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Gebiet auf dem die Erfindung liegt
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Diese Erfindung befasst sich allgemein mit Kardiergarnituren, und betrifft im Besonderen die Verbesserung der Effizienz der Faserübergabe auf Abnehmertrommeln oder Arbeitstrommeln während des Kardierens von Textilien.
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Hintergrund der Technik
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Ein besonders wichtiger Aspekt beim Kardieren ist die Effizienz der Faserübergabe von der Hauptwalze oder Haspel auf die Abnehmertrommel. Eine geringe Übergabeeffizienz führt zu einem übermäßigen Rücklauf von Fasern um die Haspel, was wiederum zu einer Minderung der Qualität des Produkts durch einen Anstieg von Faserbruch und zum Vorkommen von Nissen im Gewebe führt. Bei der Kammgarnverarbeitung führt der Anstieg von Faserbruch zu einer Reduktion der durchschnittlichen Faserlänge oder Hauteur in dem gekämmten Wollprodukt. Der Abnehmertrommeldraht ist speziell so gestaltet und hergestellt, dass er die Übergabeeffizienz maximiert, indem sichergestellt wird, dass die Verarbeitungswinkel optimiert sind und die Spitzen der Zähne scharf sind. Die Lebenszeit des Drahts wird durch passende Metallurgie und Hitzebehandlung des Drahtes während seiner Herstellung maximiert.
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Die Arbeitstrommeln auf Kardiermaschinen funktionieren auf die selbe Weise wie Abnehmertrommeln, und die hier beschriebene Technik, so weit sie sich auf Abnehmertrommeldrähte bezieht, wird genauso auch bei Arbeitstrommeldrähten angewendet.
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Offenlegungen von Metallkardiergarnituren sind in den
US Patenten 4964195 ,
5581848 und
5755012 zu finden.
US Patent 4964195 beschreibt einen Kardierdraht, bei dem zur Verbesserung des Kardiervorgangs, die Zähne so geformt sind, dass sie hakenförmigen Spitzen haben, um damit Nissen aufzumachen. Diese hakenförmige Spitze, ist oben flach und an der Unterseite auf die gerade Innenkante des Zahns zu konvex geformt, obwohl bei dem entsprechenden kommerziellen Produkt die Unterseite des Zahns flach oder nahezu flach und zur Basis des Drahts hin geneigt ist. Das flache obere Ende ist dazu gedacht, als eine Fasern umlenkende Oberfläche zu wirken, und verringert so die gesamte Öffnung, die zwischen den Zähnen für die Aufnahme der Fasern zur Verfügung steht. Das
US Patent 5581848 beschreibt einen Kämm- oder Kardierzahn mit einer zweiten Spitze in der kämmenden Vorderkante.
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WO 94/24348 beschreibt einen Kardiergarniturdraht, der eine Vielzahl von Zähnen beinhaltet, worin jeder Zahn eine leitende Oberfläche, die zur Einstellung deren Rauheit behandelt wurde, hat.
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Ein anderer bekannter Draht für den Einsatz beim Kardieren verfügt über längliche Rillen, die in beide Seiten der Zähne eingeschnitten sind. Dieser Draht wird ”geriffelter” Draht genannt, und sein Zweck ist es, das Abnehmen von glatten Fasern dadurch zu verbessern, dass er eine Grube in den Zahnseiten bereitstellt, welche das Abgleiten der Fasern von den Stiften verhindert. Tests durch den gegenwärtigen Antragsteller haben gezeigt, dass das für diesen Zweck von eingeschränktem Nutzen ist, selbst dort, wo die Rillen einen rechteckigen Querschnitt haben und relativ tief sind.
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1 veranschaulicht die aufeinanderfolgenden Stadien bei der Übergabe einer langen Faser 8 von einer Haspel 4, die links angedeutet ist, auf eine Abnehmertrommel 6. Die aufeinanderfolgenden Positionen der Faser 8 sind bildlich bei a bis g dargestellt. Die Pfeile 4a, 6a zeigen die Richtungen der Drehung an. Sobald eine Faser sich um einen Abnehmertrommelzahn 7 schlingt, wird sie anschließend daran gestreckt (Position a) und von dem Zahn 5 der Haspel 4 auf Grund der weitaus höheren Oberflächengeschwindigkeit der Haspel sowie des Vorwärtswinkels des Zahns unter Spannung gehalten. Vorausgesetzt dass die Faser auf der Abnehmertrommel gespannt ist, entwickelt sich die Position zu einer Position weiter, in welcher die Faser senkrecht zur Oberfläche der Abnehmertrommel steht, unter der Bedingung, dass der Abnehmertrommelzahn die Faser festhalten kann.
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Der tatsächliche Winkel, der eingenommen wird, hängt von der Größenordnung des Koeffizienten der Reibung zwischen der Faser und den entsprechenden Metalldrähten ab.
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Frühere Analysen der Effizienz von Abnehmertrommeldrähten haben die Effektivität der Faseraufnahme betont und den Effekt des Faserverlusts von den Stiften, was letztendlich den Level der Übertragungseffizienz bestimmt, ignoriert. Bei einer Abnehmertrommel, die unter Betriebsbedingungen im Gleichgewicht arbeitet, gilt, je kleiner die Übergabeeffizienz zur Abnehmertrommel ist, desto dicker ist die Schicht zurückgelaufener Fasern auf der Haspel, und desto geringer ist der Griff der Zähne auf der Haspel auf die Faser, die von der Abnehmerrolle festgehalten wird. Andersherum verringert dies die Spannung in der Faser und erhöht die Chance, dass die Faser von der Abnehmertrommel zurückgehalten wird. In der Tat sind Abnehmertrommeln auf zurückgelaufene Fasern angewiesen, welche den Griff der Stifte der Haspel verringern, so dass die Übergabe von der Haspel stattfinden kann. Somit ist die Effizienz der Abnehmertrommel eine dynamische Funktion des Designs des Abnehmertrommeldrahts und der Natur der verarbeiteten Faser.
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Ein Zweck dieser Erfindung, zumindest in einer Anwendung, ist die Steigerung der Effizienz, mit welcher Fasern von der Haspel auf die Aufnehmertrommel übertragen werden. Die Erfindung findet auch Anwendung beim Design der Arbeitstrommeldrähte, weil Arbeitstrommeln auf die selbe Weise arbeiten wie Abnehmertrommeln.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Erfindung hat im Wesentlichen das Konzept zur Folge, dass eine erhöhte Effizienz der Faserübergabe erreicht werden kann, indem einer oder mehrere Unterschnitte auf der nach vorne gerichteten oder auf der inneren Vorderseite der hervorstehenden Zähne von Kardierdraht, der sich auf der Aufwickelkomponente für ein Übergabestadium beim Kardieren befindet, ausgebildet sind. Der oder jeder Unterschnitt enthält einen Teil, der im Wesentlichen parallel zu der Längsrichtung des Drahts verläuft, d. h. der peripheren Oberfläche der zylindrischen Struktur, um welche der Draht gewickelt ist.
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Folglich stellt die Erfindung eine Kardiergarnitur bereit, welche einen Profildrahtstreifen mit einer Basis und einer Vielzahl von in Längsrichtung angeordneten Zähnen umfasst, von denen jeder eine hervorstehende Spitze sowie eine Wiedereintrittskantenvorderseite, die unter der hervorstehenden Spitze liegt, aufweist; worin die Kantenvorderseite eines jeden Zahns wenigstens einen Unterschnittkantenabschnitt umfasst, welcher längs der Kantenvorderseite von der Spitze aus, in einem Abstanden angeordnet liegt, wobei der Unterschnitt wenigstens einen Teil beinhaltet, welcher im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Profildrahts verläuft, wodurch der Rückhalt der Fasern durch die besagte Kantenvorderseite während des Kardierens erhöht wird.
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Vorzugsweise sind eine Vielzahl der besagten Kantenabschnitte in Abständen voneinander und von der besagten Spitze aus entlang der besagten Kantenvorderseite angeordnet. Der oder jeder Unterschnittkantenabschnitt enthalten wenigstens einen Teil, der im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Profildrahts verläuft.
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Noch bevorzugter bildet dieser Teil das meiste oder den gesamten Unterschnittkantenabschnitt.
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Vorteilhafterweise befinden sich viele Unterschnittkantenabschnitte in der besagten Kantenvorderseite und der Abstand dieser Kantenabschnitte steigt in einer Richtung an, die von der Spitze des Zahns fort weist. In einer Ausführungsform liegt der äußerste Endpunkt eines jeden Kantenabschnitts in der Fluchtlinie der besagten Kantenvorderseite, dort wo die Kantenabschnitte nicht vorhanden sind.
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In einer Anordnung liegen die zurückgesetzten Teile der besagten Kantenvorderseite zwischen den Unterschnittkantenabschnitten generell parallel zu der Fluchtlinie der besagten Kantenvorderseite, dort wo die Kantenabschnitte nicht vorhanden sind.
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Die Erfindung stellt auch eine Kardiertrommel bereit, z. B. eine Abnehmertrommel oder eine Arbeitstrommel, die mit einer Kardiergarnitur gemäß der Erfindung belegt ist, sowie eine Kardiermaschine, welche eine oder mehrere solcher Trommeln enthält.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird jetzt nur als Beispiel weiter beschrieben, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen Folgendes dargestellt ist:
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1 stellt die aufeinanderfolgenden Stadien bei der Übergabe einer Faser von einer Haspel auf eine Abnehmertrommel dar, und wird detailliert in ”Hintergrund der Technik” weiter oben besprochen;
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2 ist eine vergrößerte, isometrische Ansicht von drei benachbarten Zähnen eines Profildrahts gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, welche geeignet für die Verwendung als Arbeitstrommeldraht ist;
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3 ist das Diagram einer Seitenansicht eines der in 2 gezeigten Zähne;
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4 bis 5 sind ähnliche Ansichten wie 3 von entsprechenden, alternativen Ausführungsformen; und
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6 und 7 sind Graphen, welche die Leistung von Abnehmertrommeldraht der Form, wie sie in den 2 und 3 gezeigt ist, anschaulich darstellen.
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Beschreibung bevorzugten Ausführungsformen
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Der Zahn eines konventionellen Abnehmertrommeldrahts hat eine innere oder abgeschrägte Wiedereintrittskantenvorderseite, wodurch eine hervorstehende Gesamtform erzeugt wird. Das erfinderische Konzept liegt darin, dass die signifikante Steigerung der Effektivität des Abnehmertrommeldrahts dadurch realisiert werden kann, dass die innere oder Wiedereintrittskantenvorderseite des Zahns, d. h. die Kantenvorderseite unter dem Vorstand, so parallel wie möglich zu der Basis des Drahts gemacht wird. Auf den ersten Blick bedingt dies, dass die Zähne als stark verlängerte, stark abgestumpfte Elemente ausgeformt werden, wodurch der Griff auf die Faser während aller Stadien der Übergabe von der Haspel auf die Abnehmertrommel verbessert wird.
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Dieses verlängerte Profil ist jedoch nicht das Praktischste, weil erstens die Zähne zu schmal sein könnten, um robust genug zu sein, und weil zweitens dort der Platz, der für die Aufnahme der gesammelten Fasern zur Verfügung steht, stark verringert ist. Die vorliegende Erfindung widmet sich dieser Schwierigkeit, hält aber das Hauptkonzept bei, indem sie vorsieht, dass ein oder mehrere, vorzugsweise eine Vielzahl von Unterschnittkantenabschnitten, welche parallel zu der Basis und der Längsrichtung des Drahts verlaufen, auf der innen liegende oder Wiedereintrittskantenvorderseite eines jeden Zahns ausgebildet werden. Eine einfache Ausführungsform dieses Ansatzes ist in den 2 und 3 veranschaulicht. 2 stellt anschaulich einen 3-Zahn-Abschnitt eines Profildrahts dar, welcher geeignet für die Verwendung als Abnehmertrommeldraht ist, und in welchem die innere Kantenvorderseite 112 eines jeden Zahns 110 so gestanzt ist, dass ein gestuftes Profil in kleinem Maßstab, bestehend aus drei Stufen 114 und zurückgesetzten Teilen oder Steigungen 118 bereitgestellt wird. Die Stufen 114 stellen Unterschnittkantenabschnitte dar und sind allgemein flach und parallel zu der Basis 113 des Drahts sowie zu der Längsrichtung des Drahts. Es wird vermutet, dass dieses gestufte Profil der Tendenz der Fasern, während der kritischen Stadien des Abnehmens, z. B. an Position c in 1, von dem Zahn abzugleiten, entgegenwirkt. Es muss angemerkt werden, dass die Stufen 114 nicht störend in das Abstreifen von der Abnehmertrommel selber einwirken, vorausgesetzt der Winkel der Stufe ist so bemessen, das der resultierende Unterschnitt keinen Haken bildet, worin sich Fasern verfangen können.
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Der Pfeil 120 in 3 zeigt die Richtung der Abstreifbewegung an (wohingegen der Pfeil 122 die allgemeine Richtung des Zugs an der Faser durch die Haspel ist). Es muss jedoch angemerkt werden, dass eine Steigerung des Winkels der Stufe den Festhaltewinkel des Drahts erhöht, und für manchen besondere Zwecke können die damit verbundenen Vorteile die größeren Schwierigkeiten beim Abstreifen wettmachen.
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Die Spitzenregion 111 ist oben leicht angeschnitten, wie es bei 111a veranschaulicht ist. Jede der Steigungen 118 ist zu der Lage der originalen, geneigten Kantenvorderseite 112 gewinkelt, welche unverändert bei 112a angrenzend an die Basis 113 verbleibt. Auf diese Weise bleibt das äußerste Ende einer jeden Stufe 115 auf der Linie der originalen Kantenvorderseite 112. Die Steigung 118 kann senkrecht zu der Basis 113 stehen, neigt sich aber vorzugsweise in einem kleinen Winkel zu der Kantenvorderseite 112 hin.
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Eine mögliche Schwierigkeit mit dem Profil, das in den 2 und 3 dargestellt ist, liegt darin, dass die vertikalen Teile, d. h. die Steigungen 118, zwischen den Stufen den Widerstand gegen das Aufnehmen einer Faser von der Haspel steigern können. Das kommt daher, dass die Kraft, die nötig ist, um die Faser an den steiler geneigten Steigungen 118 nach unten zu drücken, größer als bei dem normalen Zahn ist. Um diese Schwierigkeit zu vermieden und ein unbehindertes Sammeln von Fasern sicherzustellen, sind bei der modifizierten Ausführungsform 210, die in 4 dargestellt ist, die Steigungen oder zurückgesetzten Teile 218 parallel zu der Lage der originalen Kantenvorderseite 212. Bei diesem Arrangement ist es vorteilhaft, dass der Abstand der nachfolgenden Unterschnittkantenabschnitte oder Stufen 214 voneinander in der Richtung von der Spitze 211 fort zunimmt. Ohne dies, könnte die Dicke des Zahns auf die Spitze zu stark gefährdet sein, was eventuell seine Haltbarkeit verkürzen würde. Es wird auf jeden Fall einzusehen sein, dass das exakte Profil der inneren Kantenvorderseite durch vorsichtige Gestaltung optimiert werden kann, und dass innerhalb des Konzepts der Erfindung viele verschiedene Profile möglich sind.
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In einer anderen Variante können die Stufen sukzessive tiefer werden, d. h. längs des Drahtes weiter.
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Das Profil aus 4 hat den Vorteil, dass dadurch sowohl das Sammeln als auch das Zurückhalten von Fasern durch die Abnehmertrommel maximiert wird. Alternative Technologien, wie etwa gesägter Draht oder das Aufrauen der inneren Vorderseite durch Abtragen oder durch das Aufbringen von körnchenartigen Partikeln, stellen keine ähnliche Kombination von Vorteilen bereit. Ein Nachteil dieser alternativen Technologien liegt darin, dass Fasern dazu neigen, sich an den Spitzen der Stifte anzusammeln, weil es für Fasern genauso schwer ist, die Stifte nach unten wie nach oben zu rutschen, was die weitere Übergabe der Faser auf die Abnehmertrommel behindert. Dieser Nachteil wird von den Profilen aus den 3 und 4 ganz klar vermieden.
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Jede der Ausführungsformen, die in den 2 bis 4 anschaulich dargestellt ist, hat drei Stufen 114, 214. 5 stellt ein alternatives Design 310 dar, in welchem die Vorderkante 312 so gestanzt ist, dass sie viele Stufen 314 bereitstellt, die in engem Abstand zueinander liegen und von vertikalen (d. h. senkrecht zur Oberfläche der Basis 313) Steigungen 318 getrennt sind. Obwohl dieses Design viele Unterschnitte bereitstellt, um damit Fasern einzufangen, sind etwa drei Stufen vermutlich ausreichend.
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Obwohl Studien gezeigt haben, dass die Faserdichte an den Walzenspalten der Faserübergabe bei einer Faser pro Zahn liegt, was nahe legt, dass nur ein bis zwei Stufen nötig sind, kann die Faserdichte lokal stark schwanken: Falls ein gegebener Zahn nur eine oder zwei Stufen 314 hat, könnten Fasern auf Grund des nicht ausreichenden Stufenabstandes nicht festgehalten werden.
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Anfängliche Versuche haben gezeigt, dass die Vorzüge des Drahtprofils der Erfindung bei niedrigem Haspel-Abnehmertrommel-Verzug besonders offensichtlich werden, d. h. bei relativ hohen Geschwindigkeiten der Abnehmertrommel. Das kommt daher, dass im Gegensatz zu konventionellen Abnehmertrommeldrahtzähnen, wo bei höheren Rotationsgeschwindigkeiten die Fasern zurück auf die Haspel gleiten, hier die Unterschnitte der Erfindung das Zurückhalten der Faser erleichtern und so das Zurückstreifen von der Walze verringern, d. h. die Effizienz der Übergabe steigern. In Modellversuchen mit Draht, der die Profile aus den 2 und 3 hat, wurde die Übergabeeffizienz auf etwa 20% höher bewertet als diejenige eines konventionellen Drahts, was durch eine schnellere Abnahmerate von Fasern auf der Haspel, die gemessen wurde, angezeigt wurde. Dieser Effekt ist in dem Graphen von 6 dargestellt.
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Es gab einen entsprechenden, zu beobachtenden Anstieg in der Hauteur, welcher in 7 dargestellt ist, und welcher das geringe Zurückhalten auf der Haspel sowie eine Reduktion des Faserbruchs wiederspiegelt.
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Die gesteigerte Effizienz des Drahts der Erfindung kann auf zwei Weisen eingesetzt werden: entweder um einen Anstieg der Hauteur, oder um eine gesteigerte Produktionsrate zu liefern. Mit anderen Worten ausgedrückt, Bekleidungshersteller können entweder einen längeren Wollfaden oder eine höhere Produktionsrate erzielen.
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Eine andere Weise, auf welche Vorteil aus der Erfindung gezogen werden kann, hegt darin, den Durchmesser der Abnehmertrommel gegenüber den konventionellen Maßen zu verringern. Zum Beispiel liegt der Durchmesser der Abnehmertrommel von Kardiermaschinen für Kammgarn mit einer einzelnen Abnehmertrommel üblicherweise bei 1000 mm. Es ist gedacht, dass der Durchmesser auf 300 mm oder so ähnlich reduziert werden kann, wenn die Abnehmertrommel gemäß der Erfindung übernommen wird. Bei Kardiermaschinen mit Doppelabnehmertrommeln wäre die Reduktion ähnlich. Obwohl die obige Diskussion in erster Linie in Bezug auf Abnehmertrommeln geführt wurde, können die veranschaulichten oder andere, geeignete Ausführungsformen von Profildraht auch in Metallgarnituren für Arbeitstrommeln verwendet werden, aber in diesem Fall gibt es einige andere Optionen, die übernommen werden könnten. Da eine Kardiermaschine viel mehr Arbeitstrommeln hat, gibt es zunächst die Option, das Ausmaß des Zugriffs auf die Faser durch die Kardiermaschine zu staffeln. Das kann auf ganz einfache Weise erfolgen, z. B. dadurch dass mit Arbeitstrommeln begonnen oder aufgehört wird, welche mit dem neuen Draht umwickelt sind; verschiedene Mischungen von konventionellem und neuem Draht sind ebenfalls möglich.
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Die Verwendung des Drahts ist nicht auf Kardiermaschinen für Kammgarn beschränkt. Er kann auch Verwendung beim Kardieren von Vlies finden, insbesondere unter Umständen, wo Nissen ein signifikantes Problem sind, oder wo der Reibungskoeffizient der Faser sehr niedrig ist, z. B. beim Kardieren von PTFE-(Teflon)Fasern. Die Erfindung könnte auch beim Kardieren von Baumwolle verwendet werden, wo die Erfindung in der Lage sein könnte, die Praxis des automatischen Schärfens des Abnehmertrommeldrahts zu ersetzten, um das vorzeitige Entfernen der Fasermasse vom Grund der Abnehmertrommel zu verhindern.
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Profildraht gemäß der Erfindung kann durch im Wesentlichen konventionelle Mittel hergestellt werden, z. B. durch das Ausstanzen von zunächst einheitlichem Draht in einer Laufrichtung.
