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"Strecktexturiermaschine für synthetische Fäden"
Bekannte
strecktexturiermaschinen bestehen aus einem Eingang lieferwerk, einer Heizschiene,
einer Kühlzone, welche zur Intensivierung der Kühlung vorzugsweise als Kühlschiene
ausgebildet ist, und einem Friktionsfalschdraller mit.Förderttirkung sowie einem
Ausgangslieferwerk. Friktionsfalschdraller drehen den Faden unter gleichzeitiger
Ausübung von Reibungskräften am Fadenumfang. Dabei kann die Fadendrehung sowohl
ohne merkliche Relativbewegung (Schlupf) zwischen Fadenoberfläche und Reibkörper
als auch mit absichtlich eingestelltem Schlupf erfolgen. In jedem Fall ist die erreichte
Fadendrehzahl direkt abhänsiq vom Fadendurchmesser. Der Falschdraller erteilt dem
£aden n:imlFch durch Reibschluß eine Umfangsgeschwindigkeit, die - je nach Maschineneinstellung
- gleich oder kleiner als seine eigene Oberflächengeschwindigkeit ist. Bei konstantem.
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Ubertragungsfaktor zwischen Falschdraller und Faden, den man im allgemeinen
ansetzen kann, verändert sich demnach die Fadendrehzahl in Abhängigkeit vom wirksamen
Fadendurchmesser.
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Derartige Friktionsfalschdraller sind beispielsweise in der DE-OS
22 13 881 (bau. 838) beschrieben. Friktionsfalschdraller dieser Art nehmen den Faden
durch Reibschluß an seinem Umfang sowohl in Zwirnrichtung als auch in Förderrichtung
mit. Das gleiche geschieht auch bei den Friktionsfalschdrallern mit zwei sich kreuzend
bewegten Oberflächen, welche den Faden zwischen sich einklemmen und hierdurch den
Reibschluß bewirken (z.B. DE-OS 29 28 522 - Bag. 1133).
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Diese Friktionsfalschdraller weisen den Vorteil auf, daß ein für die
Texturierung günstiges Spannungsverhältnis der Fadenspannung vor und hinter dem
Falschdraller einstellbar ist.
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Darum eignen sich diese Friktionsfalschdraller in besonderer Weise
zum Strecktexturieren.
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Das Strecktexturieren synthetischer Fäden wird bevorzugt angewandt
für solche synthetischen Fäden, welche beim Spinnen durch hohe Abzugsgeschwindigkeiten
von mehr als 2.500 m/min.
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vororientiert worden sind und daher bei der Verstreckung lediglich
noch einer geringen Restverstreckung von 1:1,1 bis 1:2 unterworfen werden müssen.
Bevorzugt wird hierbei das simultane Strecktexturieren angewandt, bei dem die Verstreckung
durch Eingangslieferwerk und Ausgangslieferwerk auf der Heizschiene der Texturierzone
erfolgt. Das bedeutet, daß der Falschzwirn in die Streckzone auf der Heizschiene
zurückläuft. Es hat sich herausgestellt, daß das simultane Strecktexturieren zu
besonders guten Texturierergebnissen, insbesondere bei Polyäthylenterephtalat-Fäden
führt. Es konnten allerdings bei diesem Strecktexturieren, insbesondere bei höheren
Fadentitern, nur bestimmte Einkräuselungen erzielt werden. Für höhere Einkräuselungen
ist eine stärkere Falschzwirngebung erforderlich, welche jedoch zu Ungleichmäßigkeiten
führt. Als Einkräuselung ist hierbei zu verstehen das Verhältnis der Differenz zwischen
der Länge des gestreckten und der Länge des durch seine Kräuselung zusammengezogenen
Filamentgarnes zur gestreckten Länge (DIN 53840).
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Aufgabe der Erfindung ist es, Vorrichtung und Verfahren zum Strecktexturieren
synthetischer Fäden mittels Friktionsfalschdraller so zu verbessern, daß trotz starker
Falschzwirngebung, verbunden mit einer starken Einkräuselung, eine über die Fadenlänge
gleichmäßige Fadenqualität erzielt werden kann.
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Die in Anspruch 1 und Anspruch 5 vorgeschlagene Lösung geht davon
aus, daß der abgekühlte und bereits verstreckte Faden einer Spannungserhöhung vor
Einlauf in den Friktionsfalschdraller zu unterwerfen ist, so daß die Fadenspannung
dort über der Streckspannung in der Heizzone (Heißstreckspannung) liegt.
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Dabei wird der falschgezwirnte Faden geglättet und gestreckt.
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Dem Falschdraller wird dadurch ein Faden gleichmäßigen Durchmessers
zugeführt. Selbst bei hohen Fadendrehungen in der Texturierzone wird die sich dort
bildende Sekundärschraube geglättet, so daß nach der Fadenbremse ein gestreckter
Faden von konstantem definiertem Durchmesser vorliegt.
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Bei den in den Ansprüchen 3 und 4 vorgesehenen Lösungen wird zusätzlich
noch ein Torsionsmoment auf den Faden ausgeübt, welches die Drallgebung in der Texturier-
und Streckzone befördert.
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Die nach den Ansprüchen 2 bis 5 Vorgesehene Fadenbremse ist so ausgelegt,
daß die Fadenbremse den Rücklauf des Zwirns vom Friktionsfalschdraller in die Streckzone
und insbensondere auf die Heizschiene nicht wesentlich behindert. Dies kann insbesondere
dadurch bewerkstelligt werden, daß der-Faden über feststehende Stifte mit relativ
großem Radius geführt wird. Zur Ausbildung derartiger Fadenbremsen sei verwiesen
auf "Faserforschung und Textiltechnik 1967", Seite 10 ff, "Drehung, Verschiebung
bei Garnen" von Günter Trommer.
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Der Erfindung nach den Ansprüchen 1 und 6 liegt weiterhin die Entdeckung
zugrunde, daß durch Erhöhung und Intensivierung der auf den Faden in der Zwirnzone
einwirkenden Normalkräfte eine zusätzliche Vergleichmäßigung der Zwirnung zu erreichen
ist. Erfindungsgemäß wird die intensive und langdåuernde Einwirkung der Normalkräfte
durch eine vergrößerte Länge und eine stärkere Krümmung der Kühlschiene erreicht.
Als Länge sind vorzugsweise 2000 mm vorgesehen. Bei den heute technologisch bevorzugten
Fadengeschwindigkeiten von mehr als 600 m/min.
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sollte die Länge der Kühlschiene über 2000 mm hinaus so gewählt werden,
daß eine Verweilzeit des Fadens im Bereich von 0,2 s, jedenfalls aber von mehr als
0,1 s, erreicht wird.
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Die Krümmung R der Kühlschiene ist wesentlich stärker und vorzugsweise
doppelt so groß wie die bisher verwandten Krümmungen. Für den Radius liegen die
erfindungsgemäßen und bevorzugten Werte unter 6L bzw. 4L. Nach Anspruch 2 ist die
Krümmung durch das Verhältnis der Bogenhöhe B zu der Länge der Abstützschiene L
definiert. Als Länge L wird dabei die Sekante durch die Endpunkte der Kühlschiene
gemessen. Die Bogenhöhe B ist die höchste Erhebung der Abstützschiene über diese
Sekante.
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Erfindungsgemäß gilt: R < 6L; vorzugsweise C 4L bzw. B2%; vorzugsweise-
3% L Zu erwähnen ist, daß die Abstützschiene im wesentlichen einen kreisbogenförmigen
Verlauf hat.
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Ausgeübt wird die Erfindung insbesondere an einer Falschzwirnkräuselmaschine,
d. h. insbesondere Strecktexturiermaschi.lle, wie sie in der DE-OS 25 30 125 gezeigt
ist. Diese Falschzwirnkräuselmaschine nach der DE-OS 25 30 125 weist als Besonderheit
einen zwischen dem Eingangslieferwerk und dem Friktionsfalschdraller in der Texturierzone
abgestützen Fadenlauf auf. Die Abstützung geschieht durch eine gekrümmte Heizschiene
und eine sich daran anschließende Kühlschiene. Es hat sich herausgestellt, daß erst
diese im wesentlichen ununterbrochene Abstützung des Fadenlaufs zwischen dem Lieferwerk
und dem Friktionsfalschdraller einen Betrieb der Falschdrallkräuselmaschine bei
hohen, 600 m/min übersteigenden Fadengeschwindigkeiten möglich macht.
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Derartige Fadengeschwindigkeiten sind heute nicht nur aus wirtschaftlichen,
sondern auch aus technologischen Gründen bevorzugt. Der Vorteil der bekannten Falschdrallkräuselmaschine
besteht darin, daß durch die Anordnung einer Abstützung für den Fadenlauf Fadenspannungsspitzen
und Fadenspannungsschwankungen vermieden und dadurch ein gleichmäßiges Texturierergebnis
ohne Störungen erzielt werden kann. Durch Anwendung der Erfindung können die Vorteile
dieser Maschine hinsichtlich
Bearbeitungsgeschwindigkeit und Garnqualität
weiter gesteigert werden.
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Insbesondere lassen sich durch diese Erfindung die Schwankungen des
Texturierergebnisses, die auf Drehungsschwankungen zurückgeführt werden, für weitere
Geschwindigkeitsbereiche vermeiden. Als Drehung wird dabei die Anzahl von Drehungen
pro Fadenlängeneinheit bezeichnet.
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Der Vorteil der Erfindung ist weiterhin auch darin zu erblicken, daß
durch die Maßnahmen nach Anspruch 1 eine weitere Steigerung der Fadengeschwindigkeit
bei gleichmäßigem Texturierergebnis ermöglicht wird, insbesondere unter Verwendung
von Friktionsfalschdrallern nach dem Klemmprinzip.
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Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung der Falschzwirnkräuselmaschine
wird es insbesondere möglich, die Vorteile der erfindungsgemäßen anzuwendenden Friktionsfalschdraller,
bei denen zum einen durch Einstellung der Kreuzungswinkel die auf den Faden einwirkenden
Förder- und Drallkomponenten und zum anderen durch Einstellung der Oberflächengeschwindigkeiten
die Fadenspannungsverhältnisse frei und unabhängig voneinander und daher optimal
einstellbar sind, in ihrer ganzen Breite auszunutzen. Dies gilt. insbesondere, wenn
- wie nach der DE-OS 29 28 522 vorgesehen - die durch den Friktionsfalschdraller
auf den Faden ausgeübten Klemmkräfte durch auf die Rückseite einer oder beider Oberflächen
einwirkende einstellbare Andrückeinrichtung ausgeübt werden, so daß sich auch ein
im wesentlichen schlupffreier Betrieb mit optimalen Zwirnbedingungen erzielen läßt.
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Die Vorteile der erfindungsgemäß ausgebildeten Kühlschiene treten
auch bei anderen Friktionsfalschdrallern in Erscheinung, sobald eine bestimmte Fadengeschwindigkeit
und gleichzeitig eine bestimmte Drehungshöhe überschritten wird. Es ist schließlich
auch davon auszugehen, daß auch die Länge und Krümmung der Heizplatte im Zusammenwirken
mit einer erfindungsgemäßen
Kühlplatte oder allein einen vorteilhaften
Einfluß auf die Gleichmäßigkeit der Zwirngebung haben.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 den schematischen Querschnitt durch eine Falschzwirnkräuselmaschine
mit simultaner Verstreckung; Fig. 2, 3 Ausführungen von Fadenbremsen; Fig. 4 eine
Falschdrallkräuselmaschine im Querschnitt; Fig. 5, 6 die schematische Darstellung
der erfindungsgemäß verwandten Friktionsfalschdraller; Fig. 7, 8- Kühlschienen mit
starker Krümmung.
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Die Strecktexturiermaschine nach Fig. 1 umfaßt das Gatter 1 für die
Vorlagespulen 2, das Eingangslieferwerk 3, die Heizschiene 4, den Umlenkfadenführer
5, die Kühlschiene 6, den Friktionsfalschdraller 7 und das Ausgangslieferwerk 8.
Hinter diesem Ausgangslieferwerk 8 wird der Faden durch eine zweite Heizeinrichtung
9 und über Umlenkungen zur Aufwicklung 10 geführt. Zur Klarstellung ist erwähnt,
daß jedem Faden eine Heizschiene und ein Friktionsfalschdraller zugeordnet sind,
die in zur Bildebene parallelen Ebenen hintereinander liegen.
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Nähere Angaben zu dem Friktionsfalschdraller 7 ergeben sich aus den
bereits zitierten DE-OS. Die erfindungsgemäße Fadenbremse 11 ist zwischen dem Ende
der Heizschiene 4 und dem Eingang des Friktionsfalschdrallers 7 angeordnet, bei
der in Fig. 1 dargestellten Version der Texturiermaschine, insbesondere zwischen
der Kühlschiene 6 und dem Friktionsfalschdraller 7.
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Die Lieferwerke 3 und 8 werden mit Umfangsgeschwindigkeiten betrieben,
welche dem gewünschten Verstreckverhältnis entsprechen. Die Temperaturen der Heizplatte
liegen über 180 °C, vorzugsweise zwischen 200 und 220 OC.
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In einem Ausführungsbeispiel wurde der Faden aus Polyäthylenterephtalat
mit
einer Spinngeschwindigkeit von 3.000 m/min abgezogen und zur Vorlagespule 2 aufgespult,
welche in dem Gatter 1 aufqesteckt und der Strecktexturiermaschine nach Fig. 1 zur
Erzeugung eines gekräuselten Fadens der Type 265 f 30 vorgelegt wurde. Das Lieferwerk
8 wurde mit einer Geschwindigkeit von 600 m/min betrieben. Das Geschwindigkeitsverhältnis
des Lieferwerks 8 zum Lieferwerk 3 und damit das Streckverhältnis betrug 1:1,65.
Es wurde ein Heizteil 4 mit einer Heizerlänge von 2,5 m und einer Temperatur von
225 OC verwandt. Die Bremse 11 bestand aus zwei Stiften mit einem Durchmesser von
6 mm, welche der Faden insgesamt mit ca. 180 OC umschlang. Es wurde zunächst der
Faden unter Umgehung der Bremse dem Friktionsaggregat 7 zugeführt. Dabei ergab sich
vor dem Friktionsfalschdraller eine Fadenspannung von 55 p und hinter dem Friktionsfalschdraller
eine Fadenspannung von 65 p.
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Bei Einschaltung der Bremse war die Fadenspannung vor der Bremse 51
p, zwischen Bremse und Friktionsaggregat 60 p und hinter dem Friktionsaggregat 50
p.
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Die maximale Einkräuselung bei ausreichender Gleichmäßigkeit des Fadens
war ohne Bremse 48 %. Durch Einschaltung der Fadenbremse konnte diese Einkräuselung
auf 52 % gesteigert werden.
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Fig. 2 zeigt einen Fadenbremsstift 11.1 mit Rillen, Fig. 3 einen schräggestellten
Fadenbremsstift 11.1 bei zu erzeugendem S-Falschzwirn, wobei die Falschzirngebung
in beiden Fällen unterstützt wird. Hierdurch wird gewährleistet, daß jeder Drallstau
an den Bremsstiften vermieden wird und der Faden die Solldrehung erhält.
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Fig. 4 zeigt in einem schematischen Querschnitt die linke Hälfte einer
Falschzwirnkräuselmaschine, wie sie ähnlich in der DE-OS 25 30 125 beschrieben ist.
Die nicht dargestellte rechte Hälfte der Falschzwirnkräuselmaschine entspricht der
linken Hälfte spiegelbildlich. Das Seitengestell 1 trägt die
Ablaufspulen
2 mit synthetischen Fäden. Die Fäden werden von den Ablaufspulen mittels Lieferwerk
3 abgezogen und sodann über die gekrümmte Heizschiene 4 geführt. Die gekrümmte Heizschiene
4 ist auf dem Ständer 32 befestigt. Ihre vom Faden berührte Oberfläche weist in
den Mittelgang zwischen dem Seitengestell 1 und dem Mittelgestell. Nach Durchlauf
der Heizschiene 4, die im übrigen geeignet isoliert und durch eine verschließbare
Klappe nach unten abgedeckt werden kann, wird der Faden 12 abgelenkt und über eine
Kühlschiene 6 geführt. Diese Kühlschiene 6 kann durch ein Kühlmittel zwangsgekühlt
sein. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß selbst eine einfache, von Umgebungsluft
umspülte Metallschiene eine ausreichende und gute Abkühlwirkung für den Faden hat.
Hinter der Kühlschiene 6 erreicht der Faden den Falschdraller 7, bei dem es sich
z.B. um einen Friktionsfalschdraller nach Fig. 5 oder Fig. 6 handelt. Der Faden
wird sodann durch das Lieferwerk 8 abgezogen. Die Umfangsgeschwindigkeiten der Lieferwerke
3 und 8 sind so eingestellt, daß der Faden mit einer gewünschten Fadengeschwindigkeit
gefördert und - falls qewünscht - in der Falschzwirnzone auch gleichzeitig verstreckt
wird. Hinter dem Lieferwerk 8 wird der Faden unmittelbar der Aufwicklung 10 zugeführt.
Es sei zur Vermeidung von Irrtümern darauf hingewiesen, daß die frei von den senkrecht
übereinanderliegenden Ablaufspulen 2 kommenden Fäden in Maschinenlängsrichtung parallel
nebeneinander über je einen Zug von Lieferwerk, Heiz- und Kühlschiene, Falschdraller
und Abzugswerk geführt werden, bevor jeder dieser Fäden auf je einer der senkrecht
übereinander liegenden Aufspuleinrichtungen aufgewickelt wird. Dabei können die
Fäden auch einen weiteren Heizer 9 durchlaufen.
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Zum Anlegen jedes Fadens dient je ein Fadenanleger, der an der Anlegstange
13,die in Führungen 14 geradgeführt ist, befestigt ist. Die Fadenanlegstange 13-
ist zwischen einer unteren Position 21 und einer oberen Position 22 bewegbar. Die
Fadenaniegstanqe
13 trägt an ihrem oberen Ende Schwenkarme 15 und
16, die durch die ortsfesten Anschläge 19 und 20 beim Einfahren in die Betriebsposition
auseinander gespreizt werden.
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Es sei bemerkt, daß die Erfindung nicht auf diese spezielle Anordnung
von Heizschiene und Abstützschiene beschränkt ist.
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Es liegt vielmehr nahe, daß Heizschiene und Abstützschiene auch jede
andere Neigung zwischen der senkrechten Position der Heizschiene einerseits und
der senkrechten Position der Abstützschiene andererseits einnehmen können. Wesentlich
ist lediglich, daß Heizschiene und Kühlschiene auf den Schenkeln eines nach unten
offenen Winkels liegen, der im allgemeinen ein spitzer Winkel sein wird und dessen
Spitze über dem horizontalen Bereich zwischen dem Lieferwerk 3 und dem Friktionsfalschdraller
7 liegt.
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Es sei bemerkt, daß nach der DE-OS 25 30 125 in der dortigen Fig.
1 eine Krümmung der Kühlplatte 7 dargestellt ist, die rechnerisch im Bereich der
für diese Anmeldung geltenden Werte liegt.
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Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß die dort rein schematisch
dargestellte. Kühlschiene nicht die erfindungsgemäße Länge hat, und daß die DE-OS
hinsichtlich der Dimensionierung und Krümmung der Abstützschiene keinerlei Lehre
enthält.
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Nach der Erfindung ist die Kühlschiene in ihrer Länge und Krümmung
so ausgelegt, daß sie auf den gezwirnten Faden über eine lange Strecke verstärkte
Normalkräfte ausübt. Die Länge der Kühlschiene beträgt in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
mindestens 2000 mm. Für Fadengeschwindigkeiten über 600 m/min dürfte es erforderlich
sein, die Länge noch weiter zu erhöhen, wobei eine Verweilzeit des Fadens auf der
Kühlschiene von mindestens 0,1 s, vorzugsweise mehr als 0,15 s das untere Maß für
die Länge der Kühlschiene bestimmt.
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Die Länge der Kühlschiene ist durch die Länge L der Sekante durch
die Enden definiert. Da die Kühlschiene nicht notwendig einen Kreisbogen bildet,
ist die Krümmung hier nicht durch den Radius, sondern durch die Bogenhöhe B angegeben.
B ist der maximale Abstand der Kühlschiene von der Sekante durch die Endpunkte.
B ist nach der Erfindung mindestens 2 %, vorzugsweise mehr als 3 % von L, beträgt
also mindestens 40 mm, vorzugsweise aber mehr als 60 mm, wobei die niedrigeren Werte
dann zulässig sind, wenn die Kühlschiene wesentlich mehr als 2000 mm lang ist.
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Fig. 5 zeigt einen bevorzugt zu verwendenden Friktionsfalschdraller,
der aus den endlos umlaufenden Bändern 41 und t2 besteht. Die Bänder kreuzen sich
und bilden mit dem Fadenlauf 43 den einstellbaren Kreuzungswinkel alpha. Im Bereich
der kreuzweisen Uberdeckung der Bänder liegen auf deren Pückseite die Andrückeinrichtungen
44, 45 an, die eine einstellbare Normalkraft auf den Faden 43 in einem definierten
Klemmbereich ausüben.
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Fig. 6 zeigt einen anderen nach dem Klemmprinzip arbeitenden Friktionsfalschdraller.
Er besteht aus den rotierenden Scheiben 46 und 47, die den Faden 43 zwischen ihren
Stirnflächen einklemmen. Ihr Achsabstand und/oder Abstand der auf die Rückseite
der biegeweichen Scheibe 47 einwirkenden, einstellbaren Andrückeinrichtung 48 von
der gemeinsamen Axialebene ist einstellbar. Auch mit diesem Friktionsfalschdraller
können die für die Zwirnung maßgebenden Parameter, insbesondere das Verhältnis von
Zwirn- und Förderwirkung, der Schlupf und die Fadenspannung unabhängig voneiander
und optimal eingestellt werden.
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Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Kühlplatte, welche aus
zwei gegensätzlich gekrümmten Hälften besteht. Als Länge L ist hier die Gesamtlänge
der Kühlplatte definiert. Der Radius
jeder einzelnen Hälfte richtet
sich dabei nach der erfindungsgemäßen Beziehung R < 6L, vorzugsweise 4L.
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Die Kühlplattenach Fig. 8 ist ein feststehendes Rohr, das z.B.
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durch'ein Kühlmedium durchströmt sein kann. Der Faden wird in Windungen
um das Kühlrohr gelegt. Dies geschieht dadurch, daß zumindest einer der Fadenführer
am Eingang bzw. Ausgang des Kühlrohrs um das Rohr drehbar ist. Dadurch können so
viele Windungen des Fadens um das Rohr gelegt werden, daß der Radius der Windung
der erfindungsgemäßen Beziehung R G 6L, vorzugsweise 4L entspricht. In diesem Fall
ist die Länge L als diejenige Länge des Rohres definiert, über die der Faden das
Rohr berührt.
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BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG 1 Gatter, Seitengestell 2 Vorlegespule,.
Ablaufspulen 3 Eingangslieferwerk, Lieferwerke 4 Heizschiene 5 Umlenkfadenführer
6 Kühlschiene 7 Friktionsfalschdraller, Falschdraller 8 Ausgangslieferwerk, Lieferwerk
9 2. Heizeinrichtung, Heizer 10 Aufwicklung 11 11.1)Fadenbremse 11.2) 12 Faden 13
Anlegstange 14 Führung 15) Schwenkarme 16) 19) 20) Anschläge 21 untere Position
22 obere Position 32 Ständer 441) Bänder 42) 43 Faden 44) 45) Andrückeinrichtungen
46) Scheiben 48 Andrückeinrichtung