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Verfahren zum Herstellen eines Fadens aus einem endlosen Fadenstrang
auf einer Feinspinnmaschine Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
eines Fadens unmittelbar aus einem endlosen Fadenstrang, indem der Strang mittels
langsam laufender Speisewalzen zugeführt und mittels Förderwalzen verstreckt wird,
die eine größere Oberflächengeschwindigkeit besitzen als die Speisewalzen, wobei
der Strang auf einem fortschreitenden Träger aufliegt, der mit größerer Oberflächengeschwindigkeit
als die Speisewalzen, jedoch mit geringerer als die Förderwalzen, angetrieben wird,
und wobei der Strang zwischen den Speise- und den Förderwalzen unterstützt wird.
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Die Erzeugung von Kunstfäden ist in vielfacher Hinsicht entwickelt
und verbessert worden. Schon frühzeitig wurde abweichend von den aus endlosen Fäden
bestehenden Garnen das Fadenbündel in Stapellängen zerschnitten, woraufhin die Stapelfasern
dann etwa in der gleichen Weise wie Baumwollfasern zu Garnen versponnen wurden.
Späterhin kam man auf den Gedanken, die Parallelität und die richtige Lage der Fasern
in dem aus endlosen Fäden bestehenden Bündel durch unmittelbares Reißen oder Zerschneiden,
und zwar unter Beibehaltung des ununterbrochenen Zusammenhanges der Struktur, aufrechtzuerhalten
Die auf diesem Gedanken beruhende Herstellung von Garnen hat einen großen Umfang
angenommen, Andererseits treten bei solchen Verfahren viele Schwierigkeiten auf;
zum Erzielen eines brauchbaren Garnes sind zahlreiche Streck- und Zwirnarbeitsgänge
erforderlich.
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In den letzten Jahren haben Verbesserungen des geschilderten allgemeinen
Verfahrens es möglich gemacht, eine direkte Umwandlung des aus endlosen
Fäden
bestehenden Stranges in gesponnenes Garn zu erreichen. Bei diesem Direktspinnverfahren
kann man mit sehr hohen Verzugswerten arbeiten; die Förderwalzen einer Reiß- und
Verzugvorrichtung können mit einer Umfangsgeschwindigkeit umlaufen, die das 5- bis
ioofache oder sogar ein Mehrfaches der Geschwindigkeit der Einzugwalzen ausmacht.
Beispielsweise erfordert die Umwandlung eines io ooo-Denier-Stranges in eile gesponnenes
Garn der Baumwollgarn-Nr. 6o/i, das ungefähr 88 Denier hat, ein Verzugverhältnis
von ungefähr 114 und ein Wiederausrichten von vielen Tausenden von Faserenden bei
jedem Zentimeter des in den Verzug- und Reißbereich eintretenden Stranges. Diese
Erfordernisse machen zusammen mit der Notwendigkeit einer genügenden Überlappung
und eines im wesentlichen gleichförmigen Garndurchmessers von Zentimeter zu Zentimeter
der Garnlänge die Lösung schwieriger Probleme notwendig.
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Im allgemeinen müssen bestimmte Mittel vorhanden sein, die den Strang
zu tragen und/oder in die Klemmstelle der Förderwalzen vorzuschieben haben. Diese
Mittel können aus einem Rohr oder einem Riemen oder einem Fördertuch bestehen, das
sich im wesentlichen über die ganze Strecke von den Speisewalzen bis zum Walzenspalt
der Förderwalzen erstreckt und mit dem Strang in Richtung auf die Förderwalzen fortschreitet.
Derartige Anordnungen haben mit gutem Erfolg Verwendung gefunden (vgl. z. B. die
deutsche Patentschrift 721836), beschränken sich jedoch auf die Herstellung
gesponnener Garne, die nicht feiner sind als etwa die Baumwolle-Nr. So/:i oder möglicherweise
6o/i; aber selbst dabei treten Mängel hinsichtlich der Gleichförmigkeit und Festigkeit
auf. Diese Schwierigkeiten haben die Fachleute seit langer Zeit zu beseitigen getrachtet.
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. Es scheint, daß das Reißen der endlosen Fäden in der vorerwähnten
Anordnung über die ganze Länge des Förderriemchens erfolgt, wodurch die Faserlängen
in erheblichem Maße voneinander abweichen. Ein Faserdiagramm zeigt nur eine geringe
Gleichförmigkeit der Faserlängen und einen großen Anteil an kurzen Fasern. Bei diesem
üblichen Verfahren ist die durchschnittliche Faserlänge normalerweise gleich der
halben Streckweite (des Abstandes zwischen den Förder- und den Speisewalzen), wie
bei dem unkontrollierten Reißen zu erwarten war.
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Ferner entsteht eine große Menge Flugfasern, worunter man Fasern zu
verstehen hat, die so kurz sind, däß sie überhaupt nicht versponnen werden können.
Weiterhin ist zu beachten, daß die Festigkeit des gesponnenen Garnes eine Funktion
der Faserlänge und dann am größten ist, wenn die Fasern sowohl lang sind als auch
eine gleichmäßige Länge haben. Es ist daher wesentlich, die Stelle zu beherrschen,
wo das Reißen stattfindet, und dafür zu sorgen, daß die langen Fasern in dem gesponnenen
Garn überwiegen. Die Reißstelle sollte so nahe an die Speisewalzen herangerückt
werden, wie dies praktisch überhaupt nur möglich ist.
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Zu diesem Zweck wird bei dem vorliegenden Verfahren zum Umwandeln
eines endlosen Fadenstranges in ein Stapelfaserband der Strang in an sich bekannter
Weise mittels langsam umlaufender Einzugwalzen zugeführt und mittels Förderwalzen
verstreckt. Die Erfindung besteht darin, daß der Strang auf seinem Weg zu dem fortschreitenden
Träger scharf von seinem normalen geradlinigen Streckweg zwischen den Einzug- und
den Förderwalzen an einem Punkt abgebogen wird, der nahe an den Einzugwalzen liegt.
Der fortschreitende Träger wird so betrieben, daß die Geschwindigkeit der fortschreitenden
Oberfläche mindestens das o,3fache der Geschwindigkeit der Förderwalzen beträgt,
wodurch der Strang zwischen dem Punkt, an dem er das Einzugwalzenpaar v erläßt,
und dem Punkt, an dem er zuerst mit der Oberfläche des fortschreitenden Trägers
in Berührung kommt, einer solchen Spannung ausgesetzt wird, daß die meisten Fäden
in dieser Zone reißen.
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Die Erfindung besteht ferner in einer Streckvorrichtung zum Umwandeln
eines endlosen Fadenstranges in ein Stapelfaserband. Diese Vorrichtung besitzt einen
Satz langsam umlaufender Einzugwalzen, einen Satz schnell umlaufender Förderwalzen
und Mittel, um den zwischen den zwei Walzenpaaren unter Spannung gehaltenen Strang
zu unterstützen und vorzuschieben. Dieser fortschreitende Träger ist so beschaffen,
daß er mit einer Geschwindigkeit der fortschreitenden Oberfläche betrieben werden
kann, die mindestens das o,3fache der Geschwindigkeit der Förderwalzen beträgt.
Die Vorrichtung ist weiter so angeordnet, daß der Strang scharf von seinem normalen
geradlinigen Streckweg zwischen den Einzug- und den Förderwalzen an einem Punkt
nahe bei den Einzugwalzen abgebogen wird, wodurch der Strang in einer Zone zwischen
dem Punkt, da er die Einzugwalzen verläßt, und dem Punkt, an dem,er zuerst mit der
Oberfläche des fortschreitenden Trägers in Berührung kommt, einer solchen Spannung
ausgesetzt ist, daß die meisten Fäden in dieser Zone reißen. Es -ist dafür gesorgt,
daß die Reißstelle so dicht wie möglich an die Einzugwalzen herangerückt ist. So
soll beispielsweise bei einer 32,5 cm langen Spannungsstrecke das Reißen innerhalb
von 15 cm von der letzten Berührungsstelle des Stranges mit einer der Einzugwalzen
erfolgen. Tatsächlich ist es mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung
jedoch möglich, das Reißen innerhalb einer viel kleineren Strecke stattfinden zu
lassen als innerhalb der angegebenen i5-cm-Strecke. Das Abbiegen des Stranges aus
seinem normalen, geradlinigen Streckweg erfolgt mittels einer fortschreitenden Oberfläche,
z. B. mittels eines Förderriemchens oder einer Walze, die so angeordnet sind, daß
der Strang von seinem normalen Durchlaufweg um wenigstens 15° scharf abgebogen wird.
Die fortschreitende Oberfläche bewegt sich natürlich in der gleichen Richtung wie
der Strang, und zwar mit einer Geschwindigkeit von wenigstens annähernd dem o,3fachen
der Oberflächengeschwindigkeit der Förderwalzen. Der genaue kritische Wert dieser
Geschwindigkeit ist eine Funktion des jeweiligen Winkels, der Walzengeschwindigkeiten
sowie des jeweiligen Reibungskoeffizienten und kann infolgedessen in manchen Fällen
kleiner sein als der Wert von 0,3- Vorteilhafterweise wird die fortschreitende
Oberfläche so angeordnet, daß der Strang eine Biegung von wenigstens 25° erhält.
Vorteilhaft ist es fernerhin, die fortschreitende Oberfläche so dicht wie möglich
an die Einzugwalzen heranzubringen und
sie mit einer Geschwindigkeit
anzutreiben, die wenigstens das o,6fache der Förderwalzen-Geschwindigkeit beträgt.
Die Berührung des Stranges mit der fortschreitenden Oberfläche an der Biegungsstelle
ist eine dauernde und keine absatzweise. Mit Hilfe der oben beschriebenen Mittel
erfährt die Spannung des Stranges, bevor dieser die Biegungsstelle erreicht, eine
Vergrößerung um wenigstens etwa io °)o. Das bedeutet, daß die erhöhte Spannung hauptsächlich
innerhalb der Reißzone zur Anwendung kommt. Der Spannungszuwachs kann natürlich,
z. B. in Abhängigkeit von dem behandelten Strang, Abänderungen erfahren; doch ist
der Wert von io °/o unter sehr verschiedener. Arbeitsbedingungen brauchbar. Die
Erfindung ist jedenfalls auf einen Spannungszuwachs von io % nicht beschränkt; dieser
Zuwachs kann kleinere und auch viel größere Werte annehmen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens
nach der Erfindung zeigt Fig. i in schematischer Darstellung.
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Bei dieser Anordnung ist der Durchlaufweg des Stranges an einer Stelle
nahe den Einzugwalzen unter Verwendung des dargestellten Riemchens oder Fördertuches
scharf abgebogen. Der dem Strang bei Berührung des Riemchens erteilte Abbiegungswinkel
beträgt ungefähr 82' (iSo' minus den eingeschlossenen Winkel, der etwa 98' beträgt)
und ist in Fig. i mit B bezeichnet. Nachfolgend wird auf diesen Winkel ƒ
oder den Biegungswinkel und weniger auf den Mittel- oder Komplementärwinkel dieses
Biegungswinkels Bezug genommen. Die Durchlaufstrecke des Stranges von dem Walzenspalt
2 der Einzugwalzen 3 und 4 bis zur Berührungsstelle 5 mit dem Riemchen 6 beträgt
ungefähr io,6 cm, während sich der Abstand von dieser Berührungsstelle 5 bis zum
Walzenspalt 7 der Förderwalzen 8 und 9 auf etwa 29,3 cm beläuft. Mit dieser Anordnung
und einer genügend großen Geschwindigkeit des Riemchens kann bewirkt werden, daß
die Fäden hauptsächlich innerhalb eines Abstandes von 2,9 cm zwischen der letzten
Berührungsstelle io mit der letzten Einzugwalze 3 und der Berührungsstelle 5 mit
dem Riemchen reißen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, kann das Riemchen von Walzen
11, 12, 13 und 14 getragen bzw. angetrieben werden, wobei die Walze 14 ihrerseits
einen Antrieb erhält. Ein wenig oberhalb des Riemchens und vor den Förderwalzen
kann eine Führungsstange 15 angeordnet sein. Zu den Einzugwalzen kann fernerhin
eine dritte "Walze 16 gehören. Von den Förderwalzen wird der Strang mittels irgendeiner
geeigneten Führung zu einer Zwirnvorrichtung geleitet. Für die nachfolgenden Arbeitsgänge
können ein beliebiges Verfahren und eine beliebige Vorrichtung Verwendung finden.
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Die nachfolgenden, der Erläuterung dienenden Beispiele beschreiben
verschiedene Wege zur praktischen Anwendung der Erfindung, sollen dieselbe jedoch
in keiner Weise abgrenzen. Beispiel I Ein Viskose-Iiunstseidenstrang von 440o Denier,
2934 Fäden, einer Trockenfestigkeit von etwa 49 pro Denier und einer Trockenbruchdehnung
von io °/o wurde in einer Versuchsreihe auf einer Spinnvorrichtung in ein gesponnenes
Garn ungefähr der Baumwolle-Nr. 5o/i umgeformt, wobei die Förder- und die Einzugwalzen
den vorstehend angegebenen Abstand voneinander besaßen. Die zu den einzelnen Versuchsreihen
gehörenden Daten sind in der folgenden Tabelle I angegeben. Betrachtet man die Angaben
in dieser Tabelle, so wurden die Proben r1,
B und C in gesponnenes Garn umgewandelt,
wobei das fortschreitende Riemchen den Strang zwischen den Einzug-und den Förderwalzen
so unterstützte, daß während
| Tabelle I |
| Riemchen- Zwirn- |
| Probe Nummer Gebinde- Trocken Trocken - |
| Probe Riemchen gdigkeit (Baumwolle) nummer') T3) g,;D e:1)
o ,.o drehungl F. L .=) |
| = |
| cm/lVIin. t , j cm |
| St. 1) 75 49,8 2o64 2,2o 5,1 19,3 17,5 |
| B - 15o 48,2 IS4I 2,04 4,9 2o,5 17,5 |
| C - 85o 4.7,3 2166 2,27 5,4 19,2 15 |
| i Ang.3) 75 -17,7 1776 1,82 - 4,3 19,5 16,2 |
| 2 - 15o 47,6 1838 1,88 4,9 19,7 16,2 |
| 3 - 220 46,7 2287 2,2o 5,2 20 19,3 |
| 4 - 27o 48,8 2515 2,33 5,8 18,2 23,7 |
| 5 - 365 47,6 2925 2,4.1 6,8 22,3 27,5 |
| 6 - 66.2 48,o 2 823 242 6,5 22,2 30 |
| 7 - 85o 4.8,3 28oo 2,61 6,2 21 30 |
| 8 - 1 1437 -17,o 2859 2,57 5,5 i9,8 I 30 |
| '! Die Gebindenummer ist das Produkt der Garnnummer (Baumwolle)
und der Zerreißfestigkeit in Pfunden eines |
| So-Drehungen-(i to m)-Gebindes. Es ist mehr ein Maß der einheitlichen
oder Mindestfestigkeit als der Höchstfestigkeit; |
| ein Garn von guter Einheitlichkeit mit geringen Abweichungswerten
zwischen der Höchst- und der Mindestfestigkeit hat |
| eine verhältnismäßig hohe Gebindenummer. |
| =) F. L. = Mindestlänge in Zentimetern von mindestens -,o°;,
der Fasern in dem behandelten Strang. |
| T = Festigkeit, E = Längung, St. = Grade. Ang. = Abgewinkelt. |
des Aufliegens des Stranges auf dem Riemchen der unter Spannung
stehende Strang zwischen den zwei Walzensätzen auf einem normalen, geradlinigen
Streckweg, wie in Fig. i durch die gestrichelte Linie angezeigt ist verlief.
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Bei den Proben i bis 8 wurde der Fadenstrang von seinem geradlinigen
Streckweg durch die gewinkelte Anordnung des Förderriemchens abgebogen, wie in Fig.
i in ausgezogenen Linien gezeigt ist, wobei die vorstehend beschriebenen Dimensionsverhältnisse
wiedergegeben sind. Bei allen aufgeführten Versuchen betrug das Streck- oder Verzugverhältnis
etwa 42, wobei die Oberflächengeschwindigkeiten der Einzug-und der Förderwalzen
auf 19,2 cm bzw. 7,9 m je Minute gehalten wurden, während die Geschwindigkeit des
Riemchens entsprechend den in der Spalte Riemchengeschwindigkeit der Tabelle- I
angegebenen Zahlen variiert wurde.
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Aus der vorhergehenden Tabelle ist ersichtlich, daß man bei geringen
Riemchengeschwindigkeiten, sei das Riemchen nun abgewinkelt oder gerade geführt,
ein gesponnenes Garn mit verhältnismäßig niedrigen Festigkeitswerten und beträchtlich
kürzeren Faserlängen erhält. Andererseits führt, verglichen mit dem gerade geführten
Riemchen, das mit großer Geschwindigkeit bewegte, abgewinkelt geführte Riemchen
zu entschieden besseren Ergebnissen. Aus den verschiedenen Proben hergestellte Gewebe
lassen schließlich eine weit bessere Gleichmäßigkeit erkennen, wenn sie aus Garn
gefertigt sind, das unter Benutzung eines abgewinkelt geführten, schnell laufenden
Riemchens versponnen wurde. Beispiel II Unter Verwendung der in Fig. i gezeigten
Anordnung und des im Beispiel I benutzten endlosen Fadenstranges wurde bei einem
Verzugverhältnis von 58 ein Garn der Baumwoll-Nr.7o/i gesponnen. Die Förderwalzen-Geschwindigkeit
betrug 7,9 m je Minute, während die Einzugwalzen mit 13,6 cm je Minute und das abgewinkelte
Riemchen mit 6,6 m je Minute angetrieben wurden. Man erhielt ein gesponnenes Garn
mit der Nr. 67,1/i, einer Trockenfestigkeit von 2,27 g je Denier bei einer Streckung
von 5,4°/o, einer Zwirnung von 18 Drehungen pro 2,5 cm und einer Gebindenummer von
2i43. Versuche, ein solches Garn mit gerade geführtem Riemchen zu spinnen, waren
unbefriedigend und ergaben Garne mit wesentlich schlechteren Eigenschaften.
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Beispiel III In der untenstehenden Tabelle II sind die wesentlichen
Angaben über das Spinnen von 5o/i-Garn aus 440o-, 880o- und z3 2oo-Denier-Viskose-Kunstseidensträngen
der im Beispiel I benutzten Art gemacht; wobei die Fadenstärke in jedem Fall die
gleiche war, nämlich ungefähr 1,5 Denier je Faden. Benutzt wurde die gleiche Gesamtanordnung,
wie sie in Fig. i gezeigt ist. Die Verzugverhältnisse wurden jedoch geändert, und
zwar durch Vermindern der Einzugwalzen-Geschwindigkeit bei Konstanthalten der Förderwalzen-Geschwindigkeit
auf 7,9 m je Minute. In jedem Falle ergaben das Verfahren und die Vorrichtung gemäß
der Erfindung bedeutend bessere Ergebnisse.
| Tabelle II |
| Riemchen- Trocken- Zwirn- |
| Strang D.1) Riemchenl) geschwin- D. R.1) Nummer festigkeit
Trocken Gebinde- drehung/ F. L. |
| digkeitl) (Baumwolle) g/D 1? /o nummer 2,5 cm |
| cm/Min. |
| 440o St. 15o 42 48,2 2,o4 4,9 1841 2o,5 17,5 |
| 4400 Ang. 662 42 48,o 2,42 6,5 2823 22,2 30 |
| 8800 St. 15o 84 49,9 1,74 3,8 1287 18,9 17,5 |
| 880o Ang. 662 84 : 47,7 2,36 5,6 2336 i9 30 |
| 1320o St. 15o 1i9 45,7 1,57 4,4 1o62 19,7 17,5 |
| 1320o Ang. 662 1i9 44,5 1,93 5,3 2033 18,8 30 |
| 1) Strang D. = Strang Denier, D. R. = Verzugverhältnis. |
Beispiel IV Ein Polyamidfädenstrang von ii8o Denier mit 80o Fäden, einer Trockenfestigkeit
von 6,8 g je D-enier und einem Trockenstreckwert von 17,0
% wurde unter Benutzung
der in Fig. i gezeigten Anordnung mit abgewinkeltem Riemchen in gesponnenes Garn
umgewandelt. Die Geschwindigkeit der Förderwalzen betrug 7,9 m je Minute und die
der Einzugwalzen 6o cm je Minute, woraus sich ein Verzugverhältnis von 11,3 ergab.
Zu Vergleichszwecken wurde auch mit einem gerade geführten Riemchen mit im wesentlichen
der gleichen Riemchengeschwindigkeit von 6,6 m je Minute gearbeitet. Aus den in
der nachstehenden Tabelle III aufgeführten Werten zeigen sich die durch die Erfindung
erzielten Vorteile.
| Tabelle III |
| Trocken- Trocken- |
| Nummer Gebinde- Zwirndrehung/ |
| Riemchen - (Baumwolle) festigkeit streckung nummer
2,5 cm F. L. |
| g/D o/o |
| gerade ....... 46,3 2,88 12,3 3299 23,6 io |
| abgewinkelt .. |
| 47,4 3,96 13,1 |
| 3981 23,4 |
| 22,5 |
Beispiel V Ein i76oo-Denier-Strang der gleichen Art von Viskose-Kunstseidenfäden,
wie im Beispiel I angegeben, wurde unter Benutzung der Anordnung nach Fig. i mit
abgewinkeltem Riemchen bei einem Verzugv erhältnis von 116 direkt in gesponnenes
Garn der Baumwoll-Nr.35/1 umgewandelt. Mit einer Riemchengeschwindigkeit von 6,6
m je Minute erhielt man ,ein gesponnenes Garn der Nr. 32,7 mit einer Trockenfestigl@eit
von 2,15 g je Denier, einem TrockensLrec1kwert von 6,o °/a, einer Gebindenummer
von 2,529 und einer Zwirnung von 16,9. In diesem gesponnenen Garn waren 5o °/o der
Fasern wenigstens 25 cm lang. Versuche, diesen gleichen Strang bei dem gleichen
hohen Verzugverhältnis unter Benutzung eines gerade geführten Riemchens umzuformen,
waren bei Riemchengeschwindigkeiten von 15o bis
850 cm je Minute nicht von
Erfolg begleitet.
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Beispiel. VI ' Unter Verwendung einer Anordnung ähnlicher Ausbildung
wie in Fig. i, jedoch mit edlem Abbiegungswinkel oder Winkel B von 25° statt von
82', einer Riemchengeschwindigkeit von 85o cm je Minute und einem Verzugverhältnis
von 4.2 wurden bei einem 140o-Denier-Viskose-Kunstseidenstrang der im Beispiel I
beschriebenen Art die folgenden Ergebnisse erzielt:
| Tabelle IV |
| Trocken- Trocken- Gebinde- Zwirndreljun Mindestlänge
in Zenti- |
| \ummer |
| fesd/gkeit strecl0ung nummer 2,cm metern von mindestens |
| (Baumwolle) d/D. °/o # 50 °i° der Fasern |
| 48'2 2'4 5,7 I 2280 I 2i,8 I 27,5 |
Diese Ergebnisse sind mit denjenigen der Probe 7 im Versuch I vergleichbar, worin
der Winkel B 82' war. Beispiel VII Das abgewinkelte Riemchen wurde fortgelassen
und eine kleine Walze (2,5 cm Durchmesser) angeordnet, die einen Antrieb erhielt.
Die Anordnung der Walze erfolgte an der Stelle der das Riemchen tragenden Walze
ii dort, wo der Strang gemäß Fig. i abgebogen ist. Hierdurch wurde erreicht, daß
der Strang, ebenso wie derjenige nach Beispiel I, um den gleichen Winkel, nämlich
82°, von seinem geradlinigen Durchlaufweg abgelenkt wurde. Die Walze wurde mit einer
Umfangsgeschwindigkeit von 6,6 m je Minute angetrieben, während die Förderwalze
einen Antrieb mit 7,9 m je Minute und die Einzugwalzen einen solchen von 18,9 cm
je Minute erhielten. Es ergab sich also ein Verzugverhältnis von ungefähr 42. Das
danach gesponnene Garn zeigte die folgenden Eigenschaften
| Tabelle V |
| Nummer Trocken- Trocken- Gebinde- Zwirndrehung/ Mindestlänge
in Zenti- |
| (Baumwolle) festigkeit Streckung nummer 2,5 cm metern
von mindestens |
| g/D. °/° 50 °/° der Fasern |
| 48,8 2,32 I 5,2 2800 -20'7 - - 30 |
Gegebenenfalls kann diese abgeänderte Ausführungsform eine weitere Abänderung erfahren,
und zwar durch Verwendung eines tragenden Riemchens, Rohres oder Trompetenrohres,
das sich an die kleine Walze anschließt, um das Verteilen und Bündeln der gerissenen
Fasern zu verbessern. Zum Herstellen eines gut gesponnenen Garnes ist dies jedoch
nicht notwendig.
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Um die Fäden richtig zu reißen, ist es nicht nur erforderlich, daß
die fortschreitende Oberfläche zwischen den Förder- und den Einzugwalzen mit einer
Geschwindigkeit von annähernd dem o,3fachen der Förderwalzen-Geschwindigkeit vorwärtsschreitet,
sondern es muß auch so nahe vor den Einzugwalzen wie nur möglich eine genügend winklige
Ablenkung vorlianden sein, damit die Spannung an der gewünschten Reißstelle auf
den Bruchwert gebracht wird. Die erforderliche Größe der winkligen Ablenkung hängt
von dem Reibungskoeffizienten zwischen dem Strang und dem Stoff der den Strang berührenden
Oberfläche (Riemchen oder Walze) sowie von dem Umspannungswinkel ab: Der Reibungskoeffizient
ändert sich mit der endgültigen Zusammensetzung, die der Strang erhält, der Art
der Fäden, aus denen der Strang besteht, und dem Stoff der Kontaktfläche. Bei den
meisten Textilien und bei Lederriemchen oder mit Leder überzogenen Walzen liegt
der Reibungskoeffizient im allgemeinen in dem Bereich von o,i5 bis o,5o. Nimmt man
für praktische Zwecke in den Berechnungen einen Wert von o,25 an, so erhält man
damit brauchbare Ergebnisse. Eine Biegung von wenigen Grad, z. B. von io', müßte
theoretisch eine genügende, zusätzliche Spannung liefern, wenn der Strang vollkommen
gleichmäßig ist, obwohl eine winklige Ablenkung von 25' die Spannung auf der Einzugwalzenseite
nur um ungefähr io °/o erhöht. Dieser theoretische Wert wurde aus der bekannten
Riemenformel T,/T, = efw berechnet. Hier bedeuten, auf den vorliegenden Fall
angewandt, T1 die Spannung in einer beliebigen Krafteinheit auf der Einzugwalzenseite
der Ablenkstelle und T. die Spannung in der gleichen Einheit auf der Förderwalzenseite
der Ablenkstelle,
e die Basis der natürlichen Logarithmen, f der
Reibungskoeffizient und w der Winkel der Umspannung rund um die Ablenkstelle, gemessen
in Radianten. Der Wert w ist natürlich gleich dem Winkel B geteilt durch 57,3, der
annähernden Anzahl der einem Radianten entsprechenden Winkelgrade nach der 36o°-Teilung.
Andere Werte von Tl/T2 mit verschiedenen Reibungskoeffizienten und Ablenkwinkeln
sind in dem Kurvenblatt nach Fig. 2 gezeigt.
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Praktisch kann die Biegung des Stranges oder der Winkel B so klein
wie z. B. 25° werden, ohne daß die Reißstelle der Fäden oder die Verteilung der
Faserlängen gegenüber einem Winkel ƒ = 82° eine merkliche Änderung erfährt.
Natürlich kann der Biegungswinkel e auch viel größer als dargestellt sein und z.
B. i2o oder i3o° oder mehr betragen. Auch hiermit kann man sehr @zufriedenstellende
Ergebnisse erzielen. Es liegt ferner auf der Hand, daß der Winkel sehr viel kleiner
sein kann, wenn der Reibungskoeffizient hoch ist. Wenn der Reibungskoeffizient einen
genügenden Wert hat, so ist es am zweckmäßigsten, einen verhältnismäßig großen Biegungswinkel
oder Umspannungswinkel anzuwenden.
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An der ersten Berührungsstelle zwischen dem Strang und dem - Riemchen
bzw. dem äquivalenten Mittel, d. h. also an der Stelle 5, soll die Abbiegung des
Riemchens zweckmäßig scharf sein. Die an dieser Stelle befindliche- Walze soll also
einen kleinen Durchmesser, z. B. einen solchen von 2,5 cm oder sogar nur 1,75 cm
od. dgl., haben. Nichtsdestoweniger läßt sich eine grundsätzliche Verbesserung der
bekannten Einrichtungen auch schon mit einer Walze von ganz großem Durchmesser,
z. B. von mehreren Zentimetern (z. B. io oder 12,5 cm), erreichen. Natürlich kann
eine Walze von großem Durchmesser nicht so dicht an der Einzugwalze angeordnet werden,
und die zur Verfügung stehende Strecke, auf der das Reißen stattfindet, wird dadurch
größer. Die Fasern werden dann eine mehr unterschiedliche Länge zeigen; ihre durchschnittliche
Länge wird kürzer sein. Selbstverständlich können mit dem Verfahren und der Vorrichtung
gemäß der Erfindung Fasern mit längerer Stapellänge erzielt werden, wenn die Einzug-
und die Förderwalzen weiter voneinander entfernt sind. Bei einer langen Streckweite
ist der Walzendurchmesser an der Abbiegungsstelle weniger ausschlaggebend.
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Findet ein Fördertuch oder ein Riemchen Verwendung, so sind zur Lagerung
nicht unbedingt vier Walzen erforderlich, wie dies Fig. i zeigt. Es können auch
deren drei oder sogar nur zwei Lagerwalzen vorhanden sein. Sieht man zwei Lagerwalzen
vor, so können sie einen etwas größeren Durchmesser haben als die dargestellten
Walzen, ohne daß man dabei auf die Beherrschung der Reißstelle verzichten muß, vorausgesetzt,
die Walzen werden an den günstigsten Stellen zentriert.
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Gegebenenfalls kann das Riemchen auch durch auf der Unterseite seines
in Richtung auf die Förderwalzen wandernden Trums angeordnete gekrümmte Stützmittel
bogenförmig verlaufen. Die Teile der oben beschriebenen und in Fig. i gezeigten
Vorrichtung können in beliebiger Weise abgeändert und durch irgendwelche äquivalenten
Teile ersetzt werden. Der Werkstoff des Riemchens ist nicht ausschlaggebend, solange
der Reibungskoeffizient in Verbindung mit der winkligen Abbiegung ausreicht, um
die erforderliche Reibungszugkraft zu liefern. Jeder Werkstoff von genügender Biegsamkeit
und Festigkeit, ,der einer langfristigen Beanspruchung und Abnutzung widerstehen
kann, ist praktisch brauchbar. Mit gutem Erfolg kann man Leder, Kunstleder, synthetischen
Gummi, Segeltuch und andere, schwere Beanspruchun; gen ertragende Gewebe verwenden,
insbesondere solche mit verhältnismäßig hohem Reibungskoeffizienten gegenüber Kunstfäden.
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Die vielen den Strang bildenden Fäden können am besten gerissen und
zu einem gleichmäßig gesponnenen Garn ausgezogen werden, wenn man sie der fortschreitenden
Oberfläche in Form eines breiten flachen, Bandes übergibt. Die Umwandlung des Stranges
in die Form eines flachen Bandes kann auf verschiedene Weise bewirkt werden, z.
B. mit Hilfe eines elektrischen oder mechanischen Vibrators, eines Luftstromes oder
mit Hilfe von zwei glatten Stangen, die nebeneinander und parallel zueinander sowie
rechtwinklig zum Durchlaufweg des Stranges angeordnet sind und zwischen denen der
Strang hindurchwandert. Die Mittel zum Ausbreiten des Stranges werden zweckmäßig
nahe der Eintrittsseite der Einzugwalzen angeordnet.
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Die Geschwindigkeit der Förderwalzen ist ziemlich stark abhängig von
der Geschwindigkeit der Spinnspindel und der Stärke der Zwirnung, die man braucht,
um ein gutes Spinnprodukt zu erhalten. Jedenfalls können in geeigneter Abstimmung
mit den anderen Bedingungen höhere Geschwindigkeiten angewendet werden als die den
Beispielen zu entnehmenden. So hängt beispielsweise die optimale Zwirnung von der
Faserlänge ab. Bei den gemäß der Erfindung erhaltenen sehr langen Fasern kann die
Zwirnung vorteilhafterweise dadurch herabgesetzt werden, daß man die Förderwalzen
einfach mit höherer als der normalen Geschwindigkeit umlaufen läßt. Es lassen sich
auch höhere Verzugverhältnisse anwenden, und zwar sind Verzugverhältnisse von der
Größenordnung von 125,
i5o und mehr zulässig und praktisch brauchbar. Die
Erfindung ermöglicht es, einen verhältnismäßig starken Strang von endlosen Fäden
zu reißen, zu strecken und unmittelbar in einer einzigen Stufe zu sehr feinen Garnen
zu verspinnen, nicht nur zu Garnen der Baumwoll-Nr. 7o/i bis ioo/i, sondern sogar
zu noch feineren.
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Die Stärke des bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendeten Stranges
kann sich in weiten Grenzen ändern, wie z. B. von 40oo Denier oder weniger bis 2o
ooo Denier oder mehr. Natürlich hängt dies von der Stärke des gesponnenen Garnes,
dem Verzugverhältnis usw. ab. Es können verschiedene Fadenstärken benutzt werden.
Allgemein üblich sind i1/2 Denier je Faden, doch können für viele Fertigungszwecke
auch feinere Fäden mit z. B. i oder sogar 1/z Denier je Faden oder gröbere Fäden
mit 2, 3, 4, 5, io oder sogar 2o und mehr Denier je Faden benutzt werden. Wenn natürlich
feine Garne gesponnen werden sollen, etwa solche der Baumwoll-Nr. 7o/1, die ungefähr
75 Denier entspricht, so kann man keinen groben Faden verwenden, wenn ein gutes,
gleichmäßiges Garn entstehen soll. Bei 5 Denier je
Fadeneinheit
würden nur 15 Fasern in einem beliebigen Querschnitt vorhanden sein, und wenn nur
eine Faser sich außerhalb der Ordnung befinden würde, so würde das Hinzufügen einer
Faser hier und die Wegnahme einer Faser dort die Gleichmäßigkeit ungünstig beeinflussen.
Für feingesponnenes Garn von hoher Qualität ist es daher erforderlich, verhältnismäßig
feine Fäden zu verwenden.
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Obwohl die Erfindung für die Herstellung feiner Garne von größter
Bedeutung ist, so ist sie doch hierauf nicht beschränkt. Sie kann, wie bereits bemerkt,
auch zum Spinnen gröberer Garne benutzt werden, beispielsweise zum Spinnen von Garnen
der Baumwoll-Nr. 30;1, 2o/1 oder sogar 12/1 oder von noch gröberen Garnsorten. Obwohl
die Erfindung in erster Linie in Anwendung auf einen Kunstseidenstrang erläutert
worden ist, so kann man sie doch auch bei irgendeinem anderen Strang von synthetischen
Fäden mit Vorteil anwenden, beispielsweise bei Poly ai-Pidfäden und anderen fadenbildenden
Kondensationspolymeren, Celluloseacetat oder anderen organischen Celluloseestern
oder Äthern oder gemischten Estern, Ätherestern u. dgl., Polyvinylverbindungen,
wie Polyvinylacetat, Poly v inylallkohol, Poly viny lchlorid, Polyacrylsäurenitril,
Misch- oder Heteropolymeren von diesen, Glas, Siliconen usw.
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Gemäß der Erfindung können gesponnene Garne hergestellt werden, deren
Festigkeit wenigstens 65 "/" der Festigkeit des endlosen Fadenstranges beträgt,
aus dem das Garn gewonnen wird. Die Beibehaltung eines so hohen Anteiles der ursprünglichen
Fadenfestigkeit beruht auf der erhaltenen günstigeren Faserverteilung, d. h. auf
dem viel höheren Anteil von langen Fasern. Diese langen Fasern machen in vielen
Fällen mehr als 6o "'" des gesamten Gewichtes aus, und ihre Länge liegt über
30 cm. Weiterhin treten viel weniger Flugfasern auf, die natürlich
nichts weiter als Abfall darstellen. Die Gleichmäßigkeit des Garnes ist außergewöhnlich
gut; dies trägt durch Beseitigen dünner und weicher Stellen längs des Garnes ebenfalls
zu den guten Festigkeitseigenschaften bei. Wenn man berücksichtigt, daß diese Ergebnisse
in einer einzigen, vom endlosen Fadenstrang bis zum feingesponnenen Garn von hoher
Qualität reichenden Verfahrensstufe erzielt werden, so bedeutet dies in der Tat
eine außerordentliche Bereicherung der Technik.
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Der im wesentlichen vollständige Fortfall der Flugfasern ist an sich
schon ein bemerkenswerter Vorteil, weil bisher sehr große Gewichtsmengen an Abfall
in Form von Flugfasern anfielen. Diese Flugfasern bedeuten nicht nur einen vollständigen
Verlust an Rohmaterial, sondern es ergibt sich auch noch der Nachteil, daß sich
die Flugfasern im Raum überall ablagern, besondere Reinigungsmaßnahmen erfordern
und auch sonst unerwünschte Arbeitsbedingungen schaffen, Öle und Fette, ja sogar
das gesponnene Garn verunreinigen.
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Wichtig für den kontinuierlichen Ablauf des Arbeitsprozesses ist auch
die mit der Erfindung erzielbare relativ bessere Qualität. Aufzeichnungen auf Grund
ausgeführter Versuche zeigten, daß die Anzahl der Brüche je Spindelstunde sehr günstig
ist und etwa 1/" der Anzahl der Brüche beträgt, die sich beim Benutzen eines gerade
geführten Riemchens zwecks Herstellens feiner Garnnummern einstellen.
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Gemäß der amerikanischen Patentschrift z 4.19 320
wird ein gespanntes
Speiseband durch ein Paar Reißwalzen hindurchgeführt, die mit ineinandergreifenden
Rillen versehen sind und das Speiseband absatzweise von seinem Durchlaufweg ablenken.
Dadurch werden die Fäden im Speiseband an den Ablenkstellen unter der vorübergehend
erhöhten Spannung zerrissen. Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung
bieten gegenüber Vorrichtungen gemäß der amerikanischen Patentschrift 2 4.19
320 insofern Vorteile, als weniger Flugfasern auftreten und eine größere
Gleichmäßigkeit sowie längere Fäden erzielt werden. Das Reißen erfolgt gemäß der
Erfindung hauptsächlich an irgendeiner Stelle zwischen den Einzugwalzen und der
Ablenkstelle, weniger an derAblenkstelle selbst. Fernerhin wird durch die Vorrichtung
und das Verfahren gemäß der Erfindung im wesentlichen ein konstanter und gleichmäßiger
Reibungszug ausgeübt im Gegensatz zu den zeitlich kurzen Impulsen der bekannten
Vorrichtungen.
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Durch die Anwendung der Erfindung ist es möglich, Garne von feiner
Qualität und großer Festigkeit in einem Arbeitsgang herzustellen. Die Erzeugung
solcher Garne war bisher nicht möglich, außer durch Anwendung mehrstufiger Verfahren,
wie sie von Baumwoll-, Kammgarn-, Flachs- und Seidenspinneinrichtungen oder abgeänderten
Ausführungsformen solcher Einrichtungen her bekannt sind. Die gemäß der Erfindung
hergestellten Garne zeigen einen bisher noch nicht dagewesenen hohen Anteil an langen
Fasern. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung bieten zum ersten
Male Mittel, um die meisten Fäden im Strang auf Längen zu reißen, die im wesentlichen
der Streckweite gleichen, also nicht auf normale unvorteilhafte Längen, die durchschnittlich
annähernd gleich der Hälfte der Streckenweite sind.