DE2708204C2 - Falschdrallvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Friktionsscheibe zum Friktionsfalschdrallen von Fäden, insbesondere synthetischen Fäden, deren Kontaktfläche mit dem Faden aus nebeinanderliegenden, ringförmigen Abschnitten mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten besteht.

Falschdrallvorrichtungen sind als solche bekannt und beispielsweise in der DE-OS 23 45 123 beschrieben. Weitere Daten finden sich in der Literaturstelle »Chemiefasern/Textil-lndustrie«, Oktober 1975, unter dem Titel: »Verbessertes Friktionstexturierverfahren« Der DE-AS 23 06 853 ist der Vorschlag zu entnehmen durch Einsatz von mindestens zwei Werkstoffen, einen Werkstoff mit höherem Reibungskoeffizienten und einem mit niederem Reibungskoeffizienten im Bereich der Kontaktfläche mit dem Faden in Eingriff zu bringen. Als Werkstoffe mit niederem Reibungskoeffizienten werden Metalle, wie Messing, Stahl, Aluminium, oder Kunststoffe, wie Hostaform und Delrin genannt. Als Werkstoffe mit höherem Reibungskoeffizienten wird Polyurethan oder Perbunan angeführt. Alle diese Werkstoffe weisen bekanntlich eine sehr geringe Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb auf, d. h., daß sie stark verschleißanfällig sind. Außerdem ändern sich die Reibungskoeffizienten durch Anlagerungen aus dem Garnabrieb wie beispielsweise aus der Avivage-Auflage. Durch die sich ändernden Reibwerte ergibt sich eine Fadenschädigung, eine geringe Standzeit der Friktionsscheiben und ein ungleichmäßiger Drall.

Um die Reibeigenschaften der Friktionsscheiben möglichst konstant zu halten, ist man deshalb in vielen Fällen von dem Einsatz von Polyurethan bereits abgegangen und setzt Scheiben aus Metall mit flammgespritzten Oberflächen oder aus Metall mit eingelagerten Diamantkörnern ein, ebenso ist bekannt,

-in Keramikscheiben zu verwenden, bzw. Metallscheiben mit einem flammgespritzten Überzug aus Keramik zu versehen. Wiesen die reinen Metallscheiben einen zu hohen Abrieb und damit eine sich kontinuierlich verändernde Reibeigenschaft auf, eine Aussage die auch für die Polyurethanscheiben gilt, so besaßen die flammgespritzten Oberflächen von Reibscheiben, insbesondere die mit Keramikbelag flammgespritzten, eine so hohe Porosität, daß eine zu starke Schädigung des Garns stattfand und sich Ablagerungen von Grrn und Avivage auf diesen Scheiben aufbaute.

Handelsübliche Keramik war auf Grund ihrer hohen Bruchanfälligkeit und bei Stößen und Schlagen nicht geeignet, sie hielt auch den geforderten hohen Drehzahlen nicht stand. Drehzahlen, die in der Gegend von 14 000 U/Min. liegen können, überschreiten am /-.ußendurchmesser der Friktionsscheiben, auch wenn diese nur einen relativ geringen Durchmesser aufweisen, die Zugfestigkeitswerte üblicher Keramiken. Des weiteren besteht gerade bei diesen schnellaufenden Aggregaten die Forderung nach hoher Betriebssicherheit und Unfallfreiheit

Außer vom Material der Friktionsscheibe wird der Friktionskoeffizient erheblich von der Oberflächenrauhigkeit beeinflußt Auf der einen Seite soll dabei eine gewisse Oberflächenrauhigkeit vorhanden sein, um überhaupt zu einem Drall zu gelangen; auf der anderen Seite muß jedoch das Garn sehr pfleglich behandelt werden, um die Fasern nicht zu beschädigen, wobei Abrieb — Schnee — entsteht Abrieb der Faser tritt aber an allen bisher bekannten Aggregaten auf, d. h., der Faden wird in jedem Fall in gewissen Bereichen geschädigt Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, diese Fadenschädigung durch eine Falschdrallvorrichtung möglichst weitgehend zu reduzieren und Friktionsscheiben zu schaffen, die bei erheblicher Standzeit gleichbleibende Reibwerte zwischen Garn und Friktionsscheibe aufweisen, d. h. ihre Oberflächenrauhigkeit im einmal gewählten Bereich behalten.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Friktionsscheibe zum Falschdrallen von Fätden, insbesondere synthetischen Fäden, deren Kontaktfläche mit dem Faden aus nebeneinanderliegenden ringförmigen Abschnitten mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten besteht, mit dem kennzeichnenden Merkmal, daß die gesamte Friktionsscheibe aus gesintertem Aluminiumoxid besteht, mit einer Dichte gleich oder größer 3,92 g/cm², einer Porosität gleich oder kleiner 2%, einer Wasseraufnahme gleich oder kleiner 0,01%, einer Reinheit gleich oder größer 99,7% AI2O3, einer Vickerhärte P= 2 N gleich oder größer 22 000 N/mm², einer mittleren Korngröße gleich oder kleiner ΙΟμίη, einer mittleren Biegefestigkeit gleich oder größer 320 N/mm², einer Druckfestigkeit gleich oder größer 4000 N/mm², einer Zugfestigkeit gleich oder größer r60 N/mm², die Oberflächenrauhigkeit Ra der Friktionsflächen im Bereich des Fadeneinlaufes zwischen 03 μπι und 13 um und die Oberflächenrauhigkeit Ra der Friktionsflächen im Bereich des Fadenablaufs zwischen 0,05 μίτι und 0,25 μπι liegt.

Durch die hochreine Oxidkeramik für den Laufbereich des Fadens an der Friktionsfläche wird sichergestellt, daß zunächst eine definierte Reibung zwischen Friktionsfläche und Faden auftritt, die sich während der langen Lebensdauer der Keramik nicht verändert. Sie wird weder durch Abrieb beeinträchtigt, da die Oxidkeramik äußerst verschleißfest ist, noch durch den Aufbau von Avivage oder Pigmenten, da

diese sich nicht auf der dichten Oxidkeramik festsetzen können und dadurch die Reibwerte verändern. Auf Grund seiner hohen Standzeit, d. h. seiner Verschleißfestigkeit kann man dieses Material so bearbeiten, daß aneinandergrenzende Abschnitte unterschiedliche Rauhigkeitswerte aufweisen, wobei diese Rauhigkeitswerte sich im Gegensatz zu den bekannten nicht ändern, d. h. daß ein Polieren durch den Faden nicht stattfindet Wesentlich ist dabei auch, daß die Werte der Oberflächenrauhigkeit Ra, die speziell auf das Material, also die hochreius gesinterte Oxidkeramik abgestimmt sind, eingehalten werden.

Ein derartiges Material gewährleistet eine lange Standzeit von Friktionsscheiben ohne jegliche Veränderungen der Friktionsoberfläche über Jahre hinaus, wobei gerade durch die Kombination der hohen Dichte mit der niedrigen mittleren Korngröße und der hohen Reinheit des gesinterten Aluminiumoxids die hervorragenden Laufeigenschaften erreicht werden. Unter Reinheit ist dabei zu verstehen, daß in dem Aluminiumoxid möglichst wenig Fremdstoffe als weitere Bestandteile vorhanden sein sollten, die zu einer glasartigen Zwischen- oder Obergangsphase führen können. Nicht im Widerspruch zu dieser Forderung steht, daß dem Ausgangspulver, also dem Aluminiumoxid bestimmte Zusätze, wie beispielsweise Magnesiumoxid als Kornwachstumshemmer zugesetzt werden können, ebenso wie es möglich ist, färbende Substanzen, beispielsweise Chromoxid bewußt in Spuren zuzusetzen, um durch die Farbgebung der Friktionsscheibe den über sie laufenden Faden deutlicher sichtbar zu machen.

Gemäß der Erfindung liegt die Oberflächenrauhigkeit Ra der Friktionsflächen im Bereich des Fadeneinlaufs zwischen 03 μπι und 1,5 μπι und im Bereich des Fadenablaufs zwischen 0,05 μπι und 0,25 μΐη. Vorzugsweise liegt dabei die Oberflächenrauhigkeit der Friktionsfläche des Fadeneinlaufs bei Ra < 0,8 μπι, im Bereich des Fadenablaufs, also dem polierten Teil der Friktionsscheibe liegt der Rauhigkeitswert Ra bevorzugt zwischen 0,1 und 0,15 μπι.

Durch die Kombination dieser Rauhigkeitswerte ist gewährleistet, daß dem Garn bei größtmöglichster Schonung und damit praktisch abrieblos die Drehung erteilt wird.

Von ausschlaggebender Bedeutung ist dabei der Unterschied der Oberflächenrauhigkeiten zwischen dem Bereich des Fadeneinlaufs und dem Bereich des Fadenauslaufs der Friktionsflächen. Die Kontaktfläche im Bereich des Fadeneinlaufs erzeugt den Drall und dient damit der Texturierung des Fadens. Drallgebende Reibung im Bereich des Fadenauslaufs ist jedoch unerwünscht und führt lediglich zum Verschleiß, d. h. also, zum Abrieb vom Faden. Um diesen Abrieb zu vermeiden, ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, Reibscheiben statt mit einem Halbkreis an ihrer Peripherie lediglich mit einem Viertelkreis auszurüsten, d. h. dünne Scheiben herzustellen, die nur einen Anlaufbereich für den Faden aufweisen. Zwangsläufig erfolgt dabei die Umleitung des Fadens so, daß er um eine Kante von ca. 90° geführt werden muß, was wegen hoher Walkarbeit zu einer sehr hohen Faserschädigung führt. Durch die vorliegende Erfindung ist es jetzt möglich, den Faden um praktisch einen Bogen von 180° zu führen und ihn trotzdem nur im Anlaufbereich der Friktionsfläche reibenden Kräften auszusetzen, da die Ablauffläche eine wesentlich geringere Oberflächenrauhigkeit aufweist und damit geringere Reibwerte im Bereich des Fadenablaufs auftreten.

ίο

Eine derartige Ausgestaltung der Friktionsoberflächen ist nur bei Einsau; gesinterter hochreiner Oxidkeramik möglich, weil nur bei diesem Material ein so geringer Verschleiß auftritt, daß die einmal gewählte Oberflächenrauhigkeit erhalten bleibt, d. h, daß durch den Faden keine Oberflächenänderung hervorgerufen wird. Eine Politur, wie sie bei anderen Materialien durch den laufenden Faden hervorgerufen wird, schadet im Bereich des Fadenablaufs nicht, so daß es möglich ist, die Friktionsscheiben als Keramik/Metali/Verbundscheiben auszuführen, wobei die Friktionsfläche im Bereich des Fadeneinlaufs aus gesinterter Oxidkeramik und die Friktionsfläche im Bereich des Fadenablaufs aus Metall, insbesondere aus Leichtmetall bestehen kann.

Die Friktionsscheiben gemäß der Erfindung können eine asymmetrische Konstruktion aufweisen. Unter asymmetrisch ist zu verstehen, daß der Randbereich der Scheiben nicht durch lediglich einen Radius gebildet wird, sondern daß zwei oder menr Radien und gegebenfalls auch Flächen aiii der Ausbildung dieses Randbereich.-,, also der eigentlichen Friktionsfläche beteiligt sind. Besonders vorteilhaft ">t es, wenn die Friktionsfläche im Bereich des Fadene- liaufs einen Bogen von 30 bis 140° umfaßt, wobei dieser Bogen wiederum durch mehrere Radien gebildet sein kann. Sinngemäß das gleiche gilt für die Friktionsfläche im Bereich dt-s Fadenauslaufs, wobei hier der Bogen 20 bis 110° umfassen solL Besonders bevorzugt ist eine Konstruktion, bei der der Fadeneinlauf der Friktionsfläche zunächst durch eine sich unter einem flachen Winkel von der Stirnseite der Friktionsscheibe erstrekkenden Geraden gebildet .vird, an die sich ein relativ kleiner Radius anschließt, dessen Größe ca. 30 bis 50% der Scheibendicke beträgt; der so gebildete Bogen dann durch einen Radius mit einer Größe, die 80 bis 90% der Scheibendicke beträgt, verlängert wird, wobei durch diese beiden Bögen ein Winkel von insgesamt 50 bis 130° umfaßt wird und sich an die durch die beiden Bögen gebildete Kontur bis zur gegenüberliegenden Stirnfläche der Friktionsscheibe ein Bogen anschließt, dessen Radius die Größe von 10 bis 25% der Scheibendicke aufweist Dieser letztgenannte Bogen umfaßt dabei einen Winkel von ca. 40 bis 90° und entspricht gleichzeitig der Länge der Friktionsfläche des Fadenauslaufs. Gegebenenfalls kann sich an diesen letztgenannten Bogen noch einmal eine kurze Gerade anschließen, die analog zur Fadeneinlaufseite unter Bildung eines stumpfen Winkels in die zweite Stirnfläche der Friktionsscheibe mündet Diese Gerade ist dann ebenfalls Teil der Friktionsfläche des Fadenablaufs.

Die vorstehend beschriebenen Konturen einer asymmetrischen Friktionsscheibe beziehen sich selbstverständlich auf den Querschnitt durch die Scheibe, also entlang des Scheibendurchmessers. Statt der beschriebenen komplizierten Kontur der asymmetrischen Scheibe, mit der besonders gute Ergebnisse erzielt werden, ist es selbstverständlich auch möglich, Friktionsscheiben einzusetzen, die als Kontur lediglich einen Radius aufweisen, wenn dabei nur die maßgebenden Konditionen eingehalten wenden, d.h., daß die Friktionsflächen im Bereich des Fadeneinlaufs einen Bogen von mindestens 30 bis höchstens 140° umfasse!: und entsprechend im Friktionsbereich des Fadenauslaufs einen Bogen von20bis 110°.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine

Falschdrallvorrichtung mit auf Wellen angeordneten Friktionsscheiben;

Fig.2 bis 8 zeigen Schnitte durch unterschiedliche Friktionsscheiben, wobei in den

F i g. 4 bis 8 Metall/Keramik/ Verbundscheiben dargestellt sind.

Die Friktionsscheiben 1 sind auf Wellen 2 angeordnet, die unter einem Winkel von 120° zueinander versetzt sind. Der Abstand der Friktionsscheiben I zueinander ist durch Distanzstücke 3 festgelegt. Der Antrieb der Wellen 2 erfolgt über einen Motor 4, der alle drei Wellen 2 gleichzeitig mittels des Zahnriemens 5 antreibt. Durch den Exzenter 6, der über den Hebel 7 betätigt wird, ist ein Verstellen der Wellen 2 zueinander möglich, so daß die Einführung des Fadens 8, der durch die Buchsen 9 geführt wird, möglich ist.

Die Friktionsscheiben 1 der F i g. 2, 3 und 6 bestehen aus hochreinem gesintertem Aluminiumoxid in Form von Platten 10. Sie weisen eine Dicke von drei bis sieben iviiiiimeier auf, wobei ihr Querschnitt uuicii üilicräC-iiiculiehe Radien bzw. Grade bestimmt wird. Die Friktionsfläche ergibt sich dabei aus der Rotationsfläche des Querschnittsbereiches mit dem größten Durchmesser und den an diesen anschließenden Linien, wobei diese Friktionsfläche unterteilt ist. Bei symmetrischem Kör- κ per, d. h. also, der symmetrischen Friktionsscheibe, erfolgt die Unterteilung so, daß sich zwei Winkel ergeben, <x der Winkel für den Einlaufbereich des Fadens 8, β der Winkel für den Auslaufbereich des Fadens 8. im Bereich dieser Winkel umschlingt der ω Faden 8 die Friktionsscheiben 1, wobei die durch den Bogen über « gebildete Rotationsfläche die größere Rauhigkeit und die über dem Bogen β gebildete Rotationsfläche die geringere Rauhigkeit aufweist. In der Praxis bedeutet das, die Rauhigkeit Ra im Bereich r, des Winkels <x liegt zwischen 0,3 und 1,5 μιτι, insbesondere bei 0,5 bis 0,6; wohingegen die Oberflächenrauhigkeit des Bogens über Winkel β bei Ra = 0,05 bis 0,25, insbesondere zwischen 0,1 und 1,15 μιτι liegt. Der Bogen über Winkel β ist also die Fläche der Friktionsscheibe 1, die poliert ist.

Bei asymmetrischen Friktionsscheiben 1, wie sie in den Fig.6 und 7 dargestellt sind, ergibt sich die Friktionsfläche nicht nur aus den Bögen, sondern auch aus Bereichen der sich daran anschließenden Geraden also der Fadeneinlaufsgeraden Il und der Faden· auslaufsgeraden 12. Des weiteren sind auch die Winke unterteilt, weil die Kontur der Friktionssclieibe 1 irr Randbereich aus mehreren Radien zusammengesetzt ist. So ergibt sich durch Zusammenzählen dei Winkelwertc von <% 1 und λ 2 der Gesamtwert für de Winkel λ also für den Bereich, der hohe Rauhigkei aufweist, wozu jedoch je nach Anstellung der Welle noch die Fadeneinlaufsgerade 11 hinzugezählt werde muß, um den Teil der Kontur zu erhalten, de drallgebend auf den Faden 8 einwirkt. Der poliert Bereich wird wieder durch den Winkel β dargestell Auch hierbei muß, wenn die Wellen 2 stark gegeneinan der zugestellt sind, zur Ermittlung der Berühnmgsfläch des Fadens 8 mit der Friktionsscheibe 1 — diesma jedoch im polierten Bereich der Friktionsscheibe 1 — eine Gerade hinzugezählt werden, die Fadenauslaufs gerade 12.

L/IC III UCII I' Ig. T UtIU I

scheiben 1 sind Metall/Keramik-Verbundkonstruk tionen, die aus der Keramikplatte 10 und derr Metallelement 13 bestehen. Wie die Fig. 5 und f zeigen, übergreift das Metallelement 13 in diesen Fäller einen in den Keramikplatten 10 befindlichen Ansatz 14 d. h. es erfolgt eine Art Zentrierung der Keramikplatte 10, wobei hier eine Klemmverbindung vorliegt, zusatz lieh jedoch noch eine Verklebung zwischen derr Metallek irient 13 und der Keramikplatte 10 erfolge kann. Die Bohrung 15 in den Friktionsscheiben 1 ist ir allen Fällen so gewählt, daß die Friktionsscheiben 1 in Gleitsitz auf den Wellen 2 befestig: werden können. Si« werden durch die Distanzstücke 3 voneinander getrenn auf der Welle 2 gegeneinander verspannt, so daß sie sie! nach der Montage nur gemeinsam mit den Wellen drehen können.

Statt des Einsatzes der Distanzstücke 2, wie si zweckmäßig bei der Verwendung von Friktionsscheibei 1 erfolgt, die ganz aus Keramik, d. h. also aus gesinterte Oxidkeramik bestehen, ist wie in F i g. 8 dargestellt, be der Verwendung einer Keramik/Metall-Verbundkon struktion als Fruktionsscheibe 1 das Metallelement 1 mit einer Nabe 16 zweckmäßigerweise versehen, die di Funktion des Distanzstückes 3 übernimmt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Friktionsscheibe zum Friktionsfalschdrallen von Fäden, insbesondere synthetischen Fäden, deren Kontaktfläche mit dem Faden aus nebeneinanderliegenden, ringförmigen Abschnitten mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Friktionsscheibe aus gesintertem Aluminiumoxid besteht, mit einer Dichte gleich oder größer 3,92 g/cm²,

   einer Porosität gleich oder kleiner 2%,

   einer Wasseraufnahme gleich oder kleiner 0,01%,

   einer Reinheit gleich oder größer 99,7% Al₂O₃, einer Vickershärte (P= 2 N) gleich oder größer 22 000 N/mm²,

   einer mittleren Korngröße gleich oder kleiner ΙΟμπι,

   einer mittleren Biegefestigkeit gleich oder größer 320 N/mm²,

   einer Liruckfestigkeit gleich oder größer 4000 N/mm*.

   einer Zugfestigkeit gleich oder größer 160 N/mm²,

   die Oberflächenrauhigkeit Ra der Friktionsflächen im Bereich des Fadeneinlaufes zwischen 03 μπι und 1,5 μπι und die Oberflächenrauhigkeit Ra der Friktionsflächen im Bereich des Fadenablaufes zwischen 0,05 μπι und 0,25 μπι liegt