DE2913556C2

DE2913556C2 - Zwirnmaschinenring-Schmiermittel für einen Nylontraveller

Info

Publication number: DE2913556C2
Application number: DE2913556A
Authority: DE
Inventors: J. Frank Thomaston Ga. Kirksey
Original assignee: General Tire and Rubber Co
Current assignee: Aerojet Rocketdyne Holdings Inc
Priority date: 1978-07-25
Filing date: 1979-04-04
Publication date: 1982-09-16
Also published as: CA1111018A; JPS5586891A; GB2026535A; GB2026535B; IT1112821B; NL7902557A; DE2913556A1; IT7922342A0

Description

Die Erfindung betrifft ei.ie Zusammensetzung, die zur Schmierung von Zwirnmaschine iringen geeignet ist, welche bei der Garnherstellung verwendet werden.

Zur Garnherstellung wurde schon vor langer Zeit ein sinnreiches System entwickelt, um dem Garn eine Verzwirnung zu verleihen. Dieses System umfaßt die Verwendung eines Travellers oder Läufers, der sich um die Peripherie eines Ringes dreht Die individuellen Fäden werden durch den Raum an der Oberseite des Travellers zwischen dem Traveller und dem Zwirnmaschinenring auf eine Spule geführt Die Drehung des Travellers um den Ring herum verleiht den Fäden eine Verzwirnung, wodurch ein Garn gebildet wird. Da der Traveller von der Bewegung des Garns abhängt, um diesem ein Moment zu verleihen, wird die Reibungsbeziehung zwischen dem Traveller und dem Ring von Wichtigkeit Wenn die Reibung zu groß ist, dann haftet der Traveller und das Garn bricht

Derzeit ist eine Anzahl von Zusammensetzungen auf dem Markt, die als Schmiermittel für den Zwirnmaschinenring verwendet werden. Da beim Beginn sich die Zwirnmaschinenringe bei niedriger Temperatur befinden, sind die derzeit verwendeten Schmiermittel bei niedriger Temperatur fließfähig. Sie haben die Konsistenz eines leichten Fetts. Die Zwirnmaschinenringe werden von einer Bedienungsperson geschmiert, die etwas auf ihre Hände gibt und ihre Hände um die Zwirnmaschinenringe herum führt Wenn sich die Ringe wegen der Bewegung des Travellers um den Zwirnmaschinenring herum erhitzen, dann fällt das Fett ab, wodurch der Fußboden verschmutzt wird und auch eine Feuergefahr entsteht Es muß auch darauf geachtet werden, daß das Fett nicht auf das verzwirnte Cordprodukt kommt Hierdurch würde nämlich die Haftfähigkeit vermindert, wenn der Cord zur Verstärkung eines Fahrzeugreifens verwendet wird, da der Cordtauchauftrag an denjenigen Stellen eines Reifencords nicht gut haftet, die mit dem Fett für den

Zwirnmaschinenring verunreinigt worden sind.

Dazu kommt noch, daß das Fett für den Zwirnmaschinenring auf dem Ring nicht sehr lange verbleibt und alle 6 bis 8 Stunden ersetzt werden muß. Eine relativ große Menge von Elektrizität wird beim Lauf der Zwirnmaschine verbraucht Die Reibung erzeugt aucL Wärme, die den elektrischen Bedarf für die Luftkonditionierungseinrichtungen der Anlage erhöht

Um die Notwendigkeit einer manuellen Schmierung zu eliminieren, wurden' poröse Zwirnmaschinenringe entwickelt, und Schmiermittel wurde unter Druck von der Innenseite durch die Ringe gepreßt Diese Ringe neigen aber, weil sie porös sind, dazu, aufgrund von Teilchen in dem Fett zu verstopfen, wodurch ein ölnebel gebildet wird, der Verschmutzungen, einen glitschigen Fußboden und eine Feuergefahr bewirkt Weiterhin ist es bekannt, daß poröse Ringe durch Korrosionserscheinungen zerstört werden, welche durch die Erzeugung von sauren Komponenten in dem Fett bei hohen Temperaturen bewirkt werden.

Zum Stand der Technik wird auf die US-PS 38 16 346, auf die näher noch Bezug genommen werden soll, verwiesen.

Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß ilie Zugabe eines Hauptteils von Paraffinwachs zu nferkömmlichen, festen Zwirnmaschinenring-Schmiermitteln bis zu einem großen Ausmaß die Probleme des Standes der Technik) mindert

Die Erfindung betrifft somit ein Zwirnmaschinenring-Schmiermittel für einen Nylontraveller auf einem

Zwirnmaschinenring, enthaltend ein Grundöl mit einer SUS-Viskosität bei 20° C im Bereich von 30 bis 600 aus der Gruppe hydroraffiniertes, naphthenisches Petrolöl, hydroraffiniertes, paraffinisches Petrolöl, lösungsmittelraffiniertes, paraffinisches Petrolöl und hydriertes Polyolefinöl oder aus Gemischen dieser Komponenten, das dadurch gekennzeichnet, ist, daß in dem Schmiermittel eine Hauptmenge eines Paraffinwachses vorhanden ist
Bei Verwendung einer Hauptmenge von Paraffin in dem Schmiermittel für den Zwirnmaschinenring wird eine 13%ige Verminderung der elektrischen Energie erhalten, die erforderlich ist, das Garn zu verspinnen. Diese Verminderung des Energieverbrauchs vervielfacht sich, da sie sich auch in ähnlichen Ersparnissen bei den Luftkonditicnierungskosten widerspiegelt Auch kann eine 13%ige Erhöhung der Produktivität anstelle einer 13%igen Verminderung der elektrischen Energie erhalten werden.

Weiterhin bewirkt das Paraffin enthaltende Schmier-

mittel keine Nebelbildung, wodurch Luftverschmutzungen in der Anlage eliminiert werden. Der erzeugte Cord hat möglicherweise eine bessere Qualität, da er nicht mit Fett verunreinigt ist, welches seine Haftung an Kautschuk vermindert Bei Verwendung für Kleidungsstücke wird die Färbbarkeit von Tuch, das aus dem erfindungsgemäß hergestellten Cord gewebt worden ist, verbessert, da die Oberfläche des Cords erheblieh weniger verunreinigt ist

Aufgrund der Tatsache, daß das Schmiermittel etwa

40 bis 50 Stunden verbleibt, sind nur etwa '/> bis Vio des Verbrauchs des Paraffingrundschmiermittels erforderlich, als es bei dem bekannten Schmiermittel der Fall ist Dazu kommt noch, daß das Paraffingrundschmiermittel

fest ist und beim Gebrauch erheblich weniger Verschmutzungen mit sich bringt als das nach dem Stand der Technik verwendete Fett,

Es ist lediglich notwendig, eine geringe Menge auf einen kleinen Bogen des Rings zu geben, und der Nylontraveller nimmt das Schmiermittel auf und breitet es aus. Das Schmiermittel auf Paraffingrundlage vermindert auch signifikant die Reibung zwischen dem Nylontraveller und dem Stahlring, wodurch die Verwendung von leichteren Travellern gestattet wird. Nachteiligerweiie ist das Schmiermittel auf Paraffingrundlage so gut, daß sich auf einigen Maschinen die Traveller beim Abschalten zu schnell drehen, wodurch bewirkt wird, daß das Ende des Garns abgeknickt wird, weil eine zu große Verzwirnung verliehen worden ist

Das Paraffin stellt auf Gewichtsprozentbasis die Hauptmenge des Schmiermittels auf Paraffinbasis dar. Der geringere Bestandteil ist ein herkömmliches Fett, das zum Schmieren der Zwirnmaschinenringe verwendet wird. Vorzugsweise ist der Gehalt des Paraffins in dem Schmiermittel auf Paraffinbasis 75 bis 85 Gew.-%. Das herkömmliche Fett, das als Schmiermittel für einen Zwirnmaschinenring verwendet wird, enthält ein Grundöl, das bei Raumtemperatur flüssig ist i'orzugsweise liegt die SUS-Viskosität bei Raumtemperatur im Bereich von 30 bis 600. Hinsichtlich Zwirnmaschinenring-Schmiermittem wird auf die US-PS 38 16 346 verwiesen. Es wird in Betracht gezogen, daß das erfindungsgemäße Schmiermittel aus Paraffin und dem Grundöl ohne den Verdicker formuliert werden kann. Das verwendete Paraffinwachs hat einen Schmelzpunkt oberhalb Raumtemperatur, 27⁰C, und vorzugsweise von 44 bis 65"C, am meisten bevorzugt von 49 bis 60⁰C.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine stark vereinfachte, schematische Zeichnung einer Garnzwirnmaschine, bei der sich das erfindungsgemäße Schmiermittel auf dem Zwirnmaschinenring befindet

Fig.2 eine Querschnittsansicht des Travellers, der sich um die Peripherie des Zwirnmaschinenrings herum dreht um dem Garn eine Verzwirnung zu verleihen und

Fig.3a bis 3f Diagramme, die den verminderten elektrischen Bedarf für den Betrieb von Zwirnmaschinen bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schmiermittels im Vergleich zu dem bekannten Fett zeigen.

Der erste Bestandteil dieser Zusammensetzung ist 31,25 Gew.-% handelsübliches Spezialfett das 19,2% Natriumsalz von Fettsäuren (hauptsächlich ölsäure), 323% Kohlenwasserstoffwachs und 48,5% Mineralöl enthält Solche Fette werden von mehreren Firmen an die Textilindustrie geliefert

Die zweite Komponente des erfindungsgeniaßen Ringschmiermittels ist ein handelsübliches Paraffinwachs. Die Spezifikation dieses Produkts ist in der nachfolgenden Aufstellung angegeben.

Gulfwax40

Spezifisches Gewicht	41,3
ASTM D 287; API theoretisch	60,0
Schmelzpunkt, ASTM D 87 (°C)	-
ASTM D 127 (⁰C)	58,9
Gerinnungspunkt, ASTM D 938 (⁰C)
Durchdringung, ASTM D 1321	14
ca. 25° C	40
ca. 37.8⁰C

Viskosität, SUS	-
ca, 65,6° C	46,8
ca, 82,2° C	41,6
ca. 98,9° C	235
Flammpunkt, (⁰C)	-
Trübungspunkt, ASTM D 97 (⁰C)	+ 30
Farbe, Sayboldt	-
Farbe, ASTM D 1500
Geruch,	geringfügig
fester Zustand	sehr
flüssiger Zustand	geringfügig
	0,15
Ölgehali, ASTM D 721 (%)	24,7
Zugfestigkeit, ASTM D 1320 (kg/cm²)	29,7
Bruchmodul, ΤΛΡΡΙ-655 (kg/cm*)
Oxidationsstabilitätstest, 135⁰C
vorgeschlagene ASTM-Methode (1955)	749
Induktionsperiode: Minuten
Ultraviolettabsorption:	< 0,01
ca. 290 //m, ASTM D 2008	TVp I
API-Klassifikation
Blockierungspunkt, ASTM D 1465	37,2
Aufnahmepunkt (⁰C)	42,2
Blockierungspunkt (⁰C)	0,4
Jodzahl	442
Molekulargewicht	1,4359
Brechungsindex
Destillation,
Vakuum korrigiert auf 760 mmH₂	429
5% Punkt (⁰C)	432
10% Punkt (⁰C)	451
50% Punkt (⁰C)	463
70% Punkt (⁰C)	480
90% Punkt (⁰C)

Es kann anstatt dessen aber auch jedes beliebige andere Paraffin mit guter Qualität verwendet werden.

Dieses Paraffinwachs hat einen Schmelzpunkt von 60° C und ist in einer Menge von 68,75 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung vorhanden. Der G^samtparaffinwachsgehalt beträgt etwa 78,9%.

Die zwei Bestandteile werden in einen geschmolzener Zustand gebracht indem sie in einen Behälter eingebracht werden, der in siedendes Wasser eingelassen wird. Durch Rühren des Gemisches wird es homogen. Das Gemisch wird sodann in Formen gegossen, um eine Gestalt zu bilden, die leicht in der Hand für die Aufbringung auf die Zwirnmaschinenringe gehalten werden kann. Nach dem Abkühlen - ist das resultierende Produkt ein festes Schmiermittel. Die beste, in Betracht gezogene Art und Weise würde es sein, die Bestandteile in einem erhitzten Extruder zu vermischen und sie in die Gestalt einer handhabbaren Stange zu extrudieren.

Dd* so hergestellte, feste Schmiermittel wurde auf Zwirnmaschinenringe aufgebracht die bei der Herstellung von Reifencord verwendet werden. Das Schmiermittel 7 wurde auf einen Bogen von etwa 60° auf der Innenseite des Rings 6 aufgebracht Bei der Bewegung des Travellers 5 um das aufgebrachte Schmiermittel 7 nimmt er eine kleine Menge des Schmiermittels auf der Vorderseite auf, schmiert sich selbst und breitet das Schmiermittel 7 um den Ring herum aus. Der Betrieb der Garnzwirnmaschine ist wie folgt Von der Spule 1 wird ein Bündel von Endlosfäden durch eine Öse 2 zugeführt Die Spindel 3 dreht die Spule 4 mit konstanter Geschwindigkeit Das Bündel der Endlosfäden wird mit einer genügenden Geschwin-

digkeit zugeführt, daß das gewünschte Ausmaß der Verzwirnung erhalten wird, wenn sich das Bündel entlangbewegt. Der Traveller 5 gleitet frei um den Ring 6. Die durch den Zug des Travellers bewirkte Spannung bewirkt, daß das Garn auf der Spule mit der gleichen Geschwindigkeit aufgewickelt wird, wie es durch die Rollen zugeführt wird. Die zweite Stufe der Herstellung von Reifencord besteht darin, zwei oder mehrere Schichten von verzwirnten Fädenbündeln zu nehmen und sie in die Zwirnmaschine der F i g. 1 einzugeben. Das resultierende Produkt ist ein vielschichtiger, verzwirnter Cord.

Es wurde gefunden, daß die Produktivität des Garns

in aufgrund des verbesserten Schmiermittels um 13% erhöht werden könnte, da keine Nebelbildung des Schmiermittels erfolgte. Weiterhin war nur '/s der Schmiermittelmenge im Vergleich zu dem bekannten Schmiermittel erforderlich, und das Schmiermittel hält 30 bis 50 Stunden an. Weiterhin war seine Verwendung mit erheblich weniger Verschmutzungen verbunden. Das Schmiermittel wurde auf einer Anzahl von einzelnen Zwirnmaschinen verwendet, um den elektrischen Bedarf mit demjenigen bei Verwendung eines bekannten Schmiermittels zu vergleichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt. »Grax« ist das erfindungsgemäße Schmiermittel.

Tabelle I

Zwirn	Molor-	Geschwin	Garnzusammen	Schmier-	Grillte des	KWII pro	KWH	DifTerenz
maschine	pröHe	digkeit	setzung	millcl-	Travellers	Abnahme
Nr.		U/min		I>P
8	20	3600	840/2/2	IcU	G-201-C	135.0
8	20	3600	840/2/2	Grax	G-201-C	124.9		8.1%
18	25	3200	1300/3	Fett	J-212-C	111.3
18	25	3200	1300/3	Grax	J-212-C	104.2		6.8%
30	25	3600	1000/3	Fett	J-I54-C	130.5
30	25	3600	1000/3	Grax	J-154-C	124,3		5,0%
52	20	3600	1000/3	Fett	J-154-C	113.9*)
43	20	3600	1300/3	[-eil	J-212-C	114,6
43	20	3600	1300/3	Cirax	J-212C	95,8		19.6%
49	20	3600	1260/2	teil	J-154-C	230,9
26	25	3600	1260/2	Fett	J-154-C	233,0-')
49	20	3600	1260/2	Grax	J-154-C	212.4		8,7%
11	25	3600	1300/3	Fell	J-212-C	123,2		(Kontrolle)
27	25	3600	1300/3	Grax	J-212-C	101,8		21,0%
27	25	3950	1300/3	Grax	J-154-C	94.2	G'	+ 9,7%
							KWH	-30.8%
27	25	4250	1300/3	Grax	J-I54-C	102,4	G	+ 18,1%
							KWH	-20,7%
27	25	4250	1300/3	Grax	J-154-C	102,1	G	+ 18,1 %
							KWH	-20.7%
27	25	4600	1300/3	Grax	J-119-C		G	+ 27,8%

-) 20-PS-Motor im Vergleich zu der Zwirnmaschine Nr. 10. Der Be! rieb eines 25-PS-Motors mit einer Umdrehungszahl von ca. 3600 ist

müßig und kostet Geld.

^) Wie oben, jedoch umgekehrt. Nr. 26 ist unterbeladen, was Geld kostet. G = Geschwindigkeit.

Der Wert für Nr. 43 scheint nicht zu stimmen, wofür jedoch keine Erklärung vorliegt Die genauen Ersparungen durch die einfache Aufbringung von Grax scheiner. etwa 8% zu betragen. Es scheint jedoch, daß durch Erhöhung der Geschwindigkeit und Veränderung der Travellergröße (und durch Verwendung von Grax) eine 10%ige Geschwindigkeitserhöhung erhalten werden kann, während der elektrische Verbrauch um 30% erniedrigt wird.

Das erfindungsgemäße Schmiermittel ist nahezu 2 Jahre im Entwicklungszustand gewesen. Beim Beginn wurden Versuche durchgeführt, um reines Paraffin als w> Schmiermittel zu verwenden. Das Produkt arbeitete zwar bei Betriebsbedingungen gut, jedoch war der Beginn problematisch. Der Reibungszug bei Anfangstemperaturen war nämlich zu groß, als daß reines Paraffin verwendet werden konnte. Es wurden sodann Versuche gemacht, um das Paraffin mit anderen Schmiermitteln zu mischen, um das Beginriprobiem zu lösen. Alle Versuchsarbeiten erfolgten auf einer Einheit von Ringzwirnmaschinen und das brauchbare Produkt, das auf der einen Einheit erzeugt wurde, wurde zur Herstellung von Reifen verwendet die verkauft wurden. Es wird nunmehr angenommen, daß das erfindur .sgemäße Schmiermittel auch auf mehreren hundert anderen Garnverzwimungseinheiten in der Anlage verwendet werden wird. ,

Nachdem der Großteil der Garnzwirnmaschinen in der Anlage auf das erfindungsgemäße Schmiermittel umgestellt worden ist, wurden die jährlichen Kostenersparnisse aufgrund eines verminderten Energiebedarfs der Zwirnmaschinen anhand des tatsächlich verminderten elektrischen Bedarfs der Zwirnmaschinen errechnet Die Ersparnisse gingen über 88 000 Dollar pro Jahr hinaus.

In den Fig.3a, b, c, d, e und f ist der elektrische Verbrauch von verschiedenen Garnzwirnmaschinen vom "Beginn unter Verwendung des erfindungsgemäßen Schmiermittels (o) im Vergleich zs asm bekannten Schmiermittel (x) dargestellt Allgemein gesprochen,

wird ein Zwirnmaschinenring üblicherweise bei einer geschätzten Temperatur von 38 bis 50° C betrieben.
In der folgenden Tabelle II ist der in PS ausgedrückte

Tabelle Il

Energiebedarf des Antriebsmotors, die Art des verzwirnten Garns, der Typ des Rings und die Umdrehungsgeschwindigkeit der Spule angegeben.

Fig.

JIa
3 b
3c
3d
3e
3Γ

25
20
20
25
25
20

Garn

U/min

1300

Polyester

1260/2

Nylon

840/2/2

Nylon

1300/3

Polyester

1000/1/3

Polyester

1300/1/3

vertikale Rille mit 25.4 cm 3600

vertikale Rille mit 25.4 cm (etwa 45°) 3500

doppelter, vertikaler Rillenring mit 17cm 3560

vertikale Rille mit 25.4 cm (etwa 45°) 3200

vertikale Rille mit 25.4 cm (etwa 45°) 3570

Ring mit vielen Rillen mit 25.4 cm 3500

Aus den Diagrammen 3a - 3f wird ersichtlich, daß der elektrische Verbrauch während der Anfangsperiode nach dem Beginn bei dem erfindungsgemäßen Schmiermittel höher ist als bei dem Schmiermittel nach dem Stand der Technik. Jedes Diagramm enthält die Werte einer unterschiedlichen Zwirnmaschine. Die elektrischen Verbrauchseigenschaften variieren von Zwirnmaschine zu Zwirnmaschine. Nach dem Verstreichen der Anfnngsperiode sind jedoch die elektrischen Erfordernisse beim Betrieb mit dem erfindungsgemäßen Schmiermittel erheblich geringer als beim Schmiermittel nach dem Stand der Technik.

Es wird in Betracht gezogen, daß die Verwendung eines niedriger schmelzenden Paraffins den Energiebedarf beim Beginn vermindern würde, und eine solche Zusammensetzung wird untersucht werden.

Das beste Paraffinwachs, das für die Erfindung in Betracht gezogen wird, hat einen Schmelzpunkt von etwa 48,9'C.

Bei allen oben angegebenen Tests wurde die Zusammensetzung mit 68,75% des oben spezifizierten Paraffinwachses verwendet.

Frühe Arbeiten wurden durchgeführt, bei denen Haushaltsparaffin v/erwendet wurde, das normalerweise für das Einwecken verwendet wird. Dieses Wachs schmolz etwas in der Gegend von 48,9°C. Der Zug war so groß, daß etwa 20% der Traveller von den Ringen abgezogen wurden. Sodann wurde ein 50 — 50-Gemisch aus oben erwähntem Extra Spezialfett und Haushaltsparaffin formuliert, das zwar funktionierte, jedoch nicht gut handhabbar war. Ein 60-40-Gemisch aus Extra Spezialfett — Haushaltsparaffin wurde untersucht, welches gut arbeitete.

Der erzeugte Kabelcord kann für Reifen, Förderbänder, Unter lagematerialien für Vinylpolstersachen und für Kleidungsstücke verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zwirnmaschinenring-Schmiermittel for einen Nyloptraveller auf einem Zwirnmaschinenring, enthaltend ein Gründet mit einer SUS-Viskosität bei 20° C im Bereich von 30 bis 600 aus der Gruppe hydroraffiniertes, naphthenisches Petrolöl, hydroraffiniertes, paraffinisches Petrolöl, lösungsmittelraffiniertes, paraffinisches Petrolöl und hydriertes Polyolefinöl oder aus Gemischen dieser Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schmiermittel eine Hauptmenge eines Paraffinwachses vorhanden ist

2. Zwirnmaschinenring-Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Paraffinwachs in einer Menge von 75 bis 85% vorhanden ist

3. Zwirnmaschinenring-Schmiermittel für einen Nylontraveller auf einem Zwirnmaschinenring, enthaltend ein Grundöl mit einer SUS-Viskosität bei 20° C im Bereich von 30 bis 600 aus der Gruppe hydroraffiiiiertes, naphthenisches Petrolöl, hydroraffiniertes, paraffinisches Petrolöl, lösungsmittelraffiniertes, paraffinisches Petrolöl und hydriertes Polyolefinöl oder aus Gemischen dieser Komponenten, ein Petrolöl, ein Korrosionsinhibitor-Antioxydans, Schmierhüfsmittel und fettbildende Verdicker, dadurch gekennzeichnet, dab in dem Schmiermittel eine Hauptmenge eines Paraffinwachses vorhanden ist