DE19580019C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Mischgarnes sowie Mischgarn - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung und Veredelung eines Mischgarns im Luftstrom, bestehend aus wenigstens einem Endlos-Filamentgarn und Stapelfasern, wobei der Luftstrom das Endlos-Filamentgarn führt.

Stand der Technik

Das klassische Garn, das aus Naturfasern wie Baumwolle oder Wolle durch Spinnen herge­ stellt wird, gibt dem Endprodukt durch die Eigenschaften der Rohstoffe und dem Spinnvor­ gang einen je typischen Textilcharakter. Seit der Einführung der sogenannten Kunstseide sind viele Herstellverfahren für das Garn einerseits sowie für die Behandlung bzw. Veredelung der Garne anderseits entstanden. Für die Veredelung von Filamentgarnen konnten sich insbeson­ dere zwei Lufttechniken im Markt etablieren. Beide Techniken basieren auf bereits ausge­ sponnenen Endlos-Filamentgarnen, sei es aus Kunst- oder Naturseide.

Die Luftverwirbelungstechnik, schematisch in Fig. 1 dargestellt, erlaubt die Herstellung von Mehrkomponentengarnen. Dabei wird z. B. ein Verbund von Filamentgarn und Fasergarn oder von zwei Filamentgarnen hergestellt. Im Gegensatz zum Luftspinnen von Stapelfasern benö­ tigt die Luftverwirbelungstechnik ein Filamentgarn, um die Fasergarnkomponente zu "um­ wirbeln". Luftverwirbelte Mehrkomponentengarne werden für besondere Anwendungen zusätzlich veredelt. Sie sind jedoch meistens schon Fertigerzeugnisse für die nachfolgende Verarbeitung wie Weberei, Strickerei usw. Mit der Luftverwirbelungstechnik lassen sich besondere Eigenschaften und Effekte erzeugen, die durch den Spinnvorgang nicht erreichbar sind.

Die zweite Lufttechnik, die sich in der industriellen Praxis etablieren konnte, ist die soge­ nannte Luftblas-Texturierung. Diese ist in der Fig. 2 schematisch dargestellt. Die Luftblas- Texturierung erlaubt ein einzelnes Endlos-Filamentgarn zu behandeln oder zwei (oder mehr) Endlos-Filamentgarne zu einem Mehrkomponentengarn zu verbinden und zu veredeln. Die Luftblas-Texturierung nahm ihren Anfang in den 50er Jahren. Diese erlaubt aus einem oder mehreren glatten Endlos-Filamentgarnen ein sogenanntes Schlingengarn zu erzeugen. Das Kernstück für die Luftblas-Texturierung ist die Luftblas-Texturierdüse, welche in der Fig. 3 in einem vereinfachten Schnitt größer dargestellt ist. Die Zuführgeschwindigkeit (V1) des Filamentgarns an die Luftblas-Texturierdüse ist höher als die Auslauf- oder Abzugsgeschwin­ digkeit (V2). Die unterschiedliche Geschwindigkeit, mit Überlieferung gekennzeichnet, wird für die Bildung der Schlingen benötigt. Die entsprechenden Längsverschiebungen zwischen den Filamenten wird durch die Energie der strömenden Luft ausgelöst. Die Schlingenbildung verursacht eine effektive Verkürzung der Garnlänge. Die Düse wird also gewissermaßen zum "Garnfresser", d. h. aufgrund der größeren Ein- als Austrittsgeschwindigkeit wird mehr Garn eingespiesen als abgezogen. Die vermeintlich fehlende Garnmenge ist jedoch in Form von Schlingen wieder zu finden und führt zu einer Erhöhung des Titers nach der Düse. Die Schlingenbildung ist in Fig. 1 modellhaft gezeichnet. Dabei wird üblicherweise ein Flecht­ punkt "F" definiert.

Sehr häufig wird zur Ablenkung des bereits texturierten Garns eine Prallvorrichtung unmittel­ bar nach dem Austritt aus der Texturierdüse angeordnet (Fig. 5). Die Druckluft kann parallel (Fig. 5) oder wie in der Fig. 3 gezeigt ist, radial in den Fadenkanal eingeführt werden. Es ist möglich, zwei oder sogar mehr Endlos-Filamentgarne gleichzeitig in den Fadenkanal ein­ zuführen und zu einem texturierten Garn, z. B. sogenannte Effekt- oder Volumengarne, zu ver­ einen. In der Fig. 5 ist der Fadenkanal im unteren Abschnitt als Preßlufteinblaskanal (PK) und anschließendem Düsenkanal (DBK) ausgestaltet. Die Druckluft wird mit 5- 15 bar, vor­ zugsweise 6-10 bar, dem Düsenkopf zugeführt. Der hohe Speisedruck hat zur Folge, daß bei geeigneter Ausgestaltung der Düse, insbesondere des Düsenkanals resp. Düsen-Beschleuni­ gungskanals (DBK), eine Überschallströmung erzeugt wird. Die am meisten anerkannte Fachmeinung geht davon aus, daß der Erfolg der Luftblas-Texturierung gerade auf der Aus­ nutzung des Phänomens der Überschallströmung, vor allem der bekannten Stoßfronten bzw. raschen Abfolge von Verdichtung und Expansion der Luft, begründet ist. Bei präziser Herstel­ lung und idealer Formgebung des Preßlufteinblaskanals (PK) und des Düsenkanals (DBK) erhält man die Überschallphänomene auch dann, wenn ein oder mehrere glatte Filamentgarne durch den Düsenkanal geführt werden. Jüngere Untersuchungen haben gezeigt, daß überlagert zu den Verdichtungswellen noch höherfrequente Schwingungen auftreten, die letztlich zusam­ men mit den wechselnden Stoßwellen die Schlingen an den Filamenten erzeugen. Mit dem Fadenkanal werden die Filamentgarne bevorzugt in die Mitte des Blasstroms geführt. Das kompakte Garn wird nach dem Austritt aus der Düse im Bereich des Flechtpunkts (F) recht­ winklig abgezogen. Man vermutet, daß die Bündelung sehr genau mit einer Verdichtungs­ stelle der Luftströmung zusammenfällt. Seit über 20 Jahren ist dieses Verfahren weltweit mit Erfolg für die Herstellung verschiedenartiger Garnqualitäten im Einsatz.

Es sind in der Vergangenheit zahlreiche Versuche unternommen worden, mit dem Luftstrom­ prinzip Mischgarne aus Endlos-Filamentgarn und Stapelfasern herzustellen. Es ist aber kein solches Verfahren bekannt geworden, bei dem eine zu einem gesponnenen, gemischten Garn vergleichbare Qualität erreicht wurde. Alle entsprechenden Entwicklungen sind bis heute gescheitert.

Zum Beispiel zeigt die US-PS Nr. 3 822 543 mit vielen Ausführungsbeispielen eine wahr­ scheinlich nie in die industrielle Praxis umgesetzte Idee der Herstellung eines Mischgarns im Luftstrom. Der Kernansatz ist dabei das Führen des Endlos-Filamentgarns sowie der Stapel­ fasern mit dem Druckluftstrom in und durch eine Turbulenzzone bzw. Turbulenzkammer. Es wird ferner vorgeschlagen, die Luftturbulenz mit verschiedensten Techniken herzustellen. Beim zuvor beschriebenen Luftblastexturieren geht man von extremen Luftkräften aus. Für die Herstellung des Mischgarnes im Turbulenzverfahren werden aber Luftgeschwindigkeiten von nur 1200 in/min. resp. 20 m/sec. vorgeschlagen. Es ist wenig wahrscheinlich, daß damit industriell ein Mischgarn herstellbar ist.

Es wird in der Folge unter dem Begriff "Mischgarn" ein aus Endlos-Filamentgarn und Sta­ pelfasern hergestelltes Mehrkomponenten-Garn verstanden. Das Endlos-Filamentgarn wird meistens aus Kunstfasern, gegebenenfalls auch aus Naturseide, hergestellt; die Stapelfasern können Naturprodukte wie Baumwolle, Wolle usw. oder aber auch Stapelfasern aus Kunst­ fasern sein. In der Fachsprache wird unter "Mischgarn" oft auch ein gesponnenes Garn aus verschiedenen Stapelfasern (Kunstfasern und Naturfasern ) verstanden. Dieses Garn wird in der Folge als gemischtes Garn bezeichnet.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung wurde nun die Aufgabe gestellt, ein Mischgarn im Luftstrom herzustellen, das im wesentlichen alle naturgemäß möglichen Vorteile aus dem Verbund von Endlos- Filamentgarn sowie Stapelfasern aufweist und in der industriellen Praxis anwendbar ist, wobei insbesondere auch ein drehungsfreies Mischgarn herstellbar sein soll.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

• a) Das Filamentgarn wird mit Überlieferung durch einen sich erweiternden Düsen- Beschleunigungskanal einer Luftblas-Texturierdüse geführt und geöffnet.
• b) In das geöffnete Filamentgarn werden vom Luftstrom Stapelfasern von einer Zuführvorrichtung angesaugt und eingemischt.
• c) Endlos-Filamentgarn und Stapelfasern werden als Mischgarn luftblastexturiert.

Mit vielen Versuchen konnte bewiesen werden, daß das Texturieren von Filamentgarn mit Stapelfasern über die Luftblas-Texturierung gemäß der Erfindung möglich ist und ganz über­ raschend gute Resultate bringt. Die Versuche haben ferner bestätigt, daß mit mehreren besonders vorteilhaften Ausgestaltungen für die verschiedensten Anwendungen eine indu­ strielle Produktion durchführbar ist. Damit ist aber erstmals der Durchbruch für die preis­ günstige Herstellung von Mischgarnen ohne Drehung im Garn, mit einer vergleichbaren Qua­ lität eines gesponnenen Mehrkomponentengarns, möglich geworden. Es ist nicht möglich, den exakten Vorgang beim Luftblastexturieren zu beschreiben, noch viel weniger den genauen Vorgang des festen Einbindens von Stapelfasern gemäß der Erfindung. Gemäß einem über­ zeugenden Modell für die Erfindung geht der Vorgang in folgenden vier Hauptschritten vor sich:

• - Das Filamentgarn wird mit Überlieferung durch einen sich erweiternden Düsen-Beschleu­ nigungskanal einer Luftblas-Texturierdüse geführt und geöffnet,
• - in das geöffnete Filamentgarn hinein werden vom Luftstrom Stapelfasern von einer Zudosiervorrichtung angesaugt und eingemischt,
• - der Luftstrom wird in eine Stoßwellenströmung überführt, die an den Filamenten Schlin­ gen bildet, welche die Stapelfasern umfassen und einbinden, worauf
• - in dem Bereich der Flechtzone das texturierte Mischgarn etwa rechtwinklig abgezogen wird.

Interessant ist die Beobachtung, daß das Filamentgarn und die Stapelfasern wohl ineinander verflochten werden, jedoch jeweils eine völlig unterschiedliche Form annehmen. Die an den Filamenten des Endlos-Filamentgarns gebildeten Schlingen sind anfänglich radial nach außen gerichtete Auswölbungen der Filamente. Je mehr sich die Auswölbungen dem Flechtpunkt nähern, wirkt die Überlieferung immer stärker, so daß sich die Auswölbungen etwa um 90° umlegen und die eigentlichen Schlingen bilden. Noch während des Nach-außen-Wölbens wer­ den die Stapelfasern aus dem Innern miterfaßt und auch nach außen in die Wölbung hinein­ bewegt. Bei der anschließenden Umdrehung der Auswölbung quer zur Luftströmung bzw. der Schlingenbildung werden die Stapelfasern mitgenommen und in die jeweilige Schlinge ver­ schiebefest eingebunden. Da nun aber die aufeinanderfolgenden Auswölbungen an jedem ein­ zelnen Filament stets wechselnde Richtungen einnehmen, ergibt sich für die Stapelfasern ein gleichwertiger Einbindeeffekt wie beim Spinnen, allerdings ohne echte Verdrehung.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Herstellen eines Mischgarnes aus wenig­ stens einem Endlos-Filamentgarn und Stapelfasern und ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Luftblas-Texturierdüse sowie einen Saug-Mischkopf mit einer Zuführvorrichtung für die Stapelfasern aufweist.

Bevorzugt wird der Saug-Mischkopf am austrittseitigen Ende der Luftblas-Texturierdüse bzw. nach dem Düsen-Beschleunigungskanal angeordnet und weist im Übergangsbereich eine Öff­ nung für die Zuführung der Stapelfasern auf. Der Saug-Mischkopf bildet ferner einen freien Abströmquerschnitt, wobei auf der Seite der Zuführvorrichtung für die Stapelfasern vorteil­ hafterweise eine Absperrvorrichtung angeordnet ist. Damit konnte ein negativer Einfluß der Saugströmung auf die Zufuhr der Stapelfasern verhindert werden. Es war auch möglich, ein texturiertes Mischgarn herzustellen, wenn die Zuführöffnung zur Ansaugzone für die Stapel­ fasern zwischen dem Preßlufteinblaskanal sowie dem Düsen-Beschleunigungskanal angeord­ net oder aber wenn die Zuführöffnung zur Ansaugzone für die Stapelfasern als radiale Boh­ rung am Ende des Düsen-Beschleunigungskanals ausgebildet wurde. In allen Fällen konnte jedoch eine Verbesserung erreicht werden, wenn ein Ringkanal um den Saug-Mischkopf für die Ansaugluft gebildet wurde.

Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung wird in einem ersten Abschnitt der Ansaugzone sein Ringspalt für die Zuführung der Stapelfasern gebildet, wobei der Ringspalt auf dem gan­ zen Umfang oder nur über einen Teil des Umfanges angeordnet ist. Der Ringspalt dient nicht so sehr einer gleichmäßigen Einführung der Fasern auf dem ganzen Umfang, sondern viel­ mehr einer günstigen Beeinflussung der Luftströmung. Versuche haben gezeigt, daß es genügt, wenn die Stapelfasern nur an einer Stelle bzw. an einzelnen Stellen des Umfangs eingespiesen werden. Vorzugsweise wird die Ansaugzone als Saug-Mischkammer ausgebil­ det, derart, daß in Richtung des Luftstromes ein freier Abströmquerschnitt gebildet und der wesentliche Teil der Luftblas-Texturierung außerhalb der Saug-Mischkammer durchgeführt wird.

Aufgrund der bisherigen Versuche konnten die besten Ergebnisse dadurch erzielt werden, daß das Endlos-Filamentgarn vor Eintritt in die Saug-Mischkammer durch einen sich vorzugs­ weise stetig erweiternden Düsen-Beschleunigungskanal geöffnet wird. In diesem Beschleuni­ gungskanal stellt sich bei geeigneter Ausgestaltung und genügendem Luftdruck (bei vorzugs­ weise mehr als 4 bar Speisedruck) eine Überschallströmung ein. Es hat sich gezeigt, daß dabei die Strömung stabil ist und insbesondere der Öffnungsvorgang sehr zuverlässig vor sich geht. Besonders wichtig scheint ferner eine gute Ausbildung der Stoßwellenströmung, beginnend bereits in der Saug-Mischkammer. Bevorzugt wird der Übergang von dem Düsenkanal in die Saug-Mischkammer durch eine unstetige Querschnittserweiterung oder einen Querschnitts­ sprung gebildet, so daß darin eine starke Unterdruckzone erzeugt wird. In diese können die Stapelfasern über eine Bohrung oder einen Ringspalt angesaugt werden. Wahrscheinlich ist es der stetige Wechsel von Verdichtung und Expansion der Luftströmung sowie des Flecht­ prozesses, der erlaubt, die Stapelfaser in das geöffnete Endlos-Filamentgarn verschiebefest einzubinden. Erst dieser Erfolg des guten Hineinbindens brachte eigentlich den Durchbruch. Vorteilhafterweise wird die Saug-Mischkammer in der Art einer Hüllglocke nach hinten und seitlich begrenzt und in Strömungsrichtung vollständig offen gestaltet und geht bevorzugt unmittelbar in einen freien Schlingenbildungsabschnitt über. Bisher konnten tatsächlich die besten Produktqualitäten erreicht werden, wenn die Saug-Mischkammer in Strömungsrich­ tung offen und die Schlingenbildung sowie die Flechtzone (Flechtpunkt F) prallfrei aus­ gebildet wurde. Kurze Tests haben jedoch gezeigt, daß durchaus auch ein Prallkörper verwen­ det werden kann. Entscheidend war jedoch in allen Versuchen, daß das texturierte Mischgarn von dem Flechtpunkt etwa rechtwinklig zu dem Luftstrom abgezogen wird. Vorteilhafter­ sweise werden die Stapelfasern bei nur einer Einspeisung einseitig - bevorzugt mit radialer Komponente - in die Saug-Mischkammer gespiesen und das texturierte Mischgarn von dem Flechtpunkt, jedoch in umgekehrter Richtung zu der Einspeiserichtung der Stapelfasern, abge­ zogen.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur industriellen Produktion von Mischgarn. Dieses besteht aus wenigstens einem Endlos-Filamentgarn und Stapelfasern. Die Vorrichtung ist mit einer Vielzahl parallel angeordneter Einheiten ausgestattet, bestehend aus Lieferwerken, Luftblasdüse sowie Aufwickeleinrichtung mit Antriebs- sowie Steuereinheiten, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Luftblasdüsen als Luftblas-Texturierdüsen, kombiniert mit einem Saug-Mischkopf für die Zuführung von Stapelfasern, ausgebildet sind, welche je über ein Stapelfaserlieferwerk zuführbar sind. Die Stapelfasern können entweder von einer Flyerspule genommen und nach dem Verstrecken dem Saug-Mischkopf zugeführt oder aber von einer Kanne entnommen und nach entsprechendem Auflösen zugemischt werden.

Die Erfindung erlaubt insbesondere, eine ganze Maschine auch so zu konzipieren, daß sie wahlweise zur Produktion von herkömmlichen texturierten Filamentgarnen oder Mischgarnen oder Mehrkomponentengarnen verwendbar ist. Testversuche haben gezeigt, daß die Vorrich­ tung bzw. Maschine selbst in der Weise betreibbar ist, daß in den Saug-Mischkopf ein Endlos- Filament, sei es allein oder zusätzlich, zu Stapelfasern zugespiesen wird. Es ist jetzt schon erkennbar, daß diese Variante eine weitere Ausweitung der Anwendung bzw. eine Vergröße­ rung der Produktevielfalt erlaubt.

Die Erfindung betrifft des weiteren ein Mischgarn, bestehend aus wenigstens einem Endlos- Filamentgarn sowie Stapelfasern und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Mischgarn im Luftblas-Texturierprozeß als verdrehungsfreies Schlingengarn hergestellt wurde, wobei die Stapelfasern in die Schlingen der Endlos-Filamente verschiebefest eingebunden sind. Alle bisherigen Versuche basierten auf der Herstellung von texturierten Garnen mit Titern in dem Bereich von 50-1′000 dtex. Nach dem gegenwärtigen Kenntnisstand kann der Bereich ohne weiteres größer sein.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen verschiedene Lösungen für die Luftstrombehandlung und Veredelung von Endlos-Filamentgarnen im Stand der Technik, welche einleitend beschrieben wurden.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nun an Hand einiger Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:

Fig. 6 stark vereinfacht einen Querschnitt durch eine ganze Maschine,

Fig. 7, 8 und 9 je einen Schnitt durch drei verschiedene Luftblas-Texturierdüsen mit Saug-Mischkopf,

Fig. 10 in größerem Maßstab einen Ausschnitt der Vorrichtung gemäß Fig. 8,

Fig. 11 einen Mikroschnitt eines des erfindungsgemäßen Mischgarns,

Fig. 12 eine Gegenüberstellung des klassischen Spinnvorgangs für ein gemischtes Garn sowie des neuen Luftblas-Texturierprozesses für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Mischgarns.

Wege und Ausführung der Erfindung

Die in Fig. 6 gezeigte Luftblas-Maschine dient zum Herstellen eines Mischgarns aus wenig­ stens einem (zwei oder mehreren) Endlos-Filamentgarn 1 und Stapelfasern 2. Das Endlos- Filamentgarn 1 wird von einem Filament-Lieferwerk 3 zu einer Luftblas-Texturiereinrichtung 4 geliefert und durchläuft in derselben einen durchgehenden Garnkanal. Die Stapelfasern 2 werden als Streckenband 8 über ein Faserstreckwerk 5 von einer Flyerspule 6 abgezogen. Wie in der Fig. 12 gezeigt ist, kann das Fasermaterial auch von einer Kanne 7 entnommen und über eine entsprechende Auflöseeinrichtung der Luftblas-Texturiereinrichtung 4 zugeführt werden. Nach dem Auslaßende des Garnkanals ist eine Abzugseinrichtung 9 angeordnet. Nach der Abzugseinrichtung 9 läuft das fertige Mischgarn 10 dann zu einer Aufwickeleinrich­ tung 11. Das Faser-Streckwerk 5 ist vorzugsweise so ausgestaltet, daß es die Enden der Sta­ pelfasern bis nahe an die Ansaugzone führt, wenigstens bis zum Beginn des Einbindevorgangs der Spitzen in die Schlingen des Endlos-Filamentgarns. Dem Endlos-Filamentgarn 1 kann vor dem Eintritt in den Garnkanal der Luftblas-Texturiereinrichtung 4 mittels einer schematisch angedeuteten Benetzungseinrichtung, Pfeil 12, eine Flüssigkeit zugeführt werden. Diese Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, gelangt dann zusammen mit dem Filamentgarn 1 in den Garnkanal der Texturiereinrichtung und unterstützt dort den Texturierprozeß. In der Grund­ struktur kann die neue Luftblas-Texturiermaschine 13 ähnlich konzipiert werden wie die bekannten Luftblas-Maschinen, mit einer Vielzahl von Produktionseinheiten über die ganze, nicht dargestellte Länge der Maschine, welche über Ständer 14 auf dem Fußboden 15 steht. In vielen Anwendungsfällen wird es möglich sein, mit derselben Luftblas-Texturiereinrichtung 4 sowohl das bisher bekannte Schlingengarn aus einem oder mehreren Endlos-Filamenten zu veredeln oder aber das neue Mischgarn herzustellen. Vereinfacht erklärt, entscheidet sich die Art des Endprodukts nur, ob Stapelfasern zusätzlich zugeführt werden oder nicht, bzw. ob das Faserstreckwerk 5 in Betrieb gesetzt wird oder nicht. Zur Vereinfachung ist nur ein einziges Faserlieferwerk dargestellt. Es können aber auch zwei oder mehr Faserlieferwerke einer Luftblas-Texturiereinrichtung 4 zugeordnet werden. Alle Lieferwerke sind so ausgebildet, daß die jeweilige Zuführgeschwindigkeit wählbar und regelbar ist, z. B. mit den an sich bekannten drehzahlregelbaren Antrieben. Die ganze Anlage wird durch einen Rechner 16 geführt und überwacht. Damit können für jeden Fall die optimalen Betriebsbedingungen, insbesondere die jeweils optimale Zuführ- und Abzugsgeschwindigkeiten, eingestellt, überwacht und geregelt werden.

Die Fig. 7 zeigt in einem schematischen Längsschnitt die Kernelemente einer ersten Ausführungsform der Luftblas-Texturiereinrichtung 4. Gemäß Fig. 7 sind in einer zylindrischen Hülse 20 aneinander anstoßend drei Körper 21, 22 und 23 gehalten und weisen axiale Bohrungen 24, bzw. 25 bzw. 26 auf. Die Bohrungen 24, 25 und 26 sind koaxial aufeinander ausgerichtet und bilden zusammen einen durchgehenden Garnkanal, z. B. für den Durchlauf von Endlos-Multifilamentgarn 1 und 1a (Fig. 9). Der Garnkanal ist im wesentlichen in drei Abschnitte eingeteilt, eine erste sich konisch verengende axiale Bohrung 24, eine Führungsbuchse 19, die eine Engstelle im Sinne eines Nadelöhres hat, sowie einen daran anschließenden Düsenabschnitt, in dessen mittlerem Teil die Bohrung 26 liegt. Die Hauptbestandteile des Düsenabschnitts sind eine Einschleusestelle 18 für das Endlos- Filamentgarn in den Hochdruckluftstrom sowie ein Düsen-Beschleunigungskanal 17.

Zwischen einer konischen Erweiterung 25′ der Bohrung 25 im Körper 22 und einer konischen Umfangsfläche an einem Ende des Körpers 21 ist ein Düsenringspalt 27 gebildet, durch welchen hindurch düsenartig Druckluft seitlich in den Garnkanal eingeführt wird. Die Druckluft von vorzugsweise 6-10 bar wird aus einer nicht dargestellten Quelle über eine Kammer 28 und eine oder mehrere Bohrungen 29 im Körper 21 in einen Ringraum eingeführt, der über dem Ringspalt 27 vorhanden ist. Der Druckluftblasstrom erzeugt in dem Düsen- Beschleunigungskanal 17 eine Überschallströmung. Ein zweiter Ringspalt 30 mündet in die Bohrung 26 des Garnkanals an einer Stelle, die als Ansaugzone ausgebildet ist und in Laufrichtung des Endlos-Filamentgarns 1 nach dem Düsen-Ringspalt 27 liegt. Die Ansaugzone liegt zwischen dem Ringspalt 27 und der Bohrung 26 und wird durch den Luftstrom, der aus dem Düsen-Ringspalt 27 durch die Bohrung 26 nach unten geblasen wird, erzeugt. Der Unterdruck entsteht dadurch, daß die Querschnittsfläche im Bereich des Ringspaltes 30 größer ist als die Querschnittsfläche der Bohrung 25. Durch den zweiten Ringspalt 30 können Stapelfasern in den Garnkanal eingeführt werden. Die Stapelfasern werden durch eine Bohrung 32 in der Hülse 20 und im Körper 23 in einen über dem Ringspalt 30 liegenden Ringraum eingeführt, der zwischen dem Körper 22 und dem Körper 23 ausgespart ist. Das Austrittsende oder Mundstück des Düsen-Beschleunigungskanals ist mit 31 bezeichnet.

Die Fig. 8 zeigt in einem schematischen Längsschnitt eine Lufttexturierdüse einer zweiten, bisher besten Ausführungsform der Luftblas-Texturiereinrichtung 4. In einer zylindrischen Hülse 40 sind aneinander anstoßend zwei Körper 41 und 42 mit axialen Bohrungen 44 und 45 angeordnet. Ein dritter, als Saug-Mischkopf 51 ausgebildeter Körper ist an der Hülse 40 befe­ stigt. Der Saug-Mischkopf 51 besitzt eine Platte 43, welche sich quer über das untere Ende des Körpers 42 erstreckt. Die Platte 43 ist von diesem unteren Ende mit einem kleinen Abstand angeordnet und bildet so einen Ringspalt 50. Die Platte 43 enthält eine konische Bohrung 46, welche eine Ansaugzone bildet. Die Bohrungen 44 und 45 sind etwa koaxial aufeinander ausgerichtet und bilden zusammen einen durchgehenden Garnkanal für den Durchlauf des Endlos-Filamentgarns 1. An der Einschleusstelle 18 ist durch einen Ringspalt eine Treiberdüse 47 gebildet, durch welchen hindurch Druckluft in den Garnkanal 45 einge­ führt wird. Die Druckluft wird aus einer nicht dargestellten Quelle über eine Kammer 48 und eine oder mehrere Bohrungen 49 im Körper 41 in den Ringraum 48′ eingeführt. Durch die Treiberdüse 47 wird ein Hochdruckluftstrahl durch die Einschleusstelle 18 in die Bohrung 45 gerichtet. Zwischen dem unteren Ende des Körpers 42 und der Oberseite der Platte 43 ist ein Ansaug-Ringspalt 50 sowie ein Ringkanal 52 gebildet, der in die konische Bohrung 46 mün­ det. An dieser Stelle wird durch die Luftströmung, die nach unten gerichtet ist, ein Unterdruck erzeugt, da die engste Querschnittsfläche der Bohrung 46 in der Platte 43 größer ist als der Austrittsquerschnitt des Überschall-Düsenkanals 17. Durch den zweiten Ringspalt 50 können Stapelfasern 2 in die Ansaugzone 46 eingeführt werden. Es ist aber auch möglich Stapelfasern oder ein zweites Filament durch eine weitere Bohrung 70′ einzuführen.

Die Fig. 9 zeigt einen Längsschnitt durch das Kernelement einer dritten Ausführungsform der Luftblas-Texturiereinrichtung 4. Gemäß Fig. 9 enthält ein Körper 61 eine Längsbohrung 64, die sich in einem unteren Endabschitt zu einem Auslaßende 71 hin öffnet. Durch diese Längsbohrung 64 läuft das Endlos-Filamentgarn 1 und eventuell weitere Endlos-Filamente 1a usw. In die Längsbohrung bzw. den Garnkanal 64 mündet seitlich, in einem spitzen Winkel zur Bewegungsrichtung des Garns 1, eine Luftzufuhrbohrung 67, durch welche Druckluft in den Garnkanal 64 eingeführt wird. Obwohl nur eine Luftzufuhrbohrung 67 dargestellt ist, könnten auch zwei oder mehr solche Luftzufuhrbohrungen seitlich in den Garnkanal 64 ein­ münden. Der Luftzufuhrbohrung 67 bzw. den Luftzufuhrbohrungen wird die Druckluft aus einer nicht dargestellten Quelle zugeführt. An einer Stelle zwischen der Luftzufuhrbohrung 67 und dem Auslaßende 71 des Garnkanals mündet eine Faserzufuhrbohrung 70 seitlich in den Garnkanal. Es ist die Stelle, wo in dem aus der Luftzufuhrbohrung 67 im Garnkanal 64 nach unten geblasenen Luftstrom ein Unterdruck herrscht, weil der Durchströmquerschnitt für den Luftstrom zum Auslassende 71 hin trompetenförmig erweitert ist. Durch die Faserzuführboh­ rung 70 werden Stapelfasern 2 eingeführt. Nur eine Faserzuführbohrung 70 ist dargestellt; es könnten, wie bei den anderen gezeigten Beispielen aber auch zwei oder mehr solche Faserzu­ führbohrungen 70 seitlich in den Garnkanal 64 einmünden, wobei dann durch jede dieser Bohrungen gegebenenfalls verschiedene Stapelfasern oder allenfalls Filamente zuführbar sind. Im Bereich des Auslaßendes 71 und darunter findet die Texturierung statt.

In der Folge wird nun auf die Fig. 10 Bezug genommen, wobei der Texturierprozeß zeich­ nerisch dargestellt ist. Der Düsenabschnitt der Fig. 10 entspricht der Lösung gemäß Fig. 8. Es hat sich gezeigt, daß ein erster wichtiger Punkt eine saubere Ausgestaltung der Ein­ schleusestelle 18 für das Endlos-Filamentgarn ist. Hier liegt die Hauptaufgabe darin, von der Treiberdüse 47 den Hochdruckstrahl zusammen mit dem Endlos-Filament 1 in die Bohrung 45 so zu bringen, daß die maximal mögliche Energie der Druckluft erhalten bleibt. Im Betriebszustand stellt sich in der Einschleusestelle 18 der Texturierdüse ein Überdruck ein. Zweiter wichtiger Punkt ist die Gestaltung des Düsen-Beschleunigungskanals 17 (DBK). Im Düsen-Beschleunigungskanal darf sich nicht irgendeine unkontrollierbare Verwirbelung ein­ stellen, sondern es muß eine Überschallströmung erzeugt werden, durch die das Endlos-Fila­ mentgarn geöffnet wird. Dabei beginnen die Einzel-Filamente zuerst sich gegeneinander zu verschieben, so daß jedes einzelne Filament eine Eigenbewegung bekommt. In dem Bereich des Ringspalts 50 besteht ein Querschnittssprung, da die Querschnittsfläche am Austrittsende des Düsen-Beschleunigungskanals 17 zu der Bohrung 46 in der Platte 43 abrupt größer wird. Die Überschallströmung in dem Düsen-Beschleunigungskanal 17 geht deshalb an dieser Stelle in eine Stoßwellenströmung über, welche gegenüber der Umgebung eine starke Saugwirkung hat und erfindungsgemäß als Ansaugzone genutzt wird. Die besten Resultate konnten bisher erreicht werden, wenn die Stapelfasern unmittelbar bei dem Querschnittssprung eingespiesen wurden. Eine Saugzone U wird in dem Saug-Mischkopf 43 gebildet. Die Längenabmessung 53 der geschützten Saugmischzone U kann relativ klein sein. Diese sollte aber wenigstens 10%, vorzugsweise 50%-100% der Länge des Düsen-Beschleunigungskanals 17 betragen. Die eigentliche Länge der Ansaug-Mischzone (AM) ist aber effektiv länger als der durch die konische Bohrung 46 geschützte Teil. Mit SB ist die Schlingenbildungszone und mit FZ die Flechtzone markiert. Im Bereich des Flechtpunkts F wird das Mischgarn 10 etwa rechtwinklig nach links abgezogen, wie auch mit zwei Pfeilen als texturiertes Mischgarn (TMG) bezeichnet ist. Eine Absperrvorrichtung 54 schützt die Faserzuführung vor einer störenden Luftströmung aus der Saugwirkung der Stoßwellenströmung. Bei der in Fig. 10 dargestellten Lösung werden entsprechend der Fig. 6 die Stapelfasern 2 als Streckenband 8′ zugeführt und über ein Faser-Streckwerk 5 mit der gewünschten Geschwindigkeit und Menge in die Ansaugzone zudosiert. Es ist dabei vorteilhaft, wenn die Stapelfasern 2 bis möglichst nahe an die Ansaug­ zone U geführt und, wie im gezeigten Beispiel, bis kurz vor der Übergabe mechanisch gehalten werden. Damit kann die Einbindung der Stapelfasern auch bei sehr kurzer Faserlänge unter Kontrolle gehalten werden. Mit einer Lösung gemäß Fig. 10 wurden sehr gute Resul­ tate erreicht, bei einem Anteil der Synthetikfaser (Endlos-Filamentgarn) von 60-70% entsprechend ca. 30-40% Baumwollfasern. Die Überlieferung betrug maximal 40%, der Druck lag bei 6-8 bar, die Abzugsgeschwindigkeit bei etwa 250 m/min. Die Zuführ­ geschwindigkeit der Stapelfasern konnte zwischen ± 10-20% der Abzugsgeschwindigkeit variiert werden.

Im mikroskopischen Schnitt gemäß Fig. 11 ist ein Ausschnitt von einem texturierten Misch­ garn (10) dargestellt. Man erkennt eine große Zahl Filamente 101, welche die Einzelfasern 100 einbinden.

Die Fig. 12 ist eine Gegenüberstellung der Gesamtprozesse von dem Rohmaterial bis zum fertigen Produkt. Einerseits ist der Weg von der Ursprungsfaser bis zum fertig gesponnenen Garn und anderseits der Weg von dem Endlos-Filament sowie der Stapelfaser bis zum erfin­ dungsgemäßen Mischgarn dargestellt.

Claims (19)

1. Verfahren zur Herstellung eines Mischgarnes im Luftstrom bestehend aus wenigstens einem Endlos-Filamentgarn sowie Stapelfasern, wobei das Endlos-Filamentgarn im Blasluftstrom zugeführt wird, gekennzeichnet durch die Merkmale:

• a) Das Filamentgarn wird mit Überlieferung über einen sich erweiternden Düsen- Beschleunigungskanal einer Luftblas-Texturierdüse geführt und geöffnet.
• b) In das geöffnete Filamentgarn werden vom Luftstrom Stapelfasern von einer Zuführvorrichtung angesaugt und eingemischt.
• c) Endlos-Filamentgarn und Stapelfasern werden als Mischgarn luftblastexturiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Luftblas-Texturierung, bei der der Luftstrom in eine Stoßwellenströmung überführt wird, die an den Filamenten Schlingen bildet, die die Stapelfasern umfassen und einbinden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich der Flechtzone das texturierte Mischgarn etwa rechtwinklig abgezogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das texturierte Mischgarn von dem Flechtpunkt etwa rechtwinklig zu dem Luftstrom abgezogen wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftblas-Texturierung teilweise außerhalb des Mischbereichs durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelfasern einseitig, bevorzugt mit radialer Komponente, in eine Saug- Mischkammer gespeist werden und das texturierte Mischgarn von dem Flechtpunkt, vorzugsweise in umgekehrter Richtung zu der Einspeiserichtung der Stapelfasern, abgezogen wird.

7. Vorrichtung zum Herstellen eines Mischgarnes aus wenigstens einem Endlos- Filamentgarn und Stapelfasern, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Luftblas-Texturierdüse (21, 22, 23; 41, 42, 43; 61) sowie einen Saug- Mischkopf (23, 43) mit wenigstens einer Zuführvorrichtung (32, 30; 50; 70) für die Stapelfasern (2) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Saug-Mischkopf (43) am austrittseitigen Ende des Düsen- Beschleunigungskanals (17) angeordnet ist und eine Öffnung (70′, 70) für die Zuführung der Stapelfasern (2) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Saug-Mischkopf (43) einen freien Abströmquerschnitt bildet, wobei gegen die Zuführvorrichtung (70′, 70) der Stapelfasern (2) eine Absperrvorrichtung (54) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführöffnung (32, 70′, 70) für die Stapelfasern (2) zwischen dem Preßlufteinblaskanal (28, 29, 25′, 27; 48, 49, 48′, 47; 67) sowie dem Düsen- Beschleunigungskanal (17, 71) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführöffnung (32, 30, 50, 70′, 70) für die Stapelfasern (2) als radiale Bohrung (32, 70′, 70), Teilringspalt oder Ringspalt (30, 50) in dem Saug-Mischkopf (43) ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial um die Blastexturierdüse ein Ringkanal (52) für Ansaugluft gebildet ist, der durch Bohrungen oder einen Ringspalt (50) mit der Saug-Mischkammer verbunden ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugzone als Saug-Mischkammer ausgebildet ist, derart, daß in Richtung des Luftstroms ein freier Abströmquerschnitt (46, 71) gebildet wird.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Endlos-Filamentgarn (1) vor Eintritt in die Saug-Mischkammer durch einen sich vorzugsweise stetig erweiternden Düsen-Beschleunigungskanal (17) geöffnet wird.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von dem Düsenkanal (25) in die Saug-Mischkammer durch eine unstetige Querschnittserweiterung oder einen Querschnittssprung gebildet und eine Unterdruckzone (U) erzeugt wird, in die die Stapelfasern (2) über eine Bohrung (32) oder einen Ringspalt (30) angesaugt werden.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Saug-Mischkammer in der Art einer Hüllglocke nach hinten und seitlich begrenzt und in Strömungsrichtung vollständig offen ist (51, 71) und unmittelbar in einen freien Schlingenbildungsabschnitt (SB) übergeht.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Saug-Mischkammer in Strömungsrichtung offen (51, 71) und die Schlingenbildung sowie die Flechtzone (Flechtpunkt F) prallfrei ausgebildet ist.

18. Vorrichtung zur industriellen Produktion von Mischgarn, bestehend aus wenigstens einem Endlos-Filamentgarn und Stapelfasern mit einer Vielzahl parallel angeordneter Einheiten, bestehend aus Lieferwerk, Luftblasdüse sowie Aufwickeleinrichtung mit Antriebs- sowie Steuereinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftblasdüsen als Luftblas-Texturierdüsen (21, 22, 23; 41, 42, 43) kombiniert mit einem Saug-Mischkopf (23, 43) für die Zuführung von Stapelfasern (2) ausgebildet sind, welche jeweils von wenigstens einem Stapelfaserlieferwerk zuführbar sind.

19. Mischgarn, bestehend aus wenigstens einem Endlos-Filamentgarn sowie Stapelfasern, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischgarn im Luftblas-Texturierprozeß als verdrehungsfreies Schlingengarn hergestellt wurde, wobei die Stapelfasern in die Schlingen der Endlos-Filamente verschiebefest eingebunden sind.