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Verfahren und Vorrichtung zum Anspinnen von Kunstfäden bei ihrer Herstellung
und Nachbehandlung im fortlaufenden Arbeitsgang Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Anspinnen von Kunstfäden, bei denen der aus der
Spinndüse kommende Faden über ein Paar gegeneinander geneigter Walzen in Form von
schraubenlinienförmigen Windungen gelegt wird; insbesondere bezieht sich die Erfindung
auf das Anspinnen von festen künstlichen Fäden zur Herstellung von feinen Textilien
zum Beginn des Spinnens oder nach Fadenbruch.
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Bei der Herstellung von Fäden hoher Festigkeit durch das Viskosespinnverfahren
ist es allgemein bekannt, die Viskose durch eine Spinndüse in ein saures Fällbad
auszupressen, welches aus einer verhältnismäßig hochprozentigen Zinksulfatlösung
von beispielsweise q. bis 7% besteht, worauf dann der Faden nach einer gewissen
Lauflänge durch ein Bad von heißer Säure oder Wasser einer Temperatur von 8o bis
ioo° geleitet wird, worauf gleichzeitig der Faden auf io bis 8o% seiner Länge gestreckt
wird. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es üblich, den Faden aus dem Fällbad
einer Umlenkwalze zuzuführen, um die er mehrere Male herumgelegt wird, ihn dann
durch das heiße Säurebad zu leiten, worauf er zu einer anderen Umlenkwalze gelangt,
die mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit umläuft als die erste und über die
er ebenfalls mehrere Male herumgelegt wird, um unbedingt ein Gleiten des Fadens
zu vermeiden. Dann wird der Faden einer Sammelvorrichtung zugeführt, beispielsweise
einem Spinntopf. Wenn diese Arbeitsweise der Streckung des Fadens in Verbindung
mit eine- weiteren kontinuierlichen
Behandlung des Fadens auf einem
Paar Walzen durchgeführt wird, stellt die Einleitung des Arbeitsverfahrens bträchtliche
Schwierigkeiten dar. Üblicherweise wird der Faden aus dem Fällbad mehrmals um eine
Umlenkwalze herumgelegt und gelangt dann in das heiße Bad, welches hinter dem ersteren
angeordnet ist. Der Faden wird dann den schräg verlaufenden Walzen zugeleitet, deren
Umfangsgeschwindigkeit höher ist als diejenige der Umlenkwalze, um hierdurch die
Streckung des Fadens herbeizuführen. Wenn sich jedoch eine Schlaffheit des Fadens
zwischen der Umlenkwalze und den Schrägwalzen einstellt, wickelt sich der Faden
selbst kontinuierlich um die Umle.nkwaIzeauf, so daß das Anspinnen noch einmal begonnen
werden muß. Da die Umlenkwalze den Faden mit einer Geschwindigkeit von etwa 36 bis
4.5 m pro Minute zuführt, ist es einleuchtend, daß es überaus schwierig ist, den
Faden auf dieSchrägwalzen aufzubringen, ohne daß eine Schlaffheit in dem Faden entsteht.
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Unter Umständen wird so vorgegangen, daß der Faden mehrere Male direkt
den Schrägwalzen. zugeführt wird und dann der Faden mehrmals um die Umlenkwalze
herumgelegt und dann durch das heiße Bad geführt wird. Diese Arbeitsweise ist naturgemäß
ebenfalls sehr schwierig durchführbar, da der Faden etwas gestreckt wird, wenn,
er über die Umlenkwalze läuft, was zur Folge hat, daß der Faden oft reißt, wenn
er mehrmals um die Umlenkwalze gelegt und in das heiße Bad eingetaucht wird.
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Diese Schwierigkeit tritt besonders in den Fällen auf, wo es sich
um das Anspinnen von feinen Textilfäden handelt. Um dies zu ermöglichen, ist es
erforderlich, jedes Paar Umlenkwalzen mit einem besonderen Antrieb zu versehen,
um zu erreichen, daß der Faden nach dem Anlaufen um die Umlenkwalze herumgelegt
werden kann.
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Es ist bekannt, daß, wenn ein Faden über eine Walze geführt wird,
er an der Oberfläche derselben haften kann bzw. darauf schlüpft je nach der Art
der Oberfläche der Walze und nach der Länge des Fadens, die mit der Walzenoberfläche
in Berührung ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Erkenntnis für ein
einfaches und rasches Verfahren und die Ausbildung einer Apparatur zur Durchführung
desselben zum Anspinnen eines Kunstfadens und zur Führung desselben angewandt.
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Zu diesem Zweck wird der Faden direkt aus dem Spinnbad um die Schrägwalzen
durch an sich bekannte Mittel herumgelegt, worauf zwischen dem Spinnbad und den
Walzen eine eine geringe Reibung auf den Faden ausübende Führung, beispielsweise
eine frei umlaufende Rolle einwirkt, die derart bewegt wird, daß sie den Faden um
eine Umlenkwalze herumlegt und ihn in ein heißes Behandlungsbad einführt, wobei,
der Berührungswinkel des Fadens mit der Umlenkwalze nicht mehr als 18o° beträgt,
worauf dann eine zweite Führung bzw. auch noch eine dritte auf beiden Seiten. der
LTmlenkwalze in der Nähe derselben auf den Faden einwirkt, wobei diese zweiten oder
dritten Führungen derart bewegt werden, daß der Faden die Umlenkwalze mit einem
Berührungswinkel umschlingt, der genügend groß ist, beispielsweise von 3oo bis 36o°,
um hierdurch eine Haftung des Fadens auf der Umlenkwalze sicherzustellen. Unter
Berührungswinkel wird der Winkel verstanden, der die Richtungsänderung des Fadens
ausdrückt, die durch die Zwischenschaltung der Umlenkwalze entsteht.
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Beispielsweise wurde gefunden, daß eine Umlenkwalze mit einem Durchmesser
von etwa 16 cm und einer Oberfläche aus glattem Hartgummi ohne Aufrauhung die erforderliche
Haftung auf der Walze auf einen nassen Viskosefaden bei einem Berührungswinkel von
3oo bis 36o° ausübt, während ein, freies Gleiten des Fadens bei einem Umschlingungswinkel
voll z8o° oder weniger eintritt. Die gleiche Wirkung ist zu beobachten bei Oberflächen
aus glasiertem, feinmattiertem oder mattem Porzellan, solange die Oberfläche der
Umlenkwalze mit der Koagulierungsflüssigkeit genügend feucht gehalten wird. Naturgemäß
darf die Oberfläche nicht so rauh sein, daß sie die Einzelfäden des Fadens zerreißt.
Innerhalb dieser Grenzen sind die Faktoren, welche ein Gleiten oder eine Haftung
des Fadens auf der Walze bestimmen, der Durchmesser der Umlenk-walze und der Berührungswinkel.
Abänderungen hinsichtlich der Glätte der Oberfläche sind von geringerer Bedeutung,
wenn die Oberfläche mit der Flüssigkeit genügend befeuchtet ist. Diese Befeuchtung
kann durch anfängliches Benetzen der Oberfläche der Umlenkwalze mit der Koagulierungsflüssigkeit
erfolgen, jedoch ist dies gewöhnlich nicht notwendig, da eine genügende Flüssigkeitsmenge
für diesen Zweck von dem aus dem Koagulierungsbad austretenden Faden mitgenommen
wird. Durch die Zugabe einer geringen Menge, beispielsweise 0,02% eines Netzmittels,
wie beispielsweise des Natriumsalzes einer alkylierten Naphthalinsulfonsäure zu
der Koagulierungsflüssigkeit wird eine gute Benutzung der Umlenkwalze erreicht und
die anfängliche Benetzung dieser Walze unnötig gemacht.
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Wenn nur eine geringe Streckung des Fadens stattfinden soll, beispielsweise
eine solche von to bis 25 °/o, ist die Spannung gering, und es hat sich gezeigt,
daß in diesem Fall eine Umleukwalze mit einem kleinerenDurchmesser, beispielsweise
einem solchen von roo bis 12,9 mm, schon die genügende Haftung des Fadens auf der
Walze bewirkt bei einem Berührungswinkel von 3oo bis 36o°, während ein Gleiten des
Fadens bei einem Berührungswinkel von r8o° oder weniger erfolgt.
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Selbst wenn Spannungen angewandt werden, die so hoch sind, um eine
8o°/aige Streckung des Fadens herbeizuführen, ist es kein Vorteil, obwohl für diesen
Fall größere Umlenkwalzen gewünschtenfalls angewandt werden können, einen Durchmesser
zu wählen, der größer ist als etwa 165 mm. Umlenkwalzen mit einem größeren Durchmesser
halten den Faden schon bei einem Berührungswinkel von
i8o°, und
bei einem solchen von 350 bis 36o° ist die Haftung auf der Walze unnötig
groß für die vorliegenden Zwecke. Durch die Verwendung einer Umlenkwalze, die unter
Berücksichtigung der vorerwähnten Merkmale ausgebildet ist, ist es möglich, durch
geeignete Verstellung des Berührungswinkels entweder einen Schlupf oder eine Haftung
des Fadens auf der Walze zu bewirken, und die Anwendung dieser Erkenntnis stellt
den Gegenstand der Erfindung dar.
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Die Erfindung betrifft also ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Einleiten eines kontinuierlichen Verfahrens bei der Herstellung und Nachbehandlung
von Kunstfäden, insbesondere fester Fäden, wobei das Verfahren drei Schritte umfaßt,
von denen jeder nur wenige Sekunden in Anspruch nimmt und wobei eine gemäß den obigen
Ausführungen ausgebildete Umlenkwalze Anwendung findet.
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In den Zeichnungen Fig. i bis 9 sind verschiedene Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
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Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen die Lage des Fadens nach der ersten, zweiten
und dritten Arbeitsstufe, wobei tiefe, schmale Bäder zur Koagulierung und zur Behandlung
des Fadens mit heißem Wasser oder Säure angewandt werden.
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Wie aus den Fig. i bis 3 hervorgeht, ist die Spinndüse i in das Koagulierungsbad
a eingetaucht, und bei dem ersten dieser drei Arbeitsschritte wird der Faden direkt
dem Paar geneigter `Falzen zugeleitet, und zwar einige Zentimeter von dem Ende derselben
entfernt. Der Faden wird um diese Walzen in aufeinanderfolgenden schraubenlinienförmigen
Windungen in bekannter Weise herumgelegt, und nachdem die Windungen die Walzen umlaufen
haben, werden sie an dem anderen Ende derselben gesammelt.
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Bei der zweiten Arbeitsstufe gelangt der Faden unter die Wirkung einer
frei umlaufenden Rolle 6 und wird nach links über eine Umlenkwalze 5 geleitet und
in das heiße Flüssigkeitsbad 7 eingeführt, wobei die Rolle 6 in das Bad 7 eintaucht
und darin in der Lage 6' (Fig. 2) festgelegt wird. Während dieses Vorganges erstrecken
sich die schraubenlinienförmigen Windungen des Fadens um die Schrägwalzen 3, q.
gegen das linke Ende derselben und nehmen die in Fig.2 dargestellte Lage ein. Gewünschtenfalls
kann der Faden während dieses Vorganges in seine neue Lage auf den Walzen mit Hilfe
einer Führungsstange gebracht werden, die zweckmäßig aus einer Glasstange besteht.
Der Be-
rührungswinkel, d. h. die Änderung der Fadenrichtung, wenn er über
die Umlenkwalze 5 läuft, beträgt etwa i8o°, und hierbei findet ein genügender Schlupf
des Fadens auf der Umlenkwalze statt, um zu vermeiden, daß sich `der Faden selbst
um die Umlenkwa.lze herumwickelt.
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Bei dem dritten und letzten Arbeitsschritt tritt eine weitere frei
umlaufende Rolle 9 oder io in Tätigkeit, und zwar in der Weise, daß sie sich unterhalb
der Umlenkwalze 5 bewegt, so daß hierdurch der Berührungswinkel auf 35o bis 36o°
vergrößert wird. Wenn die Rolle 9 Anwendung findet, wird diese nach links bewegt,
und wenn mit der Rolle io gearbeitet wird, bewegt sich diese nach rechts. Zweckmäßig
findet ein Paar von Walzen 9 und io Verwendung, welche jede den Berührungswinkel
um 8o bis 9o° vergrößert, so daß der endgültige Berührungswinkel, wenn die beiden
Rollen nebeneinanderliegen und die in Fig. 3 dargestellte Lage einnehmen, ungefähr
33o bis 36o° beträgt. Die Umlenkwalze faßt nunmehr den Faden, und die Einleitung
des Spinnverfahrens ist beendet.
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Die wesentlichen Merkmale des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Einleitung
eines Spinnverfahrens bestehen also in der Verwendung einer besonderen Umlenkwalze
von einem derartigen Durchmesser und einer solchen Oberfläche, daß ein Schlupf eintritt
bzw. eine Haftung des Fadens erzielt wird, je nachdem ob der Berührungswinkel klein,
d. h. bis zu i8o°, oder groß, 3oo bis 36o° ist, wobei entweder zwei oder drei umlaufende
Rollen verwendet werden. Eine Rolle nimmt den Faden, nachdem er direkt auf ein Paar
Schrägwalzen aufgelegt worden ist, um die Umlenkwalze herum und führt ihn in das
heiße Flüssigkeitsbad ein. Bei der in den Fig. i bis 3 dargestellten Ausführungsform
stellt diese Rolle 6 selbst die Führung für den Faden in dem heißen Flüssigkeitsbad
dar. Falls erwünscht, kann aber auch eine feste Führung 6' Anwendung finden, u.nd.die
Rolle 6 kehrt in ihre in Fig. i dargestellte Ausgangslage zurück, nachdem sie den
Faden um die feste Führung 6' in dem heißen Flüssigkeitsbad herumgelegt hat. Die
Wirkung der zweiten und dritten Rollen 9 und io besteht darin, den Berührungswinkel
bis zu einem Betrag zu vergrößern, der ausreichend ist, um eine Haftung des Fadens
durch die Umleitwalze sicherzustellen.
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Fig.4 zeigt in größerem Maßstab die Art und Weise, in der die Rollen
9 und io nebeneinander bei dem in Fig. 3 dargestellten Arbeitsschritt liegen. Gewünschtenfalls
können diese Rollen aber auch die in Fig. 5 dargestellte Lage einnehmen. Obwohl
vorzugsweise zwei Rollen verwendet werden, läßt sich aber auch eine entsprechende
Vergrößerung des Berührungswinkels durch Anwendung nur einer Rolle erreichen, wenn
diese den sich nach oben bewegenden Faden in die in Fig. 6 dargestellte Lage bringt.
Selbstverständlich können an Stelle der frei umlaufenden Rollen 6, 9 und io auch
bewegliche, eine geringe Reibung ausübende Führungen verwendet werden. Die Rollen
oder Führungen 9 und io wirken zweckmäßig auf den Faden dicht unterhalb der Umleitwalze
ein, um hierdurch eine Vergrößerung des Berührungswinkels mit nur einer kleinen
Veränderung der Lage der Rollen herbeizuführen.
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Die Umleitwalze wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben,
die io bis 8o°/o geringer ist als diejenige des Paares der Schrägwalzen, und sie
kann kurz sein, so daß von ihr ein Paar Schrägwalzen bewickelt werden, oder, was
gewöhnlich der Fall ist, wird sie länger ausgeführt, so daß zwei, drei oder mehr
Paare von Schrägwalzen
von ihr beschickt werden, und ztvar sind
jedem Paar eine besondere; Spinndüse, Rollen und Führungen zugeordnet. Die beiden
Bäder können sich ebenfalls über die ganze Länge der '%,'orrichtung erstrecken,
die aus einer Anzahl Paaren von Schrägwalzen besteht.
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Die Anordnung der Bäder, der Schrägwalzen. der Umlenkwalze und der
beweglichen Rallen ist nicht beschränkt auf die in den Fig. i bis 3 dargestellte
Ausführungsform, sondern sie kann verändert werden, um sie den allgemeinen Arbeitsbedingungen
der Anlage anzupassen. So mag es beispielsweise wünschenswert sein, die Umlenkwalze
zwischen den beiden Bädern in der gleichen Ebene wie diese oder darunter anzuordnen.
In dieem Fall ist es notwendig, weitere Führungen vors s
zusehen, und die
zweite bzw. zweite und dritte Rolle wirken hierbei auf den Faden oberhalb der Umlenkwalze
ein. Eine derartige Ausführungsform ist in den Fig. 7, 8 und 9 dargestellt, worin
die beiden Bäder, die Umlenkwalze, aber nicht die Führungsrollen, gezeichnet sind.
Die aus der Spinndüse i austretenden Fäden werden aus dem Koagulicrungsbad über
feste Führungen i i und 12 direkt eitlem Paar Schrägwalzen in dem ersten Arbeitsschritt
zugeführt. Dann gelangt die Rolle 6 mit dem Faden oberhalb der Führung i2 in Berührung
und nimmt ihn über die feste Führung 13 unter der Umlenkwalze 5 herum und dann wieder
über die Führung 1:I mit, worauf er in das heiße Flüssigkeitsbad 7 gelangt, in dem
die Rolle die Lage 6' einnimmt, und schließlich den Schrägwalzen zugeführt wird.
In dem dritten Arbeitsschritt bewegen die Rollen 9 und io den Faden nach links bzw.
rechts, so daß der Berührungswinkel desselben mit der Umlenkwalze vergrößert wird,
wodurch das Anspinnen beendet ist. Wenn die Umlenkwalze 5 die in den Fig. 7 bis
9 dargestellte Anordnung hat, ist jedoch für jede Umlenkwalze ein besonderer Antrieb
erforderlich, so daß der Faden um sie herum mitgenommen wird. Selbstverständlich
kann die Abienkwalze auch andere Lagen mit Bezug auf die beiden Bäder und das Paar
der Schrägwalzen einnehmen.
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Die Vorteile des Erfindungsgegenstandes dürften sich aus der angegebenen
Erläuterung ergeben. Da in dem Zeitpunkt, wenn eine Schlaffheit im Faden entstehen
kann, der Berührungswinkel derart ist, daß ein Schlupf stattfindet, ist es ausgeschlossen,
daß ein mehrmaliges Umwickeln des Fadens um die Umlenkwalze herum stattfindet. Der
Faden vollführt niemals mehr als eine einzige Umschlingung der Umlenkwalze, und
am Ende der zweiten Arbeitsstufe des Anspinnens ist der B.:rührungsw-inkel des Fadens
um die Umlenkwalze herum nicht mehr als i8o°.
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Bei einer beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung wird ein aus
vierzig Einzelfädeil bestehender Faden von ioo Denier aus einer Viskoselösung, bestehend
aus 7 Gewichtsprozent Cellulose und 6 Gewichtsprozent Alkali, in ein Koagulierungsbad
geleitet, welches 8,51/o Schwefelsäure, i8,o% wasserfreies Natriumsulfat, 4,o% wasserfreies
Zinksulfat, i,o% Glukose, o,o20i0 Natriunisalz von alky-lierten \aplitlialiiisulfonsäureii
eilthält, wobei der Rest auf ioo aus Wasser bestellt. Die Fadenlänge von der Spinndüse
bis zu der Umlenkwalze beträgt 38 cm. Die Umlenkwalze besitzt einen Durchmesser
voll ioo mm, und der Berührungswinkel ist beim Beginn des Verfahrens i8o' und beträgt
am Schluß des Anspinnens 345°. E: fiiidct hierbei die in den Fig. i bis 3 dargestellte
Vorrichtung Anwendung. Die Fadenlänge von der L`mlenkwalze zu dem oberen Paar Selirägwalzen
beträgt 114 cm einschließlich des Durchganges durch das heiße Flüssigkeitsbad, das
aus r,7%ig,r wäßriger Schwefelsäure von 85° besteht. Hierbei sind sämtliche Prozantailgaben
Gewichtsprozente. Während der Faden über die Schrägwalzen. läuft, wird er gewaschen
und in der üblichen: Weise getrocknet. Danach wird er Glocken- oder Ringspindeln
zugeführt.