DE3528570A1

DE3528570A1 - Friktionsspinnen von garn und entsprechende vorrichtung dafuer

Info

Publication number: DE3528570A1
Application number: DE19853528570
Authority: DE
Inventors: Gordon Edward Macclesfield Cheshire Cusick; Murat Ahmet Yasar Ankara Susutoglu
Original assignee: University of Manchester Institute of Science and Technology (UMIST); University of Manchester
Current assignee: University of Manchester Institute of Science and Technology (UMIST); University of Manchester
Priority date: 1984-08-23
Filing date: 1985-08-08
Publication date: 1986-03-06
Also published as: JPS61108729A; US4662169A; GB2166166B; GB8421439D0; GB8519439D0; GB2166166A

Description

Friktionsspinnen von Garn und entsprechende Vorrichtung

dafür

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf das Friktionsspinnen von Garnen.

10

Das Friktionsspinnen ist ein Verfahren zur Herstellung eines Garns, bei dem Stapelfasern zugefördert werden, in der Regel mittels eines geeigneten Mediums (z.B. einer Luftströmung), zu einer Garnbildungszone, in der das Garnende durch Friktion gedreht wird, wodurch die Fasern in das sich kontinuierlich bildende Garn regelrecht hineingezogen werden. Das Garn wird entsprechend kontinuierlich der Garnbildungszone entnommen. Die Garnbildungszone wird in der Regel zwischen zwei oder mehr Twist-Elementen gebildet, deren Oberflächen

sich relativ zueinander bewegen (in der Regel jeweils in entgegengesetzten Richtungen), so daß das Garnende durch diese Oberflächen gedreht wird. Die Twist-Elemente können Rollen, Scheiben, Bänder, Walzen oder dergl. sein (in folgenden werden sie allgemein als Walzen bezeichnet), zwischen deren äußere Umfangsflachen die Garnbildungszone ausgebildet wird. Alternativ kann die Garnbildungszone zwischen der äußeren Umfangsflache einer Walze und der inneren Umfangsflache einer Trommel definiert sein, innerhalb welcher die Walze angeordnet ist. Es ist auch denkbar, daß die Garnbildungszone zwischen einer Kombination der oben genannten Twist-Elemente definiert ist, z.B. zwischen einem Band und einer Walze.

Weiterhin ist es denkbar, nur ein einziges Twist-Element zur Ausbildung der Garnbildungszone vorzusehen. Das Garn wird in diesem Falle z.B. durch Saugkraft an einer einzigen drehangetriebenen Walze gehalten unter Drehung des Garns auf der Walzenoberfläche.

Eine bekannte Konstruktion einer Friktions-Spinnvorrichtung umfaßt zwei sich in axialer Richtung parallel zueinander erstreckende Walzen, die sehr nahe zueinander angeordnet sind, so daß zwischen den beiden Walzen eine Garnbildungszone definiert wird. Die Garnbildungszone umfaßt eine Zuführungszone, der die Fasern zugeführt werden, und eine Twist-Zone (siehe unten). Bei der Garnherstellung werden die Walzen in derselben Richtung gedreht (so daß die Oberflächen der Walzen sich in der Garnb-ildungszone in entgegengesetzten Richtungen -zueinander bewegen) und die Stapelfasern einer Seite des zwischen den beiden Walzen definierten Spaltes zugeführt ι das gesponnene Garn wird dann in Richtung des Walzenspaltes herausgezogen. Die Fasern können dem Walzen-

und zwar z.B. durch einen Schlitz hindurch. Eine oder beide Walzen können perforiert ausgebildet sein, so daß die Fasern auf die Walzen gezogen werden durch eine innerhalb der Walzen wirkende Saugkraft (Unterdruck). 5

Die Fasern werden dem Walzenspalt auf einer Länge desselben zugeführt, die die Zuführungszone definiert; und das sich ausbildende Garn wird dann längs der sogenannten Twistzone in Richtung der Garnabführung transportiert. In der Zuführungszone wird den Fasern durch die Walzen ein Twist aufgeprägt. Als Ergebnis dieses Twistes schließen sich die Fasern dem Garnende an; wenn dann das Garn abgezogen wird, wird diesem ein weiterer Twist aufgeprägt in der Twist-Zone aufgrund des Friktionskontaktes zwischen den drehangetriebenen bzw. rotierenden Walzen einerseits und dem Garn andererseits. Der Friktionskontakt zwischen den Fasern und/oder dem Garn einerseits und den rotierenden Walzen andererseits kann durch die oben erwähnte Ansaugung verstärkt werden.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß der Twist-Wirkungsgrad dieses Verfahrens gering ist (manchmal weniger als 20 %) wegen des tangentialen Schlupfes zwischen dem sich ausbildenden Garn und den rotierenden Walzen.

Ferner hat die Erfahrung gezeigt, daß mit diesem Verfahren ein Garn mit nur relativ geringer Spannung hergestellt werden kann aufgrund der niedrigen Normalkraft zwischen den Walzen und dem sich ausbildenden Garn.. .^

Die oben genannten Probleme begrenzen bzw. beeinflussen das Verfahren und/oder das damit hergestellte Produkt in folgender Weise:

(1) Die Herstellungsgeschwindigkeit eines Garns mit vorgegebenem Twist;

(2) der Twist eines Garns, das mit vorgegebener Geschwindigkeit hergestellt werden soll; (3) die Festigkeit des Garns; und

(4) die Dichte und Struktur"des Garns, insbesondere hinsichtlich der radialen Verteilung des Twistes.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile zu vermeiden bzw. zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Friktionsspinnen eines Garns gelöst, bei dem Stapelfasern in eine Garnbildungszone eingeführt werden, in der das Garnende durch Friktionskontakt mit mindestens einem Twistelement gedreht und das Garn aus der Garnbildungszone herausgezogen werden, wobei ein Luftstrom auf das Garn bzw. auf das sich ausbildende Garn in der Garnbildungszone gerichtet wird, um die Friktionskräfte zwischen dem Garn (bzw. dem sich ausbildenden Garn) und dem Twistelement zu erhöhen.

Der Luftstrom erhöht die tangentialen und axialen Friktionskräfte zwischen dem Garn (bzw. dem sich ausbildenden Garn) und dem Twist-Elementen und führt zu einer Verbesserung bzw. Erhöhung des Wirkungsgrades des Twist-Prozesses. Auch werden durch den Luftstrom die Axialspannung und Garnkohäsion durch Verfestigung der Garnstruktur erhöht.

Die Erfindung betrifft auch eine Friktions-Spinnuorrichtung mit einer Garnbildungszone, die mindestens ein Twist-Element zum Drehen eines Garnendes durch Friktignskontakt sowie eine Einrichtung zum Abziehen des Garnes aus der Garnbildungszone umfaßt, wobei ferner eine Einrichtung zur Erzeugung eines Luftstromes vorgesehen

ist derart, daß der Luftstrom in die Garnbildungszone richtbar ist, um die Friktionskräfte zwischen dem Garn bzw. dem sich ausbildenden Garn einerseits und dem Twist-Element andererseits zu erhöhen.

Vorzugsweise wird die Garnbildungszone zwischen zwei Twist-Elementen gebildet (z.B. wie oben ausgeführt), deren Oberflächen sich in der Garnbildungszone in entgegengesetzten Richtungen zueinander bewegen. 10

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Friktions-Spinn-

vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung;

Fig. 2 eine Stirnansicht der Vorrichtung nach Fig.

in Richtung der Pfeile A-A; und

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtugn nach

Fig. 1 in Richtung des Pfeiles B, wobei Details der Düse und Zuführungswalzen weg

gelassen sind.

Wie' die Zeichnung erkennen läßt, wird Garn 1 aus Stapelfasern 2 in einer Friktions-Spinnvorrichtung hergestellt, die zwei sich in axialer Richtung parallel zueinander erstreckende und in geringem Abstand voneinander .angeordnete Walzen 3 aufweist, zwischen denen ein Spalt 4 definiert wird. Die Walzen 3 werden in derselben Richtung (Pfeile 2 in Fig. 2) angetrieben. Ein Paar von Garnwalzen 5 sind zum Abziehen des Garnes 1 in Richtung des Walzenspaltes 4 vorgesehen.

Die Stapelfasern werden im Spalt 4 (vorzugsweise mittels einer Luftströmung) längs einer Zuführungszone 6 zugeführt, in der ein vorbestimmter Twist den Fasern aufgeprägt wird unter Anschluß an das Garnende; das Garn 2 bewegt sich dann längs einer Twist-Zone 7, um dann aus den Walzen 3 durch die Garnwaüzen 5 herausgezogen zu werden.

Insoweit ist die Friktions-Spinnvorrichtung in herkömmlicher Weise aufgebaut. Gemäß der Erfindung ist jedoch zusätzlich eine Düse 8 vorgesehen, mit der ein Luftstrom in den Spalt 4 gerichtet wird, um das Garn 1 und/oder die Fasern 2 in diesen zu drücken, so daß der Friktionskontakt mit den Walzen 3 erhöht wird.

wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist die Düse so angeordnet, daß der Luftstrom senkrecht in die Twist-Zone 7 gerichtet ist bzw. bläst. Es sind jedoch eine Vielzahl von alternativen Orientierungen für die Düse denkbar; einige Alternativen sind in Fig. 1 in gestrichelten Linien dargestellt. Die Düse (in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 8a gekennzeichnet) kann so gerichtet sein, daß der Luftstrom unter einem Winkel in die Twist-Zone 7 bläst. Alternativ kann die Düse (in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 8b gekennzeichnet) sogerichtet sein, daß der Luftstrom in die Zuführungszone 6 des Spaltes 4 bläst. Selbstverständlich kann die Düse 8 (oder 8a bzw. 8b) unter den verschiedensten Winkeln angeordnet sein.

Die Düsen 8, 8a und 8b können z.B. durch Rohre mit Kreisquerschnitt mit einem inneren Durchmesser von

3 bis-5 mm gebildet sein; es sind auch Rohre bzw.- - Röhrchen mit anderen Querschnittsformen denkbar. Der Luftdruck, unter dem die Düse 8, 8a bzw. 8b beaufschalgt wird, kann z.B. bis zu 4 bär betragen, wobei bei höheren Drücken bessere Ergebnisse erzielt werden.

Die optimale Kombination von Düsenquerschnitt und Größe sowie Luftdruck ist abhängig von der Ausbildung der Friktions-Spinnvorrichtung und der Masse pro Längeneinheit des herzustellenden Garnes. 5

Es ist natürlich auch möglich, mehr als eine Düse anzuordnen, z.B. eine Düse für einen in die Zuführungszone 6 gerichteten Luftstrom und eine weitere Düse für einen in die Twist-Zone 7 gerichteten Luftstrom. Alternativ ist es möglich, zwei Düsen vorzusehen, die so angeordnet sind, daß die Luft zu den beiden gegenüberliegenden Selten des Spaltes 4 gerichtet wird. In diesem Falle arbeitet diejenige Düse, die an der Faserzuführungsseite des Spaltes 4 angeordnet ist, mit einem größeren Druck. Die Verwendung von zwei an gegenüberliegenden Seiten des Spaltes 4 angeordneten Düsen bringt in gewissen Fällen Vorteile.

Die folgenden Tests und Testergebnisse lassen die Vorteile der Erfindung gut erkennen:

Mit 60 mm langen und 3.3. dtex Acrylfasern wurde auf einer DREF 2 Friktions-Spinnmaschine eine 300 tex Garn gesponnen, und zwar sowohl ohne als auch unter . Anwendung eines Luftstroms. Das Verhältnis der Oberflächengeschwindigkeit der Spinntrommeln senkrecht zur Garngeschwindigkeit wurde konstant gehalten mit 3,6; Die folgenden Ergebnisse wurden dabei erhalten:

Ohne Luftstrom Mit Luftstrom

a) Garngeschwindigkeit 120 m/min 120 m/min. Garnfestigkeit 6,0 cN/tex 9,5 cN/tex

b) Garngeschwindigkeit 170 m/min 270 m/min Garnfestigkeit 4,0 cN/tex 8,5 cN/tex

Zusammenfassend bringt die Erfindung folgende Vorteile:

(1) Das Garn wird stärker gegen die Twist-Elemente gedrückt. (2) Die Friktionskraft zwischen dem Garn einerseits und der Oberfläche der Spinnwalzen andererseits wird erhöht.
(3) Die Anzahl von Twisten im Garn wird erhöht.

(4) Es wird eine gleichförmigere radiale Twistverteilung im Garn erhalten.

(5) Das Garn läßt sich mit einer höheren axialen Spannung herstellen.

(6) Das Garn läßt sich mit höherer Arbeitsgeschwindigkeit

herstellen.
(7J ..Die Garnfestigkeit wird erhöht.

(8) Die Garnfestigkeit und Struktur, z.B. hinsichtlich Kompaktheit und Haarigkeit, werden vorteilhaft beeinflußt.

(9) Die Ansaugung vom Inneren der Walze oder Walzen kann reduziert werden.

(10) Die Oberflächen der Walzen brauchen nicht aus Hochfriktionsmaterial zu bestehen.

(H) Das Spinnen von Garnen aus sehr harten Fasern, wie z.B. Aramid-Fasern, ist bei hohen Geschwindigkeiten möglich.

Es soll nicht versäumt werden darauf hinzuweisen, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren auch zum Spinnen einer Ummantelung aus Fasern um einen vorgeformten langgestreckten Gegenstand eignet. In diesem Fall wird'der langgestreckte Gegenstand (z.B. ein vorgefertigtes Garn, ein Faden oder Draht, ein Band, ein Metalldraht etc.) axial in die Zuführungszone 6 eingeführt,und zwar zusätzlich zu den Fasern·2; diese JFasern 2 werden dann um den langgestreckten Gegenstand herumgetwistet. Dieses Verfahren kann zur Herstellung von Kerndrähten bzw. -fäden verwendet werden, wobei derartige Fäden bzw. Garne ohnehin durch Friktionsspinnen hergestellt werden.

• fli-. Alternativ kann eine Ummantelung aus Stapelfasern auch um einen Kern gesondert zugeführter Stapelfasern, die axial in die Zuführungszone 6 eingeführt werden, herumgesponnen werden.

Auch eine Kombination der in den beiden vorangehenden Absätzen beschriebenen Verfahren kann zur Anwendung kommen.

Die Luftströme können auch zum Spinnen von Garnen ohne Zuführung von Ummantelungsfasern verwendet werden, wobei dann das Garn aus Stapelfasern und/oder einem langgestreckten Gegenstand gebildet wird, der axial in die Garnbildungszone eingeführt wird.

Claims

Friktionsspinnen von Garn und entsprechende Vorrichtung dafür Patentansprüche 10

1. Verfahren zum Friktionsspinnen eines Garns, bei dem Stapelfasern in eine Garnbildungszone eingeführt werden, in welcher das Garnende durch Friktionskontakt mit mindestens einem Twist-Element gedreht bzw. getwistet wird, und' bei dem das Garn aus der Garnbildungszone heraus- bzw. abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Luftströmung gegen das Garn bzw. sich ausbildende Garn in der Garnbildungszone gerichte-t wird, um die Friktionskräfte zwischen dem Garn bzw. sich ausbildenden Garn einerseits und den Twist-Elementen andererseits zu erhöhen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwei Twist-Elemente vorgesehen

werden, deren Oberflächen in der Garnbildungszone in entgegengesetzten Richtungen zueinander bewegt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Twist-Elemente aus einem Paar von sich in axialer Richtung parallel zueinander erstreckenden Walzen gebildet werden, die in derselben Richtung drehangetrieben sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Garnbildungszone in eine Zuführungszone und eine Twist-Zone unterteilt wird und daß Luftstrom zur Twist-Zone hin gerichtet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4_r dadurch gekennzeichnet , daß die Fasern in einem Luftstrom der Zuführungszone zugeführt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Luftstrom durch eine Düse hindurch zugeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß als Düse ein Rohr bzw. Röhrchen mit kreisrundem Querschnitt verwendet wird.

8.-Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Düse Luft unter einem Druck von maximal 4 bar geblasen wird.

9. Friktions-Spinnvorrichtung mit einer Garnbildungszone, die mindestens ein Twist-Element zum Drehen bzw. Twisten eines Garnendes durch Friktionskontakt umfaßt, und mit einer Einrichtung zum Abziehen des Garns aus der Garnbildungszone, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (8, 8a, 8b) zur Ausbildung

eines in die Garnbildungszone (6, 7) gerichteten Luftstroms vorgesehen ist, um die Priktionskräfte zwischen dem Garn bzw. sich ausbildenden Garn einerseits und dem Twist-Element (3) andererseits zu erhöhen. 5

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß 2wei Twist-Elemente (3) vorgesehen sind, deren Oberflächen in der Garnbildungszone (6, 7) in entgegengesetzte Richtungen zueinander bewegbar sind.

1.1. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Twist-Elemente durch ein Paar von sich in axialer Richtung etwa parallel zueinander erstreckenden Walzen (3, 3) gebildet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Garnbildungszone unterteilt ist in eine Zuführungszone

(6) und eine Twist-Zone (7), und daß die Einrichtung (8, 8a, 8b) zur Ausbildung eines Luftstroms so geordnet ist, daß der Luftstrom zur Twist-Zone (7) hin gerichtet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12,

dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (8, 8a, 8b) zur Ausbildung eines Luftstroms ein Rohr mit kreisrundem Querschnitt umfaßt.