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EP1584715A1 - Verfahren zum Herstellen eines Garnes in einer Luftspinnmaschine - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Garnes in einer Luftspinnmaschine Download PDF

Info

Publication number
EP1584715A1
EP1584715A1 EP04008478A EP04008478A EP1584715A1 EP 1584715 A1 EP1584715 A1 EP 1584715A1 EP 04008478 A EP04008478 A EP 04008478A EP 04008478 A EP04008478 A EP 04008478A EP 1584715 A1 EP1584715 A1 EP 1584715A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spinning
fiber
yarn
air
value range
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.)
Withdrawn
Application number
EP04008478A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Dr. Artzt
Heinz Müller
Kurt Ziegler
Herbert Dr. Stadler
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.)
Maschinenfabrik Rieter AG
Original Assignee
Maschinenfabrik Rieter 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 Maschinenfabrik Rieter AG filed Critical Maschinenfabrik Rieter AG
Priority to EP04008478A priority Critical patent/EP1584715A1/de
Priority to PCT/CH2005/000201 priority patent/WO2005098103A1/de
Priority to EP05714743A priority patent/EP1747310A1/de
Priority to US11/547,820 priority patent/US20070277494A1/en
Priority to CNA2005800185505A priority patent/CN1965115A/zh
Publication of EP1584715A1 publication Critical patent/EP1584715A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • 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
    • D01H4/42—Control of driving or stopping

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a yarn in one Air-jet spinning machine according to the preamble of patent claim 1.
  • the present invention relates to the field of air spinning machines.
  • Air-jet spinning machines have a multiplicity of spinning stations. In each spinning station will a yarn spun from a fed fiber longitudinal structure. This is the fiber longitudinal structure first refined, that is, the amount of fiber per unit length is reduced by delay. Then the refined fiber structure in the spinning station spun by twisting into a yarn.
  • the spinning station Fiber guide element which leads the fiber structure in a vortex chamber, where made a yarn on a spindle by the known vortex air spinning process becomes.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the components of an air-jet spinning machine.
  • the fiber longitudinal structure 1 is refined in a drafting system 69, spun in the spinning box 5 into a yarn 70 and fed by means of withdrawal rollers 64 via a yarn laying device 67 to a yarn package 68.
  • the term spinning tension F S is now understood to mean the force F S to be indicated in the units [N] or [cN] which acts on the yarn between spin box 5 and take-off 63.
  • the spin box 5 has a swirl chamber 10, in which the air flowing in through the air inlet opening 61 generates a swirling flow which rotates around the surface of the fiber structure 1 located edge fibers 62 and thereby spun the fiber strand 1 into a yarn 70.
  • the above-mentioned spinning tension F s is mainly caused by the running-up of edge fibers 62 at the inlet mouth 9 of the spindle 7.
  • these forces have a special characteristic, which is fundamentally different from the voltage characteristics of other methods, such as in ring, rotor or two-nozzle spinning.
  • the edge fibers should ideally be at an angle of about 45 ° the fiber strand 1 to a yarn 70 are spun. This angle is now essentially determined by the spinning speed, taking into account the swirling of the air, and this must therefore be within a normal range of around 300 m / min.
  • the present invention is therefore based on the object, a method for Specify spinning a yarn in an air-spinning machine, in spite of high Spinning speeds an ideal spinning tension is adjustable, whereby an optimal Spinning result is achieved in particular with regard to the yarn quality.
  • the spinning tension F S has a value range F S ⁇ 20 cN
  • a method is provided which enables a spinning tension at high speeds, which in particular ensures high reliability, so that, for example, the risk of yarn breaks is greatly reduced is.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the components of an air- jet spinning machine : With v ausl and v abz the speeds occurring and shown by the reference numeral 71, the location at which the relevant process parameter spinning tension F S occurs for this invention.
  • FIG. 3 shows a first embodiment within a spinning box 5, so that the desired spinning tension F S is achieved.
  • the spin box 5 has a fiber guide element 3 and then a spindle 7 with yarn guide channel 8.
  • the fiber guide element 3 is surrounded by a hollow cylindrical tunnel lining 17.
  • the tunnel lining 17 may be made in one or more pieces.
  • the fiber conveying channel 4 is encased by the tunnel lining 17.
  • the tunnel lining 17 is shaped in such a way that a shoulder 18 for the swirl chamber housing 15 is formed at the end of the fiber conveying channel 4.
  • the end face of the shoulder 18 serves for the emerging from the jet nozzles 13.1 fluid - usually - air as a guide surface.
  • the outlet openings of the jet nozzles for the fluid in the vortex chamber 14.1 have an elliptical shape.
  • the fiber guide element 3 and the associated tunnel lining 17 are installed in the swirl chamber housing 15.
  • the swirl chamber housing 15 does not necessarily also comprise the fiber guide element 3 and its tunnel lining 17.
  • the two last-mentioned elements can also have their own housing, which adjoins the swirl chamber housing 15 (see FIG. 5).
  • four individual jet nozzles 13.1 are provided.
  • the jet nozzles 13.1 have an angle of inclination ⁇ to the fiber transport direction 19.
  • the inclination angle ⁇ is in a value range of 45 ° to 88 °.
  • the angle of inclination of the end face of the shoulder 18 to the material flow direction has the same amount in this first embodiment. It is easy to see how the vortex chamber 14.1 adjacent end face 20 of the fiber guide element 3 has the same inclination angle to the material flow direction 19 as the holes of the jet nozzles 13.1.
  • FIG. 4 shows two further embodiments for the heel of the tunnel lining, so that the desired spinning tension F S is achieved.
  • the vortex chamber housing 15 adjoins a housing 32 for the fiber guide element 3 and the tunnel lining.
  • the embodiment shown according to FIG. 4 has a tunnel lining 26, which is shaped in such a way that the shoulder 29 with an inclination angle ⁇ is formed at the end of the fiber conveying channel 4.
  • the tunnel lining 26 has a thickness a, which lies in a value range of 0.1 to 3 mm.
  • the bore of the jet nozzle 13.1 is arranged in the swirl chamber housing 15.
  • the shoulder 29 is arranged so close to the opening of the jet nozzle 13.1, that its end face serves as a guide surface for the exiting flow.
  • the paragraph 29 is arranged in alignment with the bore, which in turn is arranged flush with the inner surface or lateral surface of the vortex chamber 14.1, so that the bore 13.1 «tangentially aligned» enters the inside of the vortex chamber housing 15, or tangentially into the vortex chamber 14.1.
  • angles of inclination ⁇ to the material flow direction, which lie in a value range of 60 ° to 70 °.
  • the inclination angle ⁇ of the front side of the shoulder 29 may have a value other than the inclination angle ⁇ .
  • the most suitable angle of inclination ⁇ can best be determined empirically for the specific application.
  • an inclination angle ⁇ is suitable, which has the same value as the inclination angle ⁇ .
  • an embodiment with ⁇ ⁇ ⁇ is also possible.
  • the bore 13. 1 is arranged at a distance d from the shoulder 31 of the tunnel lining 28.
  • the distance d lies in a value range of 0.5 mm to 2 mm, preferably 0.9 mm to 1.3 mm, preferably 1.1 mm.
  • FIG. 6 shows a cross section through a spinning box 5 in another embodiment in order to achieve the process parameter value of the spinning tension F S ⁇ 20 cN according to the invention.
  • the fiber guide element 3c shown has a fiber guide surface 16 with a deflection point 72.
  • the deflection point 72 is formed by the fiber guide surface 16:
  • the fiber guide surface 16 consists of two flat surfaces whose common cutting line forms the deflection point 72.
  • the deflection point 72 is dimensioned so that the fibers of the fiber structure 1 are deflected such that the free fiber ends of the fibers, which are located in the fiber structure, can lift off. At the deflection point 72, the front and the rear fiber ends are lifted above all those fibers which are located on the surface of the fiber structure 1 or immediately below. At the deflection point 72, both front and rear fiber ends are lifted. The lifting of fiber ends at the deflection point 72 increases the number of free fiber ends in the fiber structure.
  • free fiber ends is meant those ends which are not within the staple fiber strand or are not connected to other fibers and thereby can be trapped by the vortex flow.
  • the area of the cross section A of the fiber conveying channel 4 up to the deflection point 72 is preferably in a value range of 0.5 mm 2 to 10 mm 2 .
  • Table 1 contains measures of the quantities C, D, E and F contained in FIG. 6, which permit a spinning tension F S > 20 cN. Measurements of the embodiment according to FIG. 6 description Symbol unit value range preferred value range horizontal distance between the deflection point 72 and the fiber delivery edge 6 C [Mm] 1 .. 4 1.5 ..
  • the air (fluid) to be supplied preferably has a pressure p which lies in the following value range: 3 bar ⁇ p ⁇ 6 bar.
  • the condition S V ⁇ 1.0 means that the peripheral speed of the take-off rollers 64 has to be at most equal to that of the run-out rollers 2 of the drafting system 69.
  • S V is preferably in the range of 0.96 to 1.0.
  • Table 2 contains in the middle column the calculated from metric number and spinning speed spinning tension F S ; The first two columns show the scatter values defined by ⁇ 20%. Value table with calculated spinning tension F S Spincasting F S lower limit (-20%) in [cN] Spincasting F S upper limit (+ 20%) in [cN] Spinning tension F S [cN] metric number mN [g / m] Spinning speed v L [m / min] 7.664 11.496 9,580 50 400 7.110 10,666 8,888 60 380 6,480 9,720 8,100 70 350 5,696 8.544 7,120 80 300

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)

Abstract

Beim Luftspinnverfahren verursachen im wesentlichen die rotierenden Faserenden bzw. die späteren Umwindefasern des gesponnenen Garns (70) eine Spinnspannung FS. Zwischen Spinnergebnis und Spinnspannung FS wurde aufgrund von Versuchen eine direkte Korrelation festgestellt. Dazu wird ein Verfahren zum Spinnen eines Garns in einer Luftspinnmaschine angegeben, das trotz hoher Spinngeschwindigkeiten eine ideale Spinnspannung ermöglicht, wodurch ein optimales Spinnergebnis insbesondere bezüglich der Garnqualität erzielt wird. Erfindungsgemäss wird daher vorgeschlagen, eine Spinnmaschine durch eine Ausgestaltung von Spinnboxelementen mit einer Spinnspannung FS < 20 cN zu betreiben. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Garns in einer Luftspinnmaschine gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Luftspinnmaschinen. Luftspinnmaschinen weisen eine Vielzahl von Spinnstellen auf. In jeder Spinnstelle wird ein Garn aus einem zugeführten Faserlängsgebilde gesponnen. Dabei wird das Faserlängsgebilde zuerst verfeinert, das heisst, die Fasermenge pro Längeneinheit wird durch Verzug verkleinert. Dann wird der verfeinerte Faserverband in der Spinnstelle durch Drallerteilung zu einem Garn versponnen. Dazu weist die Spinnstelle ein Faserführungselement auf, welches den Faserverband in eine Wirbelkammer führt, wo durch das bekannte Vortex-Luftspinnverfahren ein Garn an einer Spindel hergestellt wird.
Untersuchungen haben gezeigt, dass zwischen der Spinnspannung und dem Spinnergebnis ein direkter Zusammenhang besteht. Figur 1 zeigt in einer schematische Darstellung die Komponenten einer Luftspinnmaschine. Wie vorstehend erläutert, wird das Faserlängsgebilde 1 in einem Streckwerk 69 verfeinert, in der Spinnbox 5 zu einem Garn 70 gesponnen und mittels Abzugwalzen 64 über eine Fadenverlegevorrichtung 67 einer Garnspule 68 zugeführt. Unter dem Begriff Spinnspannung FS wird nun die in den Einheiten [N] oder [cN] anzugebende Kraft FS verstanden, die auf das Garn zwischen Spinnbox 5 und Abzug 63 wirkt.
Zur weiteren Erläuterung wird nun auf die Figur 2 verwiesen. Die Spinnbox 5 weist eine Wirbelkammer 10 auf, in der die durch die Lufteinlassöffnung 61 einströmende Luft eine Wirbelströmung erzeugt, welche an der Oberfläche des Faserverbandes 1 befindlichen Randfasern 62 herumdreht und dadurch den Faserverband 1 zu einem Garn 70 verspinnt. Die vorstehend erwähnte Spinnspannung FS wird hauptsächlich durch das Auflaufen von Randfasern 62 bei der Einlassmündung 9 der Spindel 7 verursacht. Damit weisen diese Kräfte eine besondere Charakteristik auf, die grundlegend verschieden ist von den Spannungscharakteristiken anderer Verfahren, wie z.B. beim Ring-, Rotor- oder Zweidüsenspinnen.
Weil beim Luftspinnverfahren - ein Beispiel einer dazu entsprechenden Maschine ist der Schrift EP 1 335 050 A2 [2] zu entnehmen - im wesentlichen die rotierenden Faserenden bzw. die späteren Umwindefasern des gesponnenen Garns 70 die Spinnspannung FS verursachen, besteht eine direkte Korrelation zwischen Spinnergebnis - das heisst dem erzeugten Garn - und der Spinnspannung FS. Unter dem Begriff Spinnergebnis werden die Eigenschaften Garnqualität und Zuverlässigkeit des Spinnprozesses subsummiert. Durch eine Reduktion der Spinngeschwindigkeit kann auch die Spinnspannung auf Werte reduziert werden, die ein verbessertes Spinnergebnis erlauben. Dies ist jedoch bei den geforderten hohen Spinnleistungen mit dazu erforderlichen Spinngeschwindigkeiten vL > 300 m/min zum einen nicht praktikabel und zum anderen führt dies aus folgendem Grund zu einer Beeinträchtigung des Spinnergebnisses: Die Randfasern sollten idealerweise in einem Winkel von ca. 45° um den Faserverband 1 zu einem Garn 70 versponnen werden. Dieser Winkel ist nun unter Berücksichtigung des Luftwirbels wesentlich von der Spinngeschwindigkeit bestimmt und diese muss sich daher in einem üblichen Bereich von gegen 300 m/min bewegen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Spinnen eines Garns in einer Luftspinnmaschine anzugeben, bei dem trotz hoher Spinngeschwindigkeiten eine ideale Spinnspannung einstellbar ist, wodurch ein optimales Spinnergebnis insbesondere bezüglich der Garnqualität erzielt wird.
Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.
Durch den erfindungsgemässen Verfahrensparameter, wonach die Spinnspannung FS einen Wertebereich FS < 20 cN aufweist, ist ein Verfahren geschaffen, das bei hohen Geschwindigkeiten eine Spinnspannung ermöglicht, bei der insbesondere eine hohe Zuverlässigkeit sichergestellt ist, so dass beispielsweise das Risiko von Garnbrüchen stark reduziert ist.
Um diesen angestrebten Wertebereich für die Spinnspannung FS zu erreichen und damit das Spinnergebnis zu optimieren, können beispielsweise eine oder mehrere der folgenden Massnahmen getroffen werden:
  • Anpassen des Spinnverzuges sv zwischen dem Streckwerkauslauf und den Abzugswalzen nach der Spinnbox, so dass sv ≤ 1.0.
  • Anpassen des Pressluftdruckes p der Luft, welche in die Wirbelkammer einströmt, auf Werte von 3 bis 6 bar, vorzugsweise von 4 bis 5 bar.
  • Erzielung einer starken Saugwirkung durch den in der Wirbelkammer erzeugten Luftwirbel, um Luft aus dem Zwickelbereich nach der Auslaufklemmlinie des Streckwerkes anzusaugen. Dazu gibt es verschiedene konstruktive Gestaltungsmöglichkeiten, welche in den nachfolgend aufgeführten Ausführungsformen beschrieben werden.
  • Optimale Gestaltung der Wirbelkammer. Auch hierzu existieren verschiedene konstruktive Gestaltungsmöglichkeiten, welche ebenfalls in den nachfolgend aufgeführten Ausführungsbeispielen angegeben werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind zudem in weiteren abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1
Schematische Darstellung der Komponenten einer Luftspinnmaschine;
Figur 2
Partielle Darstellung einer Spinnbox, insbesondere zur Erläuterung des Eintritts eines Faserverbandes in die Spindel;
Figur 3
Faserförderkanal mit einer Tunnelauskleidung;
Figur 4
Detailliertere Darstellung des Absatzes der Tunnelauskleidung und der Lufteintrittsöffnung in einer ersten Ausführungsform;
Figur 5
Detailliertere Darstellung des Absatzes der Tunnelauskleidung und der Lufteintrittsöffnung in einer zweiten Ausführungsform;
Figur 6
Darstellung einer eine Umlenkkante aufweisende Faserführungsfläche in einem Faserführungskanal;
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der Komponenten einer Luftspinnmaschine: Mit vausl und vabz sind die auftretenden Geschwindigkeiten sowie mit dem Bezugszeichen 71 der Ort gezeigt, an dem der für diese Erfindung relevante Verfahrensparameter Spinnspannung FS auftritt.
In Figur 2 ist in einer detaillierten Darstellung eine Spinnbox 5 gezeigt, wie sie dem Stand der Technik entspricht und in der Beschreibungseinleitung bereits erläutert wurde.
Die Figur 3 zeigt eine erste Gestaltungsform innerhalb einer Spinnbox 5, damit die gewünschte Spinnspannung FS erreicht wird. Die Spinnbox 5 weist ein Faserführungselement 3 und anschliessend eine Spindel 7 mit Garnführungskanal 8 auf. Das Faserführungselement 3 ist von einer hohlzylinderförmigen Tunnelauskleidung 17 umgeben. Die Tunnelauskleidung 17 kann ein- oder mehrstückig ausgeführt sein. Der Faserförderkanal 4 wird von der Tunnelauskleidung 17 ummantelt. Die Tunnelauskleidung 17 ist derart geformt, dass am Ende des Faserförderkanals 4 ein Absatz 18 zum Wirbelkammer-Gehäuse 15 entsteht. Die Stirnfläche des Absatzes 18 dient für das aus den Strahldüsen 13.1 austretende Fluid - normalerweise - Luft als Leitfläche. Die Austrittsöffnungen der Strahldüsen für das Fluid in die Wirbelkammer 14.1 weisen eine elliptische Form auf. Dabei sind das Faserführungselement 3 und die dazugehörige Tunnelauskleidung 17 im Wirbelkammer-Gehäuse 15 eingebaut. Wie in den folgenden Figuren 4 und 5 noch gezeigt wird, muss das Wirbelkammer-Gehäuse 15 nicht zwingend auch das Faserführungselement 3 und dessen Tunnelauskleidung 17 umfassen. Die beiden letztgenannten Elemente können auch ein eigenes Gehäuse aufweisen, das an das Wirbelkammer-Gehäuse 15 angrenzt (siehe Figur 5). Insgesamt sind vier einzelne Strahldüsen 13.1 vorgesehen. Die Strahldüsen 13.1 weisen einen Neigungswinkel α zur Fasertransportrichtung 19 auf. Der Neigungswinkel α liegt in einem Wertebereich von 45° bis 88°. Der Neigungswinkel der Stirnfläche des Absatzes 18 zur Materialflussrichtung weist in dieser ersten Ausgestaltungsform den gleichen Betrag auf. Dabei ist unschwer erkennbar, wie die der Wirbelkammer 14.1 angrenzende Stirnfläche 20 des Faserführungselementes 3 den gleichen Neigungswinkel zur Materialflussrichtung 19 hat wie die Bohrungen der Strahldüsen 13.1.
Die Figuren 4 und 5 zeigen zwei weitere Ausgestaltungsformen für den Absatz der Tunnelauskleidung, damit die gewünschte Spinnspannung FS erreicht wird. Das Wirbelkammer-Gehäuse 15 schliesst dabei an ein Gehäuse 32 für das Faserführungselement 3 und die Tunnelauskleidung an. Die gemäss Figur 4 gezeigte Ausgestaltungsform besitzt eine Tunnelauskleidung 26, welche derart geformt ist, dass am Ende des Faserförderkanals 4 der Absatz 29 mit einem Neigungswinkel β entsteht. Bevorzugt hat die Tunnelauskleidung 26 eine Dicke a, die in einem Wertebereich von 0.1 bis 3 mm liegt. In unmittelbarer Nähe der Stirnseite des Absatzes 29 ist im Wirbelkammer-Gehäuse 15 die Bohrung der Strahldüse 13.1 angeordnet. Der Absatz 29 ist dabei so nahe an der Öffnung der Strahldüse 13.1 angeordnet, dass dessen Stirnseite als Leitfläche für die austretende Strömung dient. Der Absatz 29 ist fluchtend mit der Bohrung angeordnet, welche ihrerseits fluchtend zur Innenfläche bzw. Mantelfläche der Wirbelkammer 14.1 angeordnet ist, so dass die Bohrung 13.1 «tangential fluchtend» in die Innenseite des Wirbelkammer-Gehäuses 15, beziehungsweise tangential in die Wirbelkammer 14.1 einläuft. Bevorzugt werden aber Neigungswinkel α zur Materialflussrichtung, die in einem Wertebereich von 60° bis 70° liegen. Der Neigungswinkel β der Stirnseite des Absatzes 29 kann einen anderen Wert als der Neigungswinkel α aufweisen. Der geeignetste Neigungswinkel β lässt sich am besten empirisch für die konkrete Anwendung ermitteln. Versuche haben ergeben, dass in den meisten Fällen ein Neigungswinkel β geeignet ist, der den gleichen Wert wie der Neigungswinkel α aufweist. Möglich ist aber auch eine Ausgestaltung mit α ≠ β. In Figur 5 ist die Bohrung 13.1 um einen Abstand d vom Absatz 31 der Tunnelauskleidung 28 angeordnet. Der Abstand d liegt dabei in einem Wertebereich von 0,5mm bis 2 mm, vorzugsweise 0.9mm bis 1.3mm, bevorzugt 1.1mm.
Die Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch eine Spinnbox 5 in einer anderen Ausgestaltungsform, um den erfindungsgemässen Verfahrensparameterwert der Spinnspannung FS < 20 cN zu erreichen. Das gezeigte Faserführungselement 3c weist eine Faserführungsfläche 16 mit einer Umlenkstelle 72 auf. Die Umlenkstelle 72 wird durch die Faserführungsfläche 16 gebildet: Die Faserführungsfläche 16 besteht dabei aus zwei ebenen Flächen, deren gemeinsame Schnittlinie die Umlenkstelle 72 bildet. Durch diese Gestaltung der Faserführungsfläche 16 werden die Fasern des Faserverbandes 1 (nicht dargestellt in Figur 6) in einer im wesentlichen flach nebeneinander liegenden Anordnung geführt. Ein Beitrag an diese flache Anordnung liefert auch die Faserabgabekante 6. Die Umlenkstelle 72 ist dabei so dimensioniert, dass die Fasern des Faserverbandes 1 derart umgelenkt werden, dass die freien Faserenden der Fasern, welche sich im Faserverband befinden, abheben können. An der Umlenkstelle 72 werden die vorderen wie auch die hinteren Faserenden vor allem derjenigen Fasern abgehoben, die sich an der Oberfläche des Faserverbandes 1 oder unmittelbar darunter befinden. An der Umlenkstelle 72 werden sowohl vordere als auch hintere Faserenden abgehoben. Durch das Abheben von Faserenden an der Umlenkstelle 72 erhöht sich die Anzahl der freien Faserenden im Faserverband. Unter «freie Faserenden» sind diejenigen Enden zu verstehen, die nicht innerhalb des Stapelfaserverbandes liegen oder nicht mit andern Fasern verbunden sind und dadurch von der Wirbelströmung erfasst werden können. Durch die Erhöhung der Anzahl der freien Faserenden erhöht sich die Anzahl der Umwindefasern im Garn sowie die Qualität des Spinnprozesses an sich. Diese Gestaltung der Faserführungsfläche hat überraschenderweise einen weiteren Vorteil gegenüber dem Stand der Technik. Die Verringerung des Querschnittes A des Faserförderkanals 4 innerhalb eines Bereiches hat ergeben, dass die durchströmende Luftmenge V überraschenderweise erhöht wurde. Durch die erhöhte Luftmenge V kann die Faserführung zwischen den Auslaufwalzen und dem Eingang des Faserführungselementes 3c, also vor dem Faserführungselement 3c, wesentlich verbessert werden. Die Anzahl Produktionsunterbrüche, verursacht durch Abrisse des Faserverbandes unmittelbar nach den Auslaufwalzen kann dadurch verringert werden. Ebenso konnte eine messbare Verbesserung der Garnqualität festgestellt werden. Versuche haben ergeben, dass besonders gute Resultate erzielt werden, wenn der Querschnitt A des Faserförderkanals 4 bis zur Umlenkstelle 72 konstant bleibt und ab der Umlenkstelle oder Zusatzkante 72 der folgende Querschnitt B des Faserförderkanals zunimmt. Die Fläche des Querschnittes A des Faserförderkanals 4 bis zur Umlenkstelle 72 liegt bevorzugt in einem Wertebereich von 0,5mm2 bis 10 mm2. Tabelle 1 enthält Massangaben zu den in Figur 6 enthaltenen Grössen C, D, E und F, die eine Spinnspannung FS > 20 cN ermöglichen.
Massangaben zur Ausführungsform gemäss Fig. 6
Beschreibung Symbol Einheit Wertebereich bevorzugter Wertebereich
horizontaler Abstand zwischen Umlenkstelle 72 und Faserabgabekante 6 C
[mm]		 1 .. 4 1.5 .. 2.5
vertikaler Abstand zwischen Umlenkstelle 72 und Faserabgabekante 6 D
[mm]		 0.2 .. 1 0.4 .. 0.7
horizontaler Abstand zwischen Faserabgabekante 6 und Einlassmündung 9 E
[mm]		 0.1 .. 1 0.3 .. 0.7
vertikaler Abstand F zwischen Faserabgabekante 6 und Mittellinie des Garnführungskanals 8 F
[in % Durchmesser Garnführungskanal]		 10 .. 40
Um die erwünschte Spinnspannung FS > 20 cN zu ermöglichen, weist die zuzuführende Luft (Fluid) vorzugsweise ein Druck p auf, der in folgendem Wertebereich liegt: 3 bar < p < 6 bar.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Spinnverzug SV ≥ 1.0. Dabei ist der Spinnverzug SV über folgenden Quotienten definiert: SV := vabz / vausl.
Dabei bedeuten:
  • vabz Umlaufgeschwindigkeit der Abzugwalzen;
  • vausl Umlaufgeschwindigkeit der Auslaufwalzen.
    • Die Bedingung SV ≤ 1.0 bedeutet, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Abzugwalzen 64 höchstens gleich gross wie jene der Auslaufwalzen 2 des Streckwerkes 69 sein muss. Dabei liegt SV vorzugsweise im Bereich von 0.96 bis 1.0.
    Aufgrund von Versuchen konnte gezeigt werden, dass die resultierende Spinnspannung aufgrund einer vorgegeben metrischen Nummer des gesponnenen Garns 1 (Garnfeinheit) und einer zu erreichenden Spinngeschwindigkeit gemäss folgender Formel bestimmt werden kann und dadurch die Betriebsparameter an einer Spinnmaschine entsprechend vorgegeben und geregelt werden müssen: F S = 6,6 + 0,05 · (100 - Nm) + 0,0096·(ν L - 350) wobei:
  • F S = Spinnspannung in [cN]
  • Nm = Garnfeinheit in metrischer Nummer [m/g]
  • ν L = Garnliefergeschwindigkeit in [m/min]
    • Die nachfolgende Tabelle 2 enthält in der mittleren Spalte die aus metrischer Nummer und Spinngeschwindigkeit berechnete Spinnspannung FS; in den ersten beiden Spalten sind die um ± 20% definierten Streuwerte angegeben.
    Wertetabelle mit berechneter Spinnspannung FS
    Spinnspanung F S untere Grenze (-20%) in [cN] Spinnspanung F S obere Grenze (+20%) in [cN] Spinnspannung F S [cN] metrische Nummer mN [g/m] Spinngeschwindig- keit v L [m/min]
    7,664 11,496 9,580 50 400
    7,110 10,666 8,888 60 380
    6,480 9,720 8,100 70 350
    5,696 8,544 7,120 80 300
    Die erfindungsgemässe Lehre kann durch eine freie Kombination der vorstehend in den Figuren 3 bis 6 erläuterten Ausgestaltung der Spinnbox 5 und ihrer Spinnboxelemente wie z.B. Fasereintrittskante 31, Faserabgabekante 29 oder Umlenkstelle 72 wie auch frei mit den vorgenannten Betriebsparametern Druck und Spinnverzug realisiert werden.
    Liste der in den Figuren 1 bis 6 verwendeten Bezugszeichen
    1
    Faser, Faserverband, Stapelfaserverband
    2
    Auslaufwalzenpaar; Auslaufwalzen
    3, 3c
    Faserführungselement
    4
    Faserführungskanal, Faserförderkanal
    5
    Spinnbox
    7
    Spindel
    8
    Garnführungskanal
    9
    Einlassmündung der Spindel 7
    10
    Wirbelkammer
    11
    einströmende Luft
    12
    Streckwerk
    13
    Fluideinrichtung
    13.1
    Strahldüsen
    14
    Raum
    14.1
    Wirbelkammer
    15
    Wirbelkammer-Gehäuse
    16
    Faserführungsfläche, ebene Faserführungsfläche
    17
    Tunnelauskleidung
    17.1
    Halbschale der Tunnelauskleidung
    18
    Absatz
    19
    Materialflussrichtung, Transportrichtung
    20
    Stirnfläche des Faserführungselementes 3 in der Wirbelkammer
    23
    Mittellinie des Garnführungskanals
    26
    Tunnelauskleidung
    28
    Tunnelauskleidung
    29
    Absatz mit Neigungswinkel β
    31
    Absatz
    32
    Gehäuse für Faserführungselement und Tunnelauskleidung
    60
    Spinnstelle
    61
    Eintrittsöffnung Luftströmung
    62
    Randfasern
    63
    Abzug
    64
    Abzugwalzen
    65
    Friktionswalze
    66
    Fadenwächter
    67
    Fadenverlegevorrichtung
    68
    Garnspule
    69
    Streckwerk
    70
    Garn
    71
    Ort, wo die Spinnspannung auftritt und messbar ist
    72
    Umlenkstelle
    Liste der in der Figur 7verwendeten Bezugszeichen
    20
    Düsenblock
    21
    Strahldüsen
    22
    Wirbelkammer
    23
    Entlüftungskanal
    25
    Förderrichtung der angesaugten Luft
    26
    Faserförderkanal
    27
    Faserförderelement
    28
    Faserführungsfläche
    29
    Faserabgabekante
    30
    Stirnfläche
    31
    Faseraufnahmekante
    32
    Spindel
    36
    Konus von Faserförderelement 27
    37
    Tragelement für Faserförderelement 27
    38
    Mittellinie von Strahldüsen 21 und Blasrichtung
    39
    Faserförderwalze
    45
    Garnführungskanal
    47
    Mittellinie
    Liste der verwendeten Symbole
    vabz
    Umlaufgeschwindigkeit der Abzugwalzen
    vausl
    Umlaufgeschwindigkeit der Auslaufwalzen
    α
    Neigungswinkel der Strahldüsen zur Faser- bzw. Materialtransportrichtung
    β
    Neigungswinkel des Absatz zur Materialflussrichtung 19
    a
    Dicke der Tunnelauskleidung 26
    d
    Abstand zwischen Strahldüsen 13.1 und Absatz 31
    A
    Querschnitt vor Umlenkstelle
    B
    Querschnitt nach Umlenkstelle
    C
    Abstand parallel zur Mittellinie 23 von der Umlenkstelle 72 bis zur Faserabgabekante 6
    D
    Abstand vertikal zur Mittellinie 23 von der Umlenkstelle 72 bis zur Faserabgabekante 6
    E
    Abstand parallel zur Mittellinie 23 von der Faserabgabekante 72 bis zur Einlassmündung 9 der Spindel 7
    FS
    Spinnspannung in [cN]
    F
    Abstand vertikal zur Mittellinie 23 von der Faserabgabekante 72 bis zur Mittellinie 23 des Garnführungskanals 8
    G
    Breite der reduzierten Faserabgabekante 6
    Nm
    metrische Nummer in [m/g], Länge pro Masse; Fundstelle in [1]
    p
    Druck in [Bar]
    SV
    Spinnverzug
    vL
    Spinngeschwindigkeiten in m/min
    Liste der verwendeten Abkürzungen
    ISO
    International Standard Organisation
    Liste der verwendeten Einheiten
    Bar
    Druck; ISO-Masseinheit
    N, cN
    Newton, Centi-Newton; ISO-Masseinheit
    m
    Meter; ISO-Masseinheit
    min
    Minute
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    • Claims (13)

    1. Verfahren zum Herstellen eines Garns (70) aus einem Faserverband (1) in einer Luftspinnmaschine, die enthält:
      ein Auslaufwalzenpaar (2);
      eine in Spinnrichtung dem Auslaufwalzenpaar (2) nachfolgende Spinnbox (5) zum Spinnen eines Garns (70), wobei die Spinnbox (5) enthält: eine eine Spindel (7) aufweisende mindestens eine Lufteinlassöffnung (13.1, 61) enthaltende Wirbelkammer (14.1);
      einen nachfolgenden Abzugwalzen (64) enthaltenden Abzug (63) zum Wegführen des Garns (70), wobei durch das Wegführen auf das Garn (70) eine Spinnspannung FS ausgeübt wird;
      gekennzeichnet durch den Verfahrensparameter:
      die Spinnspannung FS weist folgenden Wertebereich auf: FS < 20 cN.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
      gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensparameter:
      die Spinngeschwindigkeiten vL weist folgenden Wertebereich auf: vL > 300 m/min .
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      als ein Spinnboxelement ein Faserförderkanal (4) mit einer Faserführungsfläche (16) vorgesehen ist, der der Wirbelkammer vorgelagert ist und der eine Umlenkstelle (72) aufweist, die eine Umlenkung des Faserverbandes (1) verursacht.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      als ein Spinnboxelement ein Faserführungskanal (4) mit einer Tunnelauskleidung (17, 26, 28) so vorgelagert ist, dass am Ende des Faserführungskanals (4) ein Absatz (18, 29, 31) mit einer Stirnfläche (20) gebildet wird, so dass die Stirnfläche (20) als Leitfläche für die aus den Lufteinlassöffnungen einströmende Luft dient.
    5. Verfahren nach Anspruch 4,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Stirnfläche (20) um einen Neigungswinkel β gegenüber der Spinnrichtung (19) geneigt ist.
    6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Achse der Lufteinlassöffnung um einen Neigungswinkel α gegenüber der Spinnrichtung (19) geneigt ist.
    7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Neigungswinkel α und β je folgende Wertebereiche aufweisen: 48° <= α <= 88° und 48° <= β <= 75° .
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Tunnelauskleidung (17, 26, 28) im Faserführungskanal (4) eine Dicke a aufweist, die in folgendem Wertebereich liegt: 0,1 mm <= a <= 3 mm.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      als ein Spinnboxelement ein Faserführungskanal (4) der Wirbelkammer (22) vorgelagert ist, die an deren Ende eine Faserabgabekante (29) aufweist, über die Fasern in einer im wesentlich flach nebeneinander liegenden Formation gegen die Einlassmündung des in der Spindel (7) befindlichen Garnführungskanals (45) geführt werden.
    10. Verfahren nach Anspruch 9,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Lufteinlassöffnungen so gestellt sind, dass der entstehende Wirbel hintere freie Faserenden, deren vordere Enden bereits im Garnführungskanal der Spindel sind, erfasst und um den Faserverband dreht.
    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      der Spinnverzug SV zwischen Auslaufwalzenpaar und Abzug folgenden Wertebereich aufweist: SV ≤ 1.0 .
    12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die durch die Lufteinlassöffnungen (13.1) in die Wirbelkammer (22) einströmende Luft mit einem Druck p zugeführt wird, wobei der Druck p folgenden Wertebereich aufweist:
      3 bar < p < 6 bar, vorzugsweise 4 bar < p < 5 bar.
    13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Spinnspannung FS gemäss folgender Formel bestimmt wird: F S = 6,6 cN + 0,05 cN g m ·(100 m g - Nm) + 0,0096 cN min m ·(v L - 350 m min ) wobei
      Nm die metrische Nummer in [m/g] des zu spinnenden Garns (70) und vL die Spinngeschwindigkeit in [m/min] darstellt und die Spinnspannung FS einen Streubereich von ± 20% aufweist.
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