Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Wickelmaterial-Zufuhrpackung, die ein
Wickelmaterial enthält, welches eine gleitfähig machende Ausrüstung bzw. Finish
aufweist und auf einem zylindrischen Kern aufgewickelt ist. Insbesondere betrifft die
Erfindung eine derartige Zufuhrpackung, worin die Menge an gleitfähig machender
Ausrüstung auf den äußeren Wicklungen des Wickelmaterials vergleichsweise geringer
ist als die Menge an gleitfähig machender Ausrüstung auf dem Rest des aufgewickelten
Wickelmaterials. Als Ergebnis der verringerten Menge an Gleitmittel auf der Oberfläche
der äußeren Wicklungen ist die Stabilität der Packung insbesondere in Hinsicht auf das
Abgleiten des Garns von den Packungsschultern während der Verschiffung und der
Handhabung stark reduziert.
Beschreibung des Standes der Technik
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Bei einem Wickelmaterial handelt es sich um eine verarbeitete Faser, deren
faserbildende Substanz ein langkettiges synthetisches Polymer ist, das wenigstens zu
85 Gew.-% ein segmentiertes Polyurethan umfaßt. Die Mehrzahl an Wickelmaterialien
wird mittels einer Trockenspinn-Technik hergestellt und ist inhärent ziemlich klebrig.
Um das Anhaften des Wickelmaterials an sich selbst im aufgewickelten Zustand in einer
Zufuhrpackung zu vermeiden und ebenso, um andere Probleme bei der anschließenden
Verwendung des Wickelmaterials zu umgehen, werden gleitfähig machende
Ausrüstungen, wie etwa Silikolöle, auf die Oberfläche des Wickelmaterials vor dem
Aufwickeln aufgebracht. Typischerweise beträgt das Gewicht der Ausrüstung auf dem
Wickelmaterial etwa im Bereich von 2 bis 10% des Gewichts des Wickelmaterials.
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Um eine Wickelmaterial-Zufuhrpackung, wie etwa eine Spule, eine kuchenartig
geformte Masse, eine käseartig geformte Masse, eine Rolle o. ä. zu erzeugen, wird das
Wickelmaterial auf einen zylindrischen Kern aufgewickelt. Die Ausrüstung für einen
derartigen Zweck ist gut bekannt. Beispielsweise beschreiben die US-Patente 4,398,676
(Koppen et al.), 3,701,490 (Wray) und 3,409,238 (Campbell et al.) neben weiteren eine
Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeitsaufwickeln von Wickelmaterialfäden auf
röhrenförmige Kerne, um Wickelmaterial-Zufuhrpackungen zu erzeugen. Jedoch treten
während der Verschiffung und der Handhabung derartiger Zufuhrpackungen manchmal
Schwierigkeiten auf. Beispielsweise rutscht das Wickelmaterial manchmal von den
Schultern der aufgewickelten Packungen (d. h. dem Teil des Wickelmaterials, der sich
nahe den flachen kreisförmigen Seiten befindet) ab. Auch wenn die Verpackung
während der Verschiffung horizontal gehalten wird, räufelt (oder "piddelt") das
Wickelmaterial manchmal von der Packungsoberfläche auf und fällt auf den Boden des
Verschiffungscontainers. Ähnlich piddelt das Wickelmaterial manchmal auf den Boden,
wenn die Packung vom Verschiffungscontainer entfernt wird. Das Abgleiten des
Wickelmaterials von den Schultern einer Zufuhrpackung verursacht zeitverschwendende
Schwierigkeiten und Vergeudung, insbesondere bei der weiteren Textilbehandlung, wie
etwa Aufbäumen, Anschären, Stricken, Wirken, mechanisches Bedecken des
Wickelmaterials, Luftstrahl-Verfilzen mit anderen Garnen u. ä.
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Gleitfähig machende Ausrüstungen für Wickelmaterialien und Ausrüstungen zum
Aufbringen der Ausrüstung auf das Wickelmaterial sind wohlbekannt, vgl. WO-A
91/10771. US-Patent 3,296,063 (Chandler) offenbart beispielsweise bestimmte
Polysiloxane als geeignete Ausrüstungen für Wickelmaterialien. Die JP-
Offenlegungsschrift 63-66073 (Maruyama et al.) beschreibt eine Zufuhrpackung für ein
elastisches Polyurethan-Garn in der Form einer käseartigen Masse, bei der die Menge
der auf das Garn aufgebrachten Ausrüstung von der scheinbaren Verlängerung des
Garns innerhalb der käseartigen Masse abhängt. Die Menge an Ausrüstung ist im
allgemeinen auf den nahe dem Mittelpunkt der Garnpackung befindlichen Gamen
geringer als auf den Garnen, welche den Außenseiten der Packung nahe sind. Zu den
zahlreichen konventionellen Techniken, die verwendet werden, um gleitfähig machende -
Ausrüstungen auf die Oberflächen von sich bewegenden Wickelmaterialfäden
unmittelbar vor ihrem Aufwickeln in Zufuhrpackungen aufzubringen, gehören Tauchen,
Foulardieren bzw. Pikieren, Sprühen u. ä.. Bekannte Einrichtungen zum Aufbringen
derartiger Ausrüstungen auf Wickel schließen ölaufbringende Walzen, Atomisier-
Vorrichtungen u. ä. ein.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Problem des Abgleitens des Wickelmaterials
von den Zufuhrpackungen zu eliminieren oder zumindest in großem Maße zu
verbessern.
Zusammenfassung der Erfindung
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Es wurde ein unerwarteter Zusammenhang zwischen dem Problem des Abgleitens
des Wickelmaterials in den Zufuhrpackungen und der Menge an Gleitmittel auf den
letzten wenigen 100 Metern des in der Zufuhrpackung aufgewickelten Wickelmaterials
gefunden. Mit der Entdeckung dieses überraschenden Zusammenhangs war es möglich,
die Aufgabe der Erfindung zu lösen. Der vorstehend genannte Stand der Technik
erkannte offensichtlich keinerlei Zusammenhang zwischen dem Problem des Abgleitens
und der Menge an gleitfähig machender Ausrüstung auf dem Wickelmaterial und hat
sich nicht diesem Problem zugewandt.
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Die Erfindung stellt eine Wickelmaterial-Zufuhrpackung bereit, in der das
Wickelmaterial auf einen zylindrischen Kern aufgewickelt ist und das Wickelmaterial
eine gleitfähig machende Ausrüstung auf seiner Oberfläche aufweist. Für ein
verringertes Abgleiten des Wickelmaterials von der Packung weist das aufgewickelte
Wickelmaterial zumindest auf den letzten 100 Metern, vorzugsweise auf den letzten 500
Metern, eine verringerte Menge an Ausrüstung auf der Oberfläche auf, wobei die Menge
weniger als die Hälfte der durchschnittlichen Menge der Ausrüstung auf der Oberfläche
des Wickelmaterials in der Zufuhrpackung beträgt. Vorzugsweise liegt das Gewicht der
Ausrüstung auf der Länge des Wickelmaterials mit der verringerten Menge an
Ausrüstung im Bereich von 0,2 bis 2%, bezogen auf das Gesamtgewicht des
Wickelmaterials. Vorzugsweise macht die Länge des Wickelmaterials mit der
herabgesetzten Menge an Ausrüstung einen Bereich von 0,1 bis 0,5% der Gesamtlänge
des in der Packung aufgewickelten Wickelmaterials aus.
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Die Erfindung beinhaltet auch ein einfaches Verfahren zum Herstellen der
verbesserten Wickelgarn-Zufuhrpackung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird besser unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verstanden
werden, welche eine typische erfindungsgemäße Wickelmaterial-Zufuhrpackung
darstellen. Bei Fig. 1, einer isometrischen Zeichnung, und bei Fig. 2, einer Seitenansicht
der Zufuhrpackung, ist das Wickelmaterial 10 auf einem zylindrischen Kern, Röhre 20,
aufgewickelt. Die Stirnflächen 30 repräsentieren die Ränder der Packung.
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist
lediglich zum Zwecke der Illustration eingeschlossen und beabsichtigt nicht, den
Schutzbereich der Erfindung zu beschränken. Der Schutzbereich ist durch die
beigefügten Ansprüche festgelegt.
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Wickelmaterialgarn-Zufuhrpackungen werden in einer Vielzahl von Größen
geliefert. Eine typische kommerzielle Wickelmaterial-Zufuhrpackung zeigt ein
Wickelmaterial 20, das helikal auf einen zylindrischen röhrenförmigen Kern 30
aufgewickelt ist. Der Kern weist eine Länge L und einen äußeren Durchmesser d auf,
jeweils von 4-Zoll (10,2 cm). Das Wickelmaterial 20 bildet eine aufgewickelte Einheit
10, die zentral längs der Länge des Kerns 30 lokalisiert ist. Die aufgewickelte Einheit 10
zeigt einen äußeren Durchmesser D von 6 Zoll (15,2 cm) sowie eine Höhe H von 3,5
Zoll (8,9 cm). Eine derartige typische Packung enthält 1, 1 engl. Pfund (0,5 kg)
Wickelmaterial. Die Gesamtlänge eines Wickelmaterials in einer derartigen Packung
hängt natürlich von dem Denier (dtex) des Wickelmaterials ab. Beispielsweise enthielte
eine 0,5 kg-Packung an Wickelmaterial 450.000 Meter an 10-Denier (1,1 dtex)
Wickelmaterial oder 112,500 Meter an 40 Denier (44 dtex)-Wickelmaterial.
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Typische Wickelmaterial-Zufuhrpackungen weisen eine mit Silikon gleitfähig
machende Ausrüstung auf der Oberfläche des Wickelmaterials auf. Die gleitfähig
machende Ausrüstung wiegt nominal zwischen 3 bis 10% des Gesamtgewichts des
Wickelmaterials. Üblicherweise macht die Ausrüstung etwa 4, 5% des Gesamtgewichts
des Wickelmaterials aus.
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Erfindungsgemäß steigt die Reibung ausreichend an, so daß das Wickelmaterial
nicht länger von den Schultern der Packung abgleitet, da die Menge an gleitfähig
machender Ausrüstung, die an dem letzten Teil des Wickelmaterials aufgebracht wird,
bevor es auf einem zylindrischen Teil aufgewickelt wird, abnimmt. Es ist dadurch viel
leichter möglich, das Wickelmaterial während der Vorbereitung des Aufbäumens
durchzuziehen, und es wird weit weniger Verknäulen während des Zurückwickelns für
alle stromabwärts gelegenen Verarbeitungsschritte beobachtet, da die Schultern stabil
sind.
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Die Erfindung kann auf alle kommerziell erhältlichen Deniers an Wickelmaterial
angewandt werden, von 10 Denier und darunter bis zu 2240-Denier und darüber.
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Etwa 500 bis 2000 Windungen des Wickelmaterials mit der reduzierten
Ausrüstung sind notwendig, um die Außenseite der Wickelmaterial-Packung zu
stabilisieren. Der Punkt, bei dem die Zufuhr der Ausrüstung abgeschaltet wird (Zahl an
Metern vom Ende der Packung) hängt von der Größe (Umfang) der Packung und der
Größe der Faser ab. Der kritische Anteil der Packung, der eine Stabilisierung erfordert,
liegt zwischen 1/16 Zoll (0,1 cm) und ¼ Zoll (0,6 cm) des Außendurchmessers. Größere
Packungen und schwerere Deniers erfordern dickere Außen-Stabilisierungsschichten,
um eine zufriedenstellende Packung zu erzielen.
Beispiele
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Die in diesen Beispielen wiedergegebenen Ergebnisse werden als repräsentativ
angesehen, sie machen jedoch nicht sämtliche Läufe aus, die die angegebenen
Materialien und die Ausrüstung einbezogen. Für die beiden nachfolgend angegebenen
Beispiele waren die Bedingungen:
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Ausrüstungswalzendurchmesser: 1,5 Zoll (3,8 cm) [keramikbeschichtet]
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Ausrüstungswalze: 3-25 rpm
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Ausrüstungswalzen-Oberflächenrauhigkeit: 600 rms
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Faser/Walzen-Kontaktabstand: 0,375-0,625 Zoll (0,95-1,58 cm)
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Aufwickelgeschwindigkeit: 965 ypm (883 mpm)
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Aufwickelspannung:
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auf Grund seiner sehr hohen Verlängerung wird im Falle von Wickelmaterial die
Aufwickelspannung als Aufwickelstreckung gemessen. In den nachfolgenden
Tests betrug sie 22,5%. (Die Streckungsmenge kann sowohl die Fähigkeit des
Rückwickelns auf den Kern als auch die Packungsstabilität beeinflussen. Zu
hohe Streckungsergebnisse resultieren in überschüssiger Kompression und
Adhäsion zwischen den Fasern, wohingegen zu geringe Streckung zu einer
schlechten Packungsstabilität führt. Die Erfindung verbessert die
Packungsstabilität, ohne die Rückwickelfähigkeit zu beeinträchtigen.)
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Spannung über die Ausrüstungswalze: ausreichend, um das Wickelmaterial in
Kontakt mit der Walze zu halten, etwa 7% Streckung.
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Packungsgröße: 1, 1 1b (05 kg)
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Zusammensetzung der Ausrüstung: Mischung von 96% Silikonöl und 4%
Magnesiumstearat. Der Prozentsatz an Ausrüstung auf dem Garn wird dadurch
bestimmt, daß ein 100-Yard-Stück (91,4 m) an Wickelmaterial mit
Tetrachlorethylen (Perclen () extrahiert wird, welches eine Absorption im
infraroten Bereich von weniger als 0,50 gegenüber einer Referenz mit Luft in
einer 0,5 mm-Zelle von einer Basislinie bei 1320 cm&supmin;¹ zu dem Si-CH&sub3;-Peak bei
etwa 1260 cm&supmin;¹ aufweist. Dabei wird eine Ausrüstungs-Garnanalysiervorrichtung,
Modell 8980, versehen mit einem IR-Detektor Modell DT 980 (erhältlich von
Duratech, Inc., Waynesboro, VA) verwendet. Der Gehalt an Ausrüstung wird
ausgehend von der IR-Absorption des Si-CH&sub3;-Peaks berechnet und auf die
Konzentration in % mittels Kalibrierungskurven bezogen. Die durchschnittlichen
gemessenen Gehalte an Ausrüstung auf 100 Yard (91,4 m) Länge des
Wickelmaterials werden als Gewichtsprozent der Faser ausgedrückt. Die
Bezugnahme auf die erste, zweite usw. Länge beschreibt das Garn, wie es der
Packung entnommen wird, so daß die "ersten 100 Yard (91,4 m)" den am meisten
außenliegenden Teil der Packung bezeichnen. Um den Gehalt an Ausrüstung an
der Außenseite der Packung mit dem Wickelmaterial zu reduzieren, wird der
Motor für die Ausrüstungswalze etwa 1 bis 2 Minuten lang vor Vervollständigung
der Packung abgeschaltet, so daß bei einer Spinngeschwindigkeit von 965 ypm
(882 mpm) 965 Yard (882 Meter) bis 2000 Yard (1828 Meter) des
Wickelmaterials an der Außenseite der Packung einen reduzierten
Ausrüstungsgehalt aufweisen. Die Ausrüstungswalze hört mit dem Rotieren sofort
auf, so daß lediglich ein dünner Restfilm an Ausrüstungsmaterial auf ihrer
Oberfläche verbleibt; dieses Ausrüstungsmaterial wird durch die durchlaufenden
Fasern entfernt, welche die Außenseiten der Packung bilden werden. Die
Ausrüstung bzw. das Finish kann ebenso mittels anderer Mittel wie etwa
Atomisierung, Sprühen oder anderer Verfahren aufgebracht werden, solange wie
die aufgebrachte Ausrüstung an der Außenseite der Packung reduziert ist.
Beispiel 1
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Faser: 40 Denier
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P04G(1800): MDI: EDA/MPMD 90/10 2,4% NCO; CR = 1,7; DEA-Terminator
Additive: 1,5% Cyanox* 1790, 2,0% Methacrol 2138F, 0,6% Silikonöl, 3,0% ZnO,
1,5% BaSO&sub4;.
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Gemessene Ausrüstungsgehalte, bezogen auf das Gewicht der Faser:
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DICK: Ich habe angenommen, daß FOY gemessen wurde, nachdem die ersten 100 Yard
herausgezogen waren und habe deshalb 100 Yard an die vorhergehende Tabelle
angehängt. Ist die 100 Yard-Figur richtig?
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2100 Yard (1920 Meter) vom Ende: 4,5 Gew.-%
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700 Yard (640 Meter) vom Ende: 4,2 Gew.-%
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400 Yard (366 Meter) vom Ende: 4,0 Gew.-%
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150 Yard (137 Meter) vom Ende: 1,1 Gew.-%
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Die auf einem Liba-Schärer (verkauft von Liba Maschinenfabrik, Naila/Bayem,
Deutschland) erhaltenen Werte für das Strangaufwärts-Aufbäumen (Durchziehen) sind
nachfolgend wiedergegeben. Das Spul- und Schär-Kopfmodell jedes Laufs ist in der
nachfolgenden Tabelle aufgelistet. Die Zahlen 1, 2, 3 geben erfindungsgemäße
Packungen wieder, wohingegen A, B und C Kontrollpackungen mit konstanten
Ausrüstungsgehalten präsentieren.
Bemerkungen:
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(1) während Spulens und Durchziehens.
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(2) Verschiffung und Auspacken führten nicht zu Packungen mit abgerutschten
Schultern.
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(3) Verschiffung und Auspacken verursachte in 27 Fällen Abgleiten.
Beispiel 2
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Diese Faser ist die gleiche, ausgenommen daß das Bariumsulfat weggelassen wurde.
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Faser: 40 Denier PO4G(1800): MDI:EDA/MPMD 90/10, 2,4% NCO; CR = 1,7; DEA
Terminator; Additive: 1,5% Cyanox 1790, 2,0% Methacrol* 2138F, 0,6% Silikonöl und
3,0% ZnO.
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Ausrüstungsgehalte an der Außenseite der Packung:
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Gew.-% Ausrüstung auf Garn, als Funktion des Abstands vom äußeren Ende des Garns,
wie nachfolgend zusammengefaßt:
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Erhaltene Werte für Strangauf-Aufbäumen (Durchziehen) auf einem Liba-Schärer
sind nachfolgend aufgeführt. Die Zahlen 4, 5 und 6 repräsentieren erfindungsgemäße
Packungen, wohingegen D eine Kontrollpackung mit einem konstanten
Ausrüstungsgehalt darstellt (4,5 Gew.-%, bezogen auf die Faser).
Bemerkung:
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Zahl der Knoten, die geknüpft wurden, um das während des Durchziehens gerissene
Wickelmaterial wieder zu verbinden.