DE2122998A1 - Centrifugal spinning machine - Google Patents
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Description
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Kabushiki Kaisha !Toyota Gliuo KenkyushoKabushiki Kaisha! Toyota Gliuo Kenkyusho
2-12. Hisakata, Showa-ku, Nogoya-shi, Aichi-ken, Japan2-12. Hisakata, Showa-ku, Nogoya-shi, Aichi-ken, Japan
ZentrifugalspinnmascliineCentrifugal spinning machine
Die Jirfindiing bezieht sich auf eine Zentrifugalspimuaaschine und insbesondere auf die verbesserte Ausführung des Führungsrohres der Zentrifugalspinnmaschine.The Jirfindiing refers to a centrifugal spin machine and in particular to the improved design of the guide tube of the centrifugal spinning machine.
In einer Zentrifugalspinnmascliine des in der Hegel eingesetzten Typs werden die in einer geeigneten Auflösevorrichtung vereinzelten i'asern einem mit einer Aushöhlung versehenen, topf artigen Spinnrotor, der mit hoher Geschwindigkeit rotiert, zugeführt. Die J?asern werden an der Stelle des grössten Innendurchmessers an der Innenwandung im Spinnrotor abgelegt und mit einem Aufnsnmegarn verbunden, um durch ein in der Drehachse des Rotors angeordnetes £1ihrungsrohr weggeführt ζμ werden, wobei durch die Drehung des Spinnrotors ein Zusammendrehen der aus dem abgelegten -fadenbündel abgezogenen fasern erfolgt. Um eine Verbesserung in xiinsicht auf die Stabilität des Spinnvorgangs mit weniger Gariibrücher an der'Zentrifugalspinnmaschine zu erzielen, wurden Untersuchungen angestellt das .!führungsrohr dauerhafter auszugestalten. So wurde um die GarnbrUche zu vermindern ein Mihrungsteii, das aus Kohlenstoffstahl hergestellt war, in die Eingangsöffnung des Führungsrohr es eingesetzt, wodurch jedoch noch' keine genügende Stabilisierung des Spinnvorgangs erreicht werden konnte. In a centrifugal spinning machine of the type used in the Hegel, the fibers separated in a suitable opening device are fed to a cup-like spinning rotor with a cavity and rotating at high speed. The jars are deposited at the point of the largest inner diameter on the inner wall in the spinning rotor and connected with a receiving yarn in order to be guided away through a guide tube arranged in the axis of rotation of the rotor, whereby the rotation of the spinning rotor causes the spinning rotor to twist together -thread bundle of withdrawn fibers takes place. In order to achieve an improvement in terms of the stability of the spinning process with fewer gears on the centrifugal spinning machine, investigations were made to make the guide tube more durable. In order to reduce yarn breakage, a miter made of carbon steel was inserted into the inlet opening of the guide tube, but this still failed to achieve adequate stabilization of the spinning process .
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Die Erfindung zielt daher darauf ab eine Zentrifugalspinnmaschine zu entwickeln, mit guter Spinnstabilität und bei welcher die Häufigkeit des Auftretens von Garnbrüchen in Hinsicht auf eine gute Spinnstabilität erheblich herabgesetzt ist.The invention therefore aims to develop a centrifugal spinning machine with good spinning stability and in which the Frequency of occurrence of yarn breaks is significantly reduced in terms of good spinning stability.
ErfinduELgsgemäss weist eine Zentrifugalspinnmaschine mit den zuvor erwähnten Eigenschaften ein Ftihrungsteil für das Führungsrohr auf mit einem höheren Haftreibungskoeffisiesten und mit einem niedrigerem Minimum der für das Spinnen erforderlichen Zahl der Drehungen je Zoll um einen Spinmrorgang von guter Spinnstabilität zu erhalten.According to the invention, a centrifugal spinning machine with the above mentioned properties a guide part for the guide tube on with a higher coefficient of static friction and with a lower minimum of the number of turns per inch required for spinning about a spin thread of good spinning stability to obtain.
Eine Zentrifugalspinnmaschine mit den zuvor erwähnten Eigenschäften ist erfindungsgemäss so ausgeführt, dass ein Führungsteil aus Keramik oder keramischem Material an der Eingangsöffnung des Führungsrohra angeordnet ist oder unter Umständen die Eingangsöffnung des Fülsrungsrolirs mit Keramik oder keramischem Material ausgeführt ist.A centrifugal spinning machine with the aforementioned properties is designed according to the invention so that a guide part made of ceramic or ceramic material at the inlet opening of the guide tube is arranged or under certain circumstances the Entrance opening of the filling roller with ceramic or ceramic Material is executed.
Die zuvor dargelegten sowie weitere Merkmale äer Erfindung werden in der nachstehend detaillierten Beschreibung einer Ausiührungsform klarer zum Ausdruck koiamen, besonders wenn sse in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gesehen werden.The features of the invention set out above and other features are described in the following detailed description of an embodiment more clearly expressed koiamen, especially when sse in connection can be seen with the accompanying drawings.
Es zeigen seheaatisch:It shows clearly:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausfühximgsform der Erfindung,Fig. 1 is a longitudinal section of an embodiment of the invention,
Fig. 2 in vergrössertea Masstab eines Längsschnitt durch das Führungsrohr und die angrenzenden Seile,Fig. 2 in an enlarged scale of a longitudinal section through the Guide tube and the adjacent ropes,
Fig. 3 eine aussergewShaliche Phase d©3 Suaammendrehens des Garns innerhalb des Spinnrotorss Fig. 3 is a phase aussergewShaliche d © 3 Suaammendrehens of the yarn inside the spinning rotor s
Fig. 4 ein Diagramm, bei welchem über der Abzugsgeschwindigkeit in m/min, und über dem Garndrehungskoeffizienten in t.p.iFig. 4 is a diagram in which over the withdrawal speed in m / min, and above the yarn twist coefficient in t.p.i.
die durchschnittliche Zeitdauer zwischen Anspinnen und Bruch des Garns in see. dargestellt ist,the average length of time between piecing and breakage of the yarn in see. is shown
Fig. 5 ©in Diagramm, bei welchsm auf der Ahssisse Skslenträger für die durchschnittliche Ansakl eier Fasern im Garnquerschnitt η uad für die Gaxnnäaaer Ie für Fasern von 1,25? 1,4-, 2,0 und 3»Q Dealer und aef der Ordinate Skalenträger für das MinLmuis der für das GarmEpinnen erforderlichen Zahl der Drehungen ^e Zoll T und für die AbzugsgeschwIMigkeit 103849/1868Fig. 5 © in diagram, with which on the map Skslträger for the average number of fibers in the yarn cross-section η uad for the Gaxnnäaaer Ie for fibers of 1.25? 1,4-, 2,0 and 3 »Q Dealer and aef the ordinate scale carrier for the MinLmuis the number of turns required for the GarmEpinnen ^ e inches T and for the trigger speed 103849/1868
in m/min, dargestellt sind,undin m / min, and
Fig. 6 ein Diagramm, bei welchem für sechs Materialien für das
Einführungsteil, und zwar für
Polyformaldehyd χ Keramik H O Kohlenstoffstahl O Epoxyharz A
Polycarbonat Δ Keramik L ■
das Minimum der für das Garnspinnen erforderlichen Zahl der Drehungen je Zoll T über dem Haftreibungskoeffizienten
dargestellt ist.Fig. 6 is a diagram in which for six materials for the insertion part, namely for
Polyformaldehyde χ ceramic HO carbon steel O epoxy resin A polycarbonate Δ ceramic L ■ the minimum number of turns per inch T required for yarn spinning is shown above the coefficient of static friction.
Fig. 1 zeigt eine Zentrifugalspinnmaschine, die eine SpeisewalzeFig. 1 shows a centrifugal spinning machine having a feed roll
I und einen damit zusammenwirkenden Andruckteil 2 umfasst, welche dazu dienen, das Faserband 3 einer Auflösevorrichtung 4 zuzuführen. Eine innerhalb dieser Auflösevorrichtung rotierende öeffnerwalze 5 zerlegt kämmend das Faserband 3 in Einzelfasern 6. Die Einzelfasern 6 werden durch einen Speisekanal 7 in öen Spinnrotor 8 eingeleitet, der mit hoher Geschwindigkeit, beispielsweise mit 30.000 U/min, rotiert. Durch Wirbel, die durch die Rotation des Spinnrotors 8 bei hoher Geschwindigkeit entstehen, werden die der Zentrifugalkraft ausgesetzten Einzelfasern 6 an der SiRLIe mit dem grossten Innendurchmesser gegen die Innenwandung 9 des Spinnro^trs 8 gedrückt und als Faserbündel 10 abgelegt. I and a pressure part 2 cooperating therewith, which serve to feed the sliver 3 to an opening device 4. An opener roller 5 rotating within this opening device breaks up the sliver 3 into individual fibers 6 in a combing manner. The individual fibers 6 are fed through a feed channel 7 in an open spinning rotor 8 initiated, which rotates at high speed, for example at 30,000 rpm. By vortices caused by rotation of the spinning rotor 8 arise at high speed, the individual fibers 6 exposed to the centrifugal force become attached the SiRLIe with the largest inner diameter against the inner wall 9 of the spinning ro ^ trs 8 pressed and deposited as a fiber bundle 10.
Beim Spinnen oder Anspinnen des Garns wird ein Aufnahmegarn durch das Führungsrohr 12 in der Spinnrotor 8 eingeführt. Das Aufnahmegarn mird mit einem Teil des Faserbündels 10 verbunden und bei einer Geschwindigkeit, die kleiner ist als die Umfangsgeschwindigkeit der Innenwand 9 des Spinnrotors 8, abgezogen. Die Abzugsgeschwindigkeit beträgt beispielsweise 30 m/min. Dies führt dazu, dass das Faserbündel 10 durch die Rotation des Spinnrotors 8 zu einem Garn 11 zusammengedreht wird. In dem erwähnten Beispiel, mit einer Rotation des Spinnrotors 8 von 30.000 U/min, und einer Abzugsgeschwindigkeit des Garns 11 von 30 m/min-, weist das GarnWhen the yarn is spun or pieced, a receiving yarn is introduced into the spinning rotor 8 through the guide tube 12. The take-up thread It is connected to part of the fiber bundle 10 and at a speed which is less than the peripheral speed the inner wall 9 of the spinning rotor 8, withdrawn. The take-off speed is, for example, 30 m / min. This leads to, that the fiber bundle 10 is twisted together to form a yarn 11 by the rotation of the spinning rotor 8. In the example mentioned, with a rotation of the spinning rotor 8 of 30,000 rpm, and a take-off speed of the yarn 11 of 30 m / min-, the yarn
II auf der Länge von 1 mm jeweils eine Drehung auf, das sind 25,4 Drehungen je Eoil.II on the length of 1 mm each on a twist, that is 25.4 turns per Eoil.
Vie Fig". 2 im Detail herausgestellt zeigt, enthält die Zentrifugal spinnmaschiHB weiter ein Führungsrohr 12, das in Drehachse des Spinn ro tors 8 angeordnet ist. Ein hilsemartiges FührungsteilVie Fig ". 2 shows in detail, contains the centrifugal SpinnmaschiHB further a guide tube 12 which is arranged in the axis of rotation of the spinning rotor 8. A helper-like guide part
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EmganKsorx-EmganKsorx-
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13 2iit einer glatten Führungsfläche 13a ist in der Eingangso nung des Führungsrohrs 12 angeordnet, um einen geeigneten Kontakt zwischen dem Führungsrohr 12 und dem zusammenzudrehenden13 2iit a smooth guide surface 13a is in the entrance o tion of the guide tube 12 arranged to a suitable contact between the guide tube 12 and the one to be twisted together
'ir ■'ir ■
fO9849/ 1 668fO9849 / 1 668
Faserbündel ΊΟ herzustellen.To produce fiber bundles ΊΟ.
Ein scheibenförmiger Separator 14 ist so an dem Führungsrohr 12 vorgesehen, dass die EiWasern 6, die in den Spinnrotor 8 eingeleitet werden nicht mit dem Faserbündel 10, das beim Drallvorgang zu einem Garn 11 zusammengedreht wird, in Berührung kommen.A disk-shaped separator 14 is thus on the guide tube 12 provided that the egg fibers 6, which are introduced into the spinning rotor 8 will not come into contact with the fiber bundle 10, which is twisted into a yarn 11 during the twisting process.
Um Brücxie des Faserbündels 10 zu vermeiden, wird die Führungsfläche 13a des Führungsabschnitts 1$ so glatt wie möglich ausgeführt. Als glatte Führungsfläche werden auf Hochglanz polierte Führungsabschnitte aus Kohlenstoffstahl herangezogen. Biese auf ijochglanz polierten Führungsteile aus Kohlenstoffstahl bedingen eine in etwa gute Spinnstabilität beim Ausspinnen von Baumwollgarn von einer bestimmten Garnnummer von 20s Sie englischer Bsumwollnummer. In den Fällen jedoch, in welchen dickere Fasern ver-»· wendet werden, oder dünnere Garne als 20s Ne aus Fasern von gewönnlicher Dicke ersponnen werden sollen, haben die Führungsteile aus Kohlenstoffstahl die unerwünschte Neigung, die Zahl der Garnbrüche zu erhöhen und die minimale, für das Spinnen erforderliche Zahl von Drehungen je Zoll zu verringern, so dass der Spinnvorgang nurmehr geringe Stabilität aufweist.In order to avoid bridging of the fiber bundle 10, the guide surface 13a of the guide section 1 $ is made as smooth as possible. The smooth guide surfaces are polished to a high gloss Guide sections made of carbon steel are used. Tuck up Require polished guide parts made of carbon steel an approximately good spinning stability when spinning cotton yarn from a certain yarn number of 20s you English Bsumwollnummer. However, in those cases in which thicker fibers are turned, or yarns thinner than 20s Ne are to be spun from fibers of normal thickness, the guide parts have made of carbon steel, the undesirable tendency to increase the number of yarn breaks and the minimum required for spinning Number of twists per inch decrease so that the spinning process only has low stability.
Beim Erspinnen eines Garns von bestimmter Garnnummer aus Fasern von bestimmter Dicke bringt Erhöhen der Harnabzugsgeschwindigkeit vom Spinnrotor 8 bei einer bestimmten Eotation, ein Abnehmen des Dx-eiiungskoefizenten des Garns und verringert die durchschnittliche Zeitdauer zwischen .anspinnen und Bruch des Garns. Beispielsweise zeigt Fig. 4- den Fall, dass ein jiOs Ne Garn aus Polyesterfasern von 3 Denier ersponnen wird. Wenn eine Zahl von Drehungen, unuer welcher ein Garn 100 Sekunden lang ohne Bruch ausgesponnen wird, bestimmt wird als das für das Spinnen erforderliche Minimum der Zahl der Drehungen je Zoll, erhöht sich das Minimum der Zahl der Drehungen je Zoll entsprechend der Abnahme der durchschnittlicnen Zahl im Garnquerschnitt, so dass sich die Spinnsbcbilitüt verringert (vgl. Fi^. 5).When spinning a yarn of a certain number of yarns from fibers of a certain thickness brings an increase in the urine withdrawal speed from the spinning rotor 8 at a certain Eotation, a decrease in the Dx-adjustment coefficient of the yarn and reduces the average Time between. Piecing and breaking of the yarn. For example, Fig. 4- shows the case that a jiOs Ne yarn made of polyester fibers of 3 denier is spun. When a number of twists and turns a yarn is spun for 100 seconds without breakage is determined to be the minimum required for spinning the number of twists per inch, the minimum of the number of twists per inch increases according to the decrease in the average Number in the cross-section of the yarn, so that the Spinnsbcbilitüt reduced (cf. Fi ^. 5).
Jc rnbrücxie werden auch diu'Cu i'iss erVerwicklungen und Verunreinigungen, die im Faserbündel 10 zwischen der Innenwand 9 des Soinnrotors ο und dem Führun^steil 15 auftreten, und/oder durch abge-Jc rnbrücxie also diu'Cu i'iss er entanglements and impurities, those in the fiber bundle 10 between the inner wall 9 of the Soinn rotor ο and the guide 15 occur, and / or by
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zweigte iasern 15 - wie es in Fig. 3 deutlich illustriert ist verursacht. In diesen Fällen ist der Vorgang des Zusammendrehens des FaserMLndels 10 durch den Spinnrotor 8 nicht auf den Kaum zwischen Innenwand 9 und Führungsteil 13 beschränkt. Unnötigerweise findet ein zusätzlicher Drailvorgang im Führungsrohr 12 über dem Slihrungsteil 13 ststt und die Garnbrüche nehmen besonders dann au, wenn die durchschnittliche Zahl der Fasern des Faserbündels 10 kleiner wird, was wiederum das für das Spinnen notwendige Minimum der Zahl der Drehungen je Zoll erhöht.branched fibers 15 - as it is clearly illustrated in FIG. 3. In these cases, the process of twisting the fiber mandrel 10 together by the spinning rotor 8 is not very easy limited between inner wall 9 and guide part 13. Needless to say An additional twisting process takes place in the guide tube 12 above the Slihrungteil 13 and the yarn breaks particularly increase then au if the average number of fibers of the fiber bundle 10 becomes smaller, which in turn increases the minimum number of twists per inch necessary for spinning.
Die fundamentale Idee der vorliegenden Erfindung berühr auf der Analyse der Beziehung zwischen dem HaftreibungskoeJÖsienten des Führungsabschnitts und dem Minimum der für das Spinnen notwendigen Zahl der Drehungen je Zoll, Erfindungsgemäss werden Keramik oder keramisches Material für die Herstellung des Führungsteils i3 verwendet« Keramik oder keramisches Material weisen günstigste EaftreibungskoeÄLzienten und" gute Heilbarkeit auf, wodurch eine gute Spinnstabilität mit weniger Garnbrüchen beim Erspinneii iron Garn von einer Dicke innerhalb bestimmter· Dick entöler ans grenz en aus Fasern mit einer Dicke mit bestimmten Toleranzgrensen erreichbar ist.The fundamental idea of the present invention touches on the Analysis of the relationship between the static friction coefficient of the Guide section and the minimum necessary for spinning Number of turns per inch. According to the invention, ceramic or ceramic material is used for the production of the guide part i3. Ceramic or ceramic material have cheapest eaftreibungskoeÄLzienten and "good curability on what good spinning stability with fewer yarn breaks in the spinning egg iron yarn of a thickness within certain · thick deoiler adjoiningly made of fibers with a thickness with certain tolerance limits is attainable.
In Fig. 6 sind die Beziehungen gezeigt, zwischen den relativen Haftrexbungskoefizenten μ und dem Minimum der für- das Spinnen erforderlichen Zahl der Drehungen je Zoll bezeichnet mix; 1T für Führungsteile 13 für das Spinnen von Garn von 20s He9 30s Ne oder 35ä Me aus Polyesterfasern von 3 Denier. Die Führungsteile 13 wurden hergestellt auss Polyformaldehyd, Polyearbonat, Kohlenstoff stahl, Keramik H, Epoxyharz»und Eeramik L.6 shows the relationships between the relative coefficient of adhesion μ and the minimum of the number of turns per inch required for spinning, denoted mix; 1 T for guide parts 13 for spinning yarn of 20s He 9 30s Ne or 35ä Me from polyester fibers of 3 denier. The guide parts 13 were made of polyformaldehyde, poly carbonate, carbon steel, ceramic H, epoxy resin and Eeramik L.
Aus Fig* 6 ist zu ersehen, dass vieim. der HaftreibungskoeiüLzent höher iSt1 das Minimum der Zahl der Drehungen je Zoll niederer wird, was bessere Spinnstabilität nach sich zieht. Die Messwerte des Haftreibungskoeffizienten differieren unter unterschiedlichen Bedingungen. Die Werte in Fig. 6 v/erden erhalten durch Messen dex* fieifoungskraft eines zusammengedrehten Garns aus Polyesterfasern EtLt der Abzugszugkraft von 300 g nach der Methode .Roder« 'Sie Darstellung isi? datier als völlig genügend zu betrachtenrum einen Vergleich der Haftreibungskoefizenten der Fläche der ausFrom Fig. 6 it can be seen that vieim. the higher the coefficient of static friction is 1 the minimum of the number of twists per inch becomes lower, which results in better spinning stability. The measured values of the coefficient of static friction differ under different conditions. The values in FIG. 6 are obtained by measuring the tension force of a twisted yarn made of polyester fibers and the withdrawal force of 300 g by the method. Datier to be regarded as completely enough r a comparison of Haftreibungskoefizenten the area of out
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den zuvor erwähnten Materialien hergestellten Führungsteile 13 zu ermöglichen.to enable the aforementioned materials made guide parts 13.
In praktischen Fällen wird Keramik L bzw. H aus Lithiumaluminiumsilikat hergestellt, das 10 Stunden bei 1.15O0C bzw. 10 Stunden bei 1.2600C gesintert wird. Die aus diesen Materialien gefertigten Führungsteile 13 zeigen höhere HaftreibungskoeÄizienten als die aus Kohlenstoffstahl gefertigten, welche zuvor angewendet wurden. Dadurch wird das Minimum der Zahl der Drehungen- ,je Zoll verringert, Garnbrüche beim Spinnen von Garnen von 20s Ne, 30s Ne und 35s Ne herabgesetzt und die Spinnstabilität gesteigert. Die Keramik-Materialien sind auch derart beschaffen, dass sie in ' tatsächlicher Anwendung geeignet sind, dadurch dass der Haftreibungskoeffizient einfach durch die Sintertemperatur gesteuert werden kann, und dass sie mit einem hohen Verschleisswi^derstand ausgestattet sind. Ergänzend sei ausgeführt, dass Epoxyharz, obwohl esjwie in Fig. 6 zu sehen,gute Spinnstabilität zeigt, einen so geringen Verschleisswi^derstand bietet, dass es praktisch nicht zu empfehlen ist.In practical cases, ceramic or L is H prepared from lithium aluminum silicate 10 hours at 1.15O 0 C and 10 hours at 1,260 0 C is sintered. The guide parts 13 made of these materials show higher coefficients of static friction than those made of carbon steel, which were previously used. This reduces the minimum number of twists per inch, decreases yarn breaks when spinning yarns of 20s Ne, 30s Ne and 35s Ne, and increases spinning stability. The ceramic materials are also designed in such a way that they are suitable in actual use, in that the coefficient of static friction can be controlled simply by means of the sintering temperature, and in that they are equipped with a high level of wear resistance. In addition, it should be stated that epoxy resin, although it shows good spinning stability as can be seen in FIG. 6, offers such a low wear resistance that it is practically not recommended.
Es wurde erkannt, dass gesinterte Körper die aus Keramik-Pulver, das mit einem Metall, wie beispielsweise mit Chrom, versetzt ist, hergestellt sind, für Führungsteile gut geeignet sind. Diese Ausgestaltung der FUhrungsteile ist besonders dann sehr nützlich zur Erreichung einer guten Spinnstabilität, wenn während des Spinnvorgangs statische Elektrizität erzeugt wird.It has been recognized that sintered bodies are those made of ceramic powder mixed with a metal such as chromium, are made, are well suited for guide parts. This configuration of the guide parts is particularly useful then to achieve good spinning stability when static electricity is generated during the spinning process.
In der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist en der Eingangsöffnung des Führungsrohrs 12 ein Führungsteil 13 angeordnet. Jedoch kann es zweckmässig sein, die EingangsöffÄung aus Keramik oder keramischem Material in einer bevorzugten Weise auszugestalten.In the preferred embodiment described above, the inlet opening of the guide tube 12 is a guide part 13 arranged. However, it may be useful to use the entrance opening designed from ceramic or ceramic material in a preferred manner.
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