DE2732678A1

DE2732678A1 - Spinnverfahren

Info

Publication number: DE2732678A1
Application number: DE19772732678
Authority: DE
Inventors: Erich Dr Ing Lenk; Herbert Schiminski; Herbert Ing Grad Turk
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 1977-07-20
Filing date: 1977-07-20
Publication date: 1979-02-01
Also published as: DE2732678C2

Description

Spinnverfahren
Nach Bag. 978 = P 26 13 263.8 - 26 wird ein Faden aus Einzelfasern gesponnen, indem Fasern bewegten Oberflächen zugeführt werden. Diese Oberflächen werden in einem definierten Flächenbereich von einer Luftströmung durchdrungen.
Dabei sammeln sich die Einzel fasern auf der - in Bewegungsrichtung der Oberflächen gesehen - hinteren geraden Begrenzungslinie der Durchdringungsfläche des Luftstroms und werden dort zu einem Faden zusammengedreht. Technisch wird dieses Prinzip vorzugsweise realisiert, indem die Einzelfasern auf rotierende Walzen mit porösem Mantel, welche einen engsten Spalt miteinander bilden, gegeben werden. Im Inneren der Walzen sind Luftabsaugeinrichtungen angeordnet, deren parallel zu dem engsten Spalt begrenzten Mündungsflächen sich dem Innenumfang der Walzen anschmiegen.
Nach Bag. 1024 = P 27 14 089.2 wird dieses Verfahren durch Verminderung des Luftverbrauchs, durch Stabilisierung des Betriebs und durch Erhöhung des aufzubringenden Drehmoment8 für die Zwirnung des Faserverbundes so weiterausgestaltet, daß eine wesentliche Erhöhung der Fadenerzeugungsgeschwindigkeit möglich ist. Es wird hierzu im wesentlichen vorgeschlagen, daß in Bewegungsrichtung der Fasern vom Bereich der Auflösung des Faserbandes zu Einzel fasern bis in die Luftabsaugeinrichtungen ein kaskadenartig abnehmender Luftdruck eingestellt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die weitere Auagestaltung dieses Verfahrens, die eine weitere Erhöhung der Spinngeschwindigkeit bei gleichem oder besserem Zwirnergebnis erlaubt und verfahrenstechnisch und vorrichtungstechnisch einfacher zu handhaben ist.
Lösungen hierfür ergeben sich aus Anspruch 1 und Anspruch 2.
Vorrichtungsmäßig ist die Erfindung nach Anspruch 1 insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß die Faserzufuhreinrichtung mit einem unter Überdruck stehenden Gehäuse verbunden ist.
Nach den Ansprüchen 10 bis 12 werden vorteilhafte Druckbereiche für die einzelnen Druckstufen angegeben.
Die Ansprüche 4 bis 9 kennzeichnen die Lösungen für die Abdichtung des Uberdruckgehäuses im Bereich des Fasereinlaßkanals, wobei die Lösung nach den Ansprüchen 4 bis 6 den Vorteil bietet, daß das Faserband gegen den Luftdruck gefördert wird, während die Lösung nach Anspruch 8 und 9 technisch einfach und leicht zu bedienen ist.
Du Überdruckgehäuse und die Faserzufuhreinrichtung stehen einmal durch den natürlicherweise vorhandenen Faserbandeinlaßkanal in Verbindung. Zweckmäßigerweise sind aber auch weitere Öffnungen vorgesehen. Bevorzugt ist nach Anspruch 10 vorgesehen, daß die Kammer der Auflösewalze Öffnungen zum Überdruckgehäuse aufweist.
Die Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 2 kann vorstehende Merkmale in Kombination mit Merkmalen der Hauptanmeldung, also insbesondere mit einem die Walzen umgebenden Unterdruckkasten, aufweisen.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß längs des Weges des Spinnprozesses vom Einlaß des Faserbandes in die Spinnvorrichtung bis au den Luftabsaugeinrichtungen eine kukadenartige Stufung des Luftdrucks erfolgt, der sich in allen Verfahrensstufen des Spinnprozesses und in allen Vorrichtungsteilen der Spinnvorrichtung in eine funktionsgerechte Luftströmung umsetzt. Diese verbesserte Luftführung gewährleistet, daß das der Spinnvorrichtung vorgelegte Faserband in statistisch gleichmäßiger Verteilung zu Einzel fasern zerlegt wird, daß die tinzelfasern parallelisiert und gestreckt und in eben dieser Konfiguration mit hoher Geschwindigkeit der Zwirnlinie, d.h.
dem zwischen den Walzen gebildeten Spalt zugeführt werden.
Zur weiteren funktionsgerechten Ausrichtung der Luftströmung wird dabei für den Strömungskanal die Anordnung von Injektoren mit divergierenden Luftstrahlen vorgesehen, deren Aufgabe es ist, die durch den Druckabfall im Strömungskanal entstehende Luftströmung so auszurichten, daß die Wolke der aus dem Faserband gelösten Einzel fasern weit und gleichmäßig über den Strömungskanal verteilt wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Spinnvorrichtung entlang der Fadenbildungslinie; Fig. 2 einen Querschnitt durch dieselbe Vorrichtung; Fig. 3 Ausfllhrungsbeispiel für den Faserbandeinlaß; Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Die Spinnvorrichtung nach Fig. 1 besteht aus den Walzen 1 und 2, deren Mäntel durchlässig sind (Lochung 3). Die Walzen sind fliegend gelagert und an der einen Seite durch die Wellen 4, Riemenscheibe 6, Treibriemchen 7 und Motor 5 gleichsinnig angetrieben. Sie können vorteilhaft auch als Hyperboloide ausgebildet sein, die asymmetrisch sind und ihren kleinsten Durchmesser am Fadenausgang besitzen. Die Faserzufuhreinrichtung 7 weist die Auflösekammer 14 mit Fasereinlauföffnung 9 für das Faserband 10 auf. Durch diese wird das Faserband 10 mittels Förderwalze eingezogen und durch Auflösewalze 12 in Einzelfasern zerlegt. Die Auflösewalze weist auf ihrem Umfang eine Zahnung 13 auf, durch die das Faserband gekämmt und die Einzelfasern aus dem Faserband gelöst werden. Durch Zentrifugal- und Luftströmungskräfte werden die Einzelfasern 15 von der Auflösewalze abgelöst und in den Strömungskanal 16 gefördert. Durch die Ausbildung des Strömungskanals und die erfindungsgemäße Luftführung werden die Fasern parallel zu der Mündung 7 ausgerichtet und verstreckt. Die Fasern verlassen die Mündung des Strömungskanals auf diese Weise unter einem möglichst geringen Winkel zur Fadenbildungslinie und fliegen frei der Fadenbildungslinie zu. Dort werden sie durch Berührung mit den Walzen 1, 2 in dem zwischen diesen gebilueten Zwickel unter Einwirkung der die Wandungen durchdringenden Luftströmungen zum Faden 18 verzwirnt. Die Luftströmungen in Bezug auf beide Walzen werden durch Luftabsaugeinrichtungen 22 und 23 mit Unterdruck p3 über Luftabsaugstutzen 21 im Bereich der Mündungsflächen 24 bzw. 25 , die sich dem Innenumfang der Walzen anschmiegen, erzeugt. Die Mündungsflächen sind in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 - in Drehrichtung der jeweiligen Walzen gesehen - im wesentlichen vor dem zwischen den Walzen 1 und 2 gebildeten engsten Spalt angeordnet. Dabei sollen sich die Mündungsflächen überlappen, wobei ein bevorzugter Uberlappungsbereich zwischen 0 bis 10-mal Fadendurchmesser liegt. Hierbei wird ein theoretischer Fadendurchmesser d zugrundegelegt, der nach der Formel 1,12838 d = d" ' Nm berechnet wird. In dieser Formel bedeuten: t = spezifisches Gewicht in g / cm Nm = Nummer metrisch in Meter pro Gramm.
Der Überlappungsbereich ist vorzugsweise 0 bis 10-mal Fadendurchmesser vor dem engsten Spalt - von der Mündung des Strömungskanals aus gesehen - angeordnet. Die Mündungen erstrecken sich über eine gewisse Länge, die im wesentlichen der Länge des luftdurchlässigen Teils der Walzen entspricht, parallel zu der Fadenbildungslinie.
Es sei bemerkt, daß mit der Erfindung auch eine Verbesserung derjenigen Spinnvorrichtungen erzielt werden konnte, welche nur eine luftdurchlässige Walze und eine darin angeordnete Luftabsaugeinrichtung aufwiesen, sowie derjenigen Spinnvorrichtungen, die zwar zwei Walzen, jedoch eine andere Anordnung der Mündungen der Luftabsaugeinrichtungen aufwiesen.
Besonders gute Ergebnisse werden jedoch insbesondere bei Verwendung von zwei Walzen mit der hier angegebenen Anordnung der Mündungen erzielt. Hierbei wird ein besonders sicherer Betrieb und gutes Produkt erzielt bei Verwendung von Byperboloiden als Walzen, die asymmetrlsch sind und vom Faden mit Richtung vom dicken zum dünnen Ende durchlaufen werden.
Erfindungsgeaäß ist die Faserzufuhreinrichtung 8 von einem luftdichten Überdruckgehäuse 49 umgeben. Die Wandungen dieses Gehäuse werden lediglich von dem Strömungskanal 16, den Wellen der Auflöse- und Förderwalzen 12 bzw. 11 sowie der Fasereinlaßöffnung 41, dem Luftzufuhrstutzen 47 und einer Meßöffnung 26 durchdrungen.
In dem Gehäuse 49 wird ein vorzugsweise konstanter Druck Ptj aufrechterhalten, wozu über Meßeinrichtung 26 und Drucklufterzeuger 48 eine Regelung des Luftdrucks erfolgen kann.
Zwischen dem Überdruckgehäuse 49 und der Kammer der Auflösewalze 12 ist ein Verbindungskanal 40 und weitere nach Zweckmäßigkeit angebrachte Kanäle vorgesehen.
Das Gehäuse 49 wird im Bereich der Fasereinlaßöffnung 41 durch die Walzen 42 und 43 abgedichtet. Die Walze 42 ist in dem Gehäuse 49 ortsfest gelagert und mit konstanter, der Fördergeschwindigkeit des Faserbandes 10 angepaßter Geschwindigkeit angetrieben. Die Walze 43 ist auf dem Schwenkarm 44 frei drehend gelagert und wird gegen die Walze 42 gedrückt. Beide Walzen sind aus einem elastisch-weichen Material hergestellt, so daß sie sich dem einlaufenden Faserband 10 anschmiegen. Gegenüber dem Gehäuse 49 sind beide Walzen durch federnd abgestützte Dichtleisten 45 und 46 abgedichtet.
Die beschriebene Apparatur erlaubt nun das folgende Verfahren: Mittels Drucklufterzeuger 48 wird in dem Gehäuse 49 ein konstanter Luftdruck Pü erzeugt, der sich über die Fasereinlaßöffnung 9 und die Verbindungsöffnung 40 sowie evtl. weitere öffnungen auch in der Auflösekammer 14 einstellt. Infolge des in dem Ströaungskanal 16 von Pu über P1 bis PO eintretenden Druckabfalls stellt sich dort eine definierte Luftströaung ein. Diese Luftströmung führt dazu, daß das Faserband 10 hinter der Pörderwalze 11 durch die Auflösewalze 12 mit Zahnung 13 zu Einzelfasern aufgelöst wird, daß die einzelnen Fasern von der Auflösewalze als frei fliegende Faserwolke abgeschleudert und abgeblasen, sodann parallelisiert, ausgerichtet und gestreckt sowie mit hoher Geschwindigkeit zur Fadenbildungslinie 18 gefördert werden. Im Bereich der Fadenbildungslinie 18 herrscht Atmosphärendruck P2 = Po.
Im Bereich des engsten Spaltes zwischen den Walzen 1 und 2 werden nun die Einzelfasern vor den Mündungsflächen 24 und 25 der Absaugeinrichtung 22, 23 gesammelt und zu einem Faden zusammengedreht. In den Luftabsaugeinrichtungen 22, 23 herrscht ein Unterdruck P3, welcher kleiner als der Atmosphärendruck PO ist.
Die Luftdrücke Püt Pl, P2 und P3 sind also kaskadenartig gestuft und den einzelnen Prozeßschritten des Zwirnverfahrens angepaßt. Der Druck P1 im Strömungskanal nimmt dabei vom Beginn bis zur Mündung des Strömungskanals von Pü bis PO ab und ist insofern höher als der atmosphärische Luftdruck, während der in der Absaugeinrichtung entstehende Luftdruck P3 stets geringer als der atmosphärische Luftdruck ist. Geeignete Werte für den Druck Pü liegen bei 200 bis 1000 mm Ws Überdruck mit den günstigsten Werten im unteren Bereich. Günstige Werte für den Druck P3 liegen bei 1000 bis 2500 mm Ws Unterdruck.
In Fig. 3 ist eine weitere bevorzugte Möglichkeit zur Abdichtung des Fasereinlaßkanals des Uberdruckgehäuses gezeigt.
Das Dichtelement ist als Trichter 51 ausgeführt. Der engste Querschnitt ist dem Faserbandquerschnitt angepaßt. Deswegen ist der Trichter austauschbar. Der Trichter erstreckt sich bis unmittelbar vor die Förderwalze 11. Durch diese einfache Maßnahme werden Druckluftverluste im Bereich des Faserbandeinlasses fast vollständig vermieden und das leichte EinfUhren des Faserbandes bis an das Förderrad 11 gewährleistet.
In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Kombination der erfindung nach der Hauptanmeldung und dieser Anmeldung dargestellt. Die Faserzufuhreinrichtung 8 ist von einem Überdruckgehäuse 49 umgeben. Wegen der weiteren Einzelheiten wird auf die Beschreibung zu den Fig. 1 und 3 verwiesen.
Der Strömungskanal 16 mündet im Zwickel zwischen den in Fig. 2 dargestellten Walzen, wobei er jedoch ein Unteraruckgehäuse 19 durchdringt. In dem Unterdruckgehäuse 19 wird über Auslaßöffnung 32 ein konstanter Unterdruck dargestellt, wozu eventuell die Meßöffnung 26 dient. In den Walzen befinden sich die hier nicht sichtbaren Mündungen der Luftabsaugeinrichtungen 22 und 23, welche an den Luftabsaugstutzen 21 angeschlossen sind. Der Faden 18 verläßt das Unterdruckgehäuse 19 durch die Fadenauslaßöffnung 20. Dieser gegenüberliegend kann auf der Fadenbildungslinie eine Eingangsöffnung für einen Kernfaden vorgesehen sein.
Bei dieser werden folgende Drücke eingestellt: P2 < Po ( Pü > P1 > P2 > P3 Anhand der Fig. 1 sei noch auf die besondere Ausgestaltung der Injektoren 49 hingewiesen. Die Injektorenmündungen 49 befinden sich paarweise in jeder der oberen und unteren Begrenzungswand des Strömungskanals. Jedes Paar der Injektoröffnungen 49 ist so angeordnet, daß die Öffnungen unter einem spitzen Winkel auseinanderlaufen. Dadurch wird die infolge des Druckabbaues im Strömungskanal 16 sich ausbildende Luftströmung in einer gewünschten Weise gelenkt. Die Anordnung der Öffnungen 49 hinsichtlich ihrer Lage im Strömungskanal und ihrer Auslaßrichtung muß im Versuch so festgelegt werden, daß die Wolke der LinzelfUern 15 möglichst gleichmäßig verteilt wird. Es hat sich herausgestellt, daß durch die Anordnung der Öffnungen 49 der Injektoren im zweiten Drittel der Länge des Strömungskanals besonders vorteilhafte Wirkungen erzielt werden können.

In Vergleichsversuchen wurde ein Faden Nm 40 aus DIOLEN 12 (Handelsname der Firma ENKA für Polyäthylenterephthalatfäden) Stapeln 40 mm erzeugt. Dabei ergeben sich Werte, wie aus der beigefügten Tabelle ersichtlich.

P3 P2 P1 Pü Festigkeit Usterwert Strömungssteue-

rung durch

(mm Ws) (mm Ws) (mm Ws) (mm Ws) (Rkm) U (%) Injektor

P0 P0 P0 < P1 < 600 600 kein Faden

- 2300 P0 P0 P0 11,8 18,9 ja

- 1500 P0 P0 < P1 < 400 400 17,9 20,4 nein

- 1500 P0 P0 < P1 < 400 400 19,7 12,5 ja

- 2500 - 1500 P2 < P1 < 400 400 19,9 11,9 ja

Claims

Ansprilche 1. Spinnverfahren nach Hauptpatent-Anmeldung P 27 14 089.2 zum Spinnen von Einzelfasern zu einem Faden durch: Einführen eines Faserbandes in eine Auf lösekammer mit Auflösewalze Kämmen und Auflösen des Faserbandes zu Einzelfasern mittels der Auflösewalze; Beschleuniqung und Parallelisieren der Einzelfasern in dem Luftstrom eines Strömungskanals, der mit der Auf lösekammer verbunden ist und dessen Mündung parallel zu und vor der Fadenbildungslinie liegt; Sammeln und Zwirnen der Fasern auf der Fadenbildunqslinie, die auf luftdurchlässigen, quer zur Fadenbildungslinie bewegten Oberflächen liegt und von zumindest einer die Oberflächen durchdringenden Luftströmung bestimmt wird, wobei die Luftströmung durch eine Absaugeinrichtung mit definiertem Unterdruck erzeugt wird und wobei in Bewegungsrichtung der Fasern von der Auflösung bis zu der Absaugeinrichtung ein kaskadenartig abnehmender statischer Luftdruck derart eingestellt wird, daß 1> P2 > P3 < Po ist, wobei P1 def Luftdruck in dem Strömungskanal P2 der Luftdruck in der freien Flug strecke der Einzelfasern zwischen der Mündung des Strömungskanals und der Fadenbildungslinie P3 der Luftdruck in der Absaugeinrichtung PO der atmosphärische Luftdruck ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auf lösekammer ein Uberdruck P derart hergestellt wird, daß der Luftdruck P1 in dem Strömungskanal größer als PO, der Luftdruck P2 in der freien Flugstrecke der Einzelfasern zwischen der Mündung des Strömungskanals und der Fadenbildungslinie gleich PO und der Luftdruck P3 in der Absaugeinrichtung kleiner als Po ist.
2. Spinnverfahren nach Hauptpatent-Anmeldung P 27 14 089.2 zum Spinnen von Einzelfasern zu einem Faden durch: Einführen eines Faserbandes in eine Auflösekammer mit Auflösewalze Kämmen und Auflösen des Faserbandes zu Einzelfasern mittels der Auflösewalze; Beschleunigung und Parallelisieren der Einzelfasern in dem Luftstrom eines Strömungskanals, der mit der Auf lösekammer verbunden ist und dessen Mündung parallel zu und vor der Fadenbildungslinie liegt; Sammeln und Zwirnen der Fasern auf der Fadenbildungslinie, die auf luftdurchlåssigen,quer zur Fadenbildungslinie bewegten Oberflächen liegt und von zumindest einer die Oberflächen durchdringenden Luftströmung bestimmt wird, wobei die Luftströmung durch eine Absaugeinrichtung mit definiertem Unterdruck erzeugt wird und wobei in Bewegungsrichtung der Fasern von der Auflösung bis zu der Absaugeinrichtung ein kaskadenartig abnehmender statischer Luftdruck derart eingestellt wird, daß Pl > P2 > P3 < Po ist, wobei P1 der Luftdruck in dem Strömungskanal P2 der Luftdruck in der freien Flug strecke der Einzelfasern zwischen der Mündung des Strömungskanals und der Fadenbildungslinie P3 der Luftdruck in der Absaugeinrichtung PO der atmosphärische Luftdruck ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auf lösekammer ein ueberdruck PU größer PO derart eingestellt wird, daß der Luftdruck P1 in dem Strömungskanal größer als P2 ist, und daß der Luftdruck P2 in der freien Flug strecke der Einzelfasern zwischen der Mündung des Strömungskanals und der Fadenbildungslinie kleiner als PO ist,und daß der Luftdruck P3 in der Aubsaugeinrichtung kleiner als P2 ist.
3. Vorrichtung zum Spinnen eines Fadens, aus Einzelfasern nach dem Verfahren des Hauptpatents P 27 14 089.2 in Verbindung mit Anspruch 1, mit zumindest einer rotierenden, hohlen Walze mit porösem Mantel und einer Luftabsaugeinrichtung, deren Mündungsfläche gegen den Innenumfanq der Walze gerichtet und im Bereich der Fadenbildungslinie geradlinig begrenzt ist, sowie mit einer Faserzufuhreinrichtung mit einer in einer Auflösekammer rotierenden, auf dem Umfang mit Vorsprüngen versehenen Auflösewalze und einem Strömungskanal für die Einzelfasern, dessen Mündung vor der Fadenbildungslinie liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserzufuhreinrichtung (8) von einem unter Überdruck stehenden Überdruckgehäuse (49) umgeben ist, welches Überdruckgehäuse (49) mit der Auf lösekammer (14) durch den Fasereinlaßkanal (9) verbunden ist und selbst eine Fasereinlaßöffnung (41) aufweist, die durch Dichtelemente (42 bis 46; 51) abgedichtet ist.
4. Spinnvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtelemente der Fasereinlaßöffnung zwei aufeinander abrollende und relativ zueinander nachgiebig gelagerte Walzen (42, 43) vorgesehen sind.
5. Spinnvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwalzen (42, 43) gegenüber dem Gehäuse (49) durch Dichtleisten (45, 46) abgedichtet sind.
6. Spinnvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwalzen (42, 43) aus einem durch das Faserband eindrückbaren Material besteht.
7. Spinnvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtelemente als Dichtleisten ausgebildet sind, welche aus einem durch das Faserband eindrückbaren Material bestehen.
8. Spinnvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement ein Trichter (51) ist, dessen enger Querschnitt dem Querschnitt des Faserbandes angepaßt ist.
9. Spinnvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter (51) die Druckkammer (49) durchdringt und unmittelbar vor dem Faserbandeinzugswerk (11) mündet.
10. Spinnvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflösekammer (14) öffnungen (40) zum Überdurckgehäuse (49) aufweist.
11. Spinnvorrichtung zur Ausübung des Verfahren nach Anspruch 2, mit den Merkmalen eines oder er mehrerer der Ansprüche 3 bis 10 dieser Anmeldung in Kombination mit den Merkmalen des Anspruchs 5 der Hauptanmeldung P 27 14 089.2.
12. Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strömungskanal (16) in Faserflugrichtung gerichtete Luftinjektoren (50) münden.
13. Spinnvorrichtunq nach Anspruch 12, dadurch gekennzeiohnet, daß die Luftinjektoren (50) paarweise in den Wandungen des Strömungskanals derart angeordnet sind, daß ihre Mundungsachsen jeweils unter einem spitzen Winkel auseinander laufen.
14. Spannvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (50) im zweiten Drittel der Länge des Strömungskanals (16) liegen.
15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck Rü in dem Überdruckgehäuse (49) 200 bis 1000 mm Ws, vorzugsweise 200 bis 600 mm Ws, beträgt.