DE2353820A1

DE2353820A1 - Garnwirren durch reibungszwirnen

Info

Publication number: DE2353820A1
Application number: DE19732353820
Authority: DE
Inventors: Talmadge Wayne Mcwaters
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1972-10-27
Filing date: 1973-10-26
Publication date: 1974-05-09
Also published as: US3816993A; FR2204719A1; CA989691A; IT999026B; FR2204719B1; GB1416759A; JPS4975853A; BE806587A

Description

DR. BERG DIPL.-ING STAPF DIPL.-ING. SCHWABE OR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE
8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 860245. *\ *} C O Q O f>

Anwaltsakte 24 409 26. Oktober 1973

- MONSANTO COMPANY,
St. Louis, Missouri / USA

"Garnwirren durch Reibungszwirnen"

Die Erfindung betrifft das Ineinanderwirren oder Ineinandermischen der Fäden eines kompakten (also nicht gebauschten) Garnes aus endlosen Elementarfäden. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ineinandermisehen oder Ineinanderwirren durch mechanisches Falschdrehen.des Garnes, und zwar vor allem eines Synthetikgarnes.

Es ist bekannt, daß die Eigenschaften sowie der Zusammenhang von Garnen aus Endlos-Elementarfäden ohne Draht oder mit nur geringem Draht verbessert werden können, indem die Beziehun-

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gen der Elementarfäden oder Einzelfäden untereinander geändert werden. Gemäß der US-PS 2 702 982 wird das Garn abwechselnd gezwirnt, so' daß das zu einem Vorrat aufgewickelte Garn aufeinanderfolgende Abschnitte von abwechselndem Draht besitzt. Während der Versuch, mit abwechselndem Draht zu arbeiten, den Zusammenhang des Garnbündels verbessert, so daß das Garn so wirkt, als ob es in wesentlichem Umfang echten Draht besäße, bringt er auch gewisse sichtbare und nachteilige optische Muster in bestimmte aus derartigem Garn erzeugte Stoffe.

In mehreren Patentschriften ist vorgeschlagen, daß die Elementarfäden ineinandergemischt oder -gewirrt werden, indem das Garn der Wirkung eines hoch turbulenten Strahls- einer tropfbaren oder gasförmigen Flüssigkeit ausgesetzt wird, wie dies in der US-PS 3 110 151 erläutert ist. Diese pneumatischen Ineinanderwirrverfahren sind zwar brauchbar bei Garnen mit relativ geringem Denier pro Elementarfaden. Sie sind jedoch nicht immer vollständig befriedigend, wenn sie bei Garnen ange'wandt werden, welche mehr als drei oder vier Denier pro Elementarfaden oder mehr als hundert Denier insgesamt besitzen. Die einzelnen Elementarfäden von Garnen.mit relativ hoher Denierzahl pro Einzelfaden und relativ hoher Gesamtdenierzahl bieten besondere Schwierigkeiten, wenn sie in ausreichendem Maße ineinandergewirrt oder -gemischt werden sollen.

' Weitere Nachteile des pneumatischen Ineinanderwirrverfahrens sind di® relativ hohen Kosten dsr Luft oder sonstigen hierfür

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angewandten Flüssigkeit sowie verschiedene Probleme, die im Zusammenhang mit der kritischen Ausrichtung des Garns in
bezug auf.den Strahl das Verstopfen der. Düsen und dergleichen auftreten. . .

Gemäß der US-PS 3 4o4 525 wird ein kohärentes kompaktes
(nicht gebauschtes) Garn ohne Ineinanderwirren oder Ineinandermischen der einzelnen Elementarfäden -erzeugt, indem das Garn ein geringes Maß (zwischen 10 und 100 Drehungen/m) an Kringelneigung Draht erhält. Gemäß dieser US-PS erfolgt dies, indem während des Verstreckens ein Falschdraht aufgebracht wird, so daß das Garn schraubenlinienförmig gezogen wird
oder indem der Falschdraht eines vorher verstreckten Garnes durch Wärme fixiert wird. Die resultierende Drehung im Garn verschwindet jedoch mit der Zeit während der Lagerung. Dementsprechend nimmt auch der Zusammenhalt im Garn ab. Im Gegensatz hierzu verlieren Garne, in denen die Elementarfäden ineinandergemischt sind, auch bei der Lagerung nicht ihren Zusammenhalt. Gemäß der Erfindung sollen diese und andere Nachteile des bekannten Standes der Technik vermieden werden, indem, wie dies weiter unten erläutert ist, das Garn mechanisch falsch gezwirnt wird.. Dementsprechend umfaßt die Erfindung ein Verfahren zum Ineinandermis chen-.oder -wirren der Elementarfäden in einem multifilen Garn. '

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung können die Elementarfä-

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den in Abwesenheit von eine Wärmefixierung bewirkenden Bedingungen durch Falschdrehung ineinandergemischt oder.-gwirrt werden. Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung können die Elementarfäden durch Reibungskontakt mit einer sich quer zur Wanderrichtung des Garns bewegenden Oberfläche ineinandergemischt oder -gewirrt werden.

Weitere Vorteile_a Ziele und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden beispielhaften Beschreibung derselben anhand der Zeichnungen.

Fig. 1 ist ein das Verfahren erläuterndes Ablaufdiagramm.

Fig. 2 zeigt perspektivisch eine erste Ausführungsform einer Einrichtung zum mechanischen Ineinanderwirren.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie III-III aus Fig. 2.

Fig. 4 bis 8 zeigen perspektivisch andere Ausführungsbeispiele mechanischer Einrichtungen zum Ineinanderwirren.

Wie allgemein in Fig. 1 gezeigt, wird das Garn 20 aus einem Vorrat 22 über eine Einrichtung 24 zum mechanischen Ineinandermischen oder -wirren einer Vorrichtung 26 zur Weiterbehandlung, wie etwa zum Aufwickeln des Garnes,auf eine Spule zugeführt. Das vom Vorrat 22 kommende Garn 20 ist vorzugsweise

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bereits gestreckt worden, bevor es dem Verfahren gemäß der Erfindung unterzogen, wi-rd«

Gemäß der Erfindung erteilt -die mechanische Verwirreinrichtung 24 dem Garn 20 einen falschen Draht> indem sie das Garn einer Reibungsberührung mit einer Oberfläche aussetzt, welche sich in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung des Garnes bewegt. Der Teil des Garnes 20 zwischen dem Vorrat 22 und der Vermischeinrichtung 24 wird .dementsprechen Zeitweilig in einer Richtung verdreht ,■ während der Garnteil 20 nach der Vermischeinrichtung 24 keinen tatsächlichen Draht (net twisted) aufweist, der auf die Vermischeinrichtung, 24 zurückzuführen wäre. Das heißt, der tatsächliche Draht im Garn 20 wird nicht durch das Durchlaufen der Vermischeinrichtung 24 beeinflußt»

Wenn das Garn '20 vor der Vermischeinrichtung 24'zeitweilig verdreht wird, durchlaufen die Fäden an der Außenseite des Garnbündels einen längeren Weg als diejenigen nahe der Mitte des Bündels, da sie längeren schraubenlinienförmigen Wegen "folgen müssen. Dadurch kommen die außenliegenden Elementar fäden unter eine höhere. Spannung als diejenigen nahe der Garnmitte, Die -Element ar fäden wandern, zwecks Verringerung dieser Spannungsdifferenzen. Die;außenliegenden Elementarfäden unter relativ hoher Spannung sind bestrebt.,^ sich zum Inneren des das Garn bildenden Fadenbündels hin zu bewegen und die

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Elementarfäden nahe der Mitte dieses Bündels weg zu schieben. Das führt dazu, daß jeder einzelne Elementarfaden'aufeinander folgend einmal außen im Garnbündel, dann in der Mitte, dann wieder außen und so weiter liegt. Wenn der vorübergehende Draht in der Verrnischeinrichtung 24 entfernt wird, kehren die einzelnen Elementarfäden nicht wieder in ihre ursprüngliche Lage zurück. Sie bleiben vielmehr von Reibungskräften zwischen sich gehalten vermischt.

Bei der vorliegenden Erfindung können mehr oder weniger alle Falschzwirneinrichtungen verwendet werden, die bisher für die Falschzwirn-Wärmebehandlung (Texturierung) vorgeschlagen wur-. den, solange die Falschzwirneinrichtung in Reibungsberührung mit dem Garn eine Oberfläche aufweist, welche sich in einer· Richtung quer zur Bewegungsrichtung des Garnes bewegt, so üaß sie das Garn um seine Achse rollt.

Sogenannte Reibungs zwirnvorri cht ungen vier den gegenüber den konventionellen Falschzwirnspindeln bevorzugt, die bei jeder Umdrehung der Spindel nur eine einzige Zwirndrehung aufbringen können. In den Fig. 2 bis 8 sind Beispiele von Reibungs7 zxtfirnvorrichtungen der bevorzugten Art dargestellt, bei deaen jede Drehung der Falsehzwirnvorrichtung eine Mehrzahl, von. .·,;.■ Drehungen im Garn erzeugen kann. ■-.-'·.--

Die in den Fig. 2 und 3 gezeigte Vorrichtung ist im wesentli-

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chen von der in der US-PS 2 936 567' erläuterten Art,.¥ie gezeigt₉ ist die Vorrichtung 24 eine ringförmige Büchse₉' die mittels einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung in Drehungen um ihre Achse versetzt wird» Das Garn 20 läuft durch die Büchse und liegt an der inneren kreisförmigen Oberfläche derselben an. Bei einer Umdrehung der Büchse kann das Garn 20 eine große Anzahl von'Drehungen um seine Achse ausführen, da der Innenumfang der Büchse weit größer ist als der Garnumfang.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Falschzwirnvorrichtung, wie sie im wesentlichen in'der'US-PS 3 2-8Z 89Ο beschrieben ist. · Bei dieser Vorrichtung werden in der aus der Zeichnung ersichtlichen Art ineinandergreifende Scheiben 28 und 30 in ,.er aus der Zeichnung dargestellten Richtung angetrieben. . Das Garn 20 läuft durch die Kerbe oder die Rille, die durch das Ineinandergreifen der Scheiben 28 und 30 gebildet ist und wird durch Reibungskontakt mit den Scheibenumfängen falsch verzwirnt. ■-".■".

Fig. 5 zeigt schemätisch, daß ein Garn 20 auch falsch verzwirnt werden kann, wenn es in Reibungsberührung mit dem Umfang einer einzigen rotierenden Scheibe 28 ist. Geeignete Führungen 32 sind zur Fixierung des Garnweges vorgesehen. Die dargestellten Sauschwänzchen sind lediglich Beispiele

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für derartige Führungsmittel.

Eine Mehrzahl von Garnen kann gleichzeitig durch eine einzige Falschzwirnvorrichtung der in Fig. 6.gezeigten Art verarbeitet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt die

Vorrichtung 24 ein endloses umlaufendes Band 24, welches von

Rollen 36 getragen und angetrieben wird. Garne 20 liegen im

Reibungseingriff auf der oberen Oberfläche des Bandes 34 auf. und werden dadurch falsch verzwirnt.-

Alle in den Fig. 2 bis 6 gezeigten Falschzwirnvorrichtungen sind jeweils durch gesonderte nicht dargestellte Antriebseinrichtungen angetrieben. Es ist jedoch auch möglich, Falschzwirnvorrichtungen so auszubilden, daß sie vom Garn selbst angetrieben werden. Derartige Vorrichtungen sind in den .Fig. 7 und 8 gezeigt. In Fig..7 ist eine nicht angetriebene Walze 38 mit einem gewölbten Flansch 40 neben einer, gesonderten Umlenkwalze 42 vorgesehen. Die Achsen der. Walzen 38 und 42 sind nicht parallel, so daß, wenn das Garn die Walzen mehrfach umschlingt, benachbarte Garntrume 20 getrennt werden. Das Garn 20 wird der Walze 38 in einem solchen Winkel zugeführt, daß das Garn 20 auf den Flansch 40 aufläuft und auf diesem rollt und falsch verzwirnt wird^ bevor es den zylindrischen Teil der Walze 38 erreicht.

Gemäß Fig. 8 ist eine nicht angetriebene Walze 44 mit konkav

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eingewölbter Umfangsfläche vorgesehen, ähnlich wie bei der Konstruktion gemäß Fig. 7 wird das Garn 20 der Walze 44 in einem solchen Winkel zugeführt, daß das Garn 20 auf ihr abrollt und durch, die nicht zylindrische Oberfläche der Walze 44 falsch verzwirnt wird.

Die Falschzwirnvorrichtungen gemäß den Fig.. 7 und'8 können aber auch, wenn gewünscht, durch gesonderte AntriebseinrJchtungen positiv angetrieben werden. .

Dem Grunde nach kann das Verfahren gemäß der Erfindung auf alle Garne ausELerreitarfäden mit mindestens, drei Fäden angewandt' werden, obwohl' vorteilhafte Ergebnisse meist erst mit Garnen aus mindestens zehn Fäden erzielt werden» Das Verfahren kann bei jeder Garnwandergeschwindigkeit ausgeübt werden. Garngeschwindigkeiten im Bereich von, 9 m bis 5«000 m/Min. ·, sind zur Zeit üblich, Die Geschwindigkeiten sind durch die Möglichkeiten zum Aufspulen des Garns begrenzt und nicht etwa durch Begrenzungen des Verfahrens gemäß der Erfindung..

Damit gemäß der Erfindung ein kompaktes kohärentes Garn erzielt wird, ohne daß dieses eine unerwünschte Neigung zum Aufdrehen oder -kringeln erhält_s ist es wesentlich,, daß das Garn in falsch gezwirntem Zustand nicht merklich verstreckt wird und daß es in diesem Zustand auch nicht Bedingungen ausgesetzt 'wird,. welche eine wirksa.me Wärmefixierung bewirken.

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Ein störendes Maß an Verstreekung läßt sieh vermeiden, indem die Spannung des falsch gezwirnten Garnteiles'zwischen 0,01 und 1 g/Denier, vorzugsweise zwischen 0,08 und 0,5 g/ Denier gehalten wird. Die Spannung hinter der Falschzwirnvorrichtung 24 wird normalerweise etwas höher sein als' die Spannung im falsch gezwirnten Bereich.

Ferner ist es.wesentlich, daß das Garn,solange es in falsch gezwirntem Zustand ist, nicht Bedingungen ausgesetzt wird, . welche eine Wärmefixierung des Garnes bewirken, da hierdurch das Garn texturiert würde. Eine Wärmefixierung kann bewirkt werden, wenn der falsch gezwirnte Garnteil für eine genügend lange Zeit auf eine ausreichend hohe Temperatur erwärmt und dann auf- eine ausreichend niedrige Temperatur abgekühlt wird, bevor der vorübergehende oder Falschdraht entfernt wird. Die-

.se Bedingungen sind für Garne aus den verschiedensten Polymeren bereits bekannt.oder leicht feststellbar. So wird Nylon 66 üblicherweise texturiert, indem das vorübergehend gezwirnte Garn auf eine· Temperatur von z.B. l80°C für.eine Zeit von

wenigstens einigen Zehntel; Sekunden erwärmt und dann auf unter 100° abgekühlt wird_s bevor der Draht entfernt wird,. Das führt,' wie allgemein bekannt_s au einem gut texturierten Garn. Derartige'Mrmefixierbedingungen müssen gemäß der vorliegen^ den'Erfindung vermieden-werden·» Hierfür gibt es verschiedene, Möglichkeiten. Wenn das Garn im verzwirnten" Bereich genügend

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kühl ist, tritt keine, merkliche Auf dreh- oder Kringelneigung aug. Eine Texturierung.oder die Erzeugung einer verbleibenden Auf dreh-- oder Kringelneigung kann jedoch selbst dann vermieden .werden, wenn das Garn.dem verzwirnten Bereich heiß zugeführt wird. Das läßt sich dadurch erreichen, daß das Garn wieder zurückgedreht wird, bevor es ausreichend abgekühlt wird, oder daß das verzwirnte Garn gekühlt wird, bevor sich die Moleküle in .die verdrehte Anordnung neu geordnet haben. Führt man bei-" spielsweise ein 70. Deniergärn aus 24 Elementarfäden aus Nylon 66,'das in einer vorhergehenden Arbeitsstufe.auf 18O°C erwärmt wurde, mit: einer Geschwindigkeit von 2750 m dem Falschzwirnbereich zu, der von Luft mit einer. Temperatur bei 70⁰C gebildet wird und eine Länge von etwa 90 cm hat, wobei eine Falschzwirnvorrichtung gemäß Fig.. 4 verwendet wird, deren Sjoheibendurchmesser etwa 64 mm aufweisen und mit 10000 Umdrehungen/Min, rotieren, so werden die Einzelfäden oder Elementarfäden des Garnes gut ineinandergemischt, wobei ein Garn ohne Drehung entsteht, dessen Zusammenhalt und Griffeigenschaften denjenigen eines Garnes mit einem Draht von 40 bis 80 Drehungen/ m gleichwertig sind. Das Garn hat keine wahrnehmbare Aufdrehoder Kringelneigung. Eine Texturierung oder die Fixierung einer unerwünschten Aufdreh- oder Kringelneigung im Garn kann- durch den Fachmann leicht vermieden werden. Bei Garnen gemäß, der Erfindung ist der Restdraht geringer als 10 Drehungen/m, vorzugsweise im wesentlichen gleich Null. Die Messung

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erfolgt hierbei 4 h nachdem das Garn auf die Spule /aufgewikkelt wurde. Zum Messen des verbleibenden Drahtes wird ein Garnstück von 1 m Länge von der Spule abgewickelt, wobei das freie Ende des Garnes am sich Drehen gehindert' wird. Ein kleines Stück Zellophanklebeband von beispielsweise 2 cm² Fläche wird dann am freien Ende angebracht. Das Garnrnuster wird senkrecht gehalten, wobei das freie Ende unten hängt.· Dann wird das freie Ende losgelassen und die Drehungen, die das freie Ende in zwei Minuten durchführt, werden gezählt. Die ■ Zahl der Umdrehungen ist dann gleich der Zahl der Drehungen pro Meter des Restdrahtes. Während dieser Prüfung sollte die Umgebungstemperatur zwischen 18°C und 24°C sein. Ferner muß dafür Sorge getragen werden, daß das Garn weder Zugkräften noch Luftströmungen ausgesetzt wird, welche die freie Drehung des freien Garnendes beeinflussen könnten.

Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich besonders zum Ineinanderwirren oder -mischen der Elementarfäden von Garnen mit mehr als drei Denier pro Elementarfaden. Nachfolgend wird ein Beispiel gegeben. Ein verstrecktes Nylon 66-Garn aus 3^ Elementarfäden mit insgesamt 200 Denier wird mit einer Geschwindigkeit von rund 2750 m/Min, und unter einer Spannung von 20 g einem Aufwickelmechanismus zugeführt. Dann werden verschiedene.Arten pneumatischer Ineinanderwirrvorrichtungen und Arbeitsbedingungen verwendet, um die Elementarfäden aus-

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reichend ineinanderzuwirren oder zu mischen. Der kürzeste erreichtbare mittlere Abstand zwischen Wirrstellen der Elementar fäden, die durch einen gemäß dem in der US-PS 3 110 151 erläuterten "hook-drop"-Verfahren in das Elementarfadenbündel eingesetzten Stift oder Haken lokalisiert werden, überschreitet das für die Brauchbarkeit im Handel brauchbare Maß um den Paktor 3« ' ' ~

Die pneumatischen Ineinandermischvorrichtungen werden dann durch eine Vorrichtung gemäß Pig, 4 unter den im vorhergehenden Abschnitt erläuterten Bedingungen ersetzt,, Der Abstand zwischen Wirrstellen, der nun festgestellt wird,.liegt in dem Bereich der handelsüblichen Brauchbarkeit. Ähnliche Ergebnisse erhält man, wenn man die Wirkung pneumatischer Ineinanderwirrvorrichtungen mit mechanischen Fälschzwirnvorrichtungen auf 3^ Elementarfäden aufweisende Polyäthylenterephtalatgarne von insgesamt I50 Denier einsetzt.

Die sich quer bewegende Oberfläche, welche in Reibüngsberührung mit dem Garn, steht, um dieses falsch zu zwirnen., sollte in bezug auf das Garn einen relativ hohen Reibungskoeffizienten aufweisen. In den meisten Fällen besteht die Oberfläche vorteilhaft aus einem gummiartigen elastischen' "" Material, wie etwa einem elastomeren Polyurethan. Es kann jedoch auch in vielen Fällen'eine härtere Oberfläche

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ζ. B, eine solche aus Stahl oder dergleichen eingesetzt werden. Der. Reibungskoeffizient, die Garngeschwindigkeit, die Garnspannung und die Oberflächengeschwindigkeit der Falschzwirnvorrichtung sollten in der Regel so gewählt werden, daß dem Garn im Zulaufbereich zur Falschzwirnvorriehtung ein Falschdraht von wenigstens 200, vorzugsweise von ¹JOO oder mehr Drehungen/m erteilt wird. Das Maß des Drahtes wird bestimmt, indem eine Musterlänge des laufenden Garnes aufgefangen und die Zahl der Drehungen in diesem Muster gezählt wird. Die Zahl der Drehungen wird dann durch die Länge des entzwirnten Garnmusters geteilt. Das Maß des Drahtes sowie die Spannung sind so, daß sich das Garn nicht um sich selbst zwirnt. -

Patentansprüche 4O3819/V051 _¥ Γ ,

Claims

Patentansprüche-:

Γί·) Verfahren zum Ineinanderwirren oder -mischen der Einzel- oder Elementarfäden eines multifilen Garnes, dadurch gekennzeichnet,

a) daß das Garn mit- einer vorgegebenen Geschwindigkeit in einer bestimmten Richtung mit einer Spannung zwischen 0,01 und 1,0 g/Denier gefördert wird,

b) daß dem Garn unter Bedingungen, die ein Wärmefixieren nicht gestatten, in einer Richtung ein Falschdraht von wenigstens 5 Drehungen/inch (rund 200 DrehungenZm-) des Garnes erteilt wird, indem das Garn einem Reibungskontakt mit einer Oberfläche ausgesetzt wird, welche sich in einer quer zur Bewegungsrichtung des Garns verlaufenden Richtung bewegt, und

c) daß der Falschdraht von dem Garn wieder entfernt .wird.

2: ■· Verfahren Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn verstreckt wird, bevor es falsch gezwirnt, wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 odör 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn während des Falschzwirnens unter einer Spannungen zwischen 0,07 und 0,05g/Denier gehalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch ge" kennzeichnet, daß die erwähnte Oberfläche posit.iv mittels

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einer Antriebseinrichtung angetrieben ist,

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Oberfläche durch das Garn angetrieben wird.

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