DE2313723A1

DE2313723A1 - Falschdrallvorrichtung

Info

Publication number: DE2313723A1
Application number: DE2313723A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Dr Bueb; Karl-Heinz Dipl Ing Dr Feltgen; Edgar Dipl Ing D Muschelknautz; Wolfgang Dr Rellensmann
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1973-03-20
Filing date: 1973-03-20
Publication date: 1974-10-03
Also published as: FR2222465B1; GB1467882A; LU69648A1; CA1009913A; IE39183B1; IE39183L; NL7403615A; ES424417A1; JPS49125651A; GB1467881A; FR2222465A1; US3879927A; DD111701A5; IT1010700B; BE812551A

Description

Bayer Aktiengesellschaft

Patente, Marken und Lizenzen

Ad/Wi. 509 Leverkusen, Bayerwerk

19- MRZ. 1973

Falschdrallvorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Falschdrallvorrichtung zur Herstellung von texturierten und/oder stretchartigen Textilfaden oder -garnen.

Beim Verfahren der sogenannten Torsionstexturierung von mindestens teilweise aus thermoplastischem Material bestehenden Garnen oder Fäden müssen diese eine Heiz- und eine Kühlzone im verdrillten Zustand durchlaufen. Die Verdrillung wird beispielsweise dadurch erreicht, daß mit Hilfe einer Falschdrallvorrichtung, welche sich - in Fadenlaufrichtung gesehen hinter der Heiz- und Kühlzone befindet, auf das fadenförmige Gebilde eine Reibkraft übertragen wird, welche im Faden ein Drehmoment erzeugt. Durch die Erwärmung und nachfolgende Kühlung des Fadens im verdrillten Zustand wird diesem eine bleibende Verformung einfixiert, welche die charakterischen Eigenschaften der so hergestellten Fäden bewirkt. Zur Herstellung eines qualitativ guten Fadens kommt es einerseits darauf an, daß von der Drallvorrichtung ein bestimmtes, beispielsweise von Material, Titer, Zahl der Einzelkapillaren und von Qualitätsmerkmalen des Endproduktes abhängiges Drehmoment erzeugt wird. Andererseits ist es notwendig, daß die Zugkraft im Faden während des Passierens durch die Drallvorrichtung nicht zu stark erhöht wird, damit die in der Fixierzone einfixierte Verformung des Fadens nicht wieder herausgezogen bzw. zerstört wird.

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Es ist bekannt, daß es verschiedene technische Möglichkeiten gibt, wie man einen laufenden Faden mit reibenden Flächen einer Drallvorrichtung zur Erzeugung eines Drehmoments in kraftschlüssigen Kontakt bringen kann. Beispielsweise wird in der britischen Patentschrift 797 051 eine Vorrichtung beschrieben, bei welcher der Faden durch ein Drehröhrchen (twist-tube) gezogen wird, dessen innenliegende, mit dem Faden in Reibungskontakt stehenden Flächen aus einem Material mit hohem Reibungskoeffizienten bestehen. Eine bevorzugte Ausführung eines solchen sog. Innenfriktionsdrallgebers besteht beispielsweise darin, daß sowohl an der - in Fadenlaufrichtung gesehen Eintrittsseite als auch an der Austritts sei te des Drehröhrchens jeweils ein Mundstück eingesetzt wird, welches aus einem Material mit hohem Reibungskoeffezienten besteht. In der deutschen Offenlegungsschrift 2 123 618 ist eine Friktions-Texturiervorrichtung mit mindestens zwei Drehröhrchen beschrieben, durch die der Faden derart hindurchgeführt wird, daß sich ein Umschlingungswinkel von wenigstens etwa 360 ° ergibt und die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Reibeinsätze aus Keramik oder Hartmetall bestehen.

Es zeigt sich jedoch, daß bei solchen Innenfriktionsdrallgebern bei einer Erhöhung der Fadengeschwindigkeit neben einer Veränderung der Höhe des dem Faden übertragenden Drehmomentes auch das Verhältnis der Zugkraft im Faden nach Verlassen des Drallgebers zu derjenigen im Faden vor Eintritt in den Drallgeber ansteigt. Dieser Effekt macht erforderlich, daß ein bestimmtes Verhältnis zwischen Drallgeberdrehzahl bzw. Geschwindigkeit der reibenden Flächen und der Fadengeschwindigkeit eingehalten werden muß, damit die Zugkraft im Faden nach Verlassen des Drallgebers nicht zu groß wird. Soll nun das - für den jeweiligen Faden günstige und im allgemeinen bevorzugt niedrige - Fadenzugkraftverhältnis beibehalten werden, so muß die Drallgeberdrehzahl in entsprechender Weise erhöht werden. Eine Er-

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höhung der Drallgeberdrehzahl kann jedoch in der Praxis nicht beliebig vorgenommen werden, da sie ab gewissen Drehzahlen technisch immer schwieriger wird, so z.B. hinsichtlich der Lebensdauer der Kugellager, der Beherrschung der auftretenden Fliehkräfte an den Mundstücken oder der Vermeidung eines hohen Geräuschpegels.

Deshalb ist es wünschenswert, eine Drallvorrichtung zu haben, welche insbesondere bei hohen Fadengeschwindigkeiten und in Relation hierzu niedrigen Drallgeberdrehzahlen dem Faden ein hinreichend großes Drehmoment überträgt und gleichzeitig die Fadenzugkraft nur wenig oder überhaupt nicht erhöht.

Es sind Erfindungen bekannt, welche daraufhin abzielen, dem Faden einerseits ein Drehmoment zu übertragen und ihn andererseits beim Durchlaufen der Drallvorrichtung eher zu fördern als zu bremsen. In der deutschen Offenlegungsschrift 2 040 749 wird ein Friktionsdrallgeber beschrieben, der aus drei außen gelagerten und in bezug auf die Fadenlaufrichtung schräggestellten Ringen besteht, an deren innenliegenden Reibflächen der Faden abrollt. Weiterhin wird beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 2 038 067 eine Vorrichtung beschrieben, bei welcher der Faden über eine speziell geformte Reibfläche in den Innenraum einer rotierenden Drallgeberdose geführt wird und nach Umlenkung über ein Röllchen den Drallgeber durch die Eintrittsöffnung wieder verläßt. Drallvorrichtungen, welche auf derartige oder ähnliche Weise auf die genannten günstigen Eigenschaften abzielen, sind meist technisch aufwendig, insbesondere solche mit mehreren drehbaren Teilen und Wellen, oder sind beispielsweise hinsichtlich der Drehmomenterzeugung unbefriedigend.

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drallgebervorrichtung zu haben, welche nach dem technisch einfachen Prinzip der Innenfriktionsdrallgebung arbeitet und neben einem jeweils den Erfordernissen entsprechenden Drehmoment ein hinreichend niedriges Fadenzugkraftverhältnis gewährleistet, insbesondere bei einem niedrigen Verhältnis von Drallgeberdrehzahl zu Fadengeschwindigkeit.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Faden durch zwei oder mehrere hintereinandergeschaltete Innenfriktionsdrehröhrchen geführt wird, wobei nur deren jeweils - auf die Fadenlaufrichtung bezogen einlaufseitigen Reibflächen aus einem Material mit einem hohen Reibungskoeffizienten bestehen, während die auslauf seitigen Reibflächen aus einem möglichst glatten Material sind.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Falschdrallvorrichtung zur Herstellung von synthetisehen texturierten oder stretchartigen Garnen oder Fäden, bestehend aus zwei oder mehreren hintereinandergeschalteten Innenfriktionsdrallgebern, die dadurch gekennzeichnet, ist, daß die jeweils einlaufseitigen Reibflächen der Innenfriktionsdrallgeber-Mundstücke 1 einen hohen Reibungskoeffizienten und die Reibflächen der jeweils auslaufseitigen Mundstücke 2 einen in bezug auf die einlaufseitigen Reibflächen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweisen.

Der Reibungskoeffizient der einlaufseitigen Reibflächen soll bevorzugt je nach dem zu texturierenden Material

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zwischen 0,40 und 0,7 betragen. Als besonders günstig erweisen sich einlaufseitige Reibungskoeffizienten zwischen 0,5 und 0,6. Der Reibungskoeffizient der auslaufseitigen Mundstücke soll möglichst klein, bevorzugt kleiner als 0,3, sein.

Bei einem einfachen Innenfriktionsdrehröhrchen sitzen gemäß Fig. 1 ein einlaufseitiges Mundstück 1 und ein auslaufseitiges Mundstück 2 in einem Drehröhrchen 3 > welches beispielsweise mit Hilfe eines Treibriemens 4 angetrieben wird. Der Faden 5 wird bei der in Fig. 1 gezeichneten Weise durch das Drehröhrchen gezogen. Durch den reibschlüssigen Kontakt des Fadens mit den rotierenden Mundstücken 1 und 2 wird in diesem ein Drehmoment erzeugt. Die einlauf- und auslaufseitigen Umschlingungswinkel f 1 und |f 2 betragen je nach Bedarf beispielsweise zwischen 45° und 90°. Es hat sich gezeigt, daß das Verhältnis der Zugkraft im Faden nach Verlassen des Drehrohr chens zu derjenigen im Faden vor Eintritt in das Drehröhrchen sich wesentlich verringert, wenn das auslaufseitige Mundstück 2 einen niedrigeren Reibungskoeffizienten besitzt als das einlaufseitige Mundstück 1. Leider nimmt bei einer solchen Mundstückkombination auch das vom Drehröhrchen auf den Faden übertragene Drehmoment ab. Wird der Faden jedoch nach Verlassen des Drehröhrchens durch ein zweites, in gleicher Weise mit unterschiedlichen Mundstücken bestücktes Drehröhrchen geführt, so stellt man überraschenderweise fest, daß einerseits immer noch ein niedriges Verhältnis der Zugkräfte nach und vor diesem Doppeldrallgeber herrscht und andererseits ein ausreichend hohes Drehmoment erzeugt wird.

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In einer erfindungsgemäßen Ausführung einer Drallvorrichtung gemäß Fig. 2 läuft der Faden 5 zunächst über ein Einlauf mundstück 1 mit einem hohen Reibungskoeffizienten, sodann über ein Auslaufmundstück 2 mit einem möglichst niedrigen Reibungskoeffizienten (z.B. polierter Stahl oder Keramik). Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung mit zwei hintereinandergeschalteten Drehröhrchen läuft der Faden dann wieder über ein Einlaufmundstück 1 mit hohem Reibungskoeffizienten und daraufhin über das Auslaufmundstück 2 mit einem möglichst niedrigen Reibungskoeffizienten. Die Auslaufmundstücke 2 können dabei als möglichst reibungsfreie Umlenkungen des verdrillt laufenden Fadens vom vorhergehenden in das darauffolgende Drehröhrchen verstanden werden.

Die Erfindung schließt natürlich auch Fadenführungen ein, bei welchen der Faden zweimal durch dasselbe Drehröhrchen geführt wird. Bei einer Anordnung von beispielsweise zwei Drehröhrchen gemäß Fig. 2a durchläuft bei einer solchen Verfahrensweise der Faden zunächst das erste Drehröhrchen, sodann das zweite und wird dann nochmals durch das erste Drehröhrchen geführt.

Anstatt den Faden über ein glattes Auslaufmundstück zu führen, kann gemäß Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 4a der Faden jeweils im Auslauf des Drehröhr.chens auch über einen Fadenführer, bevorzugt aber über ein Röllchen 6 geführt werden, um einen auslauf se itigen Kontakt des Fadens mit dem Drehröhrchen zu vermeiden. Um den fadenfördernden Effekt des einlauf se itigen Mundstückes zu verstärken, wird in einer

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bevorzugten Ausführung gemäß Fig. 4 und Fig. 4a das Umlenkröllchen 6 so angebracht, daß der Fadenlauf - in der senkrechten Projektion auf das Einlauf mundstück gesehen nur wenig umgelenkt wird. Der Abstand d beträgt dabei etwa (0,2 f 0,8) · R₁ . Der Abstand e ergibt sich daraus, daß der Faden dicht und berührungsfrei über die auslaufseitige Kante des Drehröhrchens geführt wird.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist demgemäß eine Falschdrallvorrichtung, bestehend aus zwei oder mehreren hintereinandergeschalteten Innenfriktionsdrallgebern, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die jeweils auslaufseitigen Innenfriktionsdrallgeber-Mundstücke 2 fehlen und in ihrer Funktion als Fadenführer durch an sich bekannte

Fadenführungselemente, bevorzugt durch Röllchen, ersetzt sind.

Um den fadenfördernden Effekt einer solchen, nur einlaufseitig wirkenden Drallvorrichtung zu verstärken, besteht eine weitere Ausbildung der Erfindung darin, die Mundstücke so zu vergrößern, daß ein optimales Verhältnis zwischen Drehmomenterzeugung, Fadenzugkraftverhältnis und Gleichmäßigkeit der Reibkraftübertragung besteht.

Bei einem üblichen Mundstück betragen die kennzeichnenden Radien beispielsweise R. = 10-15 mm und R_ = 20-30 mm, bei

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einem vergrößerten Mundstück hingegen beispielsweise R. = 20-30 mm und R_ = 40-60 mm. Der Krümmungsradius r

J. el

beträgt beispielsweise 5-10 mm. Die Bedeutung der Radien R., R_a und r ist aus der Fig. 4 bzw. Fig. 4a ersichtlich. Die Vergrößerung der Mundstückgeometrie hat den Vorteil, daß sich die Oberflächengeschwindigkeiten um den Vergrößerungsfaktor erhöhen. Weiterhin hat sich in der Praxis überraschenderweise gezeigt, daß sich bei vergrößerten Mundstücken die fördernde Wirkung des einlaufseitigen Munds tücke s e rhöht.

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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist somit eine Falschdrallvorrichtung, bestehend aus zwei oder mehreren hintereinandergeschalteteη und einlaufseitig wirkenden Innenfriktionsdrallgebern, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Radien R. und R_a 20-30 mm bzw. 40-60 mm betragen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Hintereinanderschaltung von zwei oder mehreren Innenfriktionsdrehröhrchen, deren jeweils einlauf- und auslaufseitigen Reibflächen in der beschriebenen Weise hinsichtlich ihres Reibungskoeffizienten modifiziert wurden, eine Drallvorrichtung gewonnen wird, welche bei gleichem Drehmoment ein niedrigeres Zugkraftverhältnis aufweist als ein übliches Innenfriktionsdrehröhrchen mit zwei Mundstücken gleichen Reibungskoeffizienten.

Durch die gezielte Hintereinanderschaltung modifizierter Drehröhrchen kann in weitem Bereich Drehmoment und Zugkraftverhältnis ähnlich einem Baukastensystem den Erfordernissen des Fadens und des Verfahrens angepaßt werden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein übliches Innenfriktionsdrehröhrchen mit zwei gleichen Mundstücken

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Falschdrallvorrichtung

Fig. 2a eine Variante der erfindungsgemäßen Falschdrallvorrichtung

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Fig. 3 eine Variante der erfindungsgemäßen Falschdrallvorrichtung

Fig. 4 den Fadenlauf durch ein erfindungsgemäß

modifiziertes Drehröhrchen mit versetzt angeordnetem Auslaufröllchen

Fig. 5 ein Texturierverfahren mit der erfindungsgemäßen Falschdrallvorrichtung (Simultanstrecktexturierung).

Gemäß Fig. 5 läuft ein Faden von einer Spinnspule 7 über ein Laufwerk 8 und passiert einen Heizkörper 9. Anschließend durchläuft der Faden zwei hintereinandergeschaltete Innenfriktionsdrallgeber 10 und 11, wird über die Streckgalette 12 laufend verstreckt und wird, gegebenenfalls nach Passieren einer zweiten Heizzone und nach Aufbringen einer Präparation, mittels der Aufwickelvorrichtung 13, aufgewickelt.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Simultanstrecktexturierung von synthetischen Fäden und Garnen unter Verwendung von Innenfriktionsdrallgebern und einer Fixierheizstrecke, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Faden oder das Garn nach Durchlaufen der Fixierheizstrecke bei gleichzeitiger Verstreckung durch zwei oder mehrere Innenfriktionsdrallgeber geführt wird und dem Faden oder dem Garn durch die jeweils einlaufseitigen Reibflächen der Drallgebermundstücke ein, in bezug auf das jeweils auslaufseitig erteilte verschwindend geringe Drehmoment, hohes Drehmoment erteilt.

Das Verfahren eignet sich zur Texturierung von mindestens teilweise aus thermoplastischem Material bestehenden Garnen.

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Vorzugsweise werden Garne aus Polyamiden, wie Polyamid-6 und Polyamid-6,6 oder solche aus Polyestern, wie PoIyäthylen-terephthalat, verwendet.

Beispiel

Ein Polyamid-Garn (Polyamid 6 dtex 22/3) wird über ein Streckwerk im Verhältnis 1:3,3 verstreckt und bei einer Temperatur von 165 ⁰C durch eine beheizte Zone in die erfindungsgemäße Falschdrallvorrichtung gemäß der Fig. 4 mit einer Fadengeschwindigkeit von 700 m/min eingeführt. D_as Drehröhrchen rotiert mit 18 000 Umdrehungen/Minute. Der Innenradius der Mundstücke beträgt 20 mm, der Außenradius 45 mm. Die Einlaufmundstücke sind aus Vulkollan 70 Shor^f die Auslaufmundstücke aus poliertem Stahl. Der texturierte Faden weist einen Kaltwasserschrumpf von 30 - 50 % auf.

Würde man ein qualitativ gleichwertiges Garn mit einem üblichen einfachen Drehröhrchen herstellen, welches mit zwei normalen Vulkollanmundstücken ausgerüstet ist, so müßte dieses etwa mit 25 000 Umdrehungen/Minute drehen. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Drallvorrichtung kann die Drehzahl der Drehröhrchen also um 28,6 % niedriger sein, was betriebstechnisch erwünscht ist.

Warenzeichen d&r Boy&c ΑΘ·_} VuiKol{an ' e/n kaoj-schuke.iash'scC^e.r^arksi-offj s/' t < Auflage, &Q&Q)_f Sai-hsn SV -38)

nachträgt to geändert

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Claims

Patentansprüche

1. Falschdrallvorrichtung zur Herstellung von synthetischen texturierten oder stretchartigen Garnen oder Fäden, bestehend aus zwei oder mehreren hintereinandergeschalteten Innenfriktionsdrallgebern, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils einlaufseitigen Reibflächen der Innenfriktionsdrallgeber-Mundstücke (1) einen hohen Reibungskoeffizienten und die Reibflächen der jeweils auslaufseitigen Mundstücke (2) einen in bezug auf die einlaufseitigen Reibflächen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweisen.

2. Falschdrallvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils einlaufseitigen Reibflächen der Innenfriktionsdrallgeber-Mundstücke einen Reibungskoeffizienten von 0,4 bis 0,7 aufweisen.

3. Falschdrallvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils einlaufseitigen Reibflächen der Innenfriktionsdrallgeber-Mundstücke einen Reibungskoeffizienten von 0,5 bis 0,6 aufweisen.

4. Falschdrallvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungskoeffizient des jeweils auslaufseitigen Mundstückes kleiner als 0,3 ist.

5. Falschdrallvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils auslaufseitigen Innenfriktionsdrallgeber-Mundstücke (2) fehlen und in ihrer Funktion als Fadenführer durch an sich bekannte Fadenführungselemente ersetzt sind.

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6. Falschdrallvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Fadenführungselement ein Röllchen (6) verwendet wird.

7. Falschdrallvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die Radien R. und R der Drall-

la

gebermundstücke 20-30 mm bzw. 40-60 mm betragen.

8. Verfahren zur Simultanstrecktexturierung von syn-. thetischen Fäden oder Garnen unter Verwendung von Innenfriktionsdrallgebern, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden oder das Garn nach Durchlaufen einer Heiz- und einer Kühlzone bei gleichzeitiger Verstreckung durch zwei oder mehrere Innenfriktionsdrallgeber geführt wird und dem Faden oder dem Garn durch die jeweils einlaufseitigen Reibflächen der Drallgebermundstücke ein, in bezug auf das jeweils auslaufseitig erteilte, verschwindend geringe Drehmoment, hohes Drehmoment erteilt wird.

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