Einrichtung zur Herstellung von Garnen mit hoher Reissfestigkeit, geringer Dehnbarkeit und glatter Oberfläche aus künstlichem oder synthetischem Material Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Herstellung von Garnen mit hoher Reissfestigkeit, geringer Dehnbarkeit und glatter Oberfläche aus künst lichem oder synthetischem Material.
Bei der Herstellung von mechanisch gesponnenem Stapelfasergarn ist es nach den herkömmlichen Metho den erforderlich, sich einer Reihe getrennter Verfah rensstufen und demzufolge auch getrennter Einrichtun gen zu bedienen, um das Garn zu doublieren, zu zwir nen, zu strecken, zu glätten, zu fixieren, zu sengen, zu lissieren und/oder zu raklieren.
Dabei soll bedeuten: Doublieren: das Döppeln, d. h. das Einführen meh rerer gesponnener Fäden gleicher Art und Stärke in die Maschine, Fixieren: das Stabilisieren eines Garnes un ter Anwendung von Wärme. Glätten bzw. Raklieren oder Lissieren: die Behandlung eines Garnes, um ihm eine gleichmässig glatte Oberfläche zu verleihen. Sengen bzw. Gasieren: das Abbrennen von weg- oder abste henden Enden von Fasern eines gesponnenen Garnes.
Strecken: das Verlängern eines Garns unter Span nungsanwendung zwecks Verringerns der Elastizität, eventuell unter Erwärmen des Fadens. Zwirnen: die gemeinsame Verdrehung mehrerer nebeneinander an geordneter gesponnener Fäden.
Der Nachteil der Garnbehandlung in voneinander getrennten Verfahrensstufen mittels jeweils anderer Maschinen oder Einrichtungen liegt darin, dass: 1. in jeder zur Behandlung benutzten Maschine oder Einrichtung an dem Garn bzw. Faden, der jedes mal ab- und aufgespult werden muss, Fadenbrüche auftreten können, die zunächst durch Verknoten der beiden Enden der Bruchstelle nur behelfsmässig besei tigt werden und erst später (bei Kontrollieren des Fadens) durch Entfernen des Knotens und Verspleissen der Fadenenden an der Stelle des Fadenbruches mit einer gewissen Verringerung der Reissfestigkeit behoben werden können;
2. für die nacheinander an jeweils anderen Maschi nen und Einrichtungen durchgeführten Behandlungs- stufen ein bedeutender Aufwand an Personal, Kosten und Platzbedarf für Behandlungsanlagen, den Trans port des verarbeitenden Materials von Einrichtung zu Einrichtung und für Lagerraum und sonstige damit verbundene Umtriebe notwendig ist.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu vermeiden und eine Einrichtung zu schaffen, in der ein Grossteil der genannten Ziele in einer einzigen Verfahrensstufe erreicht werden kann.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist gekennzeich net durch je eine Vorrichtung zum Zwirnen, Afheizen und Strecken des Garnes, wobei die Zwirn- und die Streckvorrichtung in bezug auf die Heizvorrichtung so angeordnet sind, dass sowohl das Zwirnen als das Strecken des Garnes mindestens teilweise während des sen Durchlaufen der Heizvorrichtung erfolgt.
Man kann von doubliertem, mechanisch gesponne nem Stapelfasergarn ausgehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Heizvorrichtung als Hohlkörper ausgebildet, wobei der vom Garn im Hin- und Rückgang durchlaufene Hohl raum mindestens zwei Nuten aufweist, die zur Bewe gungsrichtung des Garnes praktisch parallel sind.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind drei Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschau licht. Es zeigen: Fig.1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Einrichtung, Fig. 2 im Seitenriss, in Fig. 1 von rechts, gesehen, die Anordnung der das Garn führenden Rollen der Einrichtung nach Fig. 1 und die Führung des Garnes über diese Rollen, Fig. 3 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel der Einrichtung, Fig.4 im Seitenriss, in Fig. 3 von rechts gesehen,
die Anordnung der das Garn führenden Rollen der Einrichtung nach Fig. 3 und die Führung des Garnes über diese Rollen, Fig.5 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel der Einrichtung mit zwangsläufig getriebener Zugrolle an Stelle der Reibrollenantriebe der Fig. 1 bis 4, und Fig. 6 im Seitenriss, in Fig.5 von rechts gesehen, die Anordnung der das ,Garn führenden Rollen der Einrichtung nach Fig. 5 und die Führung des Garnes über diese Rollen.
Die hier zu beschreibende Einrichtung der Fig. 1 weist die folgenden Hauptteile auf, die in der Reihen folge aufgezählt seien, in der sie mit dem zu behan delnden Faden 1 in Berührung kommen.
Eine Fadenspule 2, die über einen Riementrieb 3 von einer Welle 4 angetrieben wird, einen Fadenführer 5, ein Heizelement 6, eine mit Fadenrolle 7 versehene Zugrolle 8, die von einer Trommel 9 angetrieben wird, eine Führungsrolle 10 mit Fadenrille 11, eine Leerlauf- Umlenkrolle 10a, eine Führungsrolle 12 mit Fadenrille 13, eine mit Fadenrille 14 versehene Zugrolle 15, die über eine Trommel 16 von der Welle 4 angetrieben wird, eine Umlenkrolle 17, einen Fadenaufwickelfinger 18,
der an einer Spindel 19 mittels einer Führung 20 zum abwechselnden Auf- und Abwärtsgleiten gebracht wird, wobei die Spindel 19 über einen Riementrieb 21 von der Welle 4 angetrieben wird, eine Faden-Aufwik- kelspule 22, die von der Welle 4 über eine Trommel 23 ihren Antrieb erhält, und einen Motor 24, der die Welle 4 antreibt.
Das Heizelement 6 besteht aus einem örtlich fest stehenden Teil 25 und einem aufklappbaren Teil 26. Bei zugeklapptem Teil 26 besteht zwischen den Teilen 25 und 26 ein Hohlraum zum Durchführen des zu be handelnden Garnes. In Fig. 1 sind in der Innenwand des Heizelements Nuten 27, 28 vorgesehen, gegen de ren Wände sich das Garn anlegt. Die Nuten können jedoch auch fehlen, wobei das Garn gegen die Hohl raumwand liegt.
Das Heizelement wird mittels eines Durchström- mittels, z. B. Dampf, oder mit elektrischem Strom be heizt, wobei die Wand des Heizelements der verwende ten Heizung entsprechend ausgebildet ist, z. B. als Hohlraum für die Durchfuhr von Dampf. Das Heizele- ment kann aussenseitig mit Wärmeisolierung versehen sein.
Innenseitig ist das Heizelement für die Berührung mit dem Faden mit einer glatten, wärmeleitenden Wand versehen bzw. ist eine im Heizelement angeordnete. elek trische Heizung mit einer entsprechenden Abdeckung versehen, z. B. aus Metall.
Die Energiezufuhr zum Heizelement 5 ist in be kannter und darum hier nicht gezeigter Weise so regel bar, dass der Hohlraum des Heizelements auf die jeweils gewünschte Temperatur gebracht und auf der Temperatur gehalten werden kann.
Beim Durchgang des Garnes durch das Heizele- ment wird eine Glättung des Garnes erzielt, indem die vom Garn abstehenden Faserenden oder Fibrillenenden geschmolzen und mit dem Garn verklebt werden.
Diese glättende Wirkung wird ausserdem dadurch verstärkt, dass das Garn vor und(oder nach dem Durchlaufen des Heizelementes derart durch Rillen geführt wird, dass vom Garn abstehende Faserenden oder Fibrillanenden durch Abrieb beseitigt werden.
Die Führungsrolle 10 oberhalb des Heizelements ist drehbar gelagert, aber ohne Eingriff mit einem An trieb. Die unterhalb der Führungstrommel 10 sitzende Zugrolle 8, die von der Trommel 9 angetrieben wird, sitzt frei drehbar auf einer Achse 29, die mittels schwenkbarer Glieder 30, 31 auf einer Achse 32 schwenkbar abgestützt ist. Durch Zugfedern, von de nen eine Feder 33 in Fig. 1 veranschaulicht ist, werden die schwenkbaren Glieder so gehalten, dass die Zu rolle 8 mit der Antriebstrommel 9 in Reibungseingriff bleibt. Die Führungsrolle 10 wird durch das über sie laufenden Garn in Rotation gebracht.
Bei der Rollengruppe 12, 15 ist die Führungsrolle 12 frei drehbar gelagert, und die Zugrolle 15, die von der Trommel 16 angetrieben wird, sitzt frei drehbar auf einer Achse 34, die mittels schwenkbarer Glieder 35, 36 auf einer Achse 37 schwenkbar abgestützt ist. Durch Zugfedern, von denen in Fig. 1 eine Feder 38 veranschaulicht ist, werden die schwenkbaren Glieder so gehalten, dass die Zugrolle 15 mit der Antriebs trommel 16 in Reibungseingriff bleibt. Der Antrieb wird von der Trommel 16 auf die Rolle 15 und von dieser über das Garn auf die Rolle 12 übertragen.
Mit Zugrolle wird hier .eine Fadenführrolle .be zeichnet, die von einer Antriebstrommel angetrieben wird.
Die Umfangsgeschwindigkeit im Rillengrund der Zugrolle 15 ist grösser als die Umfangsgeschwindigkeit im Rillengrund der Zugrolle B.
Der Fadenaufwickelfinger 18 wird längs der Spin del 19 auf und ab so geführt, dass die Bewicklung der Spule 22 gleichmässig und in gewünschter Form ver teilt wird. Die Spule 22 wird über eine Antriebsrolle angetrieben, damit die Aufwickelung des Garnes mit gleichbleibenden Geschwindigkeit erfolgt, gleich wel chen Bewickiungsdurchmesser bzw. -Umfang die Spule 22 jeweils besitzt.
Der Lauf des zu behandelnden Garnes in der Ein richtung nach Fig. 1 ist am eingezeichneten Garn 1 selbst zu ersehen. Der Verlauf der Umschlingung der verschiedenen Fadenrollen 8, 10, 12 und 15 der Fig. 1 ist in Fig. 2 besonders dargestellt.
Die Verwendung der Rollenkombinationen 8, 10, und 12, 15 statt jeweils nur einer Zugrolle, die um mindestens 360 vom Garn umschlungen ist, hat den Zweck, zu verhüten, dass beim Reissen des Garnes an einer Stelle nach der Zug rolle das Garn, das nicht weiter gezogen würde, auf die Zugrolle aufgewickelt wird. Diese Gefahr besteht bei den gezeigten Rollenkombinationen 8, 10 und 12, 15 und der gezeigten Garnführung jedoch nicht.
Die an dem durch die Einrichtung der Fig. 1 hin durchgeführten Garn erzielten Wirkungen ergeben sich aus folgenden Überlegungen.
Das durch die Zugrolle 8 der Rollenkombination 8, 10 von der Fadenspule 2 abgezogene Garn wird auf dem Weg von der Spule zu den Rollen 8, 10 verzwirnt, wenn die Spule 2 mit ihrem Spulenträger durch den Riemenantrieb 3 in Umlauf versetzt wird.
Beim Durchgang des Garnes 1 durch das Heizele- ment 6 gleitet der Faden auf der glatten und wärmelei tenden Innenauskleidung im Hohlraum des Heizele- mentes. Da das Garn infolge der Zwirnung gleichzeitig gedreht wird, unterliegt er in der Nut 27 des Heizele- ments intensiv den Wirkungen, die oben als Glätten, Lissieren und Raklieren bezeichnet sind.
Auch ein mechanisch-thermisches Beseitigen der weg- oder ab stehenden Enden (Ersatz-Sengen) der Fasern wird an gesponnenem Garn bewirkt.
Das von der Rollengruppe 8, 10 erfasste Garn 1 wird nach Massgabe der Umfangsgeschwindigkeit in der Fadenrille 7 der Zugrolle 8 an die Laufstrecke 39, d. h. die Strecke zwischen Zugrolle 8 und Zugrolle 15, abgegeben. Von der Zugrolle 15 wird das Garn nach Massgabe des Kreisumfanges der Rillennut 14 aus der Durchlaufstrecke 39 abgezogen. Da die Umfangsge- schwindigkeit der Zugrolle 15 grösser gewählt wurde als die der Zugrolle 8, wird das Garn in der Lauf strecke 39 gestreckt.
Da das Garn auf der Laufstrecke 39 gleichzeitig im Innern des Heizelements der Erwärmung und in der Nut 28 oder (bei Fehlen einer Nut) an der Innenwand des Heizelements der Reibung ausgesetzt ist, zeigt sich am Garn die Wirkung des Fixierens, Glättens, Lissie- rens, Raklierens und des Ersatz-Sengens.
Da das Garn innerhalb des Heizelements verschie den hohen Temperaturen ausgesetzt werden kann bis zu einer Temperatur in der Nähe des Erweichungs- punktes des Garnmaterials und mit verschieden gros sen Geschwindigkeit durch das Heizelement geführt werden kann, können das Mass des Fixierens, Glät- tens, Lissierens,
Raklierens und Ersatz-Sengens und damit die Eigenschaften des Garnes durch die Wahl der Temperatur für den Hohlraum des Heizelements und der Durchlaufgeschwindigkeit des Garnes beein- flusst werden.
Das Mass des Streckens beim zweiten Durchgang durch das Heizelement wird in der Hauptsache durch den Unterschied im Umfang der Fadenrollen der bei den Zugrollen 8, 15 bestimmt.
Fig.3 veranschaulicht das zweite Ausführungsbei spiel einer zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeigneten Einrichtung. Sie weist folgende Teile auf, die ebenfalls in der Reihenfolge aufgezählt seien, in der sie von dem behandelten Garn 1 berührt oder durchlaufen werden:
eine drehbare, mit einem Antrieb 92 versehene Fadenspule 40, einen Fadenfüh rer 93, eine mit Fadenrillen 41 und 42 versehene Zug rolle 43, die von einer Trommel 44 angetrieben wird, eine Führungsrolle 45 mit Fadenrillen 46 und 47, ein Heizelement 48, eine Umlenkrolle 49, eine weitere Umlenkrolle 50, einen Fadenaufwickelfinger 51, der an einer Spindel 52 unter Mitwirkung einer Führung 53 abwechselnd auf- und abwärts gleitet, wobei die Spin del über einen Riementrieb 54.
von einer Welle 55 an getrieben wird, eine Faden-Aufwickelspule 56, die über eine Trommel 57 ihren Antrieb von der Welle 55 er hält, und einen Motor 58, der eine Welle 59 antreibt, auf der die Antriebstrommel 44 sitzt und die über ein Kegelradgetriebe 60 die Welle 55 antreibt.
Aus oben angegebenen Gründen für das Verwen den einer Rollenkombination zur Verhütung des Ruf- wickelns von gerissenem Garn auf eine Zugrolle sind auch hier eine Führungsrolle 45 und eine Zugrolle 43 zu einer Rollenkombination zusammengefasst. Wenn man sich in Fig. 1 die Rollenkombination 8, 10 vor das Heizelement 6 versetzt und mit der Rollenkombi nation 12, 15 zu einer einzigen Rollenkombination vereinigt vorstellt, erhält man eine Rollenkombination wie sie in Fig. 3 von den Rollen 43, 45 gebildet wird. Die Rollenkombination 43, 45 umfasst für das auf wärts geführte Garn die Fadenrillen 41 und 46 und für das abwärts geführte Garn die Fadenrillen 47 und 42.
Die Fadenrille 41 hat einen kleineren Durchmesser als die Fadenrille 42 und die Fadenrille 46 einen klei neren Durchmesser als die Fadenrille 47, wobei das Durchmesserverhältnis der Rillen 41 zu 46 gleich ist dem der Rillen 42 zu 47.
Die Zugrolle 43, die von der Trommel 44 angetrie ben wird, sitzt frei drehbar auf der Achse 61, die mit tels schwenkbarer Glieder 62 und 63 auf einer Achse 64 schwenkbar abgestützt ist. Durch Zugfedern, von denen eine Feder 65 in Fig. 3 veranschaulicht ist, wer- den die schwenkbaren Glieder so gehalten, dass die Zugrolle 43 mit der Antriebsrolle 44 in Reibungsein griff bleibt.
Das Heizelement 48 entspricht nach Aufbau und Betriebsweise dem oben beschriebenen Heizelement 6. Der Teil der Einrichtung, den das Garn mit der Umlenkrolle 50 erreicht, entspricht nach Aufbau und Wirkungsweise dem Teil der Einrichtung nach Fig. 1, den das Garn mit der Umlenkrolle 17 erreicht.
Der Lauf des zu behandelnden Garns in der Ein richtung nach Fig.3 ist am eingezeichneten Garn 1 selbst zu ersehen. Der Verlauf der Umschlingung der beiden Fadenrollen der Fig.3 in den verschiedenen Fadenrillen 41, 46, 47 und 42 ist am besten aus Fig. 4 ersichtlich.
Die an dem durch die Einrichtung der Fig. 3 hin durchgeführten Garn erzielten Wirkungen ergeben sich ähnlich wie bei der Einrichtung nach Fig. 1 aus folgen den Überlegungen: Durch die Rillen 41, 46 der Rollenkombination 43, 45 wird das Garn 1 von der Spule 40 abgezogen.
Das Garn, welches von den Rillen 41, 46 auf die Laufstrecke 66 zwischen den Rillen 41, 46 und den Rillen 47, 42 abgegeben wird, wird von den Rillen 47, 42 mit grösserer Geschwindigkeit aus der Laufstrecke 66 abgezogen, da der Durchmesser der Rillen 47 grös- ser ist als der Durchmesser der Rillen 46. Das bedeu tet, dass das Garn auf der Laufstrecke 66 gestreckt wird.
Das Garn 1 durchläuft das Heizelement 48 af der Laufstrecl=e 66 zweimal, und zwar in Fig.3 einmal aufwärts durch die Nut 67 und einmal abwärts durch die Nut 68 des Heizelements. Wenn die Spule 40 in Drehung versetzt wird, wird das Garn beim ersten Durchgang durch das Heizelement verzwirnt. Durch die Erwärmung im Heizelement und die Reibung in den Nuten 67, 68 oder beim Fehlen von Nuten an der glatten wärmeleitenden Innenwand des Heizelements erfährt das Garn ein Fixieren, Glätten, Lissieren, Raklieren und/oder Ersatz-Sengen in Abhängigkeit von der für das Innere des Heizelementes gewählten Tem peratur und der Durchlaufgeschwindigkeit des Garnes.
Auch für die Dehnbarkeit und das Mass der Strek- kung gilt für Fig. 3 das oben im Zusammenhang mit Fig. 1 Gesagte.
Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für eine geeignete Einrichtung, das in der Reihenfolge der Be rührung mit dem behandelten Garn folgende Teile auf weist: Eine Fadenspule 69, die über einen Riementrieb 70 von einer Welle 71 angetrieben wird, einen Faden führer 72, eine Rolle 73, ein Heizelement 74, eine Umlenkrolle 75, ein Zugrollenpaar 76, 77, das über einen Riementrieb 78, eine Welle 79 und ein Zahnrad paar 80, 81 von der Welle 71 angetrieben wird, einen Fadenaufwickelfinger 82, der von einer Führung 83 längs einer Spindel 84 geführt wird, die über einen Riementrieb 85 von der Welle 71 angetrieben wird, eine Aufwickelspule 86,
die von einer Trommel 87 auf der Welle 71 ihren Antrieb erhält, und einen Motor 88, der zum Antrieb der Welle 71 auf dieser angeord net ist.
Nach der Beschreibung der Fig. 1 und 3 genügt es, die Beschreibung der Fig.5 auf zwei Teile zu be schränken, nämlich die Fadenführungsrolle 73 und das angetriebene Rollen- oder Trommelpaar 76, 77. Das Rollenpaar 76, 77 zieht das Garn 1 von der Fadenspule 69 über die Führungsrolle 73, durch die Laufstrecke 89, d. h. von einer Fadenrille 90 bis zu einer Fadenrille 91 der Führungsrolle, und von der Führungsrolle bis zum Rollenpaar 76, 77.
Die Führungsrolle 73 macht durch den unter schiedlichen Durchmesser zwischen den in Fig. 5 links bzw. rechts dargestellten Teilen verständlich, dass das mit einer bestimmten Geschwindigkeit aus der Zugril len 90 ablaufende Garn von der Zugrille 91 mit grös- serer Geschwindigkeit aus der Laufstrecke abgezogen, in der Laufstrecke also gestreckt wird. Da die Lauf strecke 89 der Fig.5 im übrigen der Laufstrecke 66 der Fig.3 gleicht, gilt das dort Gesagte auch hier, sowohl für das durchgeführte Verfahren als auch für die hierzu verwendete Einrichtung.
Der Vorteil der Einrichtung der Fig. 5 liegt in der grösseren Einfachheit des Aufbaues und der geringeren Anzahl von Bauelementen.
Die Zugrollen der Fig. 1 und 3 sowie die Füh rungsrolle der Fig. 5 können gegen Rollen mit andern Rillendurchmessern und mit andern Verhältnissen für die Rillendurchmesser der an einer Laufstrecke zusam menarbeitenden Zugrillen austauschbar sein.
Dass die Nuten im Heizelement fehlen können, wurde oben bereits angegeben. Die Nuten können aber auch in Längs- und Querrichtung gewünschte Ausbil dungsformen besitzen, die bestimmte Wirkungen der Behandlung, z. B. das Glätten, das Lissieren, Raklieren und/oder Ersatz-Sengen, besonders ausgeprägt begün stigen. Solche Ausbildungen können insbesondere für die Nut 27 von Vorteil sein, die das durch den Zwirn vorgang gedrehte Garn zwischen der Fadenspule 2 und der Rollenkombination 8,10 führt.
Der mit der beschriebenen Einrichtung hergestellte Faden besitzt, wie gesagt, eine höhere Reissfestigkeit. Die Einrichtung eignet sich deswegen besonders für die Herstellung von Nähgarn. Mit der obigen Einrichtung kann auch ein besonders glattes Garn erzeugt werden.
Das über die Rollen in der Behandlungsstrecke ge führte Garn unterliegt auch beim Eintreten in die Füh rungsrillen, beim Abgehobenwerden aus den Rillen und bei den Zugrollen beim Reiben von benachbarten sich überlappenden Fadenstücken aneinander einer Be- handlung im Sinne des Glättens, Lissierens und/oder Raklierens. Beim Laufen über Rollen, die in Faden laufrichtung hinter Heizstrecken liegen, tritt verstärkt das Ersatz-Sengen ein.
Durch das Strecken des Garnes während des zwei ten Durchganges durch die Heizstrecke wird die Dehn barkeit des Garnes reduziert und die Reissfestigkeit er höht. Während des anschliessenden Abkühlens wird das Garn fixiert.
Durch die beschriebene Einrichtung werden auch die Elastizität und die Schrumpfeigenschaften der be handelten Garne günstig beeinflusst. So lässt sich bei spielsweise der Elastizitätsfaktor von Tergal von 17 0/0 auf 10-12 % senken,
während der Schrumpfwert von Tergal von 10 % auf 2-3 % reduziert werden kann.