DE2432166A1

DE2432166A1 - Vorrichtung zum aufspulen von garnen

Info

Publication number: DE2432166A1
Application number: DE2432166A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Bock; Hans-Juergen Dipl Ing D Strutz
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1974-07-04
Filing date: 1974-07-04
Publication date: 1976-01-15
Also published as: US4055311A

Description

FARBWERKE HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT
vormals Meister Lucius & Brüning

Aktenzeichen: ■ HOE 74/F 182 u. H

Datum: 3. juli 1974 - Dr. v. F. /Ga

Vorrichtung zum Aufspulen von Garnen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufspulen von Garnen atif Spulenhülsen, bestehend aus einer sich auf einer Spannvorrichtung drehenden Spulenhülse, einer die Oberfläche der Spulenhülse berührenden Reibwalze mit Antriebsmitteln, sowie einer Changiervorrichtung für das aufzuspulende Garn.

Bei der Herstellung von Filamentgarnen aus synthetischen Hochpolymeren, z.B. aus Polyamiden oder Polyestern, werden die Filamentgarne durch Schmelzspinnen hergestellt, mit Geschwindigkeiten von bis zu mehreren tausend Metern abgezogen und aufgespult. Diese Spinnfäden werden dann meist in einem weiteren Arbeitsgang verstreckt und oft auch ICrauselungs- oder Texturierprozessen unterworfen.

Es hat sich nun gezeigt, daß in Geweben oder Gewirken aus Garnen aus synthetischen Hochpolymeren, immer wieder periodische Färbefehler auftreten, wobei nach unseren Beobachtungen der Abstand dieser Färbefehler der Garnlänge entspricht, die - unter Einbeziehung aller Verstreck- und Schrumpfprozesse - der Changierperiode beim Spulen des frisch schmelzgesponnenen Garnes gleich ist.

Bei Spulmaschinen mit wilder Wicklung, d.h. mit Reibwalzenantrieb wird z.B. eine Anpreßkraft der Walze auf die Spule von bis zu mehreren kg beobachtet. Es hat sich ferner gezeigt, daß die Kraft nicht als Linienkrai't auf die gesamte Länge der zylindrischen Spule wirkt, sondern im wesentlichen nur auf die Endpun⁷itG, also die Hubunkehr st e Hon.. wo sich eine gewisse Materialanliäufung kaum vermeiden läßt. .. _A _

509883/0582

Diese Belastung an den Hubumkehrstellen bewirkt eine starke Y/alkarbeit des aufgespulten Garnes und führt besonders in den unteren Lagen der Spule zu mechanischen und/oder thermischen Schädigungen, die eben dann im fertigen Flächengebilde als periodisch auftauchende Färbefehler sichtbar werden.

Im Laufe des Spulvorgangs bewirkt dann der zunehmende Spulendurchmesser eine gewisse Dämpfung. Die Schädigungen nehmen mit wachsender Spule ab.

Es ist bekannt, diese Schädigung der Garne am Beginn des Aufspulvorgangs durch sogenannte Anlaufringe zu vermeiden: Hier wird der Durchmesser der Reibwalze und/oder des Spuldorns (Spannfutters) außerhalb des Hubes etwa größer gewählt, so daß zu Beginn des Aufspulvorgangs der Friktionsantrieb nicht über die Länge der Spule, sondern nur über diese Anlaufringe erfolgt. Erst wenn die bespulte Hülse den hinreichenden Durchmesser aufweist, wirkt die Reibwalze wie sonst üblich auf die Spule. Diese Maßnahme bringt in vielen Fällen eine deutliche Verbesserung des oben beschriebenen Fehlers, führt aber selbst zu einer Spannungsänderung, und somit zu einer Orientierungsänderung, die als Farbunterschied sichtbar werden kann. Diese Spannungsänderung beruht auf der zeitlichen Änderung der Umfangsgeschwindigkeit beim Einsatz von Anlaufringen und begrenzt deren Verwendbarkeit.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demnach, diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der vorzugsweise vororientierte Garne aus synthetischen Hochpolymeren bei hohen Geschwindigkeiten aufgespult werden können, ohne daß durch diesen Aufspu!prozess Orientierungsunterschiede oder sonstige Schädigungen des Garnes verursacht werden.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, die sich dadurch auszeichnet, daß der Durchmesser der Reibwalze von ihrer Mitte zu den Hubumkehrstellen der Changier-Vorrichtung hin abnimmt.

509883/0582

ilach e-iüer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Durchmesser der Reibwalze im Bereich der Hubumkehrstellen der Changiervorrichtung seinen kleinsten Yvert (d-) auf«

Vorzugsweise genügen die Durchmesser der Reibwalze und die Längen der Reibwalze und des Wickels auf der Spulenhülse folgenden Ungleichungen:

a) 0,05 mm - d_o - d- =4 mm, und

Δ Χ.

b) ¹I - ¹S - 1 , und

¹I
c) ¹I " ¹2 & 0,3.

¹I

Darin sind:

1_ die Bewicklungslänge der Spulenhülse,

1„ der kleinste Abstand ζλνίΒσΙιεη den Bereichen des kleinsten Durchmessers der Reibwalze an den Hubumkehrstellen der Changiervorrichtung,

1„ die Länge des Bereichs mit unverändertem Durchmesser in der Mitte der Reibwalze zwischen den beiden Bereichen mit abnehmendem Durchmesser der Reibwalze,

d._f der Durchmesser der Reibwalze an den Hubumkehrstellen, und

d_? der maximale Durchmesser der Reibwalze zwischen den Hubumkehrstellen der Changiervorrichtung (Figur 4)

In einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung befinden sich an den beiden Enden der Reibwalze Anlaufringe, deren Durchmesser d_o den maximalen Durchmesser d_o der Reibwalze zwischen den Hubumkehrstellen um weniger als 2 mm, vorzugsweise um weniger als 1,4 mm, mindestens aber um 0,2 mm

509883/0582

überschreiten. Das Problem,die erwähnten Orientierungsunterschiede und Schädigungen des Garns beim Aufspulen auf Spulenhülsen zu vermeiden, kann aber nicht nur durch die soeben beschriebene Vorrichtung zum Aufspulen von Garnen gelöst werden, sondern ebenso kann an Stelle der Reibwalze auch die Spulenhülse in erfindungsgemäßer Weise besonders ausgebildet sein, während dann die Reibwalze ihre, herkömmliche zylindrische Form behält.

Eine weitere spezielle Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich deshalb dadurch aus, daß der Durchmesser der Spulenhülse von der Mitte zu den Hubumkehrsteilen der Changiervorrichtung hin abnimmt. Bevorzugt v/eist der Durch-r messer der Spulenhülse im Bereich der Hubumkehrstellen der Changiervorrichtung seinen kleinsten Wert auf. Vorzugsweise genügen die Durchmesser der Spulenhülsen und die Längen der Spulenhülse und des Wickels auf der Spulenhülse folgenden Ungleichungen:

a)	0,05 mm
b)
c)	Il
In₁-Hi₂
¹I

= e_o - O₁ - 4 mm, £ ι.

und

- 1, und

- 0,3,

I₁ wiederum die Bewicklungslänge der Spulenhülse, m₂ der kleinste Abstand zwischen den Bereichen des kleinsten Durchmessers der Spulenhülse an den Hubumkehrstellen der

Changiervorrichtung,
m_Q die Länge des Bereiches mit unverändertem Durchmesser in der Mitte der Spulenhülse zwischen den beiden Bereichen mit

abnehmendem Durchmesser der Spulenhülse, β., der Durchmesser der Spulenhülse an den Hubumkehrstellen, und

509883/0582

e₂ der maximale Durchmesser der Spulenhülse zwischen den Hubumkehrstellen der Changiervorrichtung sind.

Bevorzugt befinden sich an den beiden Enden der Spulenhülse Anlaufringe, deren Durchmesser e«, den Durchmesser e„ um weniger als 2 mm, vorzugsweise um weniger als 1,4 mm, aber um mindestens 0,2 mm überschreitet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet ein störungsfreies Aufspulen von Garnen, welche dabei keine Schädigung erleiden und ihre gleichmäßigen Eigenschaften beibe- · halten.

Sie wird durch die Figuren 1-7 noch weiter erläutert.

Figur 1 zeigt schematisch eine bespulte Spulenhülse mit einer herkömmlich zylindrischen Reibwalze.

Figur 2 zeigt schematisch eine noch wenig bespulte Spulenhülse mit einer herkömmlichen Reibwalze mit Anlaufringen. Figur 3 zeigt schematisch eine bespulte Spulenhülse mit einer erfindungsgemäßen Reibwalze.

Figur 4 zeigt schematisch eine Vergrößerung des umrandeten Bereichs der Figur 3.

Die Figuren 5-7 zeigen weitere Ausführungsformeη von erfindungsgemäßen Reibwalzen.

In den Figuren 1-7 bedeutet jeweils 1 die Spulenhülse, 2 den Wickel und 3 die Reibwalze. In Figur 1 ist - durch die überhöhte Darstellung - deutlich zu erkennen, daß die Materialanhäufung an den Hubumkehrstellen 4 dazu führen, daß die Reibwalze 3 den Y/ickel nur noch an den Hubumkehrstellen 4 der Changiervorrichtung berührt und dadurch die Walkbelastung der Spule an diesen Stellen entsprechend ansteigt. Die axiale Ausdehnung des Bereichs der Materialhäufung an den Iiubumkehrstellen beträgt meist nur einige Millimeter.

509883/0582

In Figur 2 ist, wiederum stark überhöht, eine Reibwalze mit Anlaufringen 5 dargestellt, Aus dieser Darstellung ist auch die Wirkungsweise der Anlaufringe 5 ersichtlich: Die Spulenhülse wird am Beginn des Spulvorgangs über die Anlaufringe 5 mit dem Durchmesser &„ angetrieben. Erst wenn die Wickelstärke den Durchmesserunterschied d„ - d„ überwunden hat, treibt die Reibwalze 3 \yie in Figur 1 direkt den Wickel 2 an, d_g ist der Durchmesser der Anlaufringe.

Die in Figur 3 ersichtliche erfindungsgemäße Reibwalze 3 besteht in der Mitte aus einem zylindrischen Abschnitt 3", darauf folgt zn den beiden Hubumkehrstellen hin je ein Abschnitt 6 mit abnehmendem Durchmesser, der im Gebiet der Huburakehrstellen im Abschnitt 7 den Minimalwert d^ erreicht. Die Enden der Reibwalzen sind wieder als Anlaufring 5 ausgebildet, obwohl diese Anlaufringe bei der erfxndungsgemäßen Vorrichtung nicht unbedingt notwendig sind.

Während des gesamten Spulvorgangs, besonders aber am Beginn des Spulvorgangs werden die Hubumkehrstellen geschont, da der Bereich 7 der Reibwalze einen geringeren Durchmesser aufweist, Der Antrieb des Wickels 2 und der Spulenhülse 1 erfolgt im wesentlichen dux'ch den zylindrischen Teil 3" der Reibwalze, dieser Abschnitt 3" wird im allgemeinen möglichst groß gewählt. In einigen speziellen Fällen ist es aber auch möglich, auf den zylindrischen Teil 3" der Reibwalze zu verzichten und entweder eine zur Mitte hin verjüngte Walze nach Figur 5,bei der d nicht konstant ist, oder aber eine ballige Reibwalze zu

verwenden, wie sie in Figur 7 dargestellt ist. Darin ist I₃=O, I₁-I₂ und d₂=d_max über

Figur 6 zeigt eine fertigungstechnische einfache Ausführung einer erfindungsgemäßen Walze, bei der I₁ = l_o ist, und d_o konstant ist.

509883/0582

In einer beispielhaften Ausführungsform nach Figur 3 beträgt d_o =150,0 mm, d., = 149,6mm; ä - d_i ist somit 0,4 mm. I₁ betrug 250mm, I₃ = 200 mm. Der Quotient

¹I

errechnet sich somit zu 0,2, v/ährend l_o 230mm war, so daß sich

zu 0,08 errechnet.

¹I

Mit dieser Vorrichtung gespulte Garne zeigten tadellos gleichmäßige Eigenschaften.

Nach einem v/eiteren Beispiel betrugen (J₁ = 149,8 mm

^d2	= 150,	0 mm
¹I	= 250	mm
h	= 235	mm
1_	= 170	mm

I₁ - l_o I₁-

so daß d_o -d., = 0,2 mm, —- - = 0,32 und — - =

I₁

0,06 waren, und die Vorrichtung, bestehend aus Spulenhülse, dieser Reibv/alze und Changiervorrichtung ein einwandfreies Aufspulen des Garnes aus Polyäthylenterephthalät ermöglichte. Eine weitere beispielhafte Reibwalze hatte folgende Maße: dj = 149,0 mm d_o = 150,0 mm I₁ = I₂ = 250 mm

1„ = 160 mm ι ■ ι ι ι

j ""¹^ 1 ~" d_o - d^ betrug somit 1 mm; : = 0,36; =

^l2

1. 1,

1 "I

Ein viei"tes Beispiel wurde mit einer Reibwalze 3 folgender Abmessungen ausgeführt: d- = 149,4 mm dp = 150,0 mm I₁ = I₂ = 250 mm

¹S ⁼ °

509883/0582

IS Daraus ergibt sich Ci₀-U₁ =0,6 mm; —- — = 1 und

¹I

Die Zone abnehmenden Durchmessers (Bereiche 6 und 7 in Figur 3) wird möglichst so ausgestaltet, daß sie dem Profil des Wickels in der Hubumkehrzone folgt. Die Differenz · der Längen I₁ und l_o, d.h. die Ausdehnung der Zone 7 in die Bereiche der Hubumkehrstellen beträgt meist nur wenige Millimeter. Wird sie zu groß gewählt, verliert die Reibwalzenoberfläche den Kontakt zum Wickel, was oft zur Schlingenbildung führt.

Aus fertigungstechnischen Gründen wählt man aber bevorzugt einfache Profile. Natürlich müssen scharfe Kanten und Ecken vermieden werden, da ja die Walkarbeit gering gehalten oder sogar vermieden werden soll.

Die Differenz der Durchmesser d„ und d- der Bereiche 3" und 7 hängt von der speziellen Ausbildung des Wickels ab, die unter anderem beeinflußt wird von der geometrischen Zuordnung der Changiervorrichtung, der Reibwalze und des Wickels, vom zeitlichen Verlauf des Kreuzungswinkels und von den Fadeneigenschaften, wie z.B. der Reibung. Bei geringer Materialanhäufung an den Hubumkehrstellen, d.h. bei gut optimierter Spulmaschine braucht die Differenz der Durchmesser d„ und d- nur Bruchteile von Millimetern zu betragen. Wird die Differenz der Durchmesser d
Wickels.

messer d„ und d^ zu groß gewählt, leidet der Kantenaufbau des

Überraschend er v/eise hat sich ergeben, daß sich die erfindungsgemäße Verringerung der Durchmesser zu den Hubumkehrsteilen hin statt, wie im Vorhergehenden beschrieben, auf der Walze auch auf der Spulenhülse aufbringen läßt und ebenfalls dazu führt, die bisherigen Nachteile zu vermeiden. Ebenso können die Anlaufringe auf der Spulenhülse oder auch auf der Spannvorrichtung angebracht v/erden. Es ist ferner z.B. möglich sowohl die Spulen-

509883/0582

hülse als auch die Walze so auszubilden, daß beide die erfindungsgerpäße Verringerung des Durchmessers aufweisen.

Als Changiervorrichtung können die bekannten Vorrichtungen zum Hin- und Herbewegen des aufzuspulenden Garns über die Länge des Wickels verwendet werden, beispielsweise Changierfadenführer oder Schlitztrommeln.

509883/0582

Claims

_ 10 _ HOE 74/F 182 u. H. PATENTANSPRÜCHEι

1. Vorrichtung zum Aufspulen von Garnen auf Spulenhülsen, bestehend aus einer sich auf einer Spannvorrichtung drehenden Spulenhülse, einer die Oberfläche der Spulenhülse berührenden Reibwalze mit Antriebsmitteln, sowie einer Changiervorrich» tung für das aufzuspulende-Garn, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Reibwalze von ihrer Mitte zu den Hubumkehrstellen der Changiervorrichtung hin abnimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Reibwalze im Bereich der Hubumkehrstellen der Changiervorrichtung seinen kleinsten Viert aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Reibwalze und die Längen der Reibwalzen und des Wickels auf der Spulenhülse folgenden Ungleichungen genügen:

a) 0,05 mm · £ d~ - d.. =4 mm, und

I₁ - Io

b) -i £_ 6 1 , und

¹I

I₁ - I₉

C) „J:£ έ_Ο3

¹I

worin L· die Bewicklungslänge der Spulenhülse,

I_n der kleinste Abstand zwischen den Bereichen des kleinsten Durchmessers dex' Reibwalze an den Hubumkehrstellen der Changiervorrichtung, 1„ die Länge des Bereichs mit unverändertem Durchmesser in der Mitte der Reibwalze zwischen den beiden Bereichen mit abnehmendem Durchmesser der Reibwalze,

U₁ der Durchmesser der Reibwalze an den LTubumkehrsteilen, und

509883/0582

- 11 - HOE 74/F 182 u.H.

d„ der maximale Durchmesser der Reibwalze zwischen den Hubumkehrstellen der Changiervorrichtung sind.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den beiden Enden der Reibwalze Anlaufringe befinden, deren Durchmesser d„ den Durchmesser d„ um weniger als 2 mm, vorzugsweise um weniger- als 1,4 mm überschreitet.

5. Vorrichtung zum Aufspulen von Garnen auf Spulenhülsen, bestehend aus einer sich auf einer Spannvorrichtung drehenden Spulenhülse, einer die Oberfläche der Spulenhülse berührenden Reibwalze mit Antriebsmitteln, sowie einer Changiervorrichtung für das aufzuspulende Garn, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Spulenhülse von der Mitte zu den Hubumkehrstellen der Changiervorrichtung hin abnimmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Spulenhülse im Bereich der Hubumkehrstellen der Changiervorrichtung seinen kleinsten Wert auf v/eist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Spulenhülse und die Längen der Spulenhülse und des Wickels auf der Spulenhülse folgenden Ungleichungen genügen:

£j JL

I₁ - m

_b) _i ± k l,und

¹I

c) * ^{2 έ} 0,3,

¹I
worin I₁ die Bewicklungslänge der Spulenhülse

Wi₂ der kleinste Abstand zwischen den Bereichen des kleinsten Durchmessers der Spulenhülse an den Hubumkehrstellen der Changiervorrichtung,

509883/0582

- 12 - HOE 74/F 182 u.H.

nu die Länge des Bereiches mit unverändertem Durchmesser in der Mitte der Spulenhülse zwischen den beiden Bereichen mit abnehmendem Durchmesser der Spulenhülse,

e^ der Durchmesser der Spulenhülse an den Hubumkehrstellen, und

e„ der maximale Durchmesser der Spulenhülse zwischen den Hubumkehrstellen der Changiervorrichtung sind.

8. Vorrichtung nach Ansprüchen 5-7, dadurch gekennzeüanet, daß sich an den beiden Enden der Spulenhülse Anlaufringe befinden, deren Durchmesser e„ den Durchmesser e um weniger als 2 ram, vorzugsweise um weniger als 1,4 mm überschreitet.

509883/0582