DE1949172B2

DE1949172B2 - Faserband zur verwendung im offenend-spinnverfahren

Info

Publication number: DE1949172B2
Application number: DE19691949172
Authority: DE
Inventors: Kozo; Minami. Keiichi; Tabata Masaaki; Kojima Teiryo; Yunoki Zyuji; Otsu Shiga Susami (Japan)
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1968-08-16
Filing date: 1969-09-29
Publication date: 1977-04-21
Also published as: GB1288975A; DE1949172A1; CH510138A; FR2019252A1; DE1949172C3; US3660973A

Description

besteht

^tA~NL

0,45

Die Erfindung bezieht sich auf ein Faserband zur Verwendung im Offenend-Spinnverfahren, bei dem die Fasern über ein Streckwerk zugeführt und in einem Druckluftstrom vereinzelt werden.

Es wurde schon vorgeschlagen (DT-OS 17 10 020), beim Offenend-Spinnen die Faserzuführung statt der sonst üblicherweise verwendeten Saugluft mit Hilfe von Druckluft durchzuführen.

Eine mit Saugluft arbeitende Offer.end-Spinnmaschine ist in »Melliand Textilberichte« 1967, 869 ff. und in »Textil-Praxis« 1968, 591 ff. beschrieben, wobei betont wird, daß im Offenend-Spinnverfahren hergestellte Game eine bessere Gleichmäßigkeit aufweisen als im herkömmlichen Ringspinnverfahren gesponnene Garne. Auch bei Anwendung des Offenend-Spinnverfahrens bleibt jedoch noch eine bedeutende Ungleichmäßigkeit bezüglich der mechanischen Eigenschaften des Garns bestehen. Die ungleichmäßigen mechanischen Eigenschaften des Garns führen z. B. durch Fadenbrüche zu Schwierigkeiten bei der Weiterverarbeitung. Bei dem obenerwähnten Offenend-Spinnverfahren treten aber vorwiegend auch Schwierigkeiten hinsichtlich der Verspinnung der Fasern zu einem in der Dicke gleichmäßigen Garn auf. Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten hat man schon versucht, die Dublierung zu erhöhen, was aber keine Lösung des Problems brachte. Es wurde nun festgestellt, daß eine Ursache für die Ungleichmäßigkeiten in der Tatsache besteht, daß beim Vereinzeln der Fasern ein hoher Anteil sogenannter »schwimmender Fasern« vorliegt. Schwimmende Fasern sind solche, die einerseits bereits die Zuführwalzen verlassen haben, also bereits im Druckluftstrom fliegen, aber andererseits noch im Faserverband mit einer Mehrzahl anderer Fasern verbleiben. Diese Faseransammlungen gehen ungleichmäßig und stoßweise in die eigentliche Spinnvorrichtung über und sind die Ursache für die Ungleichmäßigkeiten der Dicke und der mechanischen Eigenschaften des fertigen Garnes.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, für ein Offenend-Spinnverfahren ein Faserband zu schaffen, c-o aus dem die Faser durch Druckluft unter definierten Vereinzelungsbedingungen herausgelöst werden um den Anteil der »schwimmenden Fasern« zu vermindern. Diese Aufgabe wird gemäß Patentanspruch gelöst.

Man erkennt, daß hier bei einem Offenend-Spinnverfahren, bei dem die Faservereinzelung nach dem Verstrecken durch Druckluft erfolgt, ein Faserband zur Verfügung gestellt wird, das auf diese Art der Vereinzelung präzise abgestimmt ist Hier wird nämlich dafür gesorgt, daß bezüglich der an den Fasern im Faserband beim Vereinzeln angreifenden Kräfte definierte Bedingungen vorliegen. Werden bezüglich dieser Kräfte die angegebenen Bedingungen eingehalten, so führt das dazu, daß die durch Druckluft aus dem Faserband gelösten und vereinzelten Fasern augenblicklich total vom Faserband getrennt und dem Rotor der Offenendspinnmaschine aufgegeben werden. Der Anteil an »schwimmenden Fasern« ist damit, soweit sie überhaupt noch vorhanden sind, äußerst gering. Dadurch erfolgt auch keine stoßweise Zuführung größerer Fasermengen zur eigentlichen Spinnvorrichtung; diese wird vielmehr mit einem ständigen gleichmäßigen Faserstrom beschickt

Im folgenden wird das mechanische Verhältnis zwischen einzelnen Fasern, die im zugeführten Faserband enthalten sind, sowie der Luftströmung, welche beim mit Druckluft arbeitenden Offenend-Spinnsystem verwendet wird, erläutert. Wenn eine einzige Faser betrachtet wird, die sich im zugeführten Faserband befindet so sieht man, daß ein hinterer Endbereich der Faser zwischen einem Paar von Zuführrollen eingeklemmt ist und im Verlauf der Zufuhr gelöst wird. Nach diesem Lösen von den Rollen hat die Faser eine Tendenz im Faserband zu verbleiben, und zwar aufgrund der Reibung mit anderen Fasern, welche die Faser im Faserband umgeben. Gleichzeitig wird die betreffende Faser der Einwirkung einer Druck-Luftströ mung ausgesetzt, welche durch die Zuführvorrichtung des Systems strömt. Die Faser hat eine Tendenz, sich durch Reibung mit der Luftströmung aus dem Faserband zu lösen. Das Verhältnis zwischen der Reibungskraft welche eine Tendenz hat, die betreffende Faser im Faserband zurückzuhalten (im folgenden als Rückhaltekraft bezeichnet) und der pneumatischen Reibungskraft, welche eine Tendenz zum Lösen der betreffenden Faser aus dem Faserband hat (im folgenden als Lösekraft bezeichnet), verändert sich zeitlich nach dem Lösen des Faserbandes aus der Klemmstelle zwischen den Zuführwalzen. Kurz nachdem die betreffende Faser aus der Druckstelle der Zuführwalzen freigegeben wurde, übersteigt die Herauszieh-Widerstandskraft die Zurückhalte-Widerstandskraft der Luftströmung, so daß die betreffende Faser im Faserband verbleibt. In der folgenden Zeit wird jedoch die erste Kraft kleiner als die zweite, so daß die betreffende Faser aus dem Faserband gelöst werden kann. Dieser Mechanismus zum Lösen der Fasern ist zur Ausführung des Verfahrens mit optimalen Resultaten wesentlich. Der beschriebene Vorgang bei der Lösung von Fasern aus dem Faserband kann als eine Art Streckvorgang des Faserbandes betrachtet werden. Von diesem Standpunkt betrachtet, können Fasern, deren hinteres Ende durch die Zuführwalzen gehalten ist, als »langsame Fasern« betrachtet werden, Fasern, welche die Druckstelle verlassen haben, jedoch trotzdem im Faserband verbleiben, als »schwimmende Fa,sern« und Fasern, die aus dem Faserband vollständig in der Luftströmung gelöst sind, als »schnelle Fasern«. Eine kleinere Menge von schwimmenden Fasern führt zu einem gleichmäßigeren Streckeffekt. Das bedeutet, daß je weniger schwimmende Fasern in der Zuführvorrichtung vorhanden sind, um so geringer die erhaltene Ungleichmäßigkeit der Dicke des Garnes ist, so daß die Gefahr, daß Fadenbrüche auftreten, geringer wird.

Die Meßverfahren zur Messung der genannten Kräfte Fd und F^ werden im folgenden erläutert.

Die Rückhaltekraft F_D wird an einem Faserband mit einer Drehung von 0,2/cm und einem Gewicht von 98 g/m gemessen. Das Faserband wird an zwei Stellen zwischen Rollen eingeklemmt, die sich in einem Abstand voneinander entfernt befinden, welcher einer doppelten durchschnittlichen Faserlänge des Bandes entspricht An einer der Klemmstellen wird das Faserband von der anderen Klemmstelle weg in einer Längsrichtung mit einer Geschwindigkeit von 20 mm in der Minute bewegt Bei diesem Stadium des Ziehvoi ganges des Faserbandes werden die maximalen Kräfte der Rückhaltekraft zwanzigmal gemessen, worauf aus den gemessenen Resultaten die Rückhaltekraft F_D in Milligramm berechnet wird.

Die Lösekraft F_A wird in der folgenden Weise gemessen. Fünf einzelne Fasern werden derart gebündelt, daß sich ihre Enden in einer Reihe befinden. Ein Teil des Bündels, welcher sich von diesem Ende aus gerechnet auf 15 mm erstreckt, wird einer Luftströmung ausgesetzt, die sich mit einer Geschwindigkeit von 11 m/Sek. bewegt Die Lösekraft F_A wird in diesem Zustand zwanzigmal gemessen, woraus die resultierende Zurückhalte-Widerstandskraft F₁* in Milligramm derart erhalten wird, daß ein Durchschnitt der gemessenen Werte durch 75 dividiert wird. Die Menge der in der Zuführvorrichtung befindlichen schwimmenden Fasern hängt dabei vor. den Größen der Rückhaltekraft Fd und der Lösekraft Fa ab. Je kleiner der Wert der ersten und größer der Wert der zweiten ist, um so kleiner ist die Anzahl der schwimmenden Fasern. Das ist dadurch verursacht, daß, wie es bereits erläutert wurde, die Bildung der schwimmenden Fasern vom Verhältnis der Reibkraft abhängig ist, welcher die schwimmenden Fasern seitens der umgebenden Fasern im Faserband ausgesetzt sind, welches in die Zuführvorrichtung zugeführt wird und der pneumatischen Reibkraft welche auf die schwimmendeiv Fasern seitens der bewegten Luftströmung einwirkt. Wenn die erste Kraft größer ist als die zweite, können die schwimmenden Fasern nicht in schnelle Fasern umgewandelt werden. Die Umwandlung erfolgt nur, wenn die zweite Kraft größer ist als die erste.

Es ist daraus ersichtlich, daß die Rückhaltekraft F_Ddie Größe der Reibungskraft darstellt, mit welcher die umgebenden Fasern auf die schwimmenden Fasern einwirken. Die Lösekraft F_A entspricht der pneumatischen Reibungskraft, mit welcher die Luftströmung innerhalb der Zuführvorrichtung auf die schwimmenden Fasern einwirkt. Es muß daher die Differenz zwischen

Fa und ^ vorzugsweise größer als ein bestimmter Wert

sein. Dieser Wert wurde als 0,45 bestimmt. Wenn auf diese Weise das Verhältnis zwischen den Werten Found Fa gewählt wird, wird eine bemerkenswerte Verminderung der Fadenbrüche und der Ungleichmäßigkeit des Garnes erhalten.

Es zeigte sich ferner, daß der Querschnitt der Stapelfaser, aus welcher das Faserband zusammengesetzt ist, einen Einfluß auf die Bewegung, die Lösung und die Orientierung der Fasern im Spinnsystem haben. Als f>o eine derartige Charakteristik wurde ein Wert K des Querschnittsprofils gefunden, welcher die Abweichung des Querschnitts der Faser von der runden Form angibt.

Der Wert K kann in der folgenden Weise gemessen und berechnet werden. Es sei angenommen, daß eine Stapelfaser eine Feinheit von d Denier und ein spezifisches Gewicht von ρ g/cm³ hat daß jede Faser eine stangenartige Form mit gleichmäßigem Durchmesser hat und daß die Querschnittsfläche jeder Faser vernachlässigbar ist, so ist die gesamte Oberfläche dmtyg eines Gramms von Stapelfasern durch die Fcrmel gegeben

6 = 0,3363

d · xo

In Wirklichkeit haben die tatsächlichen Fasern jedoch nicht eine stangenartige Form mit gleichmäßigem Durchmesser. Das Querschnittsprofil der Fasern weicht von der runden Form ab. Es ist daher der tatsächliche Wert der gesamten Oberfläche eines Grammes von Fasern größer als der aus der Formel berechnete Wert Die Differenz zwischen dem berechneten Wert und dem tatsächlichen Wert der gesamten Oberfläche bildet einen Hinweis auf die Abweichung des Querschnittsprofils von der runden Form.

Es ist bekannt, daß die Feinheit cU in Mikrogramm/ Zoll an einem Mikronaire-Gerät gemessen umgekehrt proportional ist dem Quadrat des Wertes der gesamten Oberfläche A einer gegebenen Menge von Fasern nach der folgenden Formel:

wobei Ko ein konstanter Wert ist

Die Mikronaire-Feinheit d_A wird auf die Weise bestimmt daß ein pneumatischer Druck von 0,42 kg/cm² im Mikronaire-Gerät auf 3,24 g Fasern einwirkt und die Charakteristik K aus folgenden Werten berechnet wird:

K = d .■ Λ² = Ko ■

d ■ χ ο

Der Wert K vermindert sich bei der Vergrößerung der gesamten Oberfläche eines Gramms von Fasern. Der Wert K beträgt bei Polyesterfasern mit einem fast runden Querschnitt 0,326, bei einer Rayon-Faser mit einem vollständig runden Querschnitt ist dieser Wert 0,292. Die Differenz zwischen der Lösekraft und der Rückhaltekraft hat eine direkte Beziehung zum Querschnittsprofil der Fasern. Beim Offenend-Spinnverfahren muß der Wert K kleiner als 03 sein, was einem runden Querschnitt entspricht. Auch die Faserfeinheit spielt eine gewisse Rolle; vorzugsweise soll die Feinheit der verwendeten Fasern in Abhängigkeit von dem Verwendungszweck in einem Bereich zwischen 1,5 und 2,5 Denier gewählt werden.

Die Erfindung wird an Hand folgender Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Stapelfasern aus Polyester mit einer Feinheit von 1,5 Denier und einer Faserlänge von 36 mm mit fünf verschiedenen Arten von Kräuselung wurden als MaterL'. verwendet Diese Fasern wurden zu Faserbändern mit einem Gewicht von 0,425 g/m und einer Drehung von 0,2/cm verarbeitet. Hierbei werden die Fasern einem Öffnungsprozeß, einem Kämmprozeß und einem zweistufigen Streckprozeß unterzogen. Unter Verwendung der Faserbänder als Proben wurden Werte der Rückhaltekraft Fd und der Lösekraft F_A gemessen. Nach dieser Messung wurden die Faserbänder nach dem mit Druckluft arbeitenden Offenend-Spinnverfahren verarbeitet wobei die sich dabei ergebenden Fadenbrüche zusammen mit der Ungleichmäßigkeit der Dicke des hergestellten Garnes bestimmt wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 1 enthalten.

Tabelle 1

Ea

NL

1 94,3 1,38 0,41

2 114,3 1,57 039

3 116,9 1,52 0,31

4 107,9 1,44 0,33

5 76,4 1,31 0,45

380 540 747 412 55

Anzahl Fadenbrüche/ lOOOspiyh

U % (Usier)

15,1 15,6 16,8 17,3 13,3

Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, führt eine Vergrößerung des Wertes Fa-FdI NL zu einer Verminderung der Anzahl von Fadenbrüchen sowie des Wertes t/%.

Beispiel 2

Die gleiche Messung wie beim vorangehenden Beispiel wurde mit Stapelfasern der Feinheit 1,5 Denier und einer Faserlänge von 38 mm durchgeführt. Als Material wurden Fasern aus Polyamid, Polyacrylonitril, Polypropylen und Rayon verwendet Das erhaltene Ergebnis ist in der Tabelle 2 angeführt

Tabelle 2

Material

Polyamid
Polyacrylonitril
Polypropylen
Rayon

64,3 54,6 52,8 60,3

F.,

1,48 1,48 1,41 1,36

(γ	F_D	Anzahl Faden	U "»
\^F*	NL	brüche 1000 spl. h.
0,82		12,3	14,3
0,92		32,8	12.3
1,07		16,8	11.6
0,74		29,4	12.7

Aus den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, daß je größer der Wert von (F_A—F_nZNL) Ist, um so gleichmäßiger die Qualität des Garnes in Längsrichtung und kleiner die Anzahl der Fadenbrüche ist Es ergibt sich weiter, daß zulässige Werte der Häufigkeit der Fadenbrüche sowie der Ungleichmäßigkeit der Garndicke bei einem zulässigen Aussehen des endgültigen textlien Produktes erhalten werden, wenn der Wert (Fa—Fd/'NL) größer als 0,45 ist Ein Spinnmaterial dieser Art ist in der Form eines Faserbandes leicht dadurch erhältlich, daß in einer geeigneten Kombination die Form und Elastizität der Kräuselung, das den Stapelfasern zugeführte Mittel zum ölen sowie das Querschnittsprofil der einzelnen Fasern gewählt werden.

Beispiel 3

Verschiedene Arten von Stapelfasern wurden aus Polyacrylonitrilfasern mit verschiedenen Werten K des Querschnittsprofils hergestellt Das Verhältnis zwischen dem Wert K und den verschiedenen Eigenschaften der Fasern beim Spinnen, welche festgestellt wurden, sind in der folgenden Tabelle 3 enthalten.

Tabelle 3

Probe Nr	K	F,	Statischer Reibungs koeffizient	Dynamischer Rcibungs- kccffizicnl
1	0.322	19.3	0,436	0.326
	0.317	20.1	0,431	0.302
	0.311	20.1	0.382	0.2HX
4	0,304	2!,8	0,349	0.2X0
S	0.287	22,4	0.339	0.271

Darauf wurden die auf diese Weise hergestellten Proben von Stapelfasern in einer Mischmaschine, einer Ansaugmaschine und einer Karde bearbeitet. Nach einem zweistufigen Streckvorgang wurden Faserbänder erhalten mit einem Gewicht von 0,425 g/m und einer Drehung von 0,2/cm (0,5 TPI). Das Faserband wurde im Spinnsystem mit einem Spinnrotor und der im Oberbegriff beschriebenen Faserzuführung mit Druckluft verarbeitet, wobei die Häufigkeit der Fadenbrüche und die erhaltene Ungleichmäßigkeit der Garndicke in der Tabelle 4 enthalten sind.

Tabelle 4	1	Anzahl der Faden	15.3
Probe Nr	τ	brüche 1000 spl. h.	15.1
	3	380	14,2
4	113	13.6
5	97	12.7
	69
34

Wie aus den in den Tabellen 3 und 4 enthaltenen Ergebnissen ersichtlich ist, führt eine Vergrößerung des Wertes K zur Vergrößerung der Lösekraft F_A zu einer Verminderung der Koeffizienten der statischen und der dynamischen Reibung sowie zu einer Verminderung der Häufigkeit von Fadenbrüchen und einer Verminderung von U⁰Zo. Es können daher bei synthetischen Fasern der Polyacrylonitrilgruppe gute Resultate bei einer Vermin derung des 7'ertes K erhalten werden.

Weiter ergibt sich aus den obigen Ergebnissen von Versuchen, daß der Wert von K vorzugsweise 0,3 oder kleiner ist. Es hat sich dabei gezeigt, daß Stapelfasern der Polyacrylonitrilgruppe mit den erwähnten Eigenschaften vorzugsweise verwendet werden können

Claims

Patentanspruch:

Faserband zur Verwendung im Offenend-Spinnverfahren, bei dem die Fasern über ein Streckwerk zugeführt und .in einem Druckluftstrom vereinzelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelfasern nahezu runden Querschnitt haben, und zwischen der die Stapelfasern im Faserband festhaltenden Rückhaltekraft Fd und der von der Druckluftquelle erzeugten, die Stapelfasern aus dem ι ο Faserband herauslösenden Lösekraft F_A der Luftströmung bei einer durchschnittlichen Faserlänge L und einer Faserzahl N im Faserhandquerschnitt die Beziehung