DE4221163A1

DE4221163A1 - Verfahren zum mischen von endlosfaeden

Info

Publication number: DE4221163A1
Application number: DE19924221163
Authority: DE
Inventors: Monica Nicolai; Marina Weiss-Quasdorf; Gerald Ortlepp
Original assignee: Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Current assignee: Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Priority date: 1992-06-27
Filing date: 1992-06-27
Publication date: 1993-01-21

Description

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Vermischen von endlosen Fadenscharen/Fadenbündeln zu einem weitestgehend homogenen Mischfaden sowie die Vorrichtung zur Durchfüh rung dieses Verfahrens. Das beschriebene Verfahren erlaubt das gleichmäßige Mischen von Fadenscharen unterschiedli cher Eigenschaften zwecks Erreichung bestimmter Effekte im homogenen Mischfaden.

Als Ausgangsmaterial dienen vorzugsweise Filamentgarne mit geringem Fadenschluß; wie glatte Filamentgarne, ersponnen bei unterschiedlichen Spinngeschwindigkeiten und textu rierte Garne. Denkbar sind auch Fäden anderer Konstruk tion.

Die aus der Literatur bekannten Verfahren (Chemiefasern/ Textilindustrie 6/1990 S. T60 und 3/1992 S. T10-T11 sowie Vortrag 2.35 auf dem 3. Internationalen Techtextil- Symposium ′91 Frankfurt) gehen so vor, daß bei der Her stellung von langfaserverstärkten Faserverbundwerkstoffen mit thermoplastischer Matrix textile Flächen aus Mischfä den zum Einsatz kommen. Die Mischfäden bestehen dabei aus Verstärkungs- und Matrixkompomente in Filamentgarnform. Um einen möglichst hochwertigen Verbundwerkstoff herstellen zu können, ist eine intensive und weitestgehend homogene Vermischung der Verstärkungs- und Matrixfilamente erfor derlich. Durch eine äußerst feine Verteilung der Thermo plastfasern zwischen den Verstärkungsfasern wird eine sehr gute Imprägnierung gewährleistet.

Nach dem Stand der Technik werden für solche Anwendungen in Verbundwerkstoffkonstruktionen luftdüsengemischte Garne angewendet. Das Mischen von Filamentgarnen mittels Luftdü sen ist unter den Begriffen Comingling oder intermingling bekannt. Dabei werden die Filamentbündel geöffnet (mittels Wasser oder Luft) und anschließend mittels Luftdüse durch mischt und verwirbelt. Das Luftdüsenmischen ist ein kom plizierter Prozeß. Dabei treten nachgewiesen folgende be kannte Probleme auf: hoher Druckluftverbrauch, hoher Lärm pegel, wenig gezielte Einflußnahme auf das resultierende Mischprodukt und die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse so wie mangelnde Übereinstimmung der Mischeffekte von Düse zu Düse.

Es ist auch bekannt, daß Fadenscharen mittels geeigneter Vorrichtungen mechanisch oder elektrostatisch geöffnet werden können. Diese Vorrichtungen wurden jedoch bisher nicht genutzt, um das oben beschriebene Mischen von Faden scharen zu realisieren. Im Patent DE 35 27 799 benutzt der Erfinder eine angetriebene Walze mit sägezahnförmigem Ge windeprofil zum Öffnen von Filamentbündeln, um eine gleichmäßige Färbung mit einer Farbstofflösung zu errei chen. Im Patent EP 03 93 420 werden angetriebene und ge wölbte, im Zylinder angeordnete Walzen zum Öffnen benutzt. Das geöffnete bzw. aufgespreizte Fadenbündel wird an schließend metallverstärkt bzw. kunstharzgetränkt.

Im Patent DE 27 46 110 werden wechselnd innen und außensei tig wirkende Spreizscheiben bzw. Ringe verwendet, um Fäden zum anschließenden Strangschlichten breit zu halten.

Darüber hinaus ist das Aufspreizen von Filamentgarn mit tels Wasser, Nadel und Reibstift bekannt, um meßtechnisch eine Bestimmungsgröße für den Fadenschluß zu erhalten. In Melliand Textilberichte 10/1983 S. 727 wird die Bestimmung des Fadenschlusses durch Aufspreizen des Filamentgarnes mittels einer Hohlelektrode beschrieben.

Ziel der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren zum Mi schen von Fadenscharen, insbesondere wie schon beschrieben von fadenschlußarmen Filamentgarnen zu entwickeln. Dabei soll der resultierende Faden homogen und gleichmäßig ge mischt sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einlaufende Fadenscharen unter der Wirkung mechanischer Aufspreizvorrichtungen so weit aufgespreizt werden, daß sich die Aufspreizzonen der zu mischenden Fadenkomponenten räumlich gegenseitig durchdringen. In diesem aufgespreiz ten Zustand werden die zu mischenden Komponenten lokal zu sammengeführt, so daß sich in diesem Bereich ein Mischef fekt ergibt. Diese Mischung wird anschließend zusammenge führt.

Die zu mischenden Fadenscharen können dabei von Spulenkör pern abgezogen oder aus vorangegangenen Prozeßstufen zu den Aufspreizvorrichtungen geleitet werden. Ebenso können die vermischten Fadenscharen nachfolgenden Verarbeitungs stufen zugeführt werden, wobei bei Notwendigkeit ein Fa denschluß und/oder eine Präparation aufgebracht werden kann. Die Führung und die Regelung der Spannungsverhält nisse (Voreilung oder Nacheilung) der zu mischenden Faden scharen bzw. der Mischfäden erfolgen über einfache Walzen paare, angeordnet in Fadenlaufrichtung, und sind in ihrer Art und Weise abhängig vom zu erreichenden Effekt im homo genen Mischfaden.

Vorteile des Verfahrens sind im Vergleich zum bekannten Luftdüsenmischen im intensiven Mischeffekt, in der Varia tionsbreite zur Steuerung des gewünschten Mischeffektes durch die Verwendung austauschbarer und unterschiedlich wirkender Aufspreizkörper, durch den einstellbaren Anpreß druck der Fadenscharen auf den Aufspreizkörper, durch die Form, Abmessung und das Oberflächenprofil der Aufspreiz- und Mischelemente sowie durch die Wahl der Arbeitsge schwindigkeiten, im Arbeiten ohne Druckluft oder im nied rigen Geräuschpegel des Verfahrens zu sehen.

Die Erfindung kann verwendet werden, um Fadenscharen un terschiedlicher Eigenschaften zwecks Erreichung bestimmter Effekte im homogenen Mischfaden miteinander zu kombinie ren; wie:

- das Mischen von Matrixfilament und Verstärkungsfilament zu Hybridgarn für die Herstellung von Verbundwerk stoffen,
- das Mischen von Elastomergarn mit Texturgarn,
- das Mischen von Fasergarnen mit Filamentgarnen,
- das Mischen verschiedenfarbiger Fäden in Faser- oder Filamentgarnform.

In den Bildern 1-3 sind die wesentlichen erfinderischen Merkmale des beschriebenen Verfahrensprinzips und die Vor richtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnerisch dar gestellt. Die zu mischenden Fadenscharen oder Fadenbündel A und B werden über Fadenführer 1 und Einzugswalzenpaare 2 der Aufspreizvorrichtung 3 zugeführt. Beim Oberflächenkon takt der Fadenscharen mit der Aufspreizvorrichtung wirken mechanische Kräfte, die die Fadenscharen lokal auf sprei zen, d. h. durch die Reibung Fadenschar/Aufspreizkörper wird der Fadenschluß der Fadenschar aufgehoben. In diesem gespreizten Zustand werden die Fadenscharen über Walzen paare 4 so zu einer Fadenschar zusammengeführt und einer Aufnahmevorrichtung (Fadenbündler) 5 zugeleitet, daß sie sich in diesem Mischbereich gegenseitig durchdringen und miteinander vermischen. Über das Abzugswalzenpaar 6 er folgt die Zuführung des Mischfadens C zu einer geeigneten Aufwickelvorrichtung bzw. zur nachfolgenden Weiterverar beitungsstufe.

Die einzustellenden Fadenspannungsverhältnisse zwischen den genannten Walzenpaaren sind jeweils von der aufzu spreizenden und zu mischenden Garnart und der Höhe des Fa denschlusses im Garnverband abhängig.

Bild 1 stellt im einzelnen dar, daß alle zu mischenden Fa denscharen dieselbe Vorrichtung zum Aufspreizen/Mischen durchlaufen, d. h. die zu mischenden Fadenscharen werden bereits vor dem Einzugswalzenpaar 2 über denselben Faden führer 1 nebeneinander geführt. Die Aufspreizvorrichtung 3 besteht dabei nur aus einem wirkenden Aufspreizelement mit gekrümmter Oberfläche.

Bild 2 stellt im speziellen dar, daß die zu mischenden Fa denscharen A und B erst am Walzenpaar 4 jeweils im aufge spreizten Zustand zusammengeführt werden. Die Fadenzufüh rung erfolgt für jede Fadenschar getrennt über Fadenführer 1 und Einzugswalzenpaare 2 zur jeweils separaten Auf spreizvorrichtung 3. Dadurch ist es möglich, die Faden spannung zwischen Einzugswalzenpaar 2 und dem gemeinsamen Walzenpaar 4 auf die jeweils aufzuspreizende Garnart und deren Fadenschluß abzustimmen bzw. zu variieren.

Im Bild 3 ist dargestellt, daß eine Fadenschar B bereits aufgespreizt vorliegt und über eine Fadenführerschiene 1 direkt dem Walzenpaar 4 zugeführt wird. Die Fadenschar A wird über drei hintereinander in Arbeitsrichtung angeord nete Aufspreizvorrichtungen geführt. Der Aufspreizeffekt wird zusätzlich durch die Vergrößerung der Kontaktfläche des jeweiligen Aufspreizkörpers in Richtung Walzenpaar 4 erhöht.

Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Patentansprüchen formuliert.

Claims

1. Verfahren zum gleichmäßigen Vermischen von endlosen Fadenscharen, insbesondere von Filamentgarnen unter Anwendung mechanischer Kräfte, dadurch gekennzeichnet, daß Fäden oder Fadenscharen mittels Flächen und/oder Formkörper aufgespreizt werden, sich gegenseitig durchdringen, dabei ein Mischeffekt entsteht, und die vermischten Fadenscharen zu einem Mischfaden zusammen geführt werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen und/oder Formkörper eben oder gekrümmt sind.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen und/oder Formkörper glatte oder strukturierte Oberflächen aufweisen.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle zu mischenden Fäden oder Fadenscharen dieselbe Vorrichtung zum Aufspreizen und Mischen durchlaufen.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle zu mischenden Fäden oder Fadenscharen unterschiedliche Vorrichtungen zum Aufspreizen und Mischen durchlaufen.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bestimmt Teile der zu mischenden Fäden oder Fadenscharen aufgespreizt werden, während die anderen Fäden oder Fadenscharen in spezieller Art und Weise geführt werden.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufspreizeffekt nur durch ein wirkende Aufspreizelement erreicht wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils eingesetzte Aufspreizvorrichtung aus 2 oder mehr Aufspreizele menten, die auf die zu mischenden Fäden oder Faden scharen aufspreizend wirken, aufgebaut ist.

9. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß 2 oder mehr Aufspreizele mente aufeinanderfolgend in Laufrichtung aufspreizend wirken.

10. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß 2 oder mehr parallel nebeneinander wirkende Aufspreizelemente den Aufspreizeffekt bewirken.

11. Verfahren gemaß Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspreizvorrichtung über keine Eigenbewegung verfügt.

12. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspreizvorrichtung über Eigenbewegung (z. B. Schwingung, Rotation) verfügt.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspreizvorrichtung über eine Eigenbewegung quer zur Fadenachse verfügt.

14. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspreizvorrichtung über eine Eigenbewegung in Richtung der Fadenachse verfügt.

15. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenbewegung der Auf spreizvorrichtung sowohl in Richtung der Fadenachse als auch quer zur Fadenachse erfolgt.