DE2215172A1 - Vorrichtung zur herstellung von verbundgarn - Google Patents

Description

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PATENTANWÄLTE .

P 22 15 172,0 B- 1100

Emilian Bobkowioz und Div Andrew John Bohkowicz

1435 St, Alexander Street^ Montreal 111, Ganada

■Vorrichtung zur Herstellung von Verbundgarn

Die Erfindung betrifft Verbesserungen beim Spinnen von Garnen. Insbesondere betrifft die Erfindung Verbesserungen von Garn—Spinnvorrichtungen, welche eine Einrichtung zuin Zuführen, eines Polymersubstrats von einer Extrusionseinrichtung abwärts zum Spalt eines Paares von sich gegenüber angeordneten drehbaren Walzen umfasst sowie eine Einrichtung zum gegenläufigen Rotieren dieser Walzen, eine Einrichtung zum kontinuierlichen Zuführen von fasrigem Material auf diese Walzen und eine Einrichtung zum Umwandeln des PolymerSubstrats und des fasrigen Materials unter gegenseitiger Berührung in ein versponnenes Garn.

Es wurden bereits in einer Anzahl von Patentschriften und Patentanmeldungen verschiedene Verfahren und Vorrichtrangen beschrieben, mit denen das Extrudieren von Polymxesubstrat durchgeführt wird.

Beispielsweise zeigt die kanadische Patentschrift 723 426 ein Verfahren zum Herstellen von texturiertem Fadengarn, welches das Extrudieren einer weiohen Harzlage, wie einen PiIm oder einen Schleier von parallelen Fäden, durch eine Düse, das Verstrecken dieser Harzlage in Längsrichtung, das Zusammenbringen der weichen Harzlage mit einem im allgemeinen faarigen Material, das Verfestigen derselben unter Kühlung zwecks Bildung eines Verbundbandes, das Unterteilen des Verbundbundbandes in Längsrichtung in eine Vielzahl von Streifen von gewünschter Breite und die Überführung dieser einzelnen Streifen in Garn mittels Zwirnung, umfaßt.

Die kanadische Patentschrift 747 177 betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Verbund-Bauschgarn durch Auspressen wenigstens eines Schleiers von Einzelfäden aus thermoplastischem Harz abwärts aus einer Extrusionseinrichtung und zu dem Spalt eines Paares von Aufnahmerollen, Verstrecken dieser Fäden durch ein Antreiben der Rollen mit einer die Extrudiergeschwindigkeit der Fäden übersteigenden Geschwindigkeit, um eine Orientierung der Harzmoleküle zu bewirken, dem Zuführen einer Bahn aus fasrigem Material zu diesem Spalt der Aufnahmerollen, dem Verfestigen des Schleiers von Fäden, während deren Oberfläche noch im klebrigen Zustand ist, mit der Bahn aus fasrigem Material vermittels der Wirkung der Aufnahmerollen, dem Kühlen zum Bilden einer verfestigten Verbundbahn und dem Unterteilen dieser Bahn in Längsrichtung in eine Vielzahl von Bändern gewünschter Breite, die durch einen Zwirnvorgang oder Vorformung in runde Form in Garn umgewandelt werden. In dieser kanadisohen Patentschrift ist auch eine Vorrichtung zum Durchführen des betreffenden Verfahrens beschrieben, die in Kombination eine Extrusionseinriohtung umfaßt, welche wenigstens einen Schleier von thermoplastischen Fäden extrudiert, sowie ein Paar von Aufnahme-Verdichtungswalzen unter dieser Extrueionseinrichtung, welche zum Aufnahmen der Fäden am Rollenspalt derselben

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eingerichtet sind, eine Antriebseinrichtung zum Antreiben dieser Walzen mit einer die Extrudiergeschwindigkeit der Fäden übersteigenden Geschwindigkeit, um das Verstrecken und eine Orientierung der Fäden zu bewirken, eine Einrichtung zum seitlichen Zuführen mindestens einer fasrigen Bahn zum Spalt der Verdichtungswalzen, die aus dem Schleier aus Fäden und der fasrigen Bahn eine Verbundbahn bilden, eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Verbundbahn und eine Einrichtung zum Längsunterteilen der erhaltenen verfestigten Verbundbahn in eine Vielzahl von Bändern gewünschter Breite, die durch eine Vorformeinrichtung oder eine Zwirneinrichtung in Garn umgewandelt werden können.

Das kanadische Patent 787 607 betrifft eine elektrostatische Parallelausrichtung von Stapelfasern insbesondere in einer Kombination mit einer Extrusionseinrichtung, welche zum Extrudieren eines Films oder eines Fadensohleiers aus thermoplastischem Material zu einem Spalt eines Paares von Trommeln geeignet ist, auf deren Oberflächen die Stapelfasern in geeignetem parallelisiertem Zustand aufgegeben werden.

Das kanadische Patent 833 444 betrifft die Herstellung von Faserbändern, die in Garn umgewandelt werden können. Eine bevorzugte Ausführung umfaßt wiederum das Extrudieren einer lage von Polymersubstrat durch eine Extrusionseinrichtung, das Zusammenbringen wenigstens einer Seite dieser Lage mit einer Lage von lose gehaltenen Stapelfasern, während das Polymersubstrat noch in klebrigem Zustand ist, das Einführen dieser Lagen in Kontakt miteinander zwischen ein Paar von sich gegenüberliegenden rotierenden Verdichtungswalzen mit kontinuierlichen Umfangsnuten, so daß jedes positive Teil der genuteten Umfangsfläche einer Walze in die zugehörigen negativen Teile der anderen Walze eingreift, um einen Walzspalt von Walzenaussparungen verstellbarer Größe und Form zu bilden, in dem das sich ergebende Verbundmaterial automa-

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tieoh in eine Vielzahl τοη Faserbändern, unter gleiehzeitiger Verfestigung innerhalb dieser Aussparungen, gebildet wird. Entsprechend diesem Verfahren werden die Faserbänder tatsäehlioh innerhalb der betreffenden Aussparungen, ohne Notwendigkeit einer weiteren Trennung in schmale Bänder, individuell geformt.

Diese.Patentschrift zeigt auch eine Vorrichtung zum Herstellen von faserbändern, die im allgemeinen enthält!

a) ein Paar von rotierbaren genuteten Druckwalzen, die mit kontinuierlichen Umfangenuten mit soharfen Kanten versehen und sich gegenüberliegend zugeordnet sind, so daß jedes Teil der genuteten Umfangsfläohe der einen Walze in das zugehörige negative Teil der anderen Walze eingreift, um am Walzenspalt Aussparungen zu bilden, die in ihrer Tiefe verstellbar sind;

b) eine Einrichtung zum Einstellen der Tiefe dieser Ausaparungen;

o) eine Extrusionseinrichtung zum Auspressen einer Lage von Harz in Form eines Films oder eines Schleiers aus

parallelen Strängen zum Walzspalt der genuteten Verdichtungswalzen;

d) eine Einrichtung zum gleichzeitigen Zuführen einer Lage von lose gehaltenen Stapelfasern zum Spalt der genuteten Verdichtungswalzen auf wenigstens eine Seite der ausgepreßten Harzlage;

e) eine Einrichtung zum Rotieren der genuteten Verdi ohtungswalzen zweoks Aufnehmens, Teilens und Vereinigens der Polymerlage mit den Stapelfasern in den Aussparungen in Form von einzelnen Faserbändern.

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Die kanadische Patentschrift 833 443 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung sum ringlosen Spinnen von Polymer-Fasergamen. Auch hler umfaßt eine bevorzugte Aueführung das Extrudieren eines Schleiers von thermoplastischen Polymersträngen abwärts von einer Extruslonseinrichtung und zu einem Spalt zwischen einem Paar von mit ümfangsnuten versehenen, sich gegenüberliegend angeordneten Yerdiohtungswalzen, so daß die positiven feile der einen Walze in die negativen Teile der anderen Walze eintreten und eindrücken, wobei dieser Sohleier derart geführt wird, daß wenigstens ein Strang in jede Verdiohtungsnut dieser Walzen eintritt. Die Walzen werden dann mit einer die Geschwindigkeit der Extrudierrate der Polymerstränge übersteigenden Geschwindigkeit rotiert, so daß die letzteren verstreokt werden und eine molekulare Orientierung erreicht wird· Gleichzeitig wird von wenigstens einer Seite des Polymerschleiers und in den Spalt zwischen den Walzen eine Anzahl von Stapelfaserbahnen gefördert, und zwar eine in jede Verdichtungsnut der Walze und die Sträge werden mit diesen Bahnen durch Druck innerhalb der Nuten der Walzen und Kühlung geschichtet und verbunden, um eine Vielzahl von fasrigen Verbundbändern aus Stapelfasern und thermoplastischen Polymeren zu bilden. Jedes dieser fasrigen Verbundbänder wird dann durch eine die Pasern umgrenzende Zone bewegt und in dieser einer Wärmebehandlung unterworfen, welche den Polymer-Kunststoff erweicht, ohne dessen Schmelzpunkt zu erreichen, und mittelt einer Palsohzwirnspindel innerhalb dieser die Fasern umgrenzenden Zone einem Zwirnungsdrall ausgesetzt, um einen Zwisohenfaser- und Molekularschlupf zu verursachen, die zu einem Garn mit verbleibender Zwirnung führen. Das geformte versponnene Garn wird zwecks Koagulierens des Polymers gekühlt, während sich das Garn in gezwirntem Zustand befindet und anschließend linear und kontinuierlich auf eine Aufnahmerolle aufgewickelt. Die zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist in der angegebenen Patentschrift ebenfalls beschrieben·

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Dae kanadisohe Patent 847 099 betrifft ein Verfahren zum offenendigen Spinnen und eine Vorrichtung sum Heratellen eines Mehrfaohkomponentengarna· Das hierbei eingesetzte, Stapelfasern enthaltende Auegangematerial wird kontinuierlich in Aussparungen eingeführt» die im Spalt eines Paares von rotierenden, sioh gegenüberliegend angeordneten und mit kontinuierlichen ümfangsnuten versehenen perforierten Trommeln vorgesehen sind, wobei die Trommeln derart einander zugeordnet sind, daß jede Nut einer Trommel einer Hut der anderen Trommel gegenüberliegt und damit kontinuierlich Aussparungen bildet, in welche das Stapelfasern enthaltende Ausgangsmaterial eingeführt wird, während in den entsprechenden Nuten, mittels Saugdruoks vom Inneren der Trommeln her, festgehalten wird, um in jeder der Aussparungen einen kontinuierliohen offenendigen fasrigen Strang zu formen, welcher, beim Freikommen vom Seugdruok, in jeder Aussparung, durch Zwirnen von unten her mittels einer Falsohzwiraspindel, in versponnenes Garn mit verbleibender positiver Zwirnung umgewandelt wird, das auf eine lineare Aufwiokelanordnung aufgewunden werden kann· Das mit eingesetzten Stapelfasern versehene Auegangsmaterial kann etwas Polymermaterial enthalten, das von einer Extrusionseinrichtung in den Spalt der perforierten rotierenden Trommeln gepreßt wird, während das fasrige Material seitlich auf die Oberfläche von wenigstens einer Trommel geführt und dann in den Aussparungen mit den extrudierten Polymersträngen verbunden wird· Die Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens umfaßt ein Paar von rotierenden Trommeln mit Ümfangsnuten an ihren Oberflächen, die derart einander angeordnet sind, daß jede Nut der einen Trommeloberfläohe der zugehörigen Nut der anderen Trommeloberfläohe zugekehrt ist um eine Vielzahl von vorbestimmten Aussparungen zu bilden. Die Vorriohtung umfaßt auch eine Einrichtung zum gegenläufigen Rotleren der Trommeln, ggf· eine Einrichtung zum Extrudieren eines Polymersubstrats in plastieohem Zustand in die Aussparungen zwischen den Trommeln, eine Einrichtung zum kontinuierliohen

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Zuführen τοη fasrigem Material in die Aussparungen_s um den Vorrat τοη zusammengesetztem Auegangematerial im Walzepalt der Tro««·In zu bilden, eine Einrichtung zum Freigeben des AuegangsaaterialTorrats in den Aussparungen» um einen fasrigen Strang τοη fließfähigem Offenendgarn su bilden, eine Einrichtung, um auf diesen Offenendstrang einen Zwirnungsdrall auszuüben, um ein Tereponnenes Garn zu formen, und eine Aufwiokeleinrichtung zur Aufnahme dieses ,Garne.

Schließlich zeigt die kanadische Patentschrift 062 054 die Möglichkeit, Komponenten-Fibridgarne durch das Extrudieren von wenigstens einem weiohen Strang eines extrudierfähigen Polymersubstrata herzustellen, und zwar durch Extrudieren desselben mittels eines Extruderkopfes und zu einem Walzspalt von einem Paar von Laminier- und Verfestigungswaizen, das kontinuierliche Zuführen einer integrierten Matte von Fibridfasern zu wenigstens einer Seite dieses Paares von Laminier- und Verfeetigungswalzen in eine unterteilende Vorreißeinriohtung, in welcher sie getrennt und in einzelne im wesentlichen parallelisierte Einzel-Fibridfasern in Form von fadenartigen Fasereinheiten mit einer Durchschnittslänge von 3 bis 13 mm (1/8 bis 1/2 inch) fibrilliert wird, das Vorwärtsbewegen dieser Fibrid-Einheiten in den Spalt der Laminier- und Verfestigungswalzen, wo sie in Eontakt mit den weiohen Strängen des Polymersubstrats gebracht werden, und das Laminieren und Verfestigen dieser Fibrid-Einheiten mit dem Strang aus Polymersubstrat, zwecks Formung des gewünschten zusammengesetzten Fibrid-Polymergarns.

Biese gesamte Technologie hat mehrere Dinge gemeinsam, nämlioh, sie verwendet das Extrudieren von Harz- oder Kunststoffmaterial in Film- oder Fadenform und die Vereinigung derselben mit fasrigem Material in Form von Stapelfasern, Fibridfasern u. dgl, zwischen einem Paar von Einzieh- oder Yerfestigungswalzen unterschiedlicher Konstruktion.

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Ea ist jedooh festzustellen, daß bis jetzt nur wenig sowohl über die tatsächliche ExtrudiertechnolQgie und Formgebung als auch über das Einführen des fasrigen Materials in den Spalt der Walzen bekannt wurde.

Obgleich das Extrudieren eines Films oder eines geraden Schleiers von Fäden im allgemeinen zufriedenstellend ist, sind bestimmte Vorteile beim Verwenden von anderen Extrudierteohniken und -vorrichtungen, welche das Polymersubstrat von einer Düse in Form eines Schlauches, eines Sprtthschleiers oder einer Blase gewünschten Typs zu einem Spalt zwischen zwei rotierbaren Walzen führen, vorhanden.

Die Sehlauoh- oder Umhüllungsteehnik bietet große Vorteile beim Herstellen von Mittel- oder Grobgarnen, wobei jede Art von billigen kurzen Stapelfasern, welche nicht gut oder gar nicht für eine wirtschaftliche Umwandlung in brauchbare versponnene Garne durch die bekannten Ringspinnverfahren brauchbar sind, mit einem Bindemittel aus amorphen Polymeren und vorzugsweise mit einem kontinuierlichen Träger aus kristallinem Polymer für die Herstellung von Verbundgarnen ausreichender Qualität und Eigenschaften verwendet werden kann·

Um solchen Garnen mit kurzen Stapelfasern die erforderliche Festigkeit und hohe Ausstoßgesohwindigkeit zu verleihen, wird die Matrix üblicherweise einen inneren Träger in Form eines Fadens oder Stranges enthalten und das Polymerbindesubstrat wird um diesen Faden oder Strang in Form eines Schlauohes herum extrudiert, dieser wird umhüllt und mit einer klebenden Oberfläche versehen, auf welcher die kurzen Stapelfasern kleben und mit welcher sie sich verbinden und verfestigen und damit ein gewünschtes äußeres fasriges Gefüge ergeben.

Um dieses Ziel zu erreichen, kann eine spezielle Düse vor-

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gesehen werden, welche das Zuführen einea kontinuierlichen Trägere aus kristallinem Polymer gewünschter Form und Eigenschaften in und durch jede Öffnung der Düse ermöglicht, welcher, während er durch die Düse hindurohtritt, in geeigneter Weise wärmebehandelt werden kann, ohne zu schmelzen, und dann am Extrudierpunkt mit speziell extrudiertem Polymersubstrat bedeckt oder umhüllt werden kann, um eine optimale Bindewirkung zu erreichen und der dann am Walzspalt der Laminierwalzen geeigneter Art mit Stapelfasern überdeckt werden kann, während die Polymerumhüllung noch klebrig ist, worauf das Verbundmaterial durch eine vorbestiamte Zwirnung in versponnenes Garn umgewandelt wird«

Ausgehend davon, daß die Bestandteile des Verbundgarns 25$ Polymerbindemittel, 25# Träger und 50$ Stapelfasern sind, wird sich die Geeamt-Verbundpolymer-Ausstoßkapazität einer Düse verglichen mit einem Fall, bei dem 50# Polymerbindemittel und 505ε Stapelfasern verwendet werden, verdoppeln. Die Gesamt-Garnausstoß-Kapazität wird sich proportional erhöhen und die Einsparungen infolge der erhöhten Ausstoßkapazität und Geschwindigkeiten werden die Mehrkosten um ein Vielfaches ausgleichen, die durch die geringfügig höheren Kosten der 25$ Anteile von orientiertem Träger im Polymerstrang entstehen, der durch eine separate, konventionelle und relativ billige Mehrfachendfadenextruaions-Verstreok- und Aufwickelproduktionalinie, mit linearen Ausstoßgeschwindigkeiten von über 1500 m/min (5000 ft/min.) leicht und in einem kontinuierlichen Vorgang hergestellt werden kann·

Aus diesem Grunde ist die TJmhüllungsteohnologie im Begriff, einer der wirksamsten und wirtschaftlichsten Wege zum billigsten Herstellen von Spinngarnen zu werden, die für viele Endverbrauohsmärkte großer Volumen geeignet sind. Diese Art der Garnproduktionslinie wird sich, unter maximaler Nutzung und niedrigsten direkten Lohnkosten pro Kilo des Ausstoßes, verglichen mit anderen Systemen, auch leicht ausführen lassen.

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Es ist ferner zu bemerken, daß bei den übliohen Techniken des Extrudierens von Film- oder Fadensohleiern, wie ale bisher verwendet wurden und in den einleitend erwähnten Patentschriften beschrieben sind, Sorgfalt aufgewendet werden mußte, um große Differenzen zwisohen der Extrudlergesohwlndigkeit für den Polymer und der Oberfläohengesohwindigkeit der Laminierwalzen zu verhindern, die su einem wesentlichen Verstreokungsverhältnis des Eitrudats, vor dem Kontakt des letzteren mit den Stapelfasern im Walaspalt der Laminierwalzen, führte· Insbesondere bei hohen Produktionsgesehwindigkeiten konnten solche Differenzen su Pulsationen im Polymersubstrat führen, die selbst Einschnürungen und gelegentlich sogar Strangbrueh zur Folge hatten· Bei Ausstofigesohwindigkeiten von 150 m/min. (500 ft/min.) treten diese Pulsationen seltener auf und das sieh ergebende Garn ist von akzeptabler Qualität· Bei höheren Geschwindigkeiten kann das Pulsationsproblem jedoch erhebliche Bedeutung erlangen·

Die neue Sprüh-Extrudier-Teohnik beseitigt dieses Problem vollständig und bringt weitere, bisher nicht βrzielte Vorteile.

Diese Sprüh-Extrusion besteht im Vorsehen einer Extrusionseinriohtung, die in der Lage ist, geschmolzenen Polymer in Form eines feinen kontinuierlichen sprühnebelartigen Polymerstromes auszustrahlen, welcher, wenn er am Walsspalt der Laminierwalzen auf das fasrige Material gebracht wird, ermöglioht, unter Mitwirkung von Druck und Zwirnungsdrall das letztere in versponnenes Verbundgarn ausgezeichneter Qualität umzuwandeln. Dies wird dadurch erreicht, indem in jeder Düse eine Mlkro-SprühdUse vorgesehen ist, durch deren Mitte Druckluft mit hoher Geschwindigkeit geblasen wird.

Dieses aus sich heraus kontinuierliche Verfahren beseitigt das Pulsationsproblem und Einschnürungen aufgrund von Polymerbrüchen völlig und gewährleistet eine sehr gleichmäßige

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Verteilung des Polyaereubstrats im Garn« Ferner erhöht es den gegenseitigen Eontakt der Pasern mit dem Bindemittel erheblich, was sowohl *u gleichmäßigeren, festeren als auoh χα weioheren Samen führt und die Bildung von Polymeraneaealungen in For* τοη Klümpohen.etc. reduziert.

Bin überragender Vorteil dieser Technik ist die wesentliche Zuverlässigkeit, Kontinuität und Zweckmäßigkeit der Durchführung, die Ausstoßgesehwindigkeiten von gut über 300 m/min (1000 ft/min) erlauben.

Die Sprühtechnik macht es technologisch ausführbar, den Polymeranteil im Garn auf 25 lex oder weniger zu reduzieren, wodurch es möglich ist, Garne auf der Basis einer 50:50 Mischung im Bereich von 100 bis 50 Tex und möglicherweise feinere Garne mit weniger Polymergehalt und unter erhöhten Geschwindigkeiten, mit optimaler Nutzung der Maschinenkapazität, trotz der feineren Fadenzahl der hergestellten Garne, herzustellen.

Die Sprühtechnik zeigt auoh andere Alternativen insofern, als anstelle von geschmolzenem Polymer ein Lösemittel oder eine Lösung irgend eines polymeren Materials, beispielsweise eiü Schlichtmittel, als Sprühnebel wie oben erwähnt in den Walzspalt eingebracht werden kann, um ein Garn zu bilden, in dem das Härten erfolgen kann, während es durch eine beheizte Garn-Verfestigungseinrichtung läuft, unmittelbar nachdem die Zwirnung erfolgt ist oder in der Garnpaokung während der Lagerung unter geeigneten Umständen, um den Vorgang des Härtens des beigegebenen Polymermaterials einzuleiten. Wenn irgendeine geeignete Schlichte oder Lösung verwendet wird, die beispielsweise irgendein polymeres klebendes Material enthält, wird das sich ergebende Garn in den meisten Fällen keine zusätzlichen Sehlichtvorgänge vor dem Weben erfordern, weil es möglich ist, das Schlicht- oder Bindemittel während der Ausrüstung der Ware zu entfernen. Die sich ergebende

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Ware weist einen gewünschten oder bevorzugten Griff auf, welcher von den Eigenschaften der verwendeten Stapelfasern und der verwendeten Schlichte abhängt·

Biese bestimmte Technik ist insbesondere bei der Herstellung von kardiertem Garn feiner als 100 Tex aus langen Stapelfasern vorzuziehen und anwendbar, das bezüglloh Erscheinung, Ausführung und Gebrauch bei einem Vergleich mit äquivalentem IOO96 ringgesponnesTkardiertem Garn vorteilhaft absohneldet. Ferner sind die Kosten für das neue Garn wesentlich geringer.

Es ist zu erwähnen, daß es, abhängig von der Düse, möglioh 1st, verschiedene Sprühschleier zu verwenden, wie zerstäubten f!brillierten Sprühstrahl oder Endloefadensohleier, je nach dem Betrieb und dem gewünschten Enderzeugnis.

Eine weitere Extrudiertechnlk ist die sogenannte Blas- oder Blasenextrusion, die durch das Extrudieren kleiner Polymer-Sohläuohe und dem Einblasen von Druckluft durch die Düse in jeden Schlauch erzielt wird, um beim Extrudieren des Polymermaterials eine Art Blase zu erzeugen. Diese Blase ist während des Eintretens in den Spalt zwischen den Laminierwalzen, die üblicherweise eine größere Oberfläohengesohwindigkeit haben als die Extrudiergeschwindigkeit der Blase, einem kontinuierlichen Zug und Aufblasen ausgesetzt. Dieses geht alles innerhalb der kurzen Entfernung zwischen dem Düsenaustritt und dem Walzspalt der Laminierwalzen vor sich, die an ihrer Oberfläche oder innerhalb einer Umfangsnut in ihrer Oberfläche die Stapelfasern tragen, gegen welche die aufgeblasene Blase einen Druck ausübt, um eine ausreichende Anlage und Verbindung des Polymermaterials mit den Stapelfasern zu bewirken· Das Verbinden wird zwischen den Druckwalzen abgeschlossen und anschließend kann unter Zuhilfenahme eines Zwirnungsdralls versponnenes Garn produziert werden. Solches Garn ist fester und hinsichtlich anderer gewünschter Eigenschaften besser, und zwar infolge

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der biaxialen Reckung des Polymers und insbesondere wegen der größeren Fläohe der Verbindung und des gegenseitigen Eingriffs zwischen den Fasern, die zwischen den Fasern und dem auf diese Weise zugeführten Polymersubstrat geschaffen sind.

Es ist auch möglich, in eine solche Blase, zusammen mit der Druckluft, kleine Mengen von kurzen Stapelfasern, G-lasfasern, Zellstoff, Metallwolle, oder Pulver oder selbst Sohaum mit unterschiedlichen Eigenschaften und Farben einzuführen· Solche Zusätze führen zu Garnarten für spezielle Verwendungszwecke, die unterschiedliche dekorative Wirkung haben können*

Daher ist es überwiegendes Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung für die Herstellung von versponnenen Verbundgarnen zu schaffen, mit einer Einriohtung zum Zuführen eines Polymersubstrats abwärts zum Spalt zwischen einem Paar von sich gegenüber angeordneten rotierbaren Walzen, einer Einrichtung zum Rotieren dieser Walzen gegeneinander, einer Einriohtung zum kontinuierlichen Zuführen von fasrigem Material auf eine oder beide dieser Walzen, und mit einer Einrichtung zum Umwandeln des Polymersubstrats und des fasrigen Materials in Kontakt miteinander in versponnenes Garn, wobei sich diese Vorrichtung dadurch auszeichnet, daß die Einriohtung zum Zuführen des Polymersubstrats wenigstens eine Extrusionseinriohtung aufweist, die in der Lage ist, das Polymersubstrat in Fora eines Schlauches, eines Sprühsehleiers oder einer Blase in die Laminierzone der rotierenden Walzen einzubringen.

Diese Extrusionseinriohtung kann ein Rohr innerhalb der Düse enthalten, welohes in seinem oberen Teil eine Einriohtung zum Aufnehmen von Druckluft aufweist, während die Außenwand seines unteren Rohrendes mit einer Vielzahl von länglichen Nuten versehen ist, welche zusammen mit der umgebenden Wand der Düse eine Vielzahl von Durchlässen vorbe-

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stimmter form und Größe bilden, dureh die das Polyaersubstrat in Form eines im allgemeinen schlauohfurnlgen Schleiers von Fäden extruiert wird· Darüberhinaus kann die Außenwand einea solohen Rohres, zusammen mit der umgebenden Tand der Düse, ein gezacktes Profil mit einer Vielzahl τοη anelnandergrenzenden öffnungen vorbestimmter form und SrISSe bilden, durch die das Polymersubstrat unter Druck, in Fora eines Sohlelere von Fäden, ausgepreßt wird· ferner kann da« untere Ende dee Rohres mit der umgebenden Wand der Düse einen kleinen kreisförmigen Spalt bilden, durch welohen das Polymeraubstrat in Form eines kontinuierlichen Polymerschlauohes extrudiert wird, der duroh Einblasen von Druckluft durch die Mitte der Düse au einer Blase aufgeblasen werden kann· Zur Richtungskontrolle des ausgepreßten Polymers kann Luft auf die Außenseite des ausgepreßten Gutes gerichtet werden, entweder mit oder ohne Luft in der Mitte, je nach den gewünschten Betriebszustand en.

Es ist auch zu bemerken, daß das Rohr innerhalb der Düse drehbar sein und eine Einrichtung zum Drehen eines solohen Rohres um seine Längs- oder Tertikalaohse vorgesehen sein kann sowie ein weiteres dünnes Rohr innerhalb dieses drehbaren Rohres vorhanden sein kann, duroh welohes ein Strang oder Faden vorbestimmter Form und vorbestimmten Materials hindurchgehen kann·

Die Extrusionseinriehtung kann auoh zum Sprühen von Polymersubstrat eingerichtet sein, welohes in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst ist, wobei eine Einrichtung zum Zuführen der Polymersubstratlösung zu der Extrusionseinrichtung und zum Sprühen derselben zum Spalt zwisohen dem Paar von drehbaren Verfestigungswalzen vorgesehen ist. Diese Einrichtung zum Zuführen der Polymerlösung kann ein erstes Rohr in der Düse enthalten, durch welches das in einem Lösungsmittel gelöste Polymersubstrat von einem Vorrat zugeführt wird sowie ein zweites Rohr, das um das erste Rohr herum derart angeord-

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net ist, daß Löcher in der Düse gebildet werden, und eine Einrichtung um durch diese Löcher Saugluft anzulegen und ein aerodynamisches Anziehen einiger der Fasern vom Spalt zwischen den rotierbaren Walzen zu verursachen, wobei ein schraubenförmiges Rückordnen dieser Fasern während ihres Zwirnens zu Garnen, in einer verbesserten Parallelanordnung erfolgt, während der Zwischenfaserschlupf möglich ist, um den Aufbau von Gegendrehkräften zu vermeiden. Zusätzlich zu dieser Einrichtung zum Zuführen der Polymersubstratlösung kann eine Einrichtung zum Sprühen einer Flüssigkeit, die Schlichten, Elastomere, feuerverzögernde Mittel, Bindemittel, Sohäumungsmittel, hitzehärtbare Kunststoffe, weichmachende oder versteifende Mittel oder Mischungen derselben enthält, um das sich ergebende Garn mit den vorbestimmten Eigenschaften zu versehen, durch die Düse hinduroh, vorgesehen sein*

Sie Einrichtung zum Zuführen des Polymersubstrate in der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine Extrusionseinrichtung enthalten, wie einen separaten kleinen Extruder für jedes Paar von Walzen oder einen Hauptextruder und eine Vielzahl von Unterextrudern mit den oben beschriebenen Düsen. Einrichtungen zum Zuführen des Polymers vom Haupt ext ruder/zu den oben angegebenen Unterextrudern sind vorgesehen, durch welche der Polymer zu dem Spalt zwischen den rotierbaren Einziehwalzen unter jedem der Unterextruder zugeführt wird. Ferner kann die Düse jeder Extruderanordnung mit einer kleinen Schneckenpumpe für das Extrudieren von Polymer versehen sein, um einen konstanten Auspreßdruok beizubehalten und Druckabfälle zu verhindern.

Die Düse solcher Extrusionsvorrichtung kann derart sein, daß ein zerstäubter Sprühstrahl, ein fasriger Sprühstrahl oder ein Endlosfadensprühstrahl, je nach den unterschiedlichen Betriebsbedingungen, erzeugt werden kann, wie z.B. dem verwendeten Polymer und der Art und Geschwindigkeit des Extrudierens, um die gewünschten Eigenschaften im Fertigprodukt, nämlich versponnenem Garn, zu erreichen.

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Ferner umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zum kontinuierlichen Zuführen von fasrigem Material durch eine Vorreisser-Vorrichtung, die ein vorbestimmtes Material in einen kontinuierlichen Strom von im wesentlichen getrennten Fasern umwandelt und diese auf die Oberfläche von wenigstens einer der rotierbaren Walzen aufgibt. Die Oberfläche dieser Walzen ist, wenigstens bei einer von ihnen, perforiert und Sauglufteinrichtungen sind innerhalb der Walzen vorgesehen, um die" Fasern aerodynamisch an der Oberfläche der Walzen zu halten, während sie zu dem Spalt zwischen den Walzen gefördert werden, wo sie mit dem Polymersubstrat verbunden werden· Zusätzlich zu den Sauglufteinriehtungen im Inneren der perforierten Walzen können äußere Blaseinrichtungen vorgesehen sein, um das Halten der Fasern auf der Oberfläche der Walzen zu unterstützen und ihre vorgesehene Förderung zum Walzspalt der Walzen zu steuern· Auch können die perforierten Walzen mit einer Oberfläche mit wenigstens einer leicht gezackten Perforationslinie versehen sein, durch welche Saugluft, von dem Faserablagepunkt auf den Walzen bis zum Walzspalt zwischen den beiden Walzen, wirksam ist, wobei die Umfangszackung eine kontinuierliche Aussparung bildet, durch welche das Polymersubstrat in klebrigem Zustand und das fasrige Material einem Zustand angepaßt werden, um unter leichtem Druck hindurchzulaufen und sich verbinden und vereinigen können, ohne den Zwischenfaser- oder Molekularschlupf zu verhindern, der erforderlich ist, um eine Restzwirnung beizubehalten, die von unten, während der Umwandlung derselben in vorgesponnenes Garn, erteilt wird.

Es 1st zu bemerken, daß anstelle von pervorierten Walzen mit darin befindlichen Sauglufteinrichtungen nur Blaseinrichtungen verwendet werden können, um die Fasern aerodynamisch auf der Oberfläche der Walzen zu halten, oder eine Kombination solcher Blaseinrichtung mit einer Sauglufteinrichtung entweder in einer oder in beiden Walzen.

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Die Einrichtung zum Umwandeln des Polymersubstrats und des fasrigen Materials in Garn, schließen eine die Drehkraft ausübende Einrichtung unter den rotierbaren Walzen ein. Diese Drehkraft ausübende Einrichtung kann jeder gewünschten Art sein, enthält jedoch vorzugsweise ein Gehäuse mit einer Aussparung, ein kleines Luftturbinenteil in dieser Aussparung, dessen äußere und innere Randsektion eine Anzahl von Turbinenblättern enthält, eine Einrichtung zum Blasen von Luft unter hoher Geschwindigkeit durch eine Vielzahl von Löchern in das Gehäuse, um den Turbinenteil zu drehen und eine Einrichtung zum Bilden eines mittigen Luftkissens mit niedrigem Luftdruck für den V-förmigen Turbinenteil, wobei Reibung im wesentlichen vermindert und genaue Zentrierung des Turbinenteils erleichtert wird. Der Turbinenteil hat einen V-förmigen exzentrischen Garneinlaß mit Luftdruck von außen her, um in der exzentrischen V-förmigen Nut eine positive Drehkraft auf das dort durchlaufende Material zu gewährleisten. Ferner kann der Luft blasende Ring des Turbinenteils auswechselbar sein, um der Spindel zu erlauben, sowohl in S-Richtung als auch in Z-Riohtung zu arbeiten, indem der äußere Luftzuführring um einen kleinen Winkel verdreht wird.

Zusätzlich kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung eine Garn-Aufwickelanordnung für das kontinuierliche Aufwickeln des hergestellten Garnes auf diese aufweisen und eine Einrichtung zum halbautomatischen oder vollautomatischen Übertragen des Garnes -von einer vollen Spule auf eine leere Spule, ohne die Maschine anhalten zu müssen. Diese Aufwickelanordnung kann zweiseitiger Art sein, die besonders kompakt ist.

Die Einrichtung zum Umwandeln des Polymersubstrats im Verbund mit dem fasrigen Material in gesponnenes Garn kann unterschiedlicher Art sein, wie sie bereits in den früheren Patentschriften beschrieben ist. Beispielsweise kann diese Ein-

Lg teuere richtung einen Heizer mit genau arbeitender TemperaturjiiEU richtung und eine die Pasern umgrenzende Zone umfassen,

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durch welohe der Verbundstrang oder das Verbundband des Polymersubstrats und des fasrigen Materials hindurehläuft und in welcher es soweit erwärmt werden kann, bis der Polymer plastisch wird, ohne seinen Schmelzpunkt au erreichen, und eineeine Drehkraft ausübende Einrichtung kann dem Heizer nachgeordnet sein, um solchen Strang oder solches Band in der die Fasern umgebenden Zone zu zwirnen, während der Polymer im plastischen Zustand ist, und eine Einrichtung zum Kühlen des erhaltenen Stranges oder Bandes in gezwirntem Zustand kann zwischen dem Heizer und der Zwirnvorrichtung angeordnet sein. Für eine derartige Anordnung muß der Polymer selbstverständlich ein thermoplastischer sein·

Die rotierbaren Walzen können auoh Umfangsnuten haben und sioh gegenüberliegend derart zugeordnet sein, daß sich die positiven Teile der genuteten Oberfläche der einen Walze in die negativen !Teile der anderen Walze einpressen. Im Gegensatz dazu können die Walzen kontinuierliche Umfangsnuten aufweisen und derart angeordnet sein, daß jede Nut der einen Walze der zugehörigen Nut der anderen Walze so zugeordnet ist, daß sie zusammen eine Vielzahl von vorbestimmten Aussparungen im Walzspalt dieser Walzen bilden, in denen ein strömender, offenendiger fasriger Strang geformt werden kann.

Letztlioh ist die erfindungsgemäße Vorrichtung im Grunde als eine sehr kompakte und voll integrierte Universal-Einheit oder "Platte" ausgeführt, in der alle Elemente sehr dicht beieinanderliegend konstruiert sind und mit der eine Vielzahl von solchen Einheiten oder "Platten" leioht zu einer Textilmaschine wirtschaftlicher Größe, zum Herstellen von gesponnenem Garn unter hohen Geschwindigkeiten und mit einer großen Kapazität, zusammengesetzt werden können.

Bevorzugte Ausführungen dieser Vorrichtung werden nachstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

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In dieser zeigt»

Pig· 1 eine Vorderansicht einer integrierten Universaleinheit oder "Platte" gemäß der Erfindung, die einige Einzelheiten im Ausschnitt oder Schnitt zeigt;

Pig. 2 eine detailiertere schematische Darstellung einer Extrusionseinriehtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 vier unterschiedliehe Konstruktionen der erfindungsgemäßen Düse;

Pig· 4 vier Extrusionsarten oder -techniken, die

durch die erfindungsgemäße Extrusionseinrichtung möglich sind;

Pig. 5 eine Vorderansicht einer Maschine mit einer Anzahl von integrierten Universal-Einheiten oder "Platten" gemäß der Erfindung; und

Pig. 6 eine Seitenansicht der Maschine gemäß Pig. 5» welche die Verwendung der Rüoken-an-Rücken-Konstruktion und mehrere Einzelheiten der Extrusionseinrichtung zeigt.

Wie in Pig· 1 gezeigt ist, umfaßt eine "bevorzugte Basis-Universal- und integrierte Einheit oder "Platte" gemäß der Erfindung einen Düsenkopf 10 mit einer Düse 11, von welcher das Polymersubstrat 12 in vorbestimmter Weise in den Spalt eines Paares von rotierbaren Walzen 13 und 14 gebracht wird. Ein Paar von Vorreißern 15 und 16 ist vorgesehen, um Faserbänder oder Bahnen A und B in loses fasriges Material zu zerteilen, welche, wie durch gestrichelt gezeichnete Pfeile dargestellt iBt, in die Vorreißer von jeder Seite her einge-

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führt werden. Die faserbänder oder Bahnen werden duroh ein ausgekehltes Rad 17 und ein Druckelement 18 den soharfen Zähnen 19 der Vorreißerwalze 20 zugeführt. Die Fasern werden ausgekämmt und duroh einen Kanal 21 auf die Walze 14- gebracht. Diese Walze 14 ist mit einer inneren Saugeinrichtung 22 ausgestattet» welche einen gewünschten regelmäßigen Saugdruck, wie er mittels der Pfeile 23 angedeutet ist, erzeugt, um die aus dem Kanal 21 kommenden Fasern auf dem Umfang der Walze 14- festzuhalten. Das Halten und das Steuern des fasrigen Stromes auf der Walze 14» während des Einführens der Fasern in den Spalt zwischen den Walzen 13 und 14, kann ferner duroh die Verwendung von Luftdruck verbessert werden, wie es duroh Bfeile 24 gezeigt ist, der duroh eine Druokeinriohtung 25 erteilt wird· Zusätzlich ₉ um das Entfernen der Fasern von den Oberflächen der Walzen 13 und 14 am Walzspalt zu fördern, wo das Garn zu formen oder die Fasern mit dem Polymersubstrat zu verbinden sind; kann eine kleine Druokluftquelle 26 innerhalb der Walzen vorgesehen sein. Selbstverständlich ist, daß eine wie oben beschriebene gleiohe oder ähnliche Anordnung für den Vorreißer 16 auoh im Falle eines Vorreißers 15 für das Einführen von Stapelfasern von der anderen Seite der Vorrichtung her vorhanden ist, wenn dies erforderlioh oder erwünscht ist·

Das Element 27 kann ein Heizer mit einer die Fasern umgrenzenden Zone und einer genauen Temperatur-Steuerung sein oder es kann ein Kühl- und Verfestigungselement oder allgemein ein Garnbildungselement vorbestimmten Typs sein. Der Aufbau dieses Elemente 27 hängt zu einem großen Teil von der Oberfläohenkonstruktion der Walzen 13 und 14 ab und wird im allgemeinen diese Konstruktion ergänzen, so daß Garn mit gewünschten besonderheiten und Eigenschaften erzeugt wird.

Das Verspannen oder Zwirnen des Garnes wird duroh eine Spindel 28 vorgenommen, die im vorliegenden Fall eine luftgetriebene Turbinenspindel 33 ist, welche unter besonders hohen

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Geschwindigkeiten arbeiten kann. Druckluft tritt durch Öffnungen 31 und 29 ein, bewegt sich innerhalb der Spindel und dreht diese, erteilt eine positive Drehkraft auf das durchlaufende Garn und strömt durch einen Kanal 30"ab, um eine als luftlager dienende Druckluftkammer zu bilden· Das Verbundmaterial wird durch einen Seitenkanal 32 in die Spindel eingeführt, läuft durch die öffnung 30 aus und wird, nachdem es Spannwalzen 34a und 34b sowie die Abwickeleinrichtung 35 passiert hat, auf eine Spule 36 zu einer Packung 37 gewickelt, Wenn diese Bobine voll ist, wird das Aufwickeln auf die Wechselbobine 38 übertragen, ohne die Maschine anzuhalten.

Figur 2 zeigt schematisch eine Ausführung für die Extrusionseinriohtung gemäß der Erfindung. Flüssiger Polymer wird in einen Raum 54 eingeführt, der die innerhalb der Einrichtung 53 angeordnete Düse 52 umgeht und Luft wird in den Mittelraum 55 der Düse 52 eingestrahlt· Ein Verstärkungsstrang kann in gleicher Weise durch den Mittelraum 55 geführt werden. Sowohl die Anordnung als auoh die Düse können am Ausgang etwas zugespitzt sein und die Düse 52 kann um ihre vertikale Aohse drehbar sein· Ein Kanal 56 kann für die richtige Verteilung des Polymers im Spalt 54 vorgesehen sein·

Figur 3 zeigt besonders vorteilhafte erfindungsgemäße Düsenanordnungen. Bei A tritt das Polymersubstrat durch öffnungen 39 aus, die im zylindrischen Teil 40 eingebracht sind, das gegebenenfalls gedreht werden kann· Bei B tritt das Polymersubstrat durch öffnungen 41 aus, die eine Art Rohr formen. Teil 42, in dem diese öffnungen sind, kann gegebenenfalls auoh gedreht werden· In der rohrförmigen öffnung in der Mitte einer solohen Düse kann ein Verstärkungs- oder Zusatzstrang 43 mit gewünschten Eigenschaften geführt werden· Bei 0 ist ein gezacktes Profil 44 zwischen den rohrförmigen Teilen 45 und 47 vorhanden. Der rohrartige Teil 45 kann drehbar sein, während der rohrartige Teil 47 ortsfest ist oder umgekehrt. In der Mitte kann abermals ein fasriger

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Strang 4-6 geführt werden. Letztlich, bei D₁ ist ein schmaler kreisförmiger Spalt 48 zwischen rohrartigen Teilen 49 und vorhanden, von denen eins drehbar sein kann (beispielsweise Teil 50). In der Mitte kann ein zusätzlicher Strang 51 geführt werden.

Figur 4 zeigt schematisoh die unterschiedlichen, durch die Düsen gemäß Fig. 3 erzeugten Extrusionsformen. Demzufolge wird die Blase bei N 1 normalerweise durch eine Konstruktion erzeugt, wie sie bei D in Fig· 3, beim Zuführen von Polymer E und Druokluft F in die Düse, gezeigt iet. Der fein zerstäubte Sprühstrahl gemäß N 2 wird üblicherweise duroh Düsenkonstruktionen erzeugt, wie sie bei A oder B in Fig. 3 gezeigt sind. Der f!brillierte Sprühschleier gemäß N 3 wird normalerweise duroh eine Düsenkonstruktion erzeugt, wie sie bei C in Fig. 3 gezeigt ist. Der kontinuierliche Fadens chi ei er, wie er bei N 4 gezeigt ist, wird normalerweise duroh eine Düsenkonstruktion erzeugt, wie sie bei A in Fig. 3 gezeigt ist. Es ist davon auszugehen, daß beim Verändern der Öffnungskonstruktionen beim Drehen der Teile 40,42,45 und 50 und beim Verwenden unterschiedlicher Arten von Polymeren und luftdrüoken die vielfältigsten Arten von Polymerextrusionen erreicht werden können.

In den Figuren 5 und 6 ist eine Textilmaschine gezeigt, die in Übereinstimmung mit der Erfindung auf eine Mehrfaeh-Einheit oder Platten-Konstruktion aufgebaut ist· Diese gezeigte Maschine umfaßt 12 Platten oder Einheiten, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, die paarweise, Rücken an Rüoken, angeordnet sind, wie es besonders in der Mitte der Fig. 6 gezeigt ist. Ein Hauptextruder 57 ist vorhanden, von dem Polymersubstrat duroh Rohre 58 in einzelne Unter-Extruder mit Spinndüsenanordnungen 10 und 11 strömt, die einen Teil ^eder Platte oder Einheit 60 bilden. Zusätzlich zu dem ausgepreßten Polymersubstrat und den in den Walzspalt der Wal-

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zen 13 und 14- eingeführten Fasern, kann auch ein Verstärkungs- oder Fertigstrang, Einzelfaden oder Mehrfaohfaden oder Band 59 durch die Mitte jeder Extruderdüse eingeführt werden· Solche Stränge oder Fäden können leioht von der Vorratsspule 61 abgezogen werden, die über der Extruderdüse in der Vorrichtung angeordnet ist. Eine Packung 37 wird in jeder einzelnen Platte oder in jeder Einheit hergestellt· Die Gesamtmaschine ist kompakt und extrem handliohj sie steht auf einer Zentralbasis 62 und die meisten ihrer Steuerungen 63 sind direkt in ihrer Mitte.

In Figur 6 sind auch sechs unterschiedliche Extrusionseinrichtungen mit Innenansichten und Teilschnitten dargestellt· Die Konstruktion A zeigt eine Düse vom Typ der Trägerfadenbesohiehtung, mit der ein Trägerfaden 59 mit einem extrudierten Schlauch von Polymersubstrat beschichtet wird, das über einen Kanal 64- eintritt und in einen die Düse 66 umge- ' benden Kanal 65 strömt· Druckluft kann in die Mitte der Düse 66 durch einen Einlaß 67 eingeblaeen werden. Sowohl der Düsenkopf als auch die Düse sind auf den Spalt zwischen den Walzen dieser Konstruktion gerichtet·

Die Konstruktion B ist insbesondere für das Extrudieren einer Blase oder eines Ballons geeignet· Obgleich dieser Düsenkopf im allgemeinen xu den Waisen 13 und 14 konvergiert, divergiert das innere Endteil 69 der Düse etwas, um die Blase oder den Ballon 68 zu erzeugen. Es ist die Anwendung von Luft innen und/oder außen, bezogen auf das Polymerextrudat, gezeigt.

Die Konstruktion C zeigt eine Luftwirbel-Anordnung, die insbesondere für Offenend-Systeme verwendbar ist· Hierbei kann der Polymer als Flüssigkeit, Schmelze, Suspension oder Lösung durch das Mittelrohr 70 eingeführt werden, während Luft durch das Seitenrohr 71 abgezogen wird·

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Die Konstruktion D zeigt die Verwendung einer Spinnpumpe 72 in Kombination mit der Extrusionseinriohtung, um den gleichmäßigen Polymeraustritt aus der Düse zu gewährleisten. Solche Pumpen können unmittelbar über der Platte 60 angeordnet werden und Schneckenpumpen sein, wie es dargestellt ist, oder Zahnradpumpen, die ebenfalls bei den oben angegebenen Extrusionseinrichtungen perfekt anwendbar sind.

Die Konstruktion E zeigt eine Extrusionseinrichtung, die üblicherweise einen fibrillierten Sohleier erzeugt und wobei die Düse ein gezacktes Profil aufweist· Die Konstruktion P produziert einen schauerartig zerstäubten Polymer-Sprühstrahl, der fein zerstäubte Partikel flüssigen Polymere auf die Faseroberflächen auf den beiden Laminierwalzen 13 und 14 bringt· Die bevorzugte Konstruktion ist hierbei derart, daß genau hinter der Düse ein zusätzlicher Kanal 73 vorgesehen ist, in den der Sohauer in Riohtung auf die Walzen 13 und 14 fällt. Der rohrförmige Teil wird hierbei vorzugsweise gedreht·

Abhängig von der Art der verwendeten Extruderdüse, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bei richtigem luft- und Polymerdruok einen Polymerschleier unter hoher Geschwindigkeit auspressen, der einen kontinuierlichen Strang oder ein kontinuierliches Netz von im wesentlichen kristallinen getrennten oder miteinander verbundenen feinen Stapelfasern umfaßt, der, wenn er direkt in die Faseraufnahme-Saugwalζen geführt wird, durch nachfolgende Zwirnung in ein kontinuierliches fasriges versponnenes Garn mit ausreichender Festigkeit umgewandelt werden kann, ohne daß irgendwelche andere fasrlge Materialien, wie oben beschrieben worden ist, zugesetzt werden müssen.

Die Konstruktion mit einem hohlen inneren Rohr, die zu einer Extruderdüse führt, mit der das Polymer in schlauchartiger Form ausgepreßt werden kann, erlaubt ferner die Zuführung eine« im wesentlichen orientierten kontinuierlichen Polymerstranges durch das Rohr, der aus einem flachen Band, Einfach- oder Mehrfachfäden bestehen kann, der mit der Unterstützung durch gleichzeitig eingeblaaene Druckluft, gegen Schmelzen innerhalb deo Büsenkopfes geachützt iat, jedoch oin ;in,· omncnönes

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Erwärmen zum besseren Verbinden des diesen umgebenden schlauch förmigen, aus der Düse austretenden, extrudierten Polymers und der am Walzspalt der Laminierwalzen diesen überlagernden Stapelfasern bewirkt und das Verbundmaterial entweder in Form eines kontinuierlichen flachen Bandes oder gezwirnten Garnes verbindet, wenn dieses nachfolgend einem Zwirnungsdrall ausgesetzt wird, sämtlich von im wesentlichen eingebauter Festigkeit, die es ermöglicht, billige, kurze Stapelfasern zu verwenden.

Die Luftspindel 28, die sowohl im Querschnitt als auch in Draufsicht in Fig. 1 gezeigt ist, hat den Vorzug, daß das Material seitlich durch den Schlitz 32 eingeführt werden kann, während die innere turbinenartige Spinneinheit 33 im Betrieb ist, was das übliche umfangreiche Fadenführen durch das Zentrum von üblichen Fadenzwirnspindeln erübrigt. Der um die Turbine herum angeordnete Luft-Zuführnngsring kann rechts- oder linksgewinkelte Lufteinlässe haben, was das Ausführen einer Links— oder Rechtszwirnung ermöglicht.

Die Erfindung schafft demnach in einer bevorzugten Ausführung^ form eine Vorrichtung zum Herstellen von Verbundgarnen, in der ein Polymersubstrat durch eine Extrusionseinriohtung in Form eines Sohlauches, eines Sprühschleiers oder einer Blase

abwärts in Richtung auf den Spalt zwischen einem Paar von drehbaren sich gegenüber angeordneten Druckwalzen geführt wird. Fasriges Material wird mittels einer geeigneten aerodynamischen Vorreißvorrichtung ebenfalls auf die Walzen gegeben. Das Polymersubstrat und das fasrige Material werden dann unter gegenseitiger Berührung durch eine Anordnung mit einer Zwirnspindel in versponnenes Garn umgewandelt und das derart erhaltene Garn wird kontinuierlich auf eine geeignete Aufwickel-Einrichtung aufgewickelt. Alle diese Elemente können konstruktiv dicht und nahe beieinander angeordnet sein und eine kompakte und voll integrierte Einheit bilden.

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Selbstverständlich sind Abänderungen der gezeigten Ausführungen möglich. Beispielsweise brauchen die Düsen nicht immer rund zu sein, sondern können oval oder andersförmig konstruiert sein· Die öffnungen in der Düse können unterschiedlicher Form und Abmessung sein. Die Art der Blase oder des Sprühstrahls kann auf vielen Wegen verändert werden, die dem Fachmann geläufig sind. Die Gesamtmaschine kann aus jeder gewünschten Anzahl von Platten 60 bestehen, die in irgendeiner zweckmäßigen Weise angeordnet sein können. Die Spindeln können unterschiedlicher Art sein und brauchen nicht unbedingt Turbinenspindeln zu sein. Die Garn-Aufwickel- und Übertragungsanordnungen können ebenfalls in sehr starkem Umfang variiert werden.

-Patentansprüohe-

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Claims (29)

1. Pat entansprüche

   1« Vorrichtung zum Herstellen von versponnenem Verbundgarn mit einer Einrichtung zum Zuführen eines Polymersubstrats ab- ' warte in den Spalt zwisohen einem Paar von sich gegenüberliegend angeordneten rotierbaren "Walzen, einer Einrichtung zum gegenläufigen Rotieren der Walzen,,einer Einrichtung zum kontinuierlichen Zuführen von fasrigem Material auf wenigstens eine der Walzen, und mit einer Einrichtung zum Umwandeln des Polymersubstrats und des fasrigen Materials unter Kontakt miteinander in versponnenes Garn, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen des Polymersubstrats wenigstens eine Extrusionseinrichtung aufweist, welche das Polymersubstrat in Form eines Schlauches, eines Schleiers oder einer Blase zum Walzspalt der rotierbaren Walzen bringt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Extrusionseinrichtung ein Rohr innerhalb der Düse enthält, welches in seinem oberen !Teil Einrichtungen für die Aufnahme von Druckluft aufweist und am unteren Ende die Außenwand dieses Rohres eine Vielzahl von länglichen Nuten hat, welche mit der diese umgebenden Wand der Düse eine Vielzahl von Durchlässen vorbestimmter Form und Größe bildet, durch die das Polymersubstrat in Pona eines im wesentlichen sehlauchförmigen Schleiers von Fäden extrudiert wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Extrusionseinrichtung ein Rohr innerhalb der Düse enthält, das an seinem oberen Teil eine Einrichtung für die Aufnahme von Druckluft hat, und daß das untere Ende der Außenwand dieses Rohres mit der diese umgebenden Wand der Düse ein gezacktes Profil mit einer Vielzahl von aneinanderangrenzenden Durchlässen vorbestimmter Form und Größe bildet, durch welche das Polymersubstrat unter Druck in Form eines

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   Schleiers von Fäden extrudiert wird, und eine Einrichtung zum Einblasen von Druckluft, die derart eingeblasen wird, daß sie den extrudiertai Polymer zwingt, sich in einen zerstäubten Sprühstrahl aus Polymerpartikeln aufzulösen, wobei ausreichende Klebeeigenschaften für das Binden mit überdeckendem fasrigem Material am Walzspalt zwischen den Walzen aufrechterhalten bleiben.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Extrusionseinrichtung ein Rohr innerhalb der Düse enthält, das an seinem oberen Teil eine Einrichtung für die Aufnahme von Druckluft hat und daß das untere Ende der Außenwand dieses Rohres mit der diese umgebenden Wand der Düse einen kleinen kreisförmigen Spalt bildet, durch welchen das Polymersubstrat in Form eines kontinuierlichen Polymersohlauches extrudiert wird und eine Einrichtung zum Einblasen von Druckluft umfaßt, die in das Zentrum des Polymersohlauches strömt und diesen unter Luftdruck in eine sich bis in den Walzspalt der Walzen nach unten erstreckende klebrige Blase umwandelt, wo er das fasrige Material berührt und mit diesem verbunden wird·
5. 5. Vorrichtung naoh einem der Ansprüche 2,3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das innerhalb der Düse vorgesehene Rohr rotierbar ist und daß eine Einrichtung zum Rotieren des Rohres um seine Längsachse vorhanden ist·
6. 6. Vorrichtung naoh einem der Ansprüohe 2,3 oder A, dadurch gekennzeichnet, daß das innerhalt der Düse vorhandene Rohr ein anderes kleines im letzteren angeordnetes Rohr umfaßt, durch welches ein Strang von vorbestimmtem Material hindurchgeht, und daß eine Einrichtung zum Einführen des Stranges in das kleinere Rohr und zum Transport des Stranges durch dasselbe hindurch vorgesehen ist.

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7. 7· Vorrichtung naoh einem der Ansprüohe 2,3 oder 4* dadurch gekennzeichnet, daß das innerhalb der Düsen vorhandene Rohr ein anderes kleines im letzteren angeordnetes Rohr umfaßt, und daß Einrichtungen zum Einblasen von Druckluft sowohl in das kleinere Rohr als auch von der Außenseite her auf den ausgepreßten Polymer vorhanden sind.
8. 8, Vorrichtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Extrusionseinrichtung derart ausgebildet ist, daß das Polymersubstrat in einem Lösungsmittel gelöst extrudiert wird und daß eine Einrichtung zum Zuführen des gelösten Polymersubstrats zu der Extrusionseinrichtung und zum Sprühen zum Walzspalt des Paares von Walzen vorhanden ist·
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen des in einem Lösungsmittel gelösten Polymersubstrats ein erstes in der Düse angeordnetes Rohr umfaßt, zu welchem das so gelöste Polymersubstrat aus einem Vorrat zugeführt wird, und daß ein zweites Rohr derart um das erste Rohr herum angeordnet ist, daß in der Düse Löcher gebildet werden, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die einen Saugdruok auf diese Löcher ausübt, derart, daß ein aerodynamisches Anziehen einiger der Pasern vom Walzspalt der rotierbaren Walzen bewirkt wird, wobei eine schraubenförmige Wiederanordnung der Fasern während des Zwirnens zu Garn gefördert wird und ein Zwischenfaserschlupf möglich ist, um den Aufbau von Gegendr^kräften zu verhindern.
10. 10. Vorrichtung naoh Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einrichtung zum Zuführen des Polymersubstrats eine Einrichtung zum Sprühen einer Flüssigkeit mit Schlichte, Elastomeren, feuerverzögernden Mitteln, Bindemitteln, Schäumungs-Mitteln, wärmehärtenden Kunststoffen, Treibmitteln, Weichmaohern oder härtenden Mitteln oder Mischungen davon durch die Düse vorhanden ist, um die sich ergebenden Garne mit vorbestimmten Eigenschaften zu versehen.

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11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Walzenpaaren vorhanden ist und die Einriohtung zum Zuführen dea Polymersubstrata einen Hauptextruder mit einer Anzahl von Unterextrudern oder separate Extruder für jedes Paar von Walzen umfaßt, wobei die Unterextruder oder separaten Extruder jeweils mit einer Extrusions einrichtung versehen sind.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10, daduroh gekennzeichnet, daß die Düse jedes der Unterextruder oder separaten Extruders mit einer kleinen Polymer-Extruaione-Sohneokenpumpe für das Konstanthalten des ExtrucHerdruoks und das Beseitigen von Druckabfällen versehen ist·
13. 13· Vorrichtung naoh einem der AnsprUohe 1,10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Extrusionseinriohtung derart ist, daß sie einen feinen Sprühnebel aus Polymersubstrat erzeugt.
14. 14. Vorrichtung naoh einem der Ansprüohe 1,10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Extrusionseinriohtung derart ist, daß sie einen fibrillierten Sprühaohleier aus Polymersubstrat erzeugt.
15. 15. Vorrichtung naoh einem der Ansprüohe 1,10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Extrusionseinriohtung derart ist, daß sie einen kontinuierlichen Fadeneohleier aus Polymersubstrat erzeugt·
16. 16. Vorrichtung naoh Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum kontinuierlichen Zuführen von faarigem Material Vorreißer umfaßt, die derart sind, daß sie ein vorbestimmtes Material in einen kontinuierlichen Strom von im wesentlichen separierten Fasern umwandeln und die letzteren auf die Oberfläche von wenigstens einer der Walzen, die perforiert ist, ablegen, und daß eine Saugeinrichtung in wenigstens einer der perforierten Walzen, zum aerodynamischen

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    Festhalten der Pasern auf der Oberfläche von wenigstens einer der perforierten Walzen vorhanden ist, während sie auf dieser zum Walzspalt gefördert werden, wo sie mit dem Polymersubstrat verbunden werden.
17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der im Inneren von wenigstens einer der perforierten Walzen vorhandenen Saugeinrichtung eine auf die Außenseite blasende Einrichtung vorhanden ist, um das Halten der Pasern auf der Oberfläche der Walzen zu unterstützen und deren zweckentsprechende Förderung zum Walzspalt der Walzen zu steuern.
18. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine perforierte Walze eine Oberfläohe mit wenigstens einer leicht gezackten Perforationslinie aufweist, durch welche auf die Fasern Saugluft vom Faserablagepunkt auf den Walzen bis zum Walzspalt zwisohen den Walzen einwirkt, wo die Umfangszaekung eine kontinuierliche Aussparung bildet, durch welche das Polymersubstrat in klebrigem Zustand und das fasrige Material unter leichtem Druck hindurchgehen und in der sie sich verbinden und vereinigen können ohne Zwischenfaser- und Molekularsohlupf zu verhindern, der benötigt wird, um eine Restzwirnung zu belassen, die von unten her, während der Umwandlung derselben in versponnenes Garn, ausgeübt wird«
19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum kontinuierlichen Zuführen von fasrigem Material Vorreißer umfasst, die geeignet sind, ein vorbestimmtes Material in einen kontinuierliohen Strom von im wesentlichen getrennten Fasern umzuwandeln und die letzteren auf der Oberfläohe der Walzen abzulegen und daß eine Luftblaseinrichtung vorgesehen ist, um die Fasern aerodynamisch auf der Oberfläche der Walzen zu halten, während diese auf diesen zum Walzspalt zwischen den Walzen gefördert

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    werden, wo sie mit dem Polymersubstrat verbunden werden·
20. 20. Vorrichtung nach Anspruch 191 dadurch gekennzeichnet-, daß wenigstens eine der Walzen eine perforierte Oberfläohe aufweist und im Inneren mit einer Saugeinriohtung ausgestattet ist, um die aerodynamische Wirkung zu fördern.
21. 21. Vorrichtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Umwandeln des Folymersubsträte und des fasrigen Materials in Garn eine eine Drehkraft ausübende Einrichtung unter den Walzen einschließt·
22. 22· Vorrichtung naoh Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die die Drehkraft ausübende Einrichtung ein Gehäuse mit einer Aushöhlung aufweist, in dieser Aushöhlung ein kleines Luftturbinenteil angeordnet ist, der äußere und obere Kragenabschnitt des Turbinenteils eine Vielzahl von Blättern enthält, eine Einrichtung zum Blasen von Luft unter hoher Geschwindigkeit durch eine Vielzahl von Löchern in das Gehäuse vorhanden 1st, um das Turbinenteil zu rotieren, eine Einrichtung zum Bilden eines mittigen Luftkissens niedrigen Druoke für das Turbinenteil vorgesehen ist, wodurch Reibung wesentlich vermindert und eine richtige Zentrierung des Turbinenteils erleichtert ist, wobei das Turbinenteil einen V-förmigen ausmittigen Garneinlaßschlitz aufweist, um das Drehen des Garns durch einen Schlitz im Spindelgehäuse zu ermöglichen, während das Turbinenteil umläuft, um kontinuierlich eine positive Drehkraft auf das Material auszuüben, das durch das ausmittig geschlitzte Turbinenteil hindurchläuft·
23. 23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Blasen von Luft einen auswechselbaren Außenring aufweist, der es der Spindel ermöglicht, in einer S-Riohtung oder in einer Z-Richtung zu arbeiten.

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24. 24· Vorrichtung nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß eine zweiseitige Garn-Aufwiekel-Anordnung· für das kontinuierliche Aufwickeln des erzeugten Garns auf dieser vorgesehen ist sowie eine Einrichtung zum Übertragen des Garns von einer vollen Spule an einer Seite auf eine leere Spule auf der anderen Seite, ohne die Maschine anzuhalten.
25. 25. Vorrichtung nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Umwandeln des Polymersubstrats und des fasrigen Materials in versponnenes Garn eine Kühlanordnung und eine die Fasern umgebende Zone umfaßt, durch welche der Verbindungsstrang läuft und in welcher dieser gekühlt werden kann, um ein Koagulieren des Polymers zu veranlassen, während er im gezwirnten Zustand ist, der durch die der Kühleinrichtung nachgeordneten Drehkraft ausübenden Einrichtung zum Zwirnen des Stranges oder Bandes innerhalb der die Fasern umgebenden Zone verursacht wird, während der Polymer in plastischem Zustand ist·
26. 26. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierbaren Walzen mit Umfangsnuten versehen und sieh derart gegenüberliegend angeordnet sind, daß sich die positiven Teile der genuteten Oberfläche der einen Walze in die nega— tiven Teile der anderen Walze einpressen.
27. 27. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierbaren Walzen an ihren Oberflächen kontinuierliche Umfangsnuten aufweisen und sich derart gegenüberliegend angeordnet sind, daß jede Nut der einen Walze der zugehörigen Nut der anderen Walze zugekehrt ist und somit am Walzspalt der Walzen eine Vielzahl von vorbestimmten Aussparungen formen, in denen ein fibrider offenendiger fasriger Strang gebildet werden kann.

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28. 28. Vorrichtung zum Herstellen von versponnenem Verbundgarn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 27, umfassend eine Einrichtung zum Zuführen eines Polymersubstrats mit einer Extrusionseinrichtung zum Zuführen des Polymersubstrats in Form eines Schlauches einer Blase, eines Sprüh- oder Fasernebels, oder eines schlauohartigen Fadensohleiers abwärts zum Spalt zwischen einem Paar von rotierbaren Walzen, die sich gegenüberliegend angeordnet sind, eine Einrichtung zum kontinuierlichen Zuführen von fasrigem Material auf die Walzen mit einem Paar von Vorreißern und aerodynamischen Fadensteueranordnungen, eine Einrichtung zum Umwandeln des in Kontakt miteinander stehenden Polymersubstrats und des fasrigen Materials in versponnenes Garn mit einer Hoehgesohwindigkeits-Zwirnspindel und einer Garn-Aufwiokel-Anordnung zum kontinuierlichen Aufwickeln des erhaltenen versponnenen Garns, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche zugehörigen Einrichtungen sehr dicht einander zugeordnet sind und eine kompakte und voll integrierte Universal-Einheit bilden.
29. 29. Vorrichtung nach Anspruch 28, daduroh gekennzeichnet, daß diese für das direkte Umwandeln von Polymerharzen in ein versponnenes Garn in einer Vorrichtung geeignet ist, die eine Polymer-Extrusionseinriohtung zum Extrudieren eines faarigen Sprühsohleiers von im wesentlichen kristallinen feinen Stapelfasern unter hoher Geschwindigkeit aufweist sowie eine Luftkühl- und Saugluftwalzen-Einrichtung zum Verdichten der Fasern ohne Zusatz weiterer Fasern zu einem kontinuierlichen fasrigen Strang, eine Einrichtung zum nachfolgenden Umwandeln des Stranges in ein eine Zwirnung aufweisendes versponnenes Garn durch eine Zwirnspindel und eine Einrichtung »um kontinuierlichen linearen Sammeln des gesponnenen Garns in großen Packungen auf einer Aufwickeleinrichtung.

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