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"Düse zum Verflechten von Multifilamentfäden"
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verflechten von Endlosfilamenten
eines Filamentbündels aus Chemiefasern, bei dem das Filamentbündel einem Feld von
quer zum Fadenleitkanal gerichteten Fluidstrahlen ausgesetzt wird.
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Die Erfindung betrifft dabei insbesondere eine Düse zum Verflechten
von Multifilamentfäden mit einem Fadenleitkanal, der sich in einem Düsenblock in
Längsrichtung erstreckt, der ei. Einlaßöffnung an einer Seite und eine Auslaßöffnung
an der gegenüberliegenden Seite des Düsenblocks aufweist und dessen lichte Weite
ein Vielfaches des Fadendurchmessers ist. In den Fadenleitkanal sind Düsen gerichtet,
welche an eine Fluidquelle angeschlossen sind und die Düsenmündungen aufweisen,
deren Längsachsen quer zum Fadenleitkanal gerichtet sind. Von den Düsenmündungen
liegen zwei in einer gemeinsamen, den Fadenleitkanal schneidenden Ebene.
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Zur Ausübung des eingangs erwähnten Verfahrens zum Verflechten von
Endlosfilamenten gibt es eine Vielzahl von Lösungsvorschlägen.
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Danach sind die zur Verflechtung dienenden Fluidstrahldüsen beispielsweise
nach der US-PS 3 443 292 in Fadenlaufrichtung hintereinander angeordnet oder es
sind zwei Fluidstrahldüsen vorgesehen, die in einer quer zur Fadenlaufrichtung liegenden
Ebene angeordnet sind und gemäß der US°PS 3 458 905 entgegengesetzt zueinander gerichtet
sind. Ferner wurde bereits in der US-PS 3 751 775 vorgeschlagen, daß mehrere, in
einer zur Fadenlaufrichtung querliegenden Ebene angeordnete Fluidstrahldüsen Tangenten
an einen zum Fadenlauf konzentrisch gedachten Kreis bilden oder daß gemäß der US-PS
3 727 274 mehrere parallele Fluidstrahldüsen in einer Normalebene zum Fadenleitkanal
angeordnet sind, von denen zwei Düsenmündungen tangential in den Fadenleitkanal
münden, während eine dritte Düsenmündung auf der gegenüberliegenden Seite des Fadenleitkanals
angeordnet ist und radial zwischen den beiden erstgenannten Düsenmündungen in den
Fadenleitkanal mündet.
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Alle genannten Vorschläge zur Ausbildung und Anordnung der Düsenkanäle
und Düsenmündungen in einer derartigen Düse zum Verflechten von Endlosfilamenten
mögen dazu beigetragen haben, das eingangs angegebene Verfahren zum Verflechten
von Einzelfilamenten eines Filamentbündels industriell reif zu machen, so daß es
heute vielfach möglich ist, das bisher übliche Zwirnen der Fäden durch ein Verflechtverfahren
zu ersetzen. So wird das Flechtverfahren heute nicht nur für glatte Filamente eingesetzt,
um das Zwirnen des Filamentbündels zu ersetzen, sondern es wird auch für gekräuselte
Filamentbündel angewandt. Hier erleichtert das Verflechten das Aufspulen und das
anschließende Abwickeln; ferner kann durch das Verflechten eine Modifikation der
zuvor eingebrachten Kräuselung des Filamentbündels erzielt werden.
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Es hat sich insbesondere bei der Verflechtung eines zuvor gekräuselten
Filamentbündels als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die in Anspruch 1 angegebenen
Maßnahmen für die Anordnung der Fluidstrahldüsen und die Düsenmündungen gemeinsam
vorliegen, da hieraus in verfahrenstechnischer Hinsicht ein Erfolg resultiert, der
weit über die vorhersehbare Wirkung der einzelnen Maßnahmen und auch über die Summe
der Einzelwirkungen dieser Maßnahmen hinausgeht. So ist es als erfindungswesentlich
anzusehen, daß das Filamentbündel aufgrund der in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen
und aufgrund der auszuwählenden geometrischen Verhältnisse der Düsenquerschnitte
und des Fadenleitkanalquerschnittes bei der verfahrensmäßig vorgegebenen Fadenspannung
im Fadenleitkanaldefiniert geführt wird, und zwar so, daß das Filamentbündel sich
im wesentlichen ausschließlich in dem Bereich des Fadenleitkanals bewegen kann,
der zwischen den sich schneidenden Fluidstrahlen und dem Wandabschnitt des Fadenleitkanals
gebildet wird, in dem die zugehörigen DüsenmündunSen der beiden Fluidstrahlen angeordnet
sind.
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Da eine oder mehrere weitere Düsenmündungen den beiden ersten Düsenmündungen
im wesentlichen gegenüberliegend i Fadenleitkanal angeordnet und in den Bereich
zwischen die in einer
gemeinsamen Querebene liegenden Düsenmündungen
gerichtet sind, wird im Ergebnis erreicht, daß das Filamentbündel durch die Fluidstrahlen
in schnelle Querbewegungen versetzt wird und häufiger und in regelmäßigeren Abständen
verflochtene Stellen aufweist. Die einander entgegengerichteten Luftströmungen üben
extrem gegensätzliche Impulse aus, was zu einer sehr intensiven und dauerhaften
Verflechtung führt.
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Als besonders vorteilhaft wird vorgeschlagen, daß gemäß Anspruch 3
eine einzige weitere Düsenmündung in der von den ersten beiden Düsenmündungen definierten
Querebene vorliegt, wobei gemäß Anspruch 8 diese gemeinsame Querebene für sämtliche
Düsenmündungen eine Normalebene zum Fadenleitkanal darstellt. Andere vorteilhafte
Auführungen, nach denen das vorliegende Prinzip der definierten Faden führung im
Fadenleitkanal gleichfalls verwirklicht wird, sind in den Ansprüchen 4 bis 6 angegeben.
Dabei ist insbesondere die Modifikation hervorzuheben1 bei der zwei weitere Düsenmündungen
derart auf das Filamentbündel gerichtet sind, daß sich die Fluidstrahlen im wesentlichen
in der von den beiden anderen Düsenmündungen definierten Querebene schneiden.
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In Anspruch 7 ist eine weitere, bevorzugte Ausführung der Erfindung
angegeben, bei der die weitere Düsenmündung als Schlitzmündung ausgebildet ist.
Bei dieser Ausführung erstreckt sich der Düsenschlitz in der Längsebene, die die
Längsachse des Fadenleitkanals und die Winkelhalbierende zwischen der Längsachse
der beiden ersten Düsenmündungen aufspannen. In dieser Ausführungsform ist die Axialebene
des Fadenleitkanals gleichzeitig die Symmetrieebene für die beiden anderen Düsenmündungen.
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Schließlich wird in Anspruch 9 vorgeschlagen, die Fluidstrahldüsen
unter einem spitzen Winkel von mindestens 300 und weniger als 900 zum Fadenleitkanal
anzuordnen, wodurch beispielsweise ein zusätzlicher Fördereffekt der Fluidstrahlen
auf das Filamentbündel entsteht.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand der lediglich Ausführungsbeispiele
darstellenden Zeichnung und anhand von Versuchsergebnissen beschrieben. Im einzelnen
stellen dar: Fig. 1a/b die Düse zum Verflechten von Multifilamentfäden mit in einer
Normalebene zum Fadenleitkanal vorliegenden Düsenmündungen im Längs-und Querschnitt;
Fig. . 2 und Fig. 3 Düsen gemäß Fig. 1, jedoch mit jeweils einer weiteren Düsenmündung
vor und hinter der von den sich schneidenden Fluidstrahlen definierten Normalebene
zum Fadenleitkanal; Fig. 4 eine Düse gemäß Fig. 1 mit einer Schlitzmündung; Fig.
5 eine Düse gemäß Fig. 1 mit schräg in den Fadenleitkanal gerichteten Düsenmündungen;
Fig. 6 eine Ausschnittsvergrößerung des Fadenleitkanals gemäß Fig. 1 mit dem von
Fluidstrahlen umgebenen Filamentbündel.
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Fig. 1 zeigt im Längsschnitt (Fig. 1a) und im Querschnitt (Fig. 7b)
eine Düse zum Verflechten von Endlosfilamenten eines Filamentbündels gemäß der Erfindung,
wobei die Darstellung auf das Wesentliche in der geometrischen Anordnung der Fluidstrahldüsen
bezüglich des Fadenleitkanals beschränkt ist. Die Fluidquelle und die Verteilerkanäle
von der Fluidquelle auf die Fluidstrahldüsen sowie andere Details sind zur Vereinfachung
der Darstellungsweise weggelassen worden.
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Die Düse zum Verflechten von Endlosfilamenten eines Filamentbündels
besteht aus einem Düsenblock 1, in welchem sich in Längsrichtung ein Fadenleitkanal
2 erstreckt, der an einer Seite eine Einlaßöffnung 4 und an der gegenüberliegenden
Seite eine Auslaßöffnung 5 aufweist. Die lichte Weite D des Fadenleitkanals 2 beträgt
ein Vielfaches des Durchmessers d des Filamentbündels 6. Die Längsachse
des
Fadenleitkanals 2 ist mit der Bezugszahl 3 bezeichnet. In einer Normalebene 7 zur
Längsachse 3 des-Fadenleitkanals 2 (vgl. Fig. 1b) sind zwei Fluidstrahldüsent8 und
9 angeordnet, die in den Fadenleitkanal gerichtet sind und deren Längsachsen 80
und 90 einen Winkel zwischen 5° und 300, vorzugsweise 100 und 200, miteinander bilden.
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Die Längsachsen dieser Fluidstrahldüsen 8 und 9 schneiden sich hinter
der Längsachse 3 des Fadenleitkanals 2 in der Normalebene 7.
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Die Anordnung der Düsen 8 und 9 ist in allen Ausführungsbeispielen
nach Fig. 1 bis Fig. 4 gleich, wogegen in Fig. 5 die von den Längsachsen 80, 90
der Düsen 8 und 9 definierte Ebene 70 bezüglich des Fadenleitkanals 2 um den Winkel
ß geneigt angeordnet ist. Hierdurch erreicht man infolge der zusätzlichen Axialkomponente
ein verbessertes Einziehen des Filamentbündels 6 und eine Unterstützung der Förderung.
Bei einem diskontinuierlichen Betrieb der Vorrichtung bringt dies Vorteile für die
Handhabung mit sich, da das Filamentbündel sich wegen der Saugwirkung der Düse besser
einfädeln läßt. Dagegen resultiert aus einer Neigung der Ebene 70 gegen die Förderrichtung
der Filamentbündel 6 eine Verbesserung des Verflechteffektes, da die entgegen der
Fadenlautrichtung wirkende Axialkomponente der Fluidstrahlen auf das Filamentbündel
6 eine Bremswirkung ausübt, durch welche die Fadenspannung des zulaufenden Bündels
verringert wird, so daß das Filamentbündel leichter zu öffnen ist und die Fluidstrahlen
intensiver einwirken können. Eine derartige Anordnung wird bei der Ausübung eines
kontinuierlichen Verfahrens bevorzugt. Hierbei hat die Düse zum Einfädeln des Filamentbündels
oftmals einen Längsschlitz über die gesamte Länge des Fadenleitkanals.
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In Fig. 1 ist eine weitere Fluidstrahldüse 10 derart angeordnet, daß
sie den beiden zuvor erwähnten Fluidstrahldüsen 8 und 9 gegenüberliegend in den
Fadenleitkanal 2 mündet und in den Bereich zwischen die Mündungen der beiden Düsen
8 und 9 gerichtet ist. Die Düse 10 liegt dabei grundsätzlich in einer Ebene, die
durch die Längsachse 3 des Fadenleitkanals 2 und die Winkelhalbierende zwiwochen
den Längsachsen 80 und 90 der beiden Düsen 8 und 9 definiert ist. Diese Ebene ist
in sämtlichen Fällen Symmetrieebenefür die
Längsachsen 80 und 90
der Düsen 8 und 9.
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Im Sonderfall der Düsenausbildung gemäß Fig. 1 liegen alle drei Düsen
8, 9 und 10 in der Normalebene 7 zum Fadenleitkanal 2. Daß dies nicht so sein muß,
insbesondere daß die Ebene 70, in der die Düsen 8 und 9 liegen, gegen den Fadenleitkanal
2 unter dem Winkel2 geneigt sein kann, zeigt Fig. 5.
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Die Düse nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Düse nach Fig. 1 durch
die Anordnung zweier paralleler Fluidstrahldüsen 1t und 12, von denen die eine -
in Fadenlaufrichtung gesehen - vor und die andere hinter der Ebene 7 liegt, in welcher
die Fluidstrahldüsen 8 und 9 auf das Filamentbündel 6 einwirken. Die Düsen 11 und
t2 sind entsprechend der Düse 70 so angeordnet, daß sie den Düsen 8 und 9 gegenüberliegend
in den Fadenleitkanal 2 münden und in den Bereich zwischen die beiden Düsen 8 und
9 gerichtet sind.
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Fig. 3 zeigt eine Düse, bei der in Weiterbildung der Düse nach Fig.2
die den Fluidstrahldüsen 8 und 9 entgegengerichteten Düsen 13 und 14 so angeordnet
sind, daß sich ihre Längsachsen in der Normalebene 7 des Fadenleitkanals 2 schneiden,
die von den Längsachsen 80, 90 der Fluidstrahldüsen 8 und 9 definiert ist.
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Wie bereits erwähnt wurde, kann die von den Düsen 8 und 9 definierte
Ebene zum Fadenleitkanal 2 auch einen von 900 abweichenden Winkel aufweisen. In
diesem Fall schneiden sich die Längsachsen der Düsen 13 und 14 erfindungsgemäß in
dieser zum Fadenleitkanal 2 geneigten Ebene, vorzugsweise in der Nahe der Wand des
Fadenleitkanals 2.
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Fig. 4 zeigt schließlich die Ausbildung der den Fluidstrahldüsen 8
und 9 entgegengerichteten Düse als Schlitzdüse 16, deren Mündung sich in der Längsebene
erstreckt, die durch die Längsachse 3 des Fadenleitkanals 2 und die Winkelhalbierende
17 zwischen den Längsachsen 80 und 90 der Düsen 8 und 9 aufgespannt ist. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist diese Längsebene wieder die Symmetrieebene zu
den Fluidstrahldüsen 8 und 9.
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Fig. 5 zeigt die bereits oben erwähnte Neigung der von den Längsachsen
80, 90 der Fluidstrahldüsen 8 und 9 definierten Ebene 70 in bzw. gegen die Fadenlaufrichtung
und die Anordnung der Düse 100, die auf den Wandbereich des Fadenleitkanals 2, zwischen
die Mündungen der Düsen 8 und 9, gerichtet ist.
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Bei allen Ausführungen der gezeigten Düsen zum Verflechten der Endlosfilamente
von Filamentbündeln 6 ist die geometrische Anordnung der Fluidstrahldüsen erfindungsgemäß
so getroffen, daß, vie in Fig. 6 in vergrößerter Darstellung im Querschnitt gezeigt,
das Filamentbündel durch dynamische Kräfte wie der einbeschriebene Kreis in den
Sektor des Fadenleitkanals 2 gehalten wird, der von den sich schneidenden Fluidstrahlen
der Düsen 8 und 9 und dem Wandbereich zwischen den Düsenmündungen gebildet wird.
Dabei erreicht man durch den entgegengesetzt zu den Fluidstrahldüsen 8 und 9 gerichteten,
weiteren Fluidstrahl, der durch die Düse 10 oder die Düsen 11 und 12 bzw. 13 und
14 oder 16 erzeugt wird, daß das Filamentbündel 6 während der Behandlung in der
vorbeschriebenen Position gehalten und zu intensiven Schwingungsbewegungen senkrecht
zur Fadenlaufrichtung angeregt wird. Die Schwingungebewegung zwischen den beiden
Fluidstrahlen der Düsen 8 und 9 erzeugt dabei im laufenden Filamentbündel regelmäßig
auftretende verflochtene und offene Stellein, Anhand des folgenden Beispiels wird
der durch die beschriebene Dilsenanordnung erzielte Erfolg veranschaulicht: Ein
nach den Verfahren gemäß der DE-OS 26 32 082 texturierter Polypropylenfaden iit
den Titer 2600 dtex, bestehend aus 140 Endlosfilatenten wird vor den Düsentextnrieren
bei einer Geschwindigkeit von 2000 m/ in verstreckt, danach bei einer Fadengeschwindigkeit
von 1560 rin durch Fluidstrahlen verflocbten und schließlich mit dieser Geschwindigkeit
aufgespult.
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Der an der Düse zum Verflechten der Einzel filamente des Fadens anstehende
Luftdruck
betrug 6 bar Uberdruck; der Verbrauch an Druckfluid betrug bei Verwendung einer
Düse gemäß Fig. 1 30 Norm m)/h, wenn alle Fluidstrahldüsen 8, 9 und 10 angeschlossen
waren. Dabei betrugen der Durchmesser des Fadenleitkanals D = 7 mm und die Durchmesser
der Fluidstrahldüsen jeweils 2,2 mm. Bei einer Fadenkraft von 58,8 cN vor der Flechtdüse
und 98,1 cN hinter der Flechtdüse wurden die Fäden verflochten und die Auswertung
der Ergebnisse auf einem Entanglemcnt-Tester" der Fa. Rothschild, Typ R - 2050 vorgenommen.
Dabei wurde die Fadenprobe unter einer Fadenkraft von 117,6 cN durch das Gerät gefördert
und die eingestellte Auslösefadenkraft, bei der ein Knoten registriert wurde, betrug
147 cN.
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Bei der genannten Einstellung wurde eine Verflechtung des Filamentbündels
erzielt, die mit 76 Knoten (verflochtene Stellen) je laufenden Meter Fadenlänge
registriert wurde.
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Im Vergleich hierzu wurde die Düse nur an den beiden Fluidstrahldüsen
8 und 9 mit dem Druckfluid beaufschlagt. Bei einem verringerten Druckfluidverbrauch
von 20 Norm m3/h, aber ansonsten gleichen Parametern, wurden 23 Knoten /m registriert.
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Bei Beaufschlagung der Einzeldüse 10 mit einem Druckfluidverbrauch
von 10 Norm m3/h wurden 16 Knoten /m festgestellt.
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Schließlich wurde die Anordnung so gewählt, daß zunächst die beiden
sich schneidenden Fluidstrahlen der Düsen 8 und 9 auf die Filamentbündel einwirkten
und der so verflochtene-Faden danach der Einwirkung der entgegengesetzt gerichteten
Düse 10 ausgesetzt wurde.
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Unter den ansonsten gleichen Verfahrensbedingungen des Eingangsbeispiels
wurden insgesamt nur 27 Knoten /m registriert.
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Dies bedeutet, daß die eingangs beschriebene Arbeitsweise mit der
erfindungsgemäßen Düse einen wesentlich größeren Erfolg bringt als die Summe der
Einzelmaßnahmen hatte erwarten lassen. Die Knotenzahl und damit die Qualität der
Verflechtung betrug ca. 280 % der Summe der Wirkung der Einzeldüsen.
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BEZUaSZEICBENAUFSTELLUNQ 1 Düsenblock 2 Fadenleitkanal 3 Längsachse
des Fadenleitkanals 4 Einlaßöffnung 5 Auslaßöffnung 6 Filasentbündel 7 Noraalebene
zum Fadenleitkanal, Querebene 8 Fluidstrahldüse 9 Fluidstrahldüse 10 Fluidstrahldüse
in Fig. 1 11 Fluidatrahidüse in Fig. 2 12 Fluidstrahldüse in Fig. 2 13 Fluidstrahldüse
in Fig. 3 14 Fluidstrahldüse in Fig. 3 16 Fluidstrahldüse (Schlitzdüse) in Fig.
4 17 Winkelhalbierende 70 geneigte Ebene 80 Längsachse der Fluidstrahldüse 8 90
Längsachse der Fluidstrahldüse 9 100 Fluidstrahldüse in Fig. 5 D lichte Weite des
Fadenleitkanals d Durchmesser des Filementbündels « Winkel zwischen den Längsachsen
der Düsen 8 und 9 Neigungswinkel der Ebene 70 gegen die Längsachse des Fadenleitkanals
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