EP4012083A1 - Spinnelement einer luftspinndüse für eine luftspinnmaschine - Google Patents

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EP4012083A1
EP4012083A1 EP20212766.8A EP20212766A EP4012083A1 EP 4012083 A1 EP4012083 A1 EP 4012083A1 EP 20212766 A EP20212766 A EP 20212766A EP 4012083 A1 EP4012083 A1 EP 4012083A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spinning
air
stick coating
yarn
fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20212766.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Dressen
Karoline Günther
Chandrassekaran Seshayer
Ralf Siewert
Thomas Weide
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saurer Intelligent Technology AG
Original Assignee
Saurer Intelligent Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saurer Intelligent Technology AG filed Critical Saurer Intelligent Technology AG
Priority to EP20212766.8A priority Critical patent/EP4012083A1/de
Priority to PCT/EP2021/082728 priority patent/WO2022122376A1/de
Priority to MX2023006838A priority patent/MX2023006838A/es
Priority to US18/256,460 priority patent/US20240026577A1/en
Priority to CN202180082455.0A priority patent/CN116601347A/zh
Priority to JP2023534992A priority patent/JP2023552581A/ja
Publication of EP4012083A1 publication Critical patent/EP4012083A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H13/00—Other common constructional features, details or accessories
    • D01H13/04—Guides for slivers, rovings, or yarns; Smoothing dies
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H1/00—Spinning or twisting machines in which the product is wound-up continuously
    • D01H1/11—Spinning by false-twisting
    • D01H1/115—Spinning by false-twisting using pneumatic means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H4/00—Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques
    • D01H4/02—Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques imparting twist by a fluid, e.g. air vortex

Definitions

  • the invention relates to a spinning element of an air spinning nozzle for an air spinning machine for producing a yarn from a sliver by means of an air stream and an air spinning nozzle with a spinning element air spinning nozzle.
  • a sliver In air spinning, a sliver is generally fed to an air spinning nozzle via a drafting system and the outer fibers of the sliver are wound around an internal fiber core in the area of an inlet opening of the air spinning nozzle within a whirling chamber of the air spinning nozzle by means of a turbulent air flow generated by air nozzles, which ultimately gives the desired strength of the yarn crucial wrapping fibers are formed.
  • this can be done with fibers made of different materials, whereby both natural fibers such as cotton and synthetic fibers such as polyester as well as mixtures of natural and synthetic fibers can be used.
  • the use of the additive also has a number of disadvantages.
  • the use of the additive leads to an increase in production costs and, on the other hand, the additive remains on the air-spun yarn and may have to be removed before further processing of the yarn.
  • the use of additives due to the use of additives, corresponding components of the air-jet spinning machine have to be cleaned regularly in order to remove excess additive deposited on the components.
  • the invention is therefore based on the object of providing a spinning element of an air spinning nozzle for an air spinning machine and a corresponding air spinning nozzle with a spinning element, which enables particularly cost-effective, low-maintenance and simple operation of a work station on the air spinning machine, without the quality and strength of the air-spun yarn being impaired and with no need for frequent cleaning of the components of the air-jet spinning machine and the air-spun yarn.
  • the spinning element according to the invention of an air spinning nozzle for an air spinning machine for producing a thread or a yarn from a sliver by means of an air stream has at least one fiber and/or thread-guiding surface, with a non-stick coating being located at least in sections on the fiber and/or thread-guiding surface .
  • the air spinning nozzle according to the invention has at least one spinning element according to the invention arranged inside the air spinning nozzle, it also being possible in particular for several and/or different spinning elements according to the invention to be arranged in and/or on the air spinning nozzle.
  • the inventors have recognized that the effect of an additive can also be achieved by a permanent non-stick coating of at least part of the air spinning nozzle or at least a section of a spinning element of an air spinning nozzle and that an additive can then advantageously be dispensed with, so that the air spinning process is significantly simpler, more cost-effective and can be operated with a lower cleaning requirement.
  • the non-stick coating advantageously leads to a reduction in air consumption, since the same spinning result can be achieved with a lower air pressure. A larger twisted fiber angle that can be achieved also easily results in a higher one Yarn strength reached.
  • the non-stick coating allows an increase in production speed.
  • An air-jet spinning machine is first understood to be any spinning machine which, by means of at least one air stream, swirls fibers, in particular fibers wrapped around an internal fiber core, to form a thread or yarn.
  • the process of yarn formation takes place in the area of an air spinning nozzle, which is formed from one or more spinning elements.
  • An air-jet spinning machine preferably has at least one work station or spinning station comprising an air-jet spinning nozzle, each spinning station serving to produce a yarn from a sliver fed to the air-spinning nozzle.
  • the air spinning nozzle has an inlet for the sliver, an internal vortex chamber, one or more yarn forming or spinning elements arranged at least in sections in the vortex chamber, and an outlet for the yarn produced inside the vortex chamber.
  • the air spinning nozzle preferably has a plurality of air nozzles opening into the turbulence chamber, which are particularly preferably in fluid connection with at least one air supply line, with compressed air provided by the air supply line during operation of the air spinning machine flowing into the turbulence chamber via the air nozzles in order to create a turbulence air flow within the turbulence chamber To produce air spinning the sliver into a yarn.
  • a yarn or thread within the meaning of the present invention is a fiber structure in which at least some of the fibers are wound around an internal fiber core.
  • a yarn can also be a roving for further processing, for example by means of a ring spinning machine.
  • the sliver and thus the yarn produced from it is preferably formed at least partially, particularly preferably completely, from synthetic fibers or man-made fibers, for example from polyester.
  • a spinning element can be an independent component, a section of a structural unit, or a functional unit that is preferably directly involved in the air-jet spinning process.
  • the spinning element can be formed in one piece or in several pieces.
  • the spinning element is part of an air spinneret or an air spinneret.
  • the spinning element preferably comes into direct contact with the at least in sections during the air spinning process fibers being spun and/or with the yarn being spun.
  • the spinning element can in particular be a component of a turbulence chamber and thereby form the inner wall of the turbulence chamber at least in sections.
  • the spinning element can also be a part of a spinning cone and thereby both a part of its outer surface and/or at least a part of a discharge channel inside the spinning cone.
  • the spinning element has at least one fiber and/or thread-guiding surface.
  • the fiber and/or thread-guiding surface is initially any surface of the spinning element that can come into contact with the unspun fiber material and/or the fiber material already spun into a yarn before, during or after the air-jet spinning process.
  • the fiber and/or thread-guiding surface is preferably arranged entirely within the air-spinning nozzle.
  • the fiber and/or thread-guiding surface is particularly preferably arranged at least in sections and very particularly preferably completely inside the turbulence chamber of the air spinning nozzle, inside which the unspun fibers are turbulent to form the yarn.
  • the fiber sliver is basically the fiber material fed to the air spinning process, which is preferably provided as a coherent tape or composite of fibers to be spun. All the fibers can be formed from the same material or the sliver can contain fibers that are chemically different from one another. In principle, however, the fibers in the sliver are not yet spun together.
  • the non-stick coating is basically a coating on a surface to reduce the static and/or sliding friction between the coated surface or the surface of the coating and the yarn or the individual fibers.
  • the non-stick coating preferably has a continuous and/or closed surface. Furthermore, the surface of the non-stick coating is preferably smooth.
  • the non-stick coating can be formed from any desired material, with the non-stick coating preferably being formed from at least one polymer. More preferably, the non-stick coating comprises a thermoplastic polymer, and most preferably, the non-stick coating consists essentially of formed from a thermoplastic polymer.
  • the non-stick coating preferably also makes the surface hydrophobic and/or oleophobic, so that adhesion of water- and/or oil-soluble substances is prevented.
  • the non-stick coating preferably also has an antistatic effect, so that the coated surface and the fibers to be spun or the air-spun yarn are not charged due to the friction on the surface of the spinning element, which could lead to a deterioration in the spinning result.
  • the non-stick coating can also be applied in any way.
  • the non-stick coating can be sprayed and/or melted onto the surface of the spinning element.
  • the material of the non-stick coating is particularly preferably applied as a powder or dispersion to the surface to be coated and then particularly preferably fused with or onto it.
  • the non-stick layer can also adhere to the surface of the spinning element by chemical bonding and/or purely physically.
  • a binder and/or an adhesive can be used for this purpose.
  • At least a section of a fiber and/or thread-guiding surface is coated with the non-stick coating.
  • several non-contiguous sections of a fiber and/or thread-guiding surface can each have a non-stick coating.
  • several components of the air spinning nozzle can have a non-stick coating in sections, preferably on the entire inner surface in the turbulence chamber.
  • a preferred embodiment of the spinning element according to the invention provides that the non-stick coating has a lower coefficient of friction than the underlying material of the spinning element, which advantageously prevents fibers and/or additives located on the fibers or on the yarn from sticking on the one hand and on the other hand better sliding of the fibers on the surface of the spinning element is achieved.
  • a spinning cone as a surface-coated spinning element can advantageously a higher speed fibers can be achieved on the spinning cone.
  • the surface of the non-stick coating preferably has a coefficient of friction that is at least 10%, particularly preferably 25% and very particularly preferably 50% lower than the material of the spinning element, particularly in the area below the non-stick coating.
  • the coefficient of friction of the fiber and/or thread-guiding surface with the non-stick coating is less than 0.4, preferably less than 0 .35, particularly preferably less than 0.3.
  • the non-stick coating is made of a fluorinated hydrocarbon or a fluorinated hydrocarbon polymer, in particular polytetrafluoroethylene (Teflon, PTFE) and/or a perfluoroalkoxyalkane polymer or a perfluoroalkoxy polymer (PFA) and/or a fluoroethylene-propylene -Polymer or a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) formed.
  • the non-stick coating preferably has a proportion of PTFE, FEP and/or PFA of more than 50% and is particularly preferably made up of at least 90%.
  • the non-stick coating can also contain other polymers and/or auxiliaries, but preferably not more than 5% based on the total mass of the non-stick coating applied.
  • the non-stick coating preferably has PTFE as its main component and is particularly preferably formed essentially from it, since PTFE typically has a coefficient of friction of about 0.25 and a coefficient of friction ⁇ 0.05.
  • the mechanically slightly softer PFA usually has a slightly lower coefficient of friction of around 0.2 - 0.25 and FRP has a higher strength than PFTE, but also a slightly higher coefficient of friction.
  • the fiber and/or thread-guiding surface is at least a surface section of a spinning cone and/or a needle and/or a pair of tweezers of an air spinning nozzle, which makes it easy to avoid deposits of fibers, lubricants and/or polymers .
  • the spinning element is particularly preferably a spinning cone and/or a needle and/or tweezers of an air spinning nozzle.
  • the entire fiber and/or thread guiding is also preferred Surface or the entire surface of the spinning cone and / or the needle and / or the tweezers, which can come into contact with fibers and / or a yarn coated with a non-stick coating. Most preferably, however, at least the tip of the spinning cone around which the fibers are wound to form the air-spun yarn is coated with a non-stick coating.
  • the spinning element is particularly preferably a spinning cone, the surface of which, in particular fiber and/or thread-guiding, is at least in the area of the tip, preferably over at least 10%, particularly preferably over at least 25% and very particularly preferably over at least 50% of the length running in the direction of yarn withdrawal of the spinning cone and further preferably has a non-stick coating over at least 10%, particularly preferably over at least 25% along its circumferential direction.
  • the spinning cone can also have a non-stick coating over its entire length in the yarn withdrawal direction and/or circumferential direction of the fiber and/or thread-guiding surface or the entire spinning cone.
  • the fiber and/or thread-guiding surface can be arranged in any way relative to the yarn or sliver running through the air spinning nozzle, with the fiber and/or thread-guiding surface being a surface surrounding the yarn and/or the sliver according to an advantageous development of the invention .
  • surrounding means that the yarn and/or the sliver inside the air spinning nozzle is at least partially surrounded by the fiber and/or thread-guiding surface, with the fiber and/or thread-guiding surface preferring the yarn and/or the sliver to at least 90°, particularly preferably at least 180°, very particularly preferably at least 270° and particularly preferably over the entire circumference.
  • the surface surrounding the yarn and/or the sliver is an inner wall of an air spinning nozzle, in particular an inner wall of a turbulence chamber, which advantageously prevents deposits on the inner wall and in particular in the area of nozzle bore openings leading into the turbulence chamber , so that the air flow rate for producing the air-spun yarn is maintained.
  • an air spinning nozzle and in particular the turbulence chamber can be coated, with at least the preferred Part of the inner wall having nozzle bore openings and particularly preferably the entire inner wall has a non-stick coating.
  • the non-stick coating of the spinning element can have any thickness and any structure.
  • the non-stick coating preferably has a layer thickness of between 2 ⁇ m and 2 mm, preferably between 5 ⁇ m and 500 ⁇ m, particularly preferably between 10 ⁇ m and 200 ⁇ m and very particularly preferably between 10 ⁇ m and 150 ⁇ m, which on the one hand has a positive effect on the surface properties and on the other hand, there is no change in the geometry inside the air spinneret due to the non-stick coating.
  • the non-stick coating preferably has a homogeneous structure over the entire layer thickness.
  • the non-stick coating can have any number of other functions.
  • the non-stick coating particularly preferably has an antistatic surface, making the spinning element particularly suitable for polymer and plastic fibers, in particular for polyester fibers, since the fibers do not become electrostatically charged and/or stick to the plastic surface.
  • a sliver 4 from a drafting system is fed via a pair of delivery rollers 10 to a swirl chamber of the air spinneret 2 in order to swirl the outer fibers of the sliver 4 around a fiber core and thereby form a yarn 3.
  • the air spinning nozzle 2 has a plurality of spinning elements 1, each of which has a fiber or thread-guiding surface 5.
  • One of the spinning elements 1 is a needle 9, which has a fiber-guiding surface and in the region of a fiber entry opening Air spinning nozzle 2 is arranged, while another spinning element 1 is a spinning cone 8, which has a fiber and thread-guiding surface 5 in the region of its tip.
  • this non-stick coating 6 is applied at least to the tip of the spinning cone 8 .
  • this non-stick coating 6 is a polytetrafluoroethylene (Teflon, PTFE) coating which is applied flat and with a smooth surface to the material 7 of the spinning cone 8 and has a significantly lower coefficient of friction than the material 7 of the spinning cone 8 .
  • the coating can, according to a further preferred embodiment, be formed from a perfluoroalkoxyalkane polymer or a perfluoroalkoxy polymer (PFA) or from a fluoroethylene-propylene polymer or a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) or a mixture of the coatings mentioned be.
  • PFA perfluoroalkoxyalkane polymer or a perfluoroalkoxy polymer
  • FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer
  • the part of the needle 9 that comes into contact with the sliver 4 can also have an anti-stick coating 6, which is preferably also made of a fluorinated hydrocarbon or a fluorinated hydrocarbon polymer, in particular polytetrafluoroethylene (Teflon, PTFE) and/or or is formed from a perfluoroalkoxyalkane polymer or a perfluoroalkoxy polymer (PFA) and/or from a fluoroethylene-propylene polymer or a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP).
  • a fluorinated hydrocarbon or a fluorinated hydrocarbon polymer in particular polytetrafluoroethylene (Teflon, PTFE) and/or or is formed from a perfluoroalkoxyalkane polymer or a perfluoroalkoxy polymer (PFA) and/or from a fluoroethylene-propylene polymer or a
  • a surface surrounding the sliver 4 and/or the yarn 3, in particular at least part of an inner wall of the air spinning nozzle 2 and particularly preferably an inner wall of a turbulence chamber, can also have a non-stick coating 6 , which very particularly preferably has the same chemical composition as the non-stick coating 6 of the spinning element or elements 1.

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  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spinnelement einer Luftspinndüse für eine Luftspinnmaschine zum Herstellen eines Garns aus einem Faserband mittels eines Luftstroms. Um ein Spinnelement einer Luftspinndüse für eine Luftspinnmaschine sowie eine entsprechende Luftspinndüse bereitzustellen, die einen besonders kostengünstigen, wartungsarmen und einfachen Betrieb einer Luftspinnmaschine ermöglicht, ohne dass die Qualität und Festigkeit des luftgesponnenen Garns beeinträchtigt werden und wobei keine Notwendigkeit einer häufigen Reinigung besteht, ist vorgesehen, dass das Spinnelement wenigstens eine faser- und/oder fadenführende Oberfläche aufweist, wobei sich auf der faser- und/oder fadenführenden Oberfläche zumindest abschnittsweise eine Antihaftbeschichtung befindet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Spinnelement einer Luftspinndüse für eine Luftspinnmaschine zum Herstellen eines Garns aus einem Faserband mittels eines Luftstroms sowie eine Luftspinndüse mit einem Spinnelement Luftspinndüse.
  • Allgemein wird beim Luftspinnen ein Faserband über ein Streckwerk einer Luftspinndüse zugeführt und die äußeren Fasern des Faserbandes innerhalb einer Wirbelkammer der Luftspinndüse mittels einer durch Luftdüsen erzeugten Wirbelluftströmung im Bereich einer Einlassmündung der Luftspinndüse um einen innenliegenden Faserkern gewunden, wodurch schließlich die für die gewünschte Festigkeit des Garns ausschlaggebenden Umwindefasern gebildet werden. Dies kann grundsätzlich mit Fasern aus verschiedenen Materialien erfolgen, wobei sowohl natürliche Fasern, wie Baumwolle, als auch synthetische Fasern, wie Polyester, sowie Gemische aus natürlichen und synthetischen Fasern verwendet werden können.
  • Beim Spinnen von Polyester-Fasern mittels einer Luftspinnmaschine ist es jedoch im Stand der Technik notwendig, ein Additiv in die Luftspinndüse selbst oder auf die zu verspinnenden Polyester-Fasern aufzubringen, da nur mittels eines solchen Additivs verhindert werden kann, dass sich im Inneren der Luftspinndüse und dabei insbesondere auf einer Oberfläche des Spinnkonus Polymerreste, Polyester-Faserfragmente und/oder Avivagen anlagern. Durch solche Anlagerungen wird jedoch der Luftspinnprozess deutlich gestört sowie das Spinnergebnis und somit die Garnqualität deutlich gemindert. Insbesondere kann es dann während des Spinnprozesses zu Fadenbrüchen aufgrund der erhöhten Reibung zwischen den Oberflächen der Luftspinndüse und den Fasern kommen. Zudem werden die Luftdüsen sowie weitere Bauteile der Luftspinndüse durch Anlagerungen verstopft, sodass das erhaltene Garn eine geringere Garnfestigkeit sowie -qualität aufweist.
  • Die Verwendung des Additivs hat jedoch ebenfalls eine Reihe von Nachteilen. Zum einen führt die Verwendung des Additivs zu einer Erhöhung der Herstellungskosten und zum anderen verbleibt das Additiv auf dem luftgesponnenen Garn und muss gegebenenfalls vor einer weiteren Verarbeitung des Garns entfernt werden. Zudem müssen aufgrund der Additivverwendung entsprechende Komponenten der Luftspinnmaschine regelmäßig gereinigt werden, um überschüssiges, auf den Bauteilen abgelagertes Additiv zu entfernen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Spinnelement einer Luftspinndüse für eine Luftspinnmaschine sowie eine entsprechende Luftspinndüse mit einem Spinnelement bereitzustellen, die einen besonders kostengünstigen, wartungsarmen und einfachen Betrieb einer Arbeitsstelle der Luftspinnmaschine ermöglicht, ohne dass die Qualität und Festigkeit des luftgesponnenen Garns beeinträchtigt werden und wobei keine Notwendigkeit einer häufigen Reinigung der Komponenten der Luftspinnmaschine und des luftgesponnenen Garns besteht.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Spinnelement einer Luftspinndüse für eine Luftspinnmaschine gemäß Anspruch 1 und eine entsprechende Luftspinndüse mit einem Spinnelement gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Spinnelement einer Luftspinndüse für eine Luftspinnmaschine zum Herstellen eines Fadens bzw. eines Garns aus einem Faserband mittels eines Luftstroms weist wenigstens eine faser- und/oder fadenführende Oberfläche auf, wobei sich auf der faser- und/oder fadenführenden Oberfläche zumindest abschnittsweise eine Antihaftbeschichtung befindet.
  • Die erfindungsgemäße Luftspinndüse weist wenigstens ein innerhalb der Luftspinndüse angeordnetes erfindungsgemäßes Spinnelement auf, wobei insbesondere auch mehrere und/oder zueinander unterschiedliche erfindungsgemäße Spinnelemente in und/oder an der Luftspinndüse angeordnet sein können.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass die Wirkung eines Additivs auch durch eine dauerhafte Antihaftbeschichtung wenigstens eines Teils der Luftspinndüse bzw. wenigstens eines Abschnitts eines Spinnelements einer Luftspinndüse erreicht und in vorteilhafter Weise dann auf ein Additiv verzichtet werden kann, sodass der Luftspinnprozess deutlich einfacher, kostengünstiger sowie mit einem geringeren Reinigungsbedarf betrieben werden kann. Zudem führt die Antihaftbeschichtung in vorteilhafter Weise zu einer Reduzierung des Luftverbrauchs, da ein gleiches Spinnergebnis bei geringerem Luftdruck erreicht werden kann. Durch einen erreichbaren größeren Umwindefaserwinkel wird zudem in einfacher Weise eine höhere Garnfestigkeit erreicht. Schließlich ermöglicht die Antihaftbeschichtung eine Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit.
  • Unter einer Luftspinnmaschine wird zunächst jede Spinnmaschine verstanden, die mittels wenigstens eines Luftstroms Fasern, insbesondere Umwindefasern um einen innenliegenden Faserkern, zu einem Faden bzw. Garn verwirbelt. Der Vorgang der Garnbildung erfolgt im Bereich einer Luftspinndüse, die aus einem oder mehreren Spinnelementen gebildet ist. Eine Luftspinnmaschine weist dabei bevorzugt wenigstens eine eine Luftspinndüse umfassende Arbeitsstelle bzw. Spinnstelle auf, wobei jede Spinnstelle der Herstellung eines Garns aus einem der Luftspinndüse zugeführten Faserband dient. Die Luftspinndüse weist dabei einen Einlass für das Faserband, eine innenliegende Wirbelkammer, ein oder mehrere wenigstens abschnittsweise in der Wirbelkammer angeordnete Garnbildungs- bzw. Spinnelemente sowie einen Auslass für das im Inneren der Wirbelkammer erzeugte Garn auf. Zudem weist die Luftspinndüse bevorzugt mehrere in die Wirbelkammer mündende Luftdüsen auf, die besonders bevorzugt mit wenigstens einer Luftversorgungsleitung in Fluidverbindung stehen, wobei während des Betriebs der Luftspinnmaschine von der Luftversorgungsleitung bereitgestellte Druckluft über die Luftdüsen in die Wirbelkammer einströmt, um innerhalb der Wirbelkammer eine Wirbelluftströmung zum Luftspinnen des Faserbandes zu einem Garn zu erzeugen.
  • Ein Garn bzw. Faden im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Faserverband, bei dem zumindest ein Teil der Fasern um einen innenliegenden Faserkern gewunden sind. Dabei kann ein Garn auch ein Vorgarn zur weiteren Verarbeitung, beispielsweise mittels einer Ringspinnmaschine, sein. Das Faserband und damit das daraus hergestellte Garn ist bevorzugt zumindest teilweise, besonders bevorzugt vollständig aus synthetischen Fasern bzw. Chemiefasern gebildet, beispielsweise aus Polyester.
  • Dabei kann ein Spinnelement sowohl ein eigenständiges Bauteil, als auch ein Abschnitt einer Baueinheit oder aber eine funktionale Einheit sein, die bevorzugt unmittelbar am Luftspinnprozess beteiligt ist. Dabei kann das Spinnelement einstückig oder mehrstückig gebildet sein. Erfindungsgemäß ist das Spinnelement ein Teil einer Luftspinndüse oder eine Luftspinndüse. Weiterhin bevorzugt gelangt das Spinnelement im Rahmen des Luftspinnprozesses zumindest abschnittsweise in unmittelbaren Kontakt mit den zu verspinnenden Fasern und/oder mit dem gerade gesponnenen Garn. Dabei kann das Spinnelement insbesondere ein Bauteil einer Wirbelkammer sein und dabei zumindest abschnittsweise die Innenwandung der Wirbelkammer bilden. Alternativ oder zusätzlich kann das Spinnelement auch ein Teil eines Spinnkonus und dabei sowohl ein Teil von dessen äußerer Oberfläche und/oder wenigstens ein Teil eines Abzugskanals im Inneren des Spinnkonus sein.
  • Erfindungsgemäß weist das Spinnelement wenigstens eine faser- und/oder fadenführende Oberfläche auf. Dabei ist die faser- und/oder fadenführende Oberfläche zunächst jede Oberfläche des Spinnelements, die mit dem unversponnenen Fasermaterial und/oder dem bereits zu einem Garn versponnenen Fasermaterial vor, während oder nach dem Luftspinnprozess in Kontakt gelangen kann. Bevorzugt ist die faser- und/oder fadenführende Oberfläche vollständig innerhalb der Luftspinndüse angeordnet. Besonders bevorzugt ist die faser- und/oder fadenführende Oberfläche zumindest abschnittsweise und ganz besonders bevorzugt vollständig innerhalb der Wirbelkammer der Luftspinndüse angeordnet, innerhalb der die unversponnenen Fasern zum Garn verwirbelt werden.
  • Bei dem Faserband handelt es sich grundsätzlich um das dem Luftspinnprozess zugeführte Fasermaterial, das bevorzugt als ein zusammenhängendes Band bzw. Verbund von zu verspinnenden Fasern bereitgestellt wird. Dabei können alle Fasern aus dem gleichen Material gebildet sein oder das Faserband kann chemisch zueinander unterschiedliche Fasern enthalten. Grundsätzlich sind die Fasern im Faserband jedoch noch nicht miteinander versponnen.
  • Bei der Antihaftbeschichtung handelt es sich zunächst grundsätzlich um eine Beschichtung einer Oberfläche zur Verringerung der Haft- und/oder Gleitreibung zwischen der beschichteten Oberfläche bzw. der Oberfläche der Beschichtung und dem Garn bzw. den einzelnen Fasern. Dabei weist die Antihaftbeschichtung bevorzugt eine zusammenhängende und/oder geschlossene Oberfläche auf. Weiterhin bevorzugt ist die Oberfläche der Antihaftbeschichtung glatt. Dabei kann die Antihaftbeschichtung grundsätzlich aus einem beliebigen Material gebildet sein, wobei die Antihaftbeschichtung bevorzugt aus wenigstens einem Polymer gebildet ist. Besonders bevorzugt umfasst die Antihaftbeschichtung ein thermoplastisches Polymer und ganz besonders bevorzugt ist die Antihaftbeschichtung im Wesentlichen aus einem thermoplastischen Polymer gebildet.
  • Dabei führt die Antihaftbeschichtung bevorzugt neben der Herabsetzung der Haft- und/oder Gleitreibung zudem auch zu einer Hydrophobierung und/oder Oleophobierung der Oberfläche, sodass ein Anhaften von wasser- und/oder öllöslichen Substanzen verhindert wird. Bevorzugt hat die Antihaftbeschichtung zudem eine antistatische Wirkung, sodass die beschichtete Oberfläche und die zu verspinnenden Fasern bzw. das luftgesponnene Garn aufgrund der Reibung auf der Oberfläche des Spinnelements nicht aufgeladen wird, was zu einer Verschlechterung des Spinnergebnisses führen könnte.
  • Das Aufbringen der Antihaftbeschichtung kann ebenfalls in beliebiger Weise erfolgen. Beispielsweise kann die Antihaftbeschichtung auf die Oberfläche des Spinnelements aufgespritzt und/oder aufgeschmolzen werden. Besonders bevorzugt wird das Material der Antihaftbeschichtung als Pulver oder Dispersion auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen und anschließend insbesondere bevorzugt mit oder auf dieser verschmolzen. Auch die Haftung der Antihaftschicht auf der Oberfläche des Spinnelements kann durch chemische Bindung und/oder rein physikalisch erfolgen. Zudem kann dazu ein Bindemittel und/oder ein Klebstoff verwendet werden.
  • Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Abschnitt einer faser- und/oder fadenführenden Oberfläche mit der Antihaftbeschichtung beschichtet. Dabei können auch mehrere, nicht zusammenhängende Abschnitte einer faser- und/oder fadenführenden Oberfläche jeweils eine Antihaftbeschichtung aufweisen. Zudem können mehrere Bauteile der Luftspinndüse abschnittsweise, bevorzugt an der gesamten Innenfläche in der Wirbelkammer eine Antihaftbeschichtung aufweisen.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spinnelements sieht vor, dass die Antihaftbeschichtung einen geringeren Reibungskoeffizienten als das darunterliegende Material des Spinnelements aufweist, wodurch in vorteilhafter Weise einerseits ein Haftenbleiben von Fasern und/oder von auf den Fasern oder auf dem Garn befindlichem Additiv verhindert und zum anderen ein besseres Gleiten der Fasern auf der Oberfläche des Spinnelements erreicht wird. Insbesondere bei einem Spinnkonus als oberflächenbeschichtetes Spinnelement kann in vorteilhafter Weise eine höhere Drehzahl der Fasern auf dem Spinnkonus erreicht werden. Bevorzugt hat die Oberfläche der Antihaftbeschichtung einen wenigstens um 10 %, besonders bevorzugt um 25 % und ganz besonders bevorzugt um 50 % geringeren Reibungskoeffizienten als das Material des Spinnelements, insbesondere im Bereich unterhalb der Antihaftbeschichtung.
  • Um eine besonders geringe Haft- und/oder Gleitreibung zwischen dem Spinnelement und den Fasern bzw. dem Garn zu gewährleisten, ist bevorzugt, dass der Reibungskoeffizient der faser- und/oder fadenführenden Oberfläche mit der Antihaftbeschichtung kleiner als 0,4, bevorzugt kleiner als 0,35, besonders bevorzugt kleiner als 0,3 ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Spinnelements ist die Antihaftbeschichtung aus einem fluorierten Kohlenwasserstoff oder einem fluorierten Kohlenwasserstoffpolymer, insbesondere aus Polytetrafluorethlyen (Teflon, PTFE) und/oder aus einem Perfluoralkoxyalkan-Polymer bzw. einem Perfluoralkoxypolymer (PFA) und/oder aus einem Fluorethylen-Propylen-Polymer bzw. einem Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP) gebildet. Dabei weist die Antihaftbeschichtung bevorzugt einen Anteil von PTFE, FEP und/oder PFA von über 50 % auf und ist besonders bevorzugt zu wenigstens 90 % daraus gebildet. Dabei kann die Antihaftbeschichtung neben PTFE, FEP und/oder PFA auch noch weitere Polymer- und/oder Hilfsstoffe enthalten, bevorzugt aber nicht über 5 % bezogen auf die Gesamtmasse der aufgebrachten Antihaftbeschichtung. Bevorzugt weist die Antihaftbeschichtung als Hauptbestandteil PTFE auf und ist besonders bevorzugt im Wesentlichen daraus gebildet, da PTFE typischerweise einen Reibungskoeffizienten von etwa 0,25 und einen Reibwert < 0,05 aufweist. Das mechanisch etwas weichere PFA hat gewöhnlich einen etwas geringeren Reibungskoeffizienten von etwa 0,2 - 0,25 und FRP weist eine höhere Festigkeit als PFTE auf, jedoch auch einen geringfügig höheren Reibungskoeffizienten.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spinnelements ist die faser- und/oder fadenführende Oberfläche wenigstens ein Oberflächenabschnitt eines Spinnkonus und/oder einer Nadel und/oder einer Pinzette einer Luftspinndüse, wodurch in einfacher Weise Faser-, Avivage- und/oder Polymerablagerungen vermieden werden können. Besonders bevorzugt ist das Spinnelement ein Spinnkonus und/oder eine Nadel und/oder eine Pinzette einer Luftspinndüse. Ebenfalls bevorzugt ist die gesamte faser- und/oder fadenführende Oberfläche bzw. die gesamte Oberfläche des Spinnkonus und/oder der Nadel und/oder der Pinzette, die mit Fasern und/oder einem Garn in Kontakt gelangen kann, mit einer Antihaftbeschichtung beschichtet. Insbesondere bevorzugt ist jedoch wenigstens die Spitze des Spinnkonus, um welchen die Fasern zum Ausbilden des luftgesponnenen Garns gewunden werden, mit einer Antihaftbeschichtung beschichtet.
  • Besonders bevorzugt ist das Spinnelement ein Spinnkonus, dessen, insbesondere faser- und/oder fadenführende, Oberfläche wenigstens im Bereich der Spitze, bevorzugt über wenigstens 10 %, besonders bevorzugt über wenigstens 25 % und ganz besonders bevorzugt über wenigstens 50 % der in Garnabzugsrichtung verlaufenden Länge des Spinnkonus und weiterhin bevorzugt über wenigstens 10%, besonders bevorzugt über wenigstens 25% entlang seiner Umfangsrichtung eine Antihaftbeschichtung aufweist. Zudem kann der Spinnkonus auch über seine gesamte Länge in Garnabzugsrichtung und/oder Umfangsrichtung der faser- und/oder fadenführenden Oberfläche bzw. des gesamten Spinnkonus eine Antihaftbeschichtung aufweisen.
  • Die faser- und/oder fadenführende Oberfläche kann relativ zu dem durch die Luftspinndüse laufenden Garn bzw. Faserband beliebig angeordnet sein, wobei die faser- und/oder fadenführende Oberfläche nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine das Garn und/oder das Faserband umgebende Oberfläche ist. Umgebend bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Garn und/oder das Faserband im Inneren der Luftspinndüse zumindest teilweise von der faser- und/oder fadenführenden Oberfläche umschlossen wird, wobei die faser- und/oder fadenführende Oberfläche das Garn und/oder das Faserband bevorzugt zu wenigstens 90°, besonders bevorzugt zu wenigstens 180°, ganz besonders bevorzugt zu wenigstens 270° und insbesondere bevorzugt im vollen Umfang umgibt.
  • Dabei ist es insbesondere bevorzugt, dass die das Garn und/oder das Faserband umgebende Oberfläche eine Innenwandung einer Luftspinndüse, insbesondere eine Innenwand einer Wirbelkammer, ist, wodurch in vorteilhafter Weise Ablagerungen an der Innenwandung und insbesondere im Bereich von in die Wirbelkammer führenden Düsenbohrungsöffnungen verhindert werden, sodass der Luftdurchsatz zum Erzeugen des Luftspinngarns aufrechterhalten wird. Grundsätzlich kann nur ein Teil der Innenwandung einer Luftspinndüse und insbesondere der Wirbelkammer beschichtet sein, wobei bevorzugt wenigstens der die Düsenbohrungsöffnungen aufweisende Teil der Innenwandung und besonders bevorzugt die gesamte Innenwandung eine Antihaftbeschichtung aufweist.
  • Grundsätzlich kann die Antihaftbeschichtung des Spinnelements eine beliebige Dicke und einen beliebigen Aufbau aufweisen. Bevorzugt weist die Antihaftbeschichtung jedoch eine Schichtdicke zwischen 2 µm und 2 mm, bevorzugt zwischen 5 µm und 500 µm, besonders bevorzugt zwischen 10 µm und 200 µm und ganz besonders bevorzugt zwischen 10 µm und 150 µm auf, wodurch einerseits die Oberflächeneigenschaften positiv beeinflusst werden und sich andererseits keine Änderung der Geometrie innerhalb der Luftspinndüse aufgrund der Antihaftbeschichtung ergibt. Zudem weist die Antihaftbeschichtung bevorzugt über die gesamte Schichtdicke einen homogenen Aufbau auf.
  • Neben der Verringerung der Haft- und Gleitreibung kann die Antihaftbeschichtung noch beliebige weitere Funktionen aufweisen. Insbesondere bevorzugt weist die Antihaftbeschichtung eine antistatische Oberfläche auf, wodurch das Spinnelement besonders für Polymer- und Kunststofffasern, insbesondere für Polyesterfasern, geeignet ist, da sich die Fasern an der Kunststoffoberfläche nicht elektrostatisch aufladen und/oder daran haften bleiben.
  • Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spinnelements wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Figur zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische perspektivische Ansicht von Bauteilen einer Luftspinndüse einschließlich eines Spinnelements mit einer Antihaftbeschichtung.
  • Bei einer schematisch in der Figur 1 dargestellten Luftspinndüse 2 einer Luftspinnmaschine wird ein Faserband 4 aus einem Streckwerk über ein Lieferwalzenpaar 10 einer Wirbelkammer der Luftspinndüse 2 zugeführt, um die außenliegenden Fasern des Faserbandes 4 um einen Faserkern zu verwirbeln und dabei ein Garn 3 zu bilden.
  • Dazu weist die Luftspinndüse 2 mehrere Spinnelemente 1 auf, die jeweils eine faser- bzw. fadenführende Oberfläche 5 aufweisen. Eines der Spinnelemente 1 ist eine Nadel 9, die eine faserführende Oberfläche aufweist und im Bereich einer Fasereintrittsöffnung der Luftspinndüse 2 angeordnet ist, während ein anderes Spinnelement 1 ein Spinnkonus 8 ist, der im Bereich seiner Spitze eine faser- und fadenführende Oberfläche 5 hat.
  • Um die Haft- und Gleitreibung zwischen den Spinnelementen 1 zu verringern und somit einen höheren Umwindefaserwinkel und folglich eine höhere Garnfestigkeit zu erzielen, ist wenigstens auf der Spitze des Spinnkonus 8 eine Antihaftbeschichtung 6 aufgebracht. Diese Antihaftbeschichtung 6 ist nach diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Polytetrafluorethlyen (Teflon-, PTFE-)-Beschichtung, die flächig und mit glatter Oberfläche auf das Material 7 des Spinnkonus 8 aufgebracht ist und dabei einen deutlich geringeren Reibungskoeffizienten als das Material 7 des Spinnkonus 8 aufweist. Alternativ zur TeflonBeschichtung kann die Beschichtung nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel beispielsweise aus einem Perfluoralkoxyalkan-Polymer bzw. einem Perfluoralkoxypolymer (PFA) oder aus einem Fluorethylen-Propylen-Polymer bzw. einem Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP) oder einem Gemisch der genannten Beschichtungen gebildet sein.
  • Zusätzlich zu wenigstens einem Oberflächenabschnitt des Spinnkonus 8 kann zudem auch der mit dem Faserband 4 in Kontakt gelangende Teil der Nadel 9 eine Antihaftbeschichtung 6 aufweisen, die bevorzugt ebenfalls aus einem fluorierten Kohlenwasserstoff oder einem fluorierten Kohlenwasserstoffpolymer, insbesondere aus Polytetrafluorethlyen (Teflon, PTFE) und/oder aus einem Perfluoralkoxyalkan-Polymer bzw. einem Perfluoralkoxypolymer (PFA) und/oder aus einem Fluorethylen-Propylen-Polymer bzw. einem Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP) gebildet ist.
  • Zusätzlich zu den vorgenannten faser- und/oder fadenführenden Oberflächen 5 kann auch eine das Faserband 4 und/oder das Garn 3 umgebende Oberfläche, insbesondere wenigstens ein Teil einer Innenwandung der Luftspinndüse 2 und besonders bevorzugt dabei eine Innenwand einer Wirbelkammer, ebenfalls eine Antihaftbeschichtung 6 aufweisen, die ganz besonders bevorzugt die gleiche chemische Zusammensetzung aufweist, wie die Antihaftbeschichtung 6 des oder der Spinnelemente 1.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Spinnelement
    2
    Luftspinndüse
    3
    Garn
    4
    Faserband
    5
    faser- und/oder fadenführende Oberfläche
    6
    Antihaftbeschichtung
    7
    Material
    8
    Spinnkonus
    9
    Nadel
    10
    Lieferwalzenpaar

Claims (11)

  1. Spinnelement (1) einer Luftspinndüse (2) für eine Luftspinnmaschine zum Herstellen eines Garns (3) aus einem Faserband (4) mittels eines Luftstroms, mit
    - wenigstens einer faser- und/oder fadenführenden Oberfläche (5), wobei
    - die faser- und/oder fadenführende Oberfläche (5) zumindest abschnittsweise eine Antihaftbeschichtung (6) aufweist.
  2. Spinnelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antihaftbeschichtung (6) einen geringeren Reibungskoeffizienten als das darunterliegende Material (7) des Spinnelements (1) aufweist.
  3. Spinnelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibungskoeffizient der faser- und/oder fadenführenden Oberfläche (5) mit der Antihaftbeschichtung (6) kleiner als 0,3 ist.
  4. Spinnelement (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antihaftbeschichtung (6) aus Polytetrafluorethlyen oder aus einem Perfluoralkoxypolymer oder aus einem Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer gebildet ist.
  5. Spinnelement (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die faser- und/oder fadenführende Oberfläche (5) wenigstens ein Oberflächenabschnitt eines Spinnkonus (8) und/oder einer Nadel (9) und/oder einer Pinzette der Luftspinndüse (2) ist.
  6. Spinnelement (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnelement (1) ein Spinnkonus (8) ist, dessen, insbesondere faser- und/oder fadenführende, Oberfläche wenigstens im Bereich der Spitze über wenigstens 25 % der in Garnabzugsrichtung verlaufenden Länge des Spinnkonus (8) und über wenigstens 25% entlang seiner Umfangsrichtung eine Antihaftbeschichtung (6) aufweist, wobei der Spinnkonus (8) eine Einlassmündung zur Aufnahme des gesponnenen Garns (3) in einen die Garnabzugsrichtung bestimmenden Abzugskanal aufweist.
  7. Spinnelement (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die faser- und/oder fadenführende Oberfläche (5) eine das Garn (3) und/oder das Faserband (4) umgebende Oberfläche ist.
  8. Spinnelement (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die das Garn (3) und/oder das Faserband (4) umgebende Oberfläche eine Innenwandung einer Luftspinndüse (2), insbesondere eine Innenwand einer Wirbelkammer, ist.
  9. Spinnelement (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antihaftbeschichtung (6) eine Schichtdicke zwischen 10 µm und 200 µm aufweist.
  10. Spinnelement (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antihaftbeschichtung (6) eine antistatische Oberfläche aufweist.
  11. Luftspinndüse (2) für eine Luftspinnmaschine, mit wenigstens einem innerhalb der Luftspinndüse (2) angeordneten Spinnelement (1) nach einem der Ansprüche 1 - 10.
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