DE19526251A1 - Friktionsspinnverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bis 9. Als Friktionselemente kommen im Rahmen der Erfindung in der Garnbildungszone in erster Linie zylindrische Friktionswalzen mit perforierter Oberfläche zum Einsatz. Vorzugsweise werden auch in der Garnverdrehungszone solche Walzen als Friktionselemente eingesetzt. Im allgemeinen ist es betreffend Technologie sowie Herstellungs- und Betriebsaufwand am günstigsten, wenn sich einteilige zylindrische Friktionswalzen durch die Garnbildungs- und -verdrehungszone erstrecken.

Ein gattungsgemäßes Verfahren beziehungsweise eine entsprechende Vorrichtung wird in der DE 34 41 680 A1 beschrieben. Bei diesem bekannten Offenend-Friktionsspinnverfahren werden die in einer Faserbandauflöseeinrichtung vereinzelten Fasern in getrennten Luftströmen einem zwischen zwei zylindrischen Friktionswalzen gebildeten Spinnzwickel unmittelbar zugeführt. Das Einspeisen der Einzelfasern in die Garnbildungszone des Spinnzwickels erfolgt unter einem spitzen Winkel, so daß die Fasern nahezu in derselben Richtung, in der sie zugeführt wurden, auch als Garn abgezogen werden. Die Einzelfasern werden dabei mittels einer Mehrfachfaserbandauflöseeinrichtung in mehreren getrennten Faserströmen dem Spinnzwickel von einer Seite her zugeführt. Als Friktionselemente kommen bei dieser bekannten Vorrichtung zwei perforierte Walzen zum Einsatz, die gleichsinnig rotieren und von ihrer Innenseite her unter Saugzug gesetzt sind. Der gegenseitige Abstand der beiden perforierten Walzen ist deutlich kleiner als der Durchmesser des herzustellenden Garnes.

Durch die DE 33 30 418 A1 ist eine Friktionsspinnvorrichtung bekannt, bei der zur Erhöhung der Fadenproduktion in den beiden als Spinnzwickel zu bezeichnenden Keilspalten beziehungsweise keilförmigen Halbräumen von zwei sich nahezu berührenden, gleichsinnig rotierenden, perforierten Walzen je eine Garnbildungszone vorgesehen ist. In dieser Vorrichtung, mit der zwei Fäden gleichzeitig erzeugt werden, werden die Einzelfasern von beiden Zwickelseiten her zunächst auf die Oberfläche der perforierten Walzen aufgespeist und zusammen mit der Oberfläche in die jeweilige Garnbildungszone transportiert. Innerhalb jeder der perforierten Walzen sind Saugmittel mit Saugschlitzen vorgesehen, wobei die Saugschlitze gegeneinander und, in bezug auf den Bereich der größten Annäherung der Walzen, gegen die Drehrichtung ihrer jeweiligen Walze versetzt sind. Die durch die Saugschlitze an der Oberfläche der Walzen erzeugten Saugzonen liegen also nicht an der Spitze beziehungsweise am Gipfel des jeweiligen Zwickels, sondern sie sind in Richtung auf die auf der Oberfläche der Walze ankommenden Fasern versetzt. Dadurch soll erreicht werden, daß sich in jedem der gegenüberliegenden Spinnzwickel mit Abstand von der Spitze des Zwickels ein Garn bildet, ohne daß die Fasern von der einen Zwickelseite zur anderen Zwickelseite strömen können.

In der DE 26 13 263 B2 wird ein Friktionsspinnverfahren beschrieben, bei dem zwischen zwei zylindrischen Friktionswalzen eine Garnbildungszone vorgesehen ist. Die Einzelfasern werden der Garnbildungszone von zwei einander gegenüberliegenden Seiten her zugeführt. Das erfolgt dadurch, daß die Einzelfasern mit Hilfe von entsprechend geformten Faserleitkanälen auf die jeweilige Friktionsfläche aufgespeist werden. Die mit perforierten Friktionsflächen ausgestatteten, rotierenden Friktionselemente besitzen dabei eine innenliegende Saugeinrichtung, die gewährleistet, daß die aufgespeisten Fasern in die Garnbildungszone transportiert werden.

Die EP 0 165 398 A1 offenbart eine Friktionsspinnvorrichtung, in der ein verstrecktes Faserband an eine erste Friktionsspinnwalze übergeben wird. Die Fasern werden auf dem Weg vom Ausgangsmaterial, einem Faserband, in mehreren Stufen beschleunigt, aber bis zur Übernahme durch die Friktionsspinnmittel im wesentlichen mechanisch geführt. Auf der Friktionswalze werden die Fasern durch Saugzug festgehalten und einer mit einer zweiten Friktionswalze gebildeten Garnbildungszone zugeführt. Aus dieser Garnbildungszone wird das fertige Garn mittels einer Abzugseinrichtung abgezogen.

Durch die DE 34 41 680 A1 ist es zwar bekannt, die Einzelfasern unmittelbar der Garnbildungszone zuzuführen, ohne daß die Fasern vorher auf der Oberfläche der Friktionselemente abgelegt werden, in der Garnbildungszone werden die mit hoher Geschwindigkeit eingespeisten Einzelfasern beim Auftreffen auf das rotierende Garnende jedoch recht abrupt abgebremst.

In anderen Fällen (DE 26 13 263 B2 und DE 33 30 418 A1) werden die vereinzelten Fasern auf der Oberfläche der Friktionswalzen abgelegt, dort unter Saugzug festgehalten und zur Garnbildungszone transportiert. Das Ablegen auf der Oberfläche der Friktionselemente bedingt eine Änderung der Bewegungsrichtung beziehungsweise des Bewegungszustandes und führt damit im allgemeinen zu einer Deformation der einzelnen Fasern. Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Verfahren besteht auch darin, daß einige Fasern so schlecht in den Garnkörper eingebunden werden, daß sie bei der Weiterverarbeitung des Garns zur Quelle von Faser­ beziehungsweise Staubflug werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Friktionsspinnverfahren beziehungsweise eine Friktionsspinnvorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, die Garnproduktion und die Garnqualität gegenüber den durch den Stand der Technik bekannten Friktionsspinnverfahren zu erhöhen.

Für das Friktionsspinnverfahren besteht die erfindungsgemäße Lösung darin, daß die Einzelfasern symmetrisch von zwei diametral gegenüberliegenden Seiten her unmittelbar in den Bereich der Garnbildungszone, der mit geringem Abstand umlaufenden Friktionselemente geleitet werden und daß ein einziges Garn auf der Linie des minimalen Abstandes der Friktionselemente gebildet sowie von dort aus mit mindestens der Zuführgeschwindigkeit der Einzelfaserströme abgezogen wird.

Durch die hohe Garnabzugsgeschwindigkeit wird vermieden, daß die Einzelfasern beim Auftreffen auf das Garnende ges taucht werden. Diese Maßnahme führt nicht nur zu einer Qualitätsverbesserung des erfindungsgemäß hergestellten Friktionsgarnes gegenüber den nach dem Stand der Technik hergestellten Garnen, die hohe Garnabzugsgeschwindigkeit führt außerdem zu einer deutlichen Produktionssteigerung.

Für die eingangs genannte Friktionsspinnvorrichtung besteht die erfindungsgemäße Lösung darin, daß der minimale Abstand der Friktionselemente in der Garnbildungszone größer als der Durchmesser des herzustellenden Garnes ist, daß an jedem der gegenüberliegenden Spinnzwickel mindestens eine Faserbandauflöseeinrichtung angeordnet ist, deren Faserleitkanal unmittelbar auf die Garnbildungszone gerichtet ist und daß eine mindestens mit der Zuführgeschwindigkeit der Einzelfasern arbeitende Garnabzugsvorrichtung vorgesehen ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beziehungsweise der Vorrichtung führen die in die Spinnzwickel beziehungsweise in die Garnbildungszone gerichteten Faserleitkanäle die Fasern im spitzen Winkel und annähernd in der Richtung zu, in der das Garn auch abgezogen wird. Diese Verfahrensweise wird in der Praxis als "Vorwärtsspinnen" bezeichnet. Vorteilhaft liegt die Spinngeschwindigkeit, darunter versteht man die Abzugsgeschwindigkeit des Garnes, höher als die Zuführgeschwindigkeit der Einzelfasern, so daß die Einzelfasern beim Auftreffen auf das sich bildende Faserbändchen beziehungsweise Garnende nicht gestaucht, sondern im Gegenteil gestreckt werden.

Der durch die Erfindung erzielte Vorteil wird dabei nicht nur durch die hohe Garnabzugsgeschwindigkeit, sondern auch dadurch erreicht, daß die Fasern nicht auf die perforierten Friktionsflächen der Friktionselemente auftreffen und dadurch eine Richtungsänderung beim Transport in den Spinnzwickel erfahren, sondern daß die Fasern direkt in den Spinnzwickel und damit unmittelbar auf das sich bildende Faserbändchen beziehungsweise Garnende gespeist werden. Die Einzelfasern werden außerdem langgestreckt, unter einem spitzen Winkel, mit ihrer Spitze voran, direkt auf das in der Garnbildungszone entstehende und zumindest mit Faserzuführgeschwindigkeit abgezogene Garnende aufgespeist. Die Einzelfasern können sich dadurch praktisch nur gestreckt an das Garn anlegen.

Erfindungsgemäß werden der sich symmetrisch nach zwei einander diametral gegenüberliegenden Seiten hin keilförmig öffnenden Garnbildungszone von den beiden Seiten her, aus jeweils mindestens einer Faserbandauflöseeinrichtung, über die Faserleitkanäle Einzelfaserströme zugeführt. Vorteilhafterweise sind auf beiden Seiten der Garnbildungszone jedoch mehrere dieser Faserbandauflöseeinrichtungen angeordnet, die gegebenenfalls auch so ausgebildet sein können, daß eine Faserbandauflöseeinrichtung jeweils mehrere Faserbänder gleichzeitig in Einzelfaserströme auflöst.

Auf diese Weise gelingt es, dem Garn eine so große Menge von Fasern pro Zeiteinheit zuzuführen, daß das Garn mit mindestens der Zuführgeschwindigkeit der Einzelfasern aus der Garnbildungszone längs der Linie minimalen Abstandes der Friktionselemente abzuziehen ist.

Die Einzelfasern können erfindungsgemäß während der Spinnsystemoperation auch kontinuierlich auf das Niveau der Garnabzugsgeschwindigkeit beschleunigt werden, so daß sichergestellt wird, daß es in jedem der Prozeßabschnitte zu einer Beschleunigung der Faserbewegung kommt. Auch die Bewegungsrichtung der Fasern ändert sich im wesentlichen nicht, wenn die Fasern beim Vorwärtsspinnen im spitzen Winkel auf die Linie der Garnbildungszone, die annähernd der Richtung des Faserabzugs entspricht, von beiden Zwickelseiten her, eingespeist werden. Die Einzelfasern werden dabei keiner plötzlichen oder wesentlichen Änderung ihres Bewegungszustandes (Geschwindigkeit und Richtung) ausgesetzt. Die früher beim Friktionsspinnen in Kauf zu nehmenden unvorteilhaften Faserdeformationen werden durch die Erfindung eliminiert.

Trotz des erreichbaren hohen Produktionsvolumens ist die erfindungsgemäße Vorrichtung beziehungsweise das erfindungsgemäße Verfahren weniger energieaufwendig und nicht komplizierter als herkömmliche Systeme. Da das fertige Garn erfindungsgemäß mit mindestens der technologisch vorgegebenen Faserzuführgeschwindigkeit von zum Beispiel 1200 m/min abgezogen wird, kann die erfindungsgemäße Friktionsspinnvorrichtung, je nach Garnfeinheit und Drehungsbeiwert, 10- bis 15mal so viel Garn pro Zeiteinheit erzeugen, wie eine Rotorspinnmaschine.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die annähernd parallelen Einzelfasern der Faserströme unmittelbar an den Garnanfang des sich in Garnabzugsrichtung bildenden Garnes angelegt werden und deshalb jede Faser in den Garnkorpus eingesponnen wird. Auf der Garnoberfläche verbleiben daher praktisch keine uneingesponnenen Fasern. Die bisher wegen der lose auf dem Garn liegenden Fasern in Kauf zu nehmenden Staubmengen und das dadurch hervorgerufene Verstopfen technologischer Elemente entfallen bei Anwendung der Erfindung.

Schließlich wird durch die Erfindung eine zusätzliche Garnverfestigung durch einen unerwarteten Bündelungseffekt im Abschnitt zwischen der Garnbildungszone und der sich anschließenden Garnverdrehungszone erreicht. Erfindungsgemäß gefertigtes Garn ist folglich trotz hoher Produktionsgeschwindigkeit, bei relativ niedrigem Produktionsaufwand, besonders haltbar und zugfest.

Ein Grundmerkmal des erfindungsgemäßen Spinnverfahrens besteht darin, daß die Fasern bei der dem eigentlichen Friktionsspinnen vorgeschalteten Auflöseoperation, wie üblich, auf eine technologisch vorgegebene Faserablösegeschwindigkeit beschleunigt werden und daß die Richtung sowie Größe der Austrittsgeschwindigkeit der Fasern aus der Auflösevorrichtung im Laufe der Folgeoperation wenigstens konstant bleibt; alternativ liegt es im Rahmen der Erfindung, daß bei Richtungserhaltung der Fasern deren Geschwindigkeit von der Auflösevorrichtung bis zum Auftreffen auf dem Garnende ansteigt. Eventuell können die Fasern im Moment des Auftreffens auf dem Garnende vom abgezogenen Garn weiterbeschleunigt werden. Die Faserströmungsrichtung und die Garnabzugsrichtung stimmen dabei im wesentlichen überein.

Die physikalische Systemanordnung, zu der die erfindungsgemäße Vorrichtung gehört, umfaßt wenigstens zwei, bevorzugt eine gerade Zahl größer als zwei, parallel angeordneter Faserbandauflöseeinrichtungen, die alle gleichzeitig arbeiten. Von den Faserbandauflöseeinrichtungen führen Faserleitkanäle, bevorzugt paarweise, zu einander gegenüberliegenden Seiten der Garnbildungszone des eigentlichen Friktionsspinnsystems. Dort wird das Faserbändchen beziehungsweise der Garnanfang geformt.

Das Garn wird in einem an den Garnbildungsbereich anschließenden Friktionsdrallmechanismus, der Garnverdrehungszone, weiter gedreht. Die Garnverdrehungszone wird vorzugsweise durch dicht nebeneinanderliegende Abschnitte der rotierenden, perforierten Friktionselemente gebildet. Alternativ können im Bereich der der Garnbildungszone nachgeschalteten Garnverdrehungszone zur Garndrehung auch andere Drallvorrichtungen eingesetzt werden, welche es ermöglichen, das Garn mit der für die erstrebte hohe Abzugsgeschwindigkeit notwendigen Drehung von vorzugsweise mehr als 1 Million Umdrehungen pro Minute zu drehen. An die Garnverdrehungszone schließt sich in der Verlängerung der Garnverdrehungszone eine Garnabzugsvorrichtung an, die das Garn mit einer Abzugsgeschwindigkeit von beispielsweise 1.200 m/min beaufschlagt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine Perspektivzeichnung der erfindungsgemäßen Offenend-Frik­ tionsspinnvorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Ebene II-II von Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III von Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Details D von Fig. 2,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Ebene V-V von Fig. 1.

Die in Fig. 1 insgesamt mit der Bezugszahl 13 gekennzeichnete Friktionsspinnvorrichtung verfügt über mehrere beidseitig der Friktionselemente 14, 15 angeordnete Faserbandauflöseeinrichtungen 1, die alle gleichzeitig arbeiten. Jede Faserbandauflöseeinrichtung 1 umfaßt eine Liefervorrichtung 2 sowie eine Auflösewalze 3, die über einen Antriebswirtel 4 beaufschlagbar ist.

Derartige Faserbandauflöseeinrichtungen 1 sind im Prinzip von Rotorspinnmaschinen her seit langem bekannt. Zur Liefervorrichtung 2 gehören eine angetriebene Lieferwalze 5 sowie eine an die Lieferwalze 5 federnd angepreßte Speisemulde 6, die gemeinsam einen Klemmdruck auf das zugelieferte Faserband 7 ausüben. Der Klemmstelle ist üblicherweise ein Ein- oder Mehrbandverdichter 39 für die Einführung eines oder mehrerer Faserbänder vorgeschaltet. Die Auflösewalze 3 ist mit Zähnen oder Nadeln 8 ausgestattet, sie rotiert in einem Auflösewalzengehäuse 9. Letzteres bildet für die durch die Auflösewalze 3 aus dem Faserband 7 ausgekämmten Einzelfasern 10 einen Transportweg beziehungsweise Transportkanal 11. Der Transportkanal 11 mündet in einen Faserleitkanal 12, der eigentlichen Friktionsspinnvorrichtung 13.

Die Friktionsspinnvorrichtung 13 umfaßt in der bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten, Ausführungsform zwei parallel angeordnete, gleichsinnig rotierende, perforierte Friktionselemente 14, 15. Die Friktionselemente 14, 15 sind auf einem Teil ihrer Länge abgesetzt und so angeordnet, daß zwischen ihren Oberflächen eine Walzenfuge 16 verbleibt, die im Bereich der Garnbildungszone 18 größer ist als der
Soll-Durchmesser des sich bildenden Garnes 17. An die Garnbildungszone 18 schließt sich, bei bevorzugt einteiliger Ausbildung der Friktionselemente 14, 15, eine Garnverdrehungszone 19 (in Richtung auf den Garnabzug 25) an. Die Faserbandauflöseeinrichtungen 1 mit ihren Faserleitkanälen 12 sind im Bereich der Garnbildungszone 18 angeordnet.

Die Faserleitkanäle 12 münden in Keilspinnspalten beziehungsweise Spinnzwickeln 20, 21, die durch die rotierenden, perforierten Oberflächen der Friktionselemente 14, 15 gebildet werden. In diesem Bereich sind außerdem zusätzliche Abschirmflächen 22 angeordnet. Die Abschirmflächen 22 umschließen vorzugsweise den größten Teil der Friktionselemente 14, 15, zumindest im Bereich der Garnbildungszone 18. Der unmittelbare Bereich der Spinnzwickel 20, 21, das heißt, ein parallel zu der Walzenfuge 16 verlaufender Streifen bleibt dabei ausgespart. Die Abschirmflächen 22 bilden eine seitliche Begrenzung für die Faserleitkanäle 12, um eine vorzeitige Beeinflussung der in die Spinnzwickel 20, 21 eingespeisten Faserströme 24 durch die mit den rotierenden Friktionselementen 14, 15 umlaufenden Rotationsströmungen zu verhindern.

Erfindungsgemäß mündet in jeden der diametral gegenüberliegenden Spinnzwickel 20, 21 in der Garnbildungszone 18 mindestens ein Faserleitkanal 12 einer Faserbandauflöseeinrichtung 1. Dieser Faserleitkanal 12 ist in bezug auf die Garnabzugsrichtung 25 so gerichtet, daß die einzuspeisenden Einzelfasern 10 unter einem möglichst kleinen spitzen Winkel 27 auf das in der Garnbildungszone 18 entstehende und in Richtung 25 abgezogene Garn 17 treffen.

Die Kanten der Faserleitkanäle 12 sind eng, aber berührungslos an die Oberflächen der perforierten Friktionswalzen 14, 15 herangeführt. Die sich jeweils gegenüberliegenden Paare von Faserleitkanälen 12 richten den von ihnen gelieferten Faserstrom 24 längs einer Symmetrieebene 31 der beiden Friktionselemente 14, 15 exakt in die Garnbildungszone 18, das heißt, direkt auf die Linie 23 minimaler Entfernung der Oberflächen der beiden perforierten Friktionselemente 14, 15. Diese Endlinie oder Spitze der beiden Spinnzwickel 20, 21 wird auch als deren Gipfel 23 bezeichnet. Im Bereich des Gipfels 23 wird, wie in Fig. 4 angedeutet, das herzustellende Garn 17 gebildet. Der Abstand a der Oberflächen der beiden perforierten Friktionselemente 14, 15 im Bereich des Gipfels 23 ist erfindungsgemäß größer als der Durchmesser des herzustellenden Garnes 17. Der Abstand a ist vorzugsweise so gewählt, daß die von den beiden Seiten antransportierten Einzelfasern 10 zwar vollständig in das sich bildende Garn eingebunden werden, aber nicht unkontrolliert am Garn vorbeigleiten können.

Auf den perforierten Flächen der Friktionselemente 14, 15 werden in den Spinnzwickeln 20, 21 mit Hilfe von im Walzeninneren angeordneten Saugeinsätzen 32 Saugfelder 33 gebildet. Die Saugeinsätze 32 besitzen langgestreckte, schmale Saugschlitze 34. Die Saugeinsätze 32 sind über Saugleitungen 38 an (nicht dargestellte) Unterdruckquellen angeschlossen, so daß im Bereich der Saugfelder 33 eine bezüglich der rotierenden Friktionselemente 14, 15 von außen nach innen gerichtete Saugluftströmung 35 entsteht.

Die Saugschlitze 34 der Saugeinsätze 32 sind in Walzenumfangsrichtung relativ schmal und in der Walzenlängsrichtung verhältnismäßig lang ausgebildet. Die Saugschlitze 34 liegen mit geringem Abstand eng an den Innenflächen der Friktionselemente an. In einer im Rahmen der Erfindung bevorzugten Ausführungsform münden die Saugschlitze 34 im jeweiligen Spinnzwickel 20, 21, gesehen in Strömungsrichtung des Faserstroms 24, jeweils am Umfang vor dem Gipfel 23 der keilförmigen Spinnzwickel 20, 21. Das heißt, die Saugschlitze 34 sind innerhalb desjenigen Friktionselementes 14, 15, das sich zum Gipfel 23 des Spinnzwickels hin bewegt, vor dem Gipfel 23 angeordnet. Vorzugsweise sind die Saugeinsätze 32 so ausgebildet, daß die Position der Saugschlitze 34 in bezug auf den Gipfel 23 verstellbar ist. Auf diese Weise kann die Position der Saugschlitze 34 beziehungsweise der Saugfelder 33 den jeweiligen Gegebenheiten von Faserzuführgeschwindigkeit, Faserart, Garnabzugsgeschwindigkeit, Garnart oder dergleichen angepaßt werden. Im allgemeinen soll das Saugfeld 33 so eingestellt werden, daß es in jedem Spinnzwickel 20, 21 in der Nähe der Mündung 36 der Faserleitkanäle 12 beginnt und etwa an der Stelle des Gipfels 23 der Spinnzwickel 20, 21 endet.

In einem im Rahmen der Erfindung bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn die Saugschlitze 34 im Bereich der Garnverdrehungszone 19, wie in Fig. 5 dargestellt, symmetrisch in bezug auf die durch die Rotationsachsen 28, 29 aufgespannte Ebene 30 angeordnet sind. Die Ausbildung der Saugeinsätze 32 ist vorzugsweise derart, daß sie in der Garnbildungszone 18 und der Garnverdrehungszone 19 unabhängig voneinander verstellbar sind. Es können auch getrennte Saugquellen zum Erzeugen getrennter Saugluftströme 35 vorgesehen sein. Auf diese Weise sind die Druckverhältnisse bei der Garnbildung und der Garnverdrehung unabhängig voneinander optimal einzustellbar. An die Garnverdrehungszone 19 schließt sich in etwa gerader Fortsetzung der Walzenfuge 16 eine Garnabzugsvorrichtung 37 an.

Beschreibung des Spinnprozesses:
Den Faserbandauflöseeinrichtungen 1 werden Faserbänder 7 zugeführt. Das heißt, in die einzelnen Verdichter 39 der Liefervorrichtungen 2 der Faserbandauflöseeinrichtungen 1 wird jeweils ein Faserband 7 eingelegt, das zwischen der Lieferwalze 5 und der Speisemulde 6 geklemmt, der mit hoher Drehzahl rotierenden Auflösewalze 3 vorgelegt wird. Die Zähne 8 der Auflösewalze 3 lösen die Einzelfasern 10 aus dem Faserband 7 heraus. Bei diesem Auflösevorgang werden die Fasern am Umfang der Auflösewalze 3 bis auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, bei der infolge der Fliehkraft die Faserabnahme von den Zähnen 8 der Auflösewalze 3 beginnt. Bei den vorliegenden, von Rotorspinnsystemen her bekannt, Faserbandauflöseeinrichtungen 1 beträgt diese Geschwindigkeit etwa 18 m/s. Sobald sich die Fasern von den Zähnen 8 der Auflösewalze 3 gelöst haben, bilden sie zusammen mit einer im Transportkanal 11 anstehenden rotierenden Luftströmung einen Strom 24 aufgelöster Einzelfasern 10.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, in jede Faserbandauflöseeinrichtung 1 wenigstens zwei Faserbänder 7 einzuführen. In diesem Fall ist der Liefervorrichtung 2 ein Zweibandverdichter 39 so vorgeschaltet, daß die zugeführten Faserbänder möglichst über die Gesamtbreite der benadelten Arbeitsfläche der Auflösewalze 3 ausgebreitet werden. Als Ziel ist hier immer im Auge zu behalten, daß der Garnbildungszone 18 möglichst viele Einzelfasern 10 pro Zeiteinheit zuzuführen sind, damit das Garn 17 mindestens mit Faserzuführgeschwindigkeit vollständig gebildet und abgezogen werden kann. Es ist daher vorteilhaft, wenn der Faserfluß von aufgelösten Einzelfasern 10 wenigstens von zwei einander gegenüberliegenden Paaren von Faserbandauflöseeinrichtungen 1 stammt.

Die Faserbandauflöseeinrichtungen 1 sind entlang der Garnbildungszone 18 symmetrisch angeordnet, so daß in jeden der beiden Spinnzwickel 20, 21 ein Faserstrom 24 von aufgelösten Einzelfasern 10 aus der gleichen Anzahl von Faserbandauflöseeinrichtungen 1 und aus der gleichen Anzahl von Faserbändern 7 gelangt. Bevorzugt kann der Gesamtfluß von aufgelösten Einzelfasern 10 aus acht Faserbändern gebildet werden, die, wie in Fig. 1 dargestellt, vier Mehrfachfaserbandauflöseeinrichtungen 1 vorgelegt werden. Die aufgelösten Einzelfasern 10 sind im Faserleitkanal 12 in ihrer Bewegungsrichtung längs orientiert, ihre Geschwindigkeit, zumindestens ihre Anfangsgeschwindigkeit, ist im wesentlichen mit der Umfangsgeschwindigkeit der Auflösewalze 3 identisch.

In den Faserleitkanälen 12 steht eine Luftströmung an, die einerseits durch den Saugzug der Saugeinsätze 32, andererseits durch die Rotationsströmung der Auflösewalzen 3 entsteht. Die Strömungsgeschwindigkeit dieser Transportluftströmung entspricht wenigstens der Ablösegeschwindigkeit der Einzelfasern 10, sie kann innerhalb des Faserleitkanales 12 jedoch kontinuierlich ansteigen. Das kann einerseits dadurch erreicht werden, daß der Querschnitt des jeweiligen Luftleitkanals 12 in Kanalströmungsrichtung abnimmt, und andererseits dadurch, daß der aus dem Inneren der Friktionswalzen 14; 15 her wirkende Saugzug entsprechend eingestellt wird. In der Praxis hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Geschwindigkeit der aufgelösten Einzelfasern 10 im Eintrittsbereich des Faserleitkanales 12 der Umfangsgeschwindigkeit der Auflösewalze 3 von 18 m/s entspricht und bis zum Austritt der Einzelfasern aus dem Faserleitkanal, der unter einem spitzen Winkel 27 erfolgt, auf etwa 20 m/s ansteigt.

Als Beispiel zur näheren Erläuterung wird der Fasermaterialfluß durch das System berechnet. Für eine Garnfeinheitsausspinnung von 20 tex werden dem System acht Faserbänder (2500 tex) vorgelegt, so daß die Gesamtgarnfeinheit der Vorlage 20 000 tex beträgt. Der technologische Gesamtverzug im Spinnsystem ist dann P_G = 1000. Die Faserbandvorlage tritt ins System mit der Geschwindigkeit v_P = v_O/P_G = 20/1000 = 0,02 m/s ein; dabei soll vorausgesetzt werden, daß die Garnabzugsgeschwindigkeit mit der Faserzuführgeschwindigkeit des in die Garnbildungszone eintretenden Faserstromes 24 identisch ist. Wenn Fasern mit der Feinheit 0,16 tex versponnen werden, enthält der 20 tex-Garnquerschnitt 20/0,16 = 125 Fasern. Wenn Fasern der Mittellänge von 0,03 m eingesetzt werden, beträgt die Zeit, während der 125 Fasern im Garn abgezogen werden, 0,0015 s. Die Faserbandvorlage tritt mit einer Garngeschwindigkeit von 0,02 m/s ein, das bedeutet, daß während der Zeit von 0,0015 s ein Bandabschnitt von der Länge 0,00003 m in das System eintritt. Im Querschnitt der Bandvorlage befinden sich demnach 20 000/0,16 = 125 000 Fasern und im eingetretenen Bandquerschnitt befinden sich 125 × 0,00003 m = 3,75 m Fasern. Durch Umrechnung auf die gewählte Mittellänge ergibt sich 3,75/0,03 = 125 Fasern, das heißt, die gleiche Faserzahl, die im Garn eingesponnen ist.

Die in die Garnbildungszone 18 eingeführten Einzelfasern 10 werden erfindungsgemäß durch Wahl der Zuströmrichtung der Faserleitkanäle 12 und durch Wahl der Absaugrichtung der Saugeinsätze 32 in den gemeinsamen Gipfel 23 der beiden Spinnzwickel 20, 21 geleitet. Da dieser Vorgang symmetrisch in beiden Spinnzwickeln abläuft, werden die Fasern an der Gipfelstelle aufgefangen und durch mechanische Wirkung der Oberflächen der perforierten Friktionselemente 14, 15 beziehungsweise durch die pneumatische Wirkung der Saugfelder 33 vereinigt und kontinuierlich in ein in diesem Bereich rotierendes Faserbändchen eingebunden. Das Faserbändchen beziehungsweise das entstehende Garnende wird mit der vorgenannten Faserzuführgeschwindigkeit von etwa 20 m/s abgezogen.

Bei diesem Spinnvorgang liegen die Einzelfasern 10 im Bereich der Spinnzwickel 20, 21 im gestreckten Zustand vor. Dieser gestreckte Zustand der Fasern wird durch die Luftströmung kontrolliert, derart, daß bei Anordnung der Faserleitkanäle 12 unter dem oben genannten spitzen Winkel 27 die Fasern 10 annähernd parallel zur Längsrichtung des Gipfels 23 (= Garnabzugsrichtung 25) orientiert sind. Sobald die einzelne Faser 10 in den engeren Teil des Spinnzwickels 20, 21 nach Verlassen der Mündung 36 des jeweiligen Faserleitkanales 12 gelangt, beginnt auf die Faser eine Querströmung, herrührend von den Saugfeldern 33 einzuwirken, die die jeweilige Faser in Richtung zum Gipfel 23 lenkt.

Das Spinnverfahren setzt ein, wenn über dem Gipfel 23 ein Anspinngarn mit einer Richtung, welche, was ihre Größe und Richtung betrifft, der Größe und Richtung der Zuführgeschwindigkeit der Einzelfasern 10 entspricht, gezogen wird, das heißt, die Abzugsgeschwindigkeit des Garnes 17 von etwa 1.200 m/min entspricht einer Faserzuführgeschwindigkeit von etwa 20 m/s. Die Einzelfasern 10, die sich mit ihrer Zuführgeschwindigkeit zum Gipfel 23 hin bewegen, schließen sich ununterbrochen an-ein mit gleicher oder höherer Geschwindigkeit abgezogenes Garn an. Sie landen quasi auf dem Garn, wobei es zu keiner ausdrücklichen Beeinflussung der ankommenden Fasern bezüglich ihrer Richtung, ihrer Länge oder ihrer Geschwindigkeit und auch zu keiner störenden Kraftbildung, die die Fasern und damit das Garn negativ beeinflussen können, kommt. Bei einer Garnabzugsgeschwindigkeit, die über der Faserzuführgeschwindigkeit liegt, werden die Fasern nach dem Landen sogar weiter verstreckt.

Im Rahmen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels werden in der Garnverdrehungszone 19, zum Erreichen eines hohen Dralls, die Saugfelder 33 der Friktionselemente 14, 15 deutlich intensiver gewählt als in der Garnbildungszone 18. Dadurch wird der früher bei bekannten Friktionsspinnsystemen auftretende Schlupf in diesem Bereich des Spinnzwickels beziehungsweise Keilspinnspaltes weitestgehend eliminiert. Durch diese Minimierung des Schlupfes zwischen den Friktionselementen und dem zu verdrehenden Garn gelingt es, ein intensives Torsionsmoment zu erzeugen.

Bisher konnte der Unterdruck in der Garnverdrehungszone wegen der Gefahr der Garnzerstörung nicht entsprechend hoch gewählt werden. Das ist bei Anwendung der Erfindung möglich, denn die Saugfelder 33 wirken in der Garnverdrehungszone 19 auf ein bereits in der Garnbildungszone 18 vorgedrehtes und entsprechend kompaktes Fasergebilde beziehungsweise Faserbändchen.

Da der Spinnvorgang kontinuierlich und ganz regelmäßig verläuft, wird beim Übergang des Faserbändchens von der Garnbildungszone in die Garnverdrehungszone am Ende der Garnbildungszone schon der Anfangsteil des Bändchens gedreht. Dieser Anfangsteil knüpft kontinuierlich durch Kontakte unter den Einzelfasern an das Bändchenteil an, das in der Granverdrehungszone bereits zum Garn versponnen ist. In das sich bildende Faserbändchen wird infolge der Kopplung zwischen den Fasern und dem gebildeten Garn rückwirkend zum Garnanfang das Torsionsmoment übertragen. Der Widerstand gegen das Durchdringen des Torsionsmoments ist relativ klein, weil die Rotation des gebildeten Faserbändchens im Bereich der Garnbildungszone durch die Rotationsbewegung der perforierten Oberflächen der Friktionselemente beziehungsweise durch das in diesem Bereich anstehende Saugfeld 33 unterstützt wird.

Das Faserbändchen, welches den Faseranfang bildet, rotiert im Bereich des gesamten Gipfels 23 beider Spinnzwickel 20, 21. Um zu einer Verfestigung des Garnes durch eine stabile -Drehung zu gelangen, sollte die Drehungszahl des Bändchens im wesentlichen der theoretisch möglichen Drehungszahl entsprechen. Da jedoch dieses Bändchen trotz der gegenüber dem Stand der Technik relativ hohen Festigkeit immer noch ein zu wenig kompaktes, weil unfertiges Gebilde ist, das voluminöser als das Finalgarn ist, kann nicht ohne weiteres damit gerechnet werden, daß das Eindringen des Torsionsmoments von der jeweiligen Drallvorrichtung in der Garnverdrehungszone im vollen Maße in Bändchenrotation umgesetzt wird. Die Bändchenrotation wird daher durch mechanische Reibkräfte zwischen dem Bändchen und den rotierenden Friktionselementen beziehungsweise durch die wechselnde Wirkung pneumatischer und zentrifugaler Kräfte, welche eine Rotationsströmung zwischen den beiden perforierten Friktionselementen erzeugt, unterstützt.

Da die Garndrehungszahl infolge der erfindungsgemäß bevorzugten unterschiedlichen Reibungs- und Luftdruckbedingungen in der Garnverdrehungszone höher als in der Garnbildungszone liegt, wird ein Teil des in der Garnverdrehungszone dem Garn erteilten Dralls, zwecks Erzielen einer zusätzlichen Garnverfestigung dazu benutzt, die letzten losen Fadenenden um das Garn zu wickeln. Dieser unerwartete Bündelungseffekt kann zusätzlich dazu ausgenutzt werden, daß ein kleiner Faseranteil der in einem speziell ausgebildeten Faserleitkanal 12 angelieferten Einzelfasern 10 in den Raum zwischen der Garnbildungs- und der Garnverdrehungszone 18, 19 auf das mit Drehung schon fester gewordene Faserbändchen gespeist wird, so daß gezielt eine gewisse Anzahl los er Fasern für den Bündelungseffekt zur Verfügung steht.

In einer Friktionsspinnvorrichtung läßt sich ein Garn mit hervorragender Qualität, insbesondere mit gestreckt in den Garnkorpus eingebundenen Einzelfasern, bei hoher Produktionsgeschwindigkeit herstellen, wenn der minimale Abstand der Friktionselemente in der Garnbildungszone größer als der Durchmesser des herzustellenden Garnes ist, die Einzelfasern symmetrisch von zwei diametral gegenüberliegenden Seiten her unmittelbar in den Bereich minimalen Abstandes geleitet werden, das Garn auf der Linie des minimalen Abstandes gebildet und von dort aus mit mindestens der Zuführgeschwindigkeit der Einzelfaserströme abgezogen wird.

Claims (14)

1. Verfahren zum Spinnen eines Garnes, bei dem vorgelegte Faserbänder mittels Faserbandauflöseeinrichtungen in Einzelfaserströme zerlegt, die Faserströme von gegenüberliegenden Seiten her auf die unterdruckbeaufschlagten Friktionsflächen wenigstens zweier, umlaufender, beabstandet angeordneter, zwischen sich Spinnzwickel bildende Friktionselemente aufgespeist, in eine zwischen den parallel angeordneten Friktionselementen gebildete Garnbildungszone befördert und dort zu einem Garn versponnen werden, welches parallel zu den Rotationsachsen der Friktionselemente aus der Garnbildungszone abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß im Bereich der gegenüberliegenden Spinnzwickel (20, 21) angeordnete Faserbandauflöseeinrichtungen (1) über ihren Faserleitkanal (12) Faserströme (24) unmittelbar auf die zwischen den Friktionselementen (14, 15) gebildete Garnbildungszone (18) einspeisen,
• - daß das Einspeisen der Einzelfasern (10) unter einem spitzen Winkel (27) in Richtung (25) des abzuziehenden Garnes (17) erfolgt,
• - daß in der Garnbildungszone (18) auf der Linie des minimalen Abstandes (a) ein einziges Garn gebildet wird und
• - daß die Abzugsgeschwindigkeit (v_G) des fertigen Garnes (17) wenigstens der Faserzuführgeschwindigkeit (v_F) der in Faserströmen (24) zugeführten Einzelfasern (10) entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsgeschwindigkeit (v_G) des fertigen Garnes (17) über der Faserzuführgeschwindigkeit (v_F) der Einzelfasern (10) liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung der durch die Auflösewalzen (3) beschleunigten Einzelfasern (10) während des gesamten Spinnprozesses im wesentlichen konstant gehalten wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelfasern (10) mit einer Geschwindigkeit in die Spinnzwickel (20, 21) eingespeist werden, die wenigstens der Umlaufgeschwindigkeit der Auflösewalzen (3) entspricht.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelfasern (10) mit steigender Geschwindigkeit in die Spinnzwickel (20, 21) eingespeist werden.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Garnverdrehungszone (19) ein sich vom Unterdruck in der Garnbildungszone (18) unterscheidender Unterdruck einstellbar ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck in der Garnverdrehungszone (19) größer ist als der Unterdruck in der Garnbildungszone (18).

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der von den Faserbandauflöseeinrichtungen (1) gelieferten Einzelfasern (10) in dem zwischen Garnbildungszone (18) und Garnverdrehungszone (19) angeordneten Zwickelbereich (40) auf ein in diesen Bereich bereits teilweise verfestigtes Faserbändchen aufgespeist wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Vorrichtung wenigstens zwei gleichsinnig umlauf ende, innenbesaugte Friktionselemente (14, 15) aufweist, deren minimaler Abstand (a) im Bereich der Garnbildungszone (18) größer als der Durchmesser des herzustellenden Garnes (17) ist,
• - daß mindestens zwei Faserbandauflöseeinrichtungen (1) vorgesehen sind, die von gegenüberliegenden Seiten Faserströme (24) direkt in die Spinnzwickel (20, 21) der Garnbildungszone (18) einspeisen und
• - daß eine Garnabzugseinrichtung (37) vorhanden ist, deren Garnabzugsgeschwindigkeit (v_G) wenigstens der durch die Umlaufgeschwindigkeit der Auflösewalzen (3) vorgegebenen Faserzuführgeschwindigkeit (v_F) entspricht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Spinnzwickel (20, 21) wenigstens zwei gleichzeitig arbeitende, Faserströme (24) liefernde Faserbandauflöseeinrichtungen (1) zugeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,

• - daß im Inneren der Friktionselemente (14, 15) Saugeinsätze (32) mit Saugschlitzen (34) angeordnet sind, die bei Unterdruckbeaufschlagung sich parallel zur Garnabzugsrichtung (25) erstreckende schlitzartige Saugfelder (33) bilden, wobei die Saugfelder (33) im Bereich der Garnbildungszone (18) der Friktionselemente (14, 15), bezogen auf die Bewegungsrichtung der in den Gipfel (23) hineindrehenden perforierten Friktionsflächen (41) der Friktionselemente (14, 15), jeweils vor der Position des minimalen Abstandes (a) der Friktionselemente angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugschlitze (34) der Saugeinsätze (32) im Bereich der Garnverdrehungszone (19) schlitzartige, sich aneinander gegenüberliegende Saugfelder (33) bilden.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Friktionselemente (14, 15) im Bereich der Garnbildungszone (18) von einer Abdeckung (22) umgeben sind, die die perforierten Friktionsflächen (41) bis auf den Bereich der Saugfelder (33) umschließt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (22) im Bereich der Faserleitkanäle (12) der Faserbandauflöseeinrichtungen (1) als Gleit­ beziehungsweise Abschirmfläche ausgebildet ist.