verdichden und den Stapelfasern, einer Einrichtung zur tung des Garnstranges zu erreichen.
Erwärmung der Garnstränge, einem Falschdrall- Die Heizfläche gemäß der Erfindung ergibt eine organ sowie einer Aufspulwalze für jeden Garn- io gute Auflage- und Führungsfläche für die Garne. Die strang, wobei die Aufspulwalzen zusammen mit Erwärmungstemperatur läßt sich an dieser Heizdem Einzugswalzenpaar die Klemmpunkte für fläche viel besser und genauer kontrollieren, so daß die zu drillenden Garnstränge bilden, da- selbst bei höchsten Arbeitsgeschwindigkeiten die Piadur c h gekennzeichnet, daß die Einrich- stifizierung der Garnstränge so weit als möglich dem tung zur Erwärmung der Garnstänge aus einer 15 Schmelzzustand genähert werden kann. Stärker erHeizfläche (13) mit Führungsrillen (15) mit weichte Kunststoffäden sind natürlich besser in der V-förmigem Querschnitt für jeden Garnstrang Lage, Stapelfasern aufzunehmen, sich damit zu ver-(10) besteht. mischen und schließlich zu verbinden. Die Führungs-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- rillen umschlingen die Garnsträge auf einer längeren kennzeichnet, daß die V-förmigen Führungsrillen 20 Strecke teilweise und bewirken so eine gleichmäßi-(15) zum Austrittsende hin sich allmählich veren- gere Erwärmung des Kunststoffes. Durch die Fühgen. rungsrillen werden die Stapelfasern an und um den

Kunststoffkern schraubenförmig gelegt, weil das

Falschdrallorgan fortwährend den Garnstrang ein-

25 dreht. So entsteht schließlich ein Garn mit glatter Oberfläche mit fest eingebundenen Fasern von gu-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Her- tem Aussehen.

stellen von Garn aus Stapelfasern und thermoplasti- Weitere Merkmale der Erfindung sind der nachfol-

schen Kunststoffäden, mit einem Einzugswalzenpaar genden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die

zur Bildung fortlaufender Garnstänge aus den Kunst- 30 an Hand von Zeichnungen dargestellt sind, zu ent-

stoffäden und den Stapelfasern, einer Einrichtung zur nehmen. Die Zeichnungen zeigen in

Erwärmung der Garnstränge, einem Falschdrallorgan F i g. 1 ein Schema einer Vorrichtung,

sowie einer Aufspulwalze für jeden Garnstrang, wo- F i g. 2 eine Seitenansicht von schematisch darge-

bei die Aufspulwalzen zusammen mit dem Einzugs- stellten Einzugswalzen und eines Extruderkopfes,

walzenpaar die Klemmpunkte für die zu drillenden 35 F i g. 3 eine Draufsicht auf Einzugswalzen in Ein-

Garnstränge bilden. griff stellung gemäß der Linie A-A der F i g. 2,

Bei der Herstellung von Garn aus Faser- und F i g. 4 eine schematisierte Darstellung eines Garn-Kunststoffmaterial wird bisher als Ausgangsmaterial bildevorganges,

ein vorbereiteter Vliesstreifen aus Textilfasern, der F i g. 5 eine Seitenansicht einer vollständigen Vor-

von einem thermoplastischen Bildemittel durchsetzt 40 richtung und

ist, verwendet. Die Textilfasern sind also bereits im Fig.6 eine Ansicht nach der Linie B-B der

Ausgangsmaterial fest gebunden. Ein solcher Vlies- Fig. 5, teilweise im Schnitt.

streifen wird durch Erwärmung zunächst plastifiziert In F i g. 1 ist eine Vorrichtung im Prinzip darge- und anschließend, solange das Bindemittel noch pla- stellt. Ein aus Stapelfasern und einem thermoplastistisch ist, durch eine Falschdrallvorrichtung geführt. 45 sehen Kunststoffaden zusammengesetzter Garnstrang Erst hierauf erfolgt eine Kalibrierung bzw. Glättung 10 wird dem Preßspalt eines Einzugswalzenpaares .der Strangoberfläche mittels einer rotierenden Scha- 11, 12 zugeführt, das den ersten festen Klemmpunkt blone. Die Erwärmung der Vliesstreifen erfolgt über bildet. Dieser Garnstrang 10 wird von diesen Einbeheizte Walzen, die nur kurze Berührungsstrecken zugswalzen 11, 12 einer Heizfläche 13 mit einer Heimit dem Garnstrang ermöglichen. Diese Heizwalzen 50 zungseinrichtung zugeführt, die eine geeignete Temkönnen also die Außenfläche der Garnstränge nicht peraturkontrolle der Heizfläche ermöglicht,
wesentlich beeinflussen. Dies ist aber wichtig, wenn Die Heizfläche soll so ausgebildet sein, daß Temein Garnstrang behandelt werden soll, der aus einem peratur- und Faserreibungs-Verhältnisse vorliegen, in bekannter Weise direkt in einen Formspalt von die eine genügende Plastizität des thermoplastischen Einzugswalzen hineingesponnenen Kunststoffaden 55 Kunststoffkernes des zusammengesetzten Garnstran- und aus damit zusammengewalzten Stapelfasern be- ges 10 gewährleisten, um ein Drillen der Garnstränge steht. Wird ein solcher Garnstrang mit beheizten mit einer im wesentlichen schraubenförmigen Anord-Walzen plastifiziert, dann werden die abstehenden, nung der Stapelfasern zu ermöglichen. Diese Drillung meist nur lose gebundenen Faserenden nur bedingt wird von unten durch ein Falschdrallorgan 16 beeingedreht, und das Aussehen des Garnes läßt über- 60 wirkt, das sich in solchem Abstand unter einem Ausdies zu wünschen übrig. trittsende der Heizfläche 13 befindet, daß der Garn-Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrich- strang gekühlt wird und koaguliert. Die Kühlung und tung zu schaffen, mit der Stapelfasern und vorteilhaft Koagulierung des gedrillten Garnstranges kann in in ein Einzugswalzenpaar hineingesponnene Kunst- einfacher Weise durch Atmosphäienluft erreicht werstoffäden zu einem ansehnlichen Garn mit erhöhter 65 den. Es können aber auch andere geeignete Kühlein-Festigkeit vereinigt werden. richtungen vorgesehen sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung Während des Drillens bewegt sich der Draht vom

der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung da- Falschdrallorgan 16 zur Heizfläche 13 aufwärts, wo