DE2451354A1

DE2451354A1 - Aufdrillverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE2451354A1
Application number: DE19742451354
Authority: DE
Inventors: Jun Ernest H Zimmermann
Original assignee: Brunswick Corp
Current assignee: Brunswick Corp
Priority date: 1973-10-29
Filing date: 1974-10-29
Publication date: 1975-04-30
Also published as: BE821537A; US3866403A; CA1026631A; FR2249014B3; NL7413921A; FR2249014A1; JPS5071939A; AU7452774A; GB1491492A

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

DIPL-IMG.

H. KINKELDEY

DR-ING.

2451354 ^w· STOCKMAlR

na-INQ · AaE (CAlTECH)

K. SCHUMANN

DR RER NAT > OiPL-PHYS

P. H. JAKOB

G.. BEZOUD

DR RERTJAT- DIPL-CHEM.

MÜNCHEN

E. K. WEIL

DR. BEH. OEC. JNG

MÜNCHEN 22

MAXIMIUANSTRASSE 43

P 8659

29. Oktober 1974-

LlNDAU

BRUNSWICK CORP.

One Brunswick Plaza,

Skokie, Illinois 60076, USA

Aufdrillverfahren und -vorrichtung;

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abspulen und wenigstens teilweisen Aufdrillen eines auf eine Spule gewickelten Faserstrangs sowie auf eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens.

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TELEFON (OB9)22 28 6S TELEX O5-Q938O TELEGRAMME MONAPAT.

Für Garne mit hoher Zugfestigkeit und Flexibilität sind zahlreiche Verwendungszwecke bekannt oder vorhersehbar. Derartige Garne bestehen beispielsweise aus Kunststoffoder Metallfasern und können etwa in gewissen Textilien in Form von Gutbahnen oder Bändern verwebt oder in anderen Werkstoffen eingebettet oder sonstwie verarbeitet werden, um diese zu verstärken, ihnen antistatische Eigenschaften zu verleihen und dergl. mehr.

Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen von Fasersträngen mit Metallfasern werden mehrere Metallfasern parallel zueinander angeordnet und zwischen die einzelnen Metallfasern wird ein Trägermaterial eingebracht. Das Faserbündel wird dann radial zusammengepreßt, etwa indem es durch eine Ziehform hindurchgezogen wird, wobei sich die Durchmesser der einzelnen Fasern sowie des Trägermaterials verringern. Zur Erzielung des gewünschten Durchmessers der Fasern kann ein mehrmaliges Ziehen notwendig sein. Das dabei erhaltene Faserbündel wird dann einer Behandlung zum Entfernen des Trägermaterials unterworfen, so daß man dann einen aus einer Anzahl feiner Fasern bestehenden Faserstrang erhält. Um einem solchen Faserstrang die gewünschten Garneigenschaften zu verleihen, wird er gewöhnlich mit einer gewissen Anzahl Drehungen pro Längeneinheit gezwirnt. Ein bekanntes Verfahren zum Zwirnen von Metallfasern besteht darin, daß man diese einzeln einer Zwirnvorrichtung zuführt, in der sie in Schraubenlinien umeinander gewickelt werden. Ein verbessertes Verfahren zum Herstellen von gezwirnten Metallfasern ohne das Auftreten von üblichen Drallkräften ist in den US-Patentschriften 3 378 999, 3 503 und 3 601 970 beschrieben.

Das aus kontinuierlichen Fasern gebildete Garn oder Strangmaterial wird für die Lagerung bis zum Verbrauch etwa in einer Mischvorrichtung auf Spulen gewickelt. ■■-Damit das Garn oder Faserbündel nach dem·Entfernen des

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Trägermaterials nicht seinen Zusammenhalt verliert, wird es für die Lagerung gewöhnlich gezwirnt. Beim Abspulen der gezwirnten Fasern für die Verwendung in einer Mischeinrichtung treten erhebliche Schwierigkeiten auf. Beim Abspulen des Faserbündels weicht die Zwirnung oder Drehung häufig an den Führungen zurück, so daß der Mischeinrichtung abwechselnd ungezwirnte und übermäßig stark gezwirnte Stücke des laserbündels zugeführt werden. Dieser Wechsel zwisehen ungezwirnten und stark gezwirnten Stücken führt zu einer ungleichförmigen Mischung mit einer unzulässig hohen Anzahl von Knubbeln.

Dieses Problem hat zwei Seiten. Einerseits läßt sich ein gezwirntes Metallfaserbündel leichter abspulen, andererseits erhält man jedoch bei Verwendung von ungezwirnten Faserbündeln Mischgarne mit weniger Knubbeln. Dank ihrer rauhen Oberfläche haben Metallfasern in einem Mischgarn einen guten Halt, andererseits erschwert jedoch die Oberflächenrauhigkeit das Zerlegen des Faserbündels zu Stapelfasern für ein Mischgarn.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtungen zum gleichzeitigen Abspulen und Aufdrillen gezwirnter Faserbündel unmittelbar v.or dem Eintritt in die Garnführungen einer Mischeinrichtung zu schaffen.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man den Faserstrang unter Drehung der Spule um ihre Längsachse abspult, und daß man den Faserstrang durch Drehung der Spule um eine zweite Achse aufdrillt.

Eine Vorrichtung zum Aufdrillen eines gezwirnten Strangs· aus kontinuierlichen Fasern von einer Spule ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine erste

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Einrichtung zum Erzeugen einer Drehung um eine erste Achse und durch eine an der ersten Einrichtung·::angebrachte zweite Einrichtung zum Halten der Spule mit ihrer Längsachse in einem Winkel zur ersten Achse, wobei die Spule an der zweiten Einrichtung angebracht und mit dieser zusammen um die erste Achse drehbar ist.

Bei den erfindungsgemaßen Verfahren und Vorrichtungen zum wenigstens teilweisen Aufdrillen eines gezwirnten kontinuierlichen Paserstrangs während des Abspulens von einer Spule wird diese also um eine Achse in Drehung versetzt, welche zu der der durch das Abspulen bewirkten Eigendrehung der Spule einen Winkel bildet. Die Längsachse der Spule verläuft vorzugsweise senkrecht zu der Achse der das Aufdrillen bewirkenden Drehung, so daß sie an ihrem Mittelpunkt die letztere Achse schneidet. Die das Aufdrillen bewirkende Drehung wird etwa mittels einer motorgetriebenen Welle erzeugt, während die Abspuldrehung" durch von einer Textilmaschine auf den Faserstrang ausgeübten Zug erzeugt wird. Die motorgetriebene Welle trägt eine gemeinsam mit ihr drehbare öse, durch welche der ablaufende Faserstrang hindurchgeführt ist. Die Öse ist mit einer Oberfläche versehen, welche der Verschleißwirkung der kontinuierlichen Fasern zu widerstehen vermag. Die Spule ist frei drehbar auf einer an der motorgetriebenen Welle sitzenden Halterung angebracht. Nach dem Aufdrillen des Faserstrangs können die parallel angeordneten, kontinuierlichen Fasern fortlaufend oder, wie in der US-PS 3 678 675 beschrieben, in Form von Stapelfasern zum Mischen verwendet v/erden, ohne daß es zur Bildung von Knubbeln kommt.

Bei Verwendung der erfindungsgeraäßen Verfahren und Vorrichtungen zum Abspulen und gleichzeitigen Aufdrillen

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von auf Spulen gewickelten Strängen aus fortlaufenden Fasern, insbesondere Metallfasern, ist also die Ausbildung von Knubbeln oder Wülsten im fertigen Produkt auf ein Mindestmaß verringerbar, ohne daß dazu aufwendige und zeitraubende Verfahrensschritte notwendig wären, welche die Fertigungskosten erhöhen.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung der bei einer bekannten Vorrichtung auftretenden Schwierigkeiten,

Fig. 2 eine schematisierte Darstellung einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 eine Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 4 eine Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer anderen Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung zum Mischen von in einem Strang 10 enthaltenen fortlaufenden Fasern, etwa Metallfasern, mit einem Strang 12 etwa aus organischen Fasern in einer durch ein Paar Einzugwalzen 14-, 16 dargestellten Mischeinrichtung, Der fortlaufende Strang 1Q, etwa ein unter Anwendung der eingangs erläuterten Verfahren hergestelltes Faserbündel, ist in gezwirntem Zustand auf eine Spule 18 gewickelt. Er wird von der Spule abgezogen und verläuft durch eine ·Führung 20 hindurch zu den Einzugwalzen 14, 16. Verfahren zum Mischen des den Einstigwalzen 14 und 16 zugeführten Fasermateriäis'sind beispielsweise in der US-PS 3 678

beschrieben. Wie man in Fig. 1 erkennt,

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wird die Drillung oder Zwirnung des Strangs 10 von der Führung 20 zurückgeschoben, so daß die Fasern "beim Eintritt zwischen die Einzugwalzen 14, 16 zunächst keine oder nur geringe Zwirnung haben. Zu einem späteren Zeitpunkt gelangt dann die zunächst zurückgeschobene Zwirnung zu den Einzugwalzen 14, 16, so daß der Strang nun eine sehr hohe Anzahl von Drehungen pro Längeneinheit hat. Diese Schwankungen der Anzahl von Drehungen pro Längeneinheit bewirkt eine ungleichförmige Aufteilung des Faserstrangs 10, so daß in dem fertigen Mischgarn unzulässige Knubbeln oder Wulste entstehen.

Diese Schwierigkeit ließe sich dadurch vermeiden, daß man den auf der Spule 18 aufgewickelten Faserstrang aufdrillt und ihn ungezwirnt auf eine zweite Spule aufwickelt. Wie jedoch bereits bemerkt, ist das Abspulen eines ungezwirnten Faserstrangs für die Zufuhr zu einer Garn-Mischeinrichtung sehr schwierig, da sich die ungezwirnt aufgewickelten Faserbündel auflösen können. Bei Metallfasern begünstigt dann deren rauhe Oberfläche ein Verxvirren der Fasern. Demgegenüber ermöglicht die Erfindung ein gleichzeitiges Abspulen und Aufdrillen einer vorzugsweise auf eine Spule gewickelten, fortlaufenden gezwirnten Faserstrangs.

Von einer in Fig. 2 schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Aufdril!vorrichtung 22 verläuft ein wenigstens teilweise aufgedrillter Faserstrang 24 zu einer Führung 26. Diese nimmt außerdem zwei Stränge 28, 30 aus organischen Fasern auf und führt sie einer durch ein Paar Einzugwalzen 52, 34 dargestellten Mischeinrichtung zu. Anstelle der in ,Fig*. 2 gezeigten und, durch die Einzugwalzen 32, 34- dargestellten Mischeinrichtung kann die Aufdrilleinrichtung 22 den wenigstens teilweise aufgedrillten Faserstrang 24 auch einer Wollkratze, einer Spinnmaschine oder einer anderen Garn erzeugenden Vorrichtung zuführen.

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In einer bevorzugten Ausfuhrungsform hat die Aufdrillvorrichtung 22 einen Motor 36, welcher über ein Getriebe 38 eine Welle 40 antreibt. Das Übertragungsverhältnis des Getriebes 38 und damit die Drehzahl der Welle 40 ist mittels eines Schalthebels 41 verstellbar. Die Welle 40 trägt an ihrem freien Ende ein etwa L-förmiges Halteteil 42 mit einer Stützfläche 44 und einer an dieser hervorstehenden Welle 46, auf welche eine mit einem fortlaufenden, gezwirnten !Faserstrang bewickelte Spule 48 aufgesetzt ist. Ein weiteres, etwa L-förmiges und an der Welle 40 angebrachtes Halteteil 50 trägt eine an einem Stab 5^- sitzende und mittels Halteeinrichtungen 56 befestigte Öse 52 mit einem verschleißresistenten Einsatz oder lütter 58. Der Ifaserstrang 24 verläuft von" der Spule 48 durch den Einsatz 58 der öse 52 hindurch. Der Einsatz 58 besteht beispielsweise aus einer keramischen Aluminiumoxydverbindung, wie sie etwa unter der Bezeichnung Heniuin oder Alsimag im Handel ist, oder aus einem anderen verschleißresistenten Werkstoff.

Die angetriebene Welle 40 definiert eine Drehachse, um welche herum die Längsachse der Spule 48 in Drehung versetzt wird. Diese Drehung führt zum Aufdrillen des Faserstrangs. Gleichzeitig mit der das Aufdrillen bewirkenden Drehung der Welle 40 mit der Halterung 42 und der Spule 48 wird der Faserstrang 24 durch die Öse 52 hindurch abgezogen und dadurch die Spule 48 um ihre Längsachse in Drehung versetzt. Um die Vorrichtung 22 zu stabilisieren und das Auftreten von äußeren Momenten zu verringern sind die beweglichen Teile der Vorrichtung zentrisch um die Drehachse der Welle 40 herum angeordnet. Die Halterung 42 hat eine solche Form, daß die Drehachse der Welle 40 die Längsachse der Spule 48 in ihrem Mittelpunkt schneidet. Ebenso ist die Öse 52 in der Dreh- ·

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achse der Welle 40 angeordnet. Dadurch verläuft das ablaufende Trum des Faserstrangs 24 jederzeit im wesentlichen parallel zur Drehachse der Welle 40 bzw. in
deren Verlängerung.

Die gleiche Beziehung zwischen der Spule 48 mit ihrer Längsachse und der Drehachse der Welle 40 ist in der in Mg. 4 dargestellten Ausführungsform dadurch erzielt, daß die Halterung 42 direkt an der Halterung 50- angebracht ist. Dabei ist zwar eine Verstärkung der Halterung 50 erforderlich, was zu größeren Trägheitsmomenten führen kann, gleichwohl sind jedoch gute Ergebnisse
erzielbar.

Abweichend von den in !Pig. 3 und 4 gezeigten Anordnungen, in denen die Halterung 42 so ausgebildet ist, daß die Längsachse der Spule 48 senkrecht zur Drehachse der
Welle 40 verläuft, kann der Winkel zwischen den beiden Achsen auch größer oder kleiner sein. Im Interesse der größtmöglichen Stabilität liegt jedoch der Mittelpunkt der Längsachse der Spule 48 auch dann in der Verlängerung der Drehachse der Welle 40, wenn sich die beiden Achsen nicht rechtwinklig schneiden. Ebenso braucht die Öse 52 nicht in Verlängerung der Drehachse der Welle zu liegen, sondern kann auch anderswo angeordnet sein. Bei der dargestellten Anordnung sind jedoch die durch die Drehung der Halterung 50 auftretenden Momente
sowie die Wechselwirkung zwischen dem !Paserstrang 24 und der Öse 52 auf ein Mindestnaß verringert.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung erwiesen sich als besonders leistungsfähig bei der Verarbeitung von Faserbündeln oder -strängen aus jeweils mehr als sechshundert Metallfasern. Das Abspulen und Aufdrillen solcher Faserbündel bot bisher die größten Schwierigkeiten. In einer praktischen Anwendung wurde

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ein aus 1 159 Fasern aus rostfreiem Stahl jeweils mit einem Durchmesser von 8 um bestehender Strang mit einer Zwirnung von einer Drehung pro 5 cm verarbeitet. Die Faserstränge waren auf 15 cm lange Spulen gewickelt, welche einen Innendurchmesser von 5 cm und im bewickelten Zustand einen Außendurchmesser von ca. 7 cm hatten. Um ein gleichmäßiges Zerlegen der Faserstränge zu ermöglichen, so daß beim Mischen keine Enubbeln oder Wülste auftreten, müssen solche Faserbündel wenigstens teilweise aufgedrillt werden·. Bei der Verarbeitung der vorstehend beschriebenen Spulen wurde deren Längsachse für jede Umdrehung der Spule um dieselbe eine volle Umdrehung erteilt, so daß die Zwirnung der Faserbündel zu etwa 30% aufgedrillt wurde. Es wurde ermittelt, daß ein solches Umdrehungsverhältnis von eins zu eins ausreicht, um das Auftreten von Khubbeln oder Wulsten im Mischgarn erheblich zu verringern.

Faserbündel mit. einer geringeren Anzahl von Fasern haben gewöhnlich eine stärkere Zwirnung pro Längeneinheit, so daß die Anzahl der Umdrehungen der Spulenachse in Bezug auf die Eigendrehung der Spule erhöht werden'muß, um das Faserbündel so weit aufzudrillen, daß keine oder nur wenige Wulste entstehen. Bei Bedarf können mehrere Abspul- und Aufdrillvorrichtungen der beschriebenen Art von einer einzigen Antriebsquelle angetrieben sein.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zinn Abspulen und wenigsteins teilweisen Aufdrillen eines auf eine Spule gewickelten Fasenstrangs, dadurch gekennzeichnet , daß man den Faserstrang unter Drehung der Spule um ihre Längsachse abspult und daß man den Faserstrang durch Drehung der Spule um eine zweite Achse aufdrillt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Spule für jede Drehung um ihre Längsachse eine Umdrehung um die zweite Achse vollführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Faserstrang eine Zwirnung von einer Drehung pro 5 cm hat und zu ca. 30% aufgedrillt wird.

4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennz eichnet , daß der Faserstrang aus mehr als sechshundert Fasern gebildet ist.

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Abspulen durch Ausüben eines Zugs auf den Faserstrang und das Aufdrillen durch den Antrieb eines die Spule um die zweite Achse drehenden Motors geschieht.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Achse senkrecht zur Längsachse der Spule verläuft.

7. Verfahren zum Aufdrillen eines gezwirnten Strangs aus kontinuierlichen Fasern beim Abspulen desselben von einer Spule, dadurch gekennz ei chnet, daß die Spule um eine erste Achse in Drehung versetzt wird,

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welche mit der Achse , um welche herum der Strang abgespult wird, einen Winkel "bildet.

8. Verfahren nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß das Abspulen des Strangs durch Einziehen desselben in eine anschließende Mischeinrichtung und die Drehung um die erste Achse durch Antrieb eines Motors erfolgt.

9· Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch

gekennz e i chnet, daß die erste Achse senkrecht zur Abspulachse verläuft.

Vorrichtung zum Auf drillen eines auf eine Spule gewickelten, gezwirnten Strangs aus kontinuierlichen Fasern, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung (36·, 58, 40) zum Erzeugen einer Drehung um eine erste Achse und durch eine an der ersten Einrichtung angebrachte zweite Einrichtung (42, 50) zum Halten der Spule (4-8) mit ihrer Längsachse in einem Winkel zur ersten Achse, wobei die Spule an der zweiten Einrichtung angebracht und mit dieser zusammen um die erste Achse drehbar ist.

11: Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Spule (48) um ihre Längsachse drehbar an der zweiten Einrichtung (42) angebracht ist.

12. · Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gele en η ζ e i c hn'e t durch eine an der- ersten ■ Einrichtung (40, 50) angebrachte dritte Einrichtung (52) zum Führen der Längsachse eines abgespulten Strangteils parallel zur ersten Achse.

15- ' Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die dritte Einrichtung eine öse (52) für den Durchgang des Faserstrangs (24) aufweist.

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ΛΖ

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Strang metallische Pasern enthält und daß die öse einen verschleißmindernden Einsatz (58) aufweist.

15· Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (42) die Längsachse der Spule (48) senkrecht zur ersten Achse hält.

16. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche "bis 15? dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (42) den Mittelpunkt der Längsachse der Spule (48) in der ersten Achse hält.

17· Vorrichtung zum Aufdrillen eines auf eine Spule gewickelten, gezwirnten Strangs aus kontinuierlichen Pasern, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung (36 bis 40) zum Drehen der Spule (48) um eine erste, mit ihrer Längsachse einen Winkel bildende Achse, und durch eine zweite Einrichtung (32, 34) zum Drehen der Spule um ihre Längsachse, so daß der Strang gleichzeitig abspulbar und aufdrillbar ist..

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch g e k e η- η zeichnet, daß die erste Einrichtung (36 bis 40) eine erste Halterung (42) trägt, auf welcher, die Spule (48) um ihre Längsachse frei drehbar angeordnet ist.

19· Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzei chnet, daß die erste Einrichtung eine drehbare Welle (40) aufweist, deren Drehachse die erste Achse darstellt und auf welcher die erste Halterung (42) befestigt ist, so daß durch Drehung der Welle eine Drehung der Längsachse der Spule um die erste Achse bewirkbar ist.

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20. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Halterung (4-2) L-förmig ist, so daß die Längsachse der -Spule (48) senkrecht zur ersten Achse liegt.

21. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Halterung (4-2) den Mittelpunkt der Längsachse der SpulB (48) an der ersten Achse hält.

22. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Öse (52) als Führung für den ablaufenden Strang (24) aufweist und daß an der ersten Einrichtung (36, 40) eine zweite Halterung (50) angebracht ist, welche die Öse trägt und sie um die erste Achse herum in Drehung versetzt.

23- Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Strang (24) metallische Fasern enthält und daß die Öse (52) eine verschleißraindernde Oberfläche (58) hat.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23» dadurch gekennzeichnet, daß die Öse (52) in der ersten Achse liegt.

25· Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die zweite Einrichtung (32, 34) eine Textilmaschine ist, welche auf den Faserstrang (24) = einen Zug ausübt.

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