ALLEMANN JEAN-CLAUDE (CH)
THERY DAVID (FR)
ALLEMANN JEAN-CLAUDE (CH)
| US20040028896A1 | 2004-02-12 | |||
| US4837117A | 1989-06-06 | |||
| US4080778A | 1978-03-28 | |||
| DE1005415B | 1957-03-28 | |||
| GB668012A | 1952-03-12 |
Patentansprüche
1. Vorgarnspule, insbesondere Kreuzspule, mit einem auf die Vorgarnspule unverfestigt aufgespulten Vorgarn eines Garns aus Kunstfasern zur
Weiterverarbeitung zu einem Garn, wobei das Vorgarn als Stapelfaserband auf die Vorgarnspule aufgespult ist, und wobei die Fasern des Stapelfaserbandes im Wesentlichen in paralleler Ausrichtung zueinander nahezu verdrehungsfrei gegeneinander angeordnet sind.
2. Vorgarnspule nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Fasern des Stapelfaserbandes eine Feinheit von 0,3 bis 5 Dezitex aufweisen.
3. Vorgarnspule nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgarn eine Feinheit von weniger als 150 tex aufweist. |
Vorqarnspule
Die Erfindung betrifft eine Vorgarnspule mit einem Vorgarn, insbesondere für eine Ringspinnmaschine oder eine Zwirnmaschine. Das Vorgarn wird aus mindestens einem vollständig verstreckten Halbfabrikat, das in Multifilamentform vorliegt, hergestellt, wobei das Halbfabrikat mindestens einer Streckbrechzone zugeführt wird, und eine Reißkonvertierung des Halbfabrikats in der Streckbrechzone in ein Stapelfaserband vorgenommen wird.
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Herstellung von Stapelgarn aus Filamentgarnen, wobei es sich um reines Kunstfaser-Stapelgarn oder um ein Mischgarn aus Kunst- und Naturfasern handeln kann. Bei den dazu verwendeten Filamentgarnen handelt es sich um Halbfabrikate, die sich noch nicht zur Herstellung von Textilien eignen, da ein daraus hergestelltes Gewebe nicht die dazu gewünschten Eigenschaften aufweisen würde. Die Entwicklung in der Stapelfaserspinnerei ist durch die Vorstellung gekennzeichnet, dass sowohl Naturfasern wie Baumwolle und Wolle als auch Kunstfasern mit der gleichen Technologie verarbeitet werden können. Diese Vorstellung bildet die Basis für die Herstellung von Mischgarnen zusätzlich zu den Stapelgarnen aus 100 Prozent Kunst- oder Naturfasern. Für die Herstellung von Mischgarn ist erforderlich, dass die dazu verwendeten Kunstfasern hinsichtlich Verteilung der Faserlänge, Kraft-/Dehnungsverhältnis, Feinheit und Kräuselung möglichst eng an die natürlich vorgegebenen Eigenschaften der Naturfasern angepasst werden können. Die genannten Faktoren bestimmen außerdem wichtige Herstellungsparameter und Garneigenschaften, wie Unregelmäßigkeit des Garns, Anzahl der Fasern im Garnquerschnitt und Garnnummer.
Dazu können die Kunstfasern der Filamentgarne in einer Streckbrechmaschine gerissen werden, wobei die Streckbrechmaschine mit LOY (Low Oriented Yarn), also gering orientierten Filamentgarnen, POY (Partially Oriented Yarn), also partiell orientierten Filamentgarnen oder FOY (FuIIy Oriented Yarn), also vollständig orientierten Filamentgarnen, gespeist werden kann und das Ergebnis der
Streckbrechung durch ein Vorgarn (Roving) gebildet ist. Bei diesem Vorgarn handelt es sich um ein Stapelfaserband, das direkt weiter verarbeitet wird. Das Vorgarn wird z.B. in einem Ringspinnprozess gesponnen und zu einem Garn verfestigt. Das Ausgangsprodukt für die Beschickung der Streckbrechmaschine ist ein Halbfabrikat, das aus einer Vielzahl von Filamenten besteht.
Die EP 1 522 614 A1 offenbart eine Maschine, in der eine Anzahl von mindestens einem, üblicherweise bis zu acht, Filamentfäden von Vorlagespulen in einem Gatter abgezogen werden. Die Spannung der Filamentfäden kann überwacht sein und auf einen konstanten Wert geregelt werden, wenn die Qualität der Vorlagespulen sehr schlecht ist oder die Vorlagespulen unterschiedlich sind (beispielsweise bezüglich Vorlagespulenendtiter, Anzahl der Filamente, Farbe der Vorlagespulen). Die Regelung der Spannung ist optional und hängt von den Vorlagespulen ab. Die Filamentfäden werden zu einem Filamentgarn F zusammengeführt, und dieses gelangt in eine durch zwei Förderwalzen gebildete Streckzone SZ, welche zur
Orientierung der Fasern erforderlich ist. Wenn das Endprodukt, also das Stapelgarn, zumindest eine teilweise Orientierung der Fasern aufweisen soll, ist eine teilweise Streckung des Filamentgarns erforderlich, und wenn das Endprodukt eine vollständige Orientierung der Fasern aufweisen soll, ist eine vollständige Streckung des Filamentgarns F erforderlich. Dagegen erfordert ein Endprodukt mit einer geringen Orientierung der Fasern keine Streckung. Die erste Walze leitet den Streckprozess ein und optimiert die Streckkräfte und die zweite Walze bewirkt über ihre, verglichen mit der ersten Walze, höhere Umfangsgeschwindigkeit den Streckprozess. Die Walzen können beheizt sein, wodurch eine Fixierung des
Filamentgarns F erreicht wird, was eine wesentliche Voraussetzung für Hochgeschwindigkeits-Spinnen darstellt. Anschließend gelangt das Filamentgarn F in eine Kühlzone mit einer optionalen Kühleinrichtung, in der es von der Temperatur der beheizten Walzen auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird. Die Kühleinrichtung ist sehr wichtig, wenn man mit sehr hoher Geschwindigkeit produziert, bei tiefer Geschwindigkeit kann das Filamentgarn F in der Kühlzone ohne Kühleinrichtung gekühlt werden. Das bedeutet, dass die Verwendung der Kühleinrichtung von der Produktionsgeschwindigkeit und von der Temperatur der Walzen abhängt. Nach der Kühlzone durchläuft das Filamentgarn F mindestens zwei beabstandete Walzen, die je aus einer Förderwalze und ein oder zwei
Anpresswalzen bestehen. Die Walzen bilden z.B. drei Streckbrechzonen SB1 bis SB3. Die in der Garnlaufrichtung vorderste Walze ist mit einer höheren Geschwindigkeit angetrieben als die dahinter liegenden Walzen, wodurch auf das Filamentgarn in jeder Streckbrechzone SB1 bis SB3 eine Zugkraft ausgeübt wird. Die Länge der ersten Streckbrechzone SB1 ist größer als die Länge der zweiten Streckbrechzone SB2 und deren Länge ist größer als diejenige der dritten Streckbrechzone SB3.
In der ersten Streckbrechzone SB1 werden alle Filamente des Filamentgarns F gerissen und dadurch in Fasern umgewandelt. Durch änderung des Verhältnisses der Geschwindigkeit der Walzen kann man die Garnnummer auf den gewünschten dtex- Wert (dtex = Decitex, das ist das Gewicht in Gramm pro 10 1 OOO Meter Garn) reduzieren. Die optionale zweite und dritte Streckbrechzone SB2 und SB3 dient zu einer neuerlichen teilweisen Brechung der nunmehrigen Fasern und zur Reduktion der Schwankungsbreite der Faserlänge und der Anzahl Fasern im Garnquerschnitt.
In der WO-A-00/77283 wird der genannte Streckbrechprozess ausführlich beschrieben. Im Englischen wird die zweite oder dritte Streckbrechung (Streckbrechzone SB2 beziehungsweise SB3) oft auch als "Rebreaking" bezeichnet. Durch den Streckbrechprozess werden die Filamente des Filamentgarns F in ein aus
relativ losen Fasern bestehendes Stapelfaserband umgewandelt, welches im Anschluss an die Streckbrechung zu einem zusammen haltenden Stapelgarn verfestigt (konsolidiert) wird. Durch diese Verfestigung, die z.B. durch eine Düse erfolgt, erhält man ein Stapelgarn G mit den gewünschten optischen und physikalischen Eigenschaften und dem gewünschten Griff. Die für die Verfestigung des Faserbandes zum Stapelgarn G erforderliche Verfestigungsspannung wird durch eine Streckwalze erzeugt.
Aus den Druckschriften US 2004/028896 A1 , US 4 837 117 A und US 4 080 778 A sind weitere Garnherstellungsverfahren bekannt. Die gemäß diesen Druckschriften hergestellten Garne werden direkt in Webprozessen weiter verarbeitet. Die Fasern des Garns der US 4 080 778 A werden mittels einer Düse miteinander verflochten.
Im Falle der US 2004/028896 A1 und der US 4 837 117 A wird jeweils ein
Kohlefasergarn hergestellt. Bei diesen Kohlefasergarnen handelt es sich um fertige Garne die direkt für Webprozesse eingesetzt werden. Die Kohlefasergarne liegen also nicht als auf eine Spule aufgewickelte Vorgarne eines Garns, sondern als fertiges Garn vor.
Mit den genannten Garnherstellungsmaschinen bzw. Garnherstellungsverfahren wird also immer ein fertiges Garn hergestellt. Dazu wird als Abschluss des Herstellungsprozesses eine dauerhafte Verfestigung des während des Herstellungsprozesses vorhandenen Vorgarns vorgenommen, um das fertige Garn anschließend auf eine Garnspule aufzuwickeln. Das Garn hat dabei immer eine Reißfestigkeit von mindestens 20 Centinewton pro tex. Nachteilig bei den bekannten Garnherstellungsmaschinen mit Streckbrechzonen ist es, dass die Integration verschiedener Garnveredelungsprozesse, wie zum Beispiel das Ringspinnen oder die Verarbeitung zu Zwirn, zu einem unwirtschaftlichen Garnherstellungsprozess führt, da derartige Garnveredelungsprozesse wesentlich niedrigere Produktionsgeschwindigkeiten als die Stapelgarnherstellung selbst haben.
Für derartige Garnveredelungsprozesse muss das dazu verwendete Vorgarn eine möglichst geringe Festigkeit aufweisen, da es bei diesen Prozessen noch verzogen werden muss, d.h. die einzelnen Fasern des Vorgarns müssen unter Zugspannung leicht aneinander vorbeigleiten können. Das verfestigte Stapelgarn eignet sich dazu jedoch nicht mehr als Vorlagegarn d.h. als Ausgangsprodukt für diese Prozesse, da ein derartiges verfestigtes Garn nicht mehr ausreichend verstreckbar ist. Würde man die Garnveredelungsprozesse innerhalb einer der beschriebenen Garnherstellungsmaschinen integrieren, so würde der gesamte Herstellungsprozess mit der niedrigeren Herstellungsgeschwindigkeit ablaufen müssen, wodurch die Stapelgarnherstellungsmaschine nicht wirtschaftlich ausgelastet wäre.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorgarnspule mit einem Vorgarn bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und die insbesondere unter Beibehaltung einer hohen Herstellungsgeschwindigkeit eines Stapelgarns herstellbar ist und sich als Vorlagespule für die Herstellung von veredelten Garnen mit niedrigeren Produktionsgeschwindigkeiten, wie z.B. Zwirn, als Stapelgarn eignet.
Diese Aufgabe wird durch die Vorgarnspule des unabhängigen Anspruchs gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.
Bei einer erfindungsgemäßen, insbesondere durch das nachfolgend beschriebene Verfahren hergestellten, Vorgarnspule mit einem Vorgarn aus Kunstfasern, z.B. Fasern aus Polyamid oder Polyester, also einem Polymer, zur Weiterverarbeitung zu einem Garn, ist das Vorgarn als Stapelfaserband auf die Vorgarnspule aufgespult, wobei die Fasern des Stapelfaserbandes im Wesentlichen in paralleler Ausrichtung zueinander nahezu verdrehungsfrei gegeneinander angeordnet sind. Aufgespult wird also ein Vorgarn eines Garns. Das Vorgarn ist unverfestigt, d.h. die Fasern des Vorgarns sind nicht miteinander versponnen oder z.B. mittels eines
Harzes miteinander verklebt. Das aufgespulte Vorgarn eignet sich erst nach einer Verfestigung zu einem Garn zu einer Weiterverarbeitung in einem Textilherstellungsprozess, z.B. einem Web- oder Strickprozess. Die einzelnen Fasern des Vorgarns können leicht aneinander vorbei gleiten, wodurch der Einsatz der erfindungsgemäßen Garnspule direkt in einem derartigen Textilherstellungsprozess unmittelbar zum Fadenbruch des Vorgarns führen würde. Unter nahezu verdrehungsfrei ist dabei zu verstehen, dass eine Verdrehung der Fasern des Stapelbandes, insofern vorhanden, einer Verdrehung der Fasern der bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren als Ausgangsprodukt verwendeten Halbfabrikate entspricht, d.h. keine wesentliche zusätzliche Verdrehungen vorhanden ist. Insbesondere hat eine evtl. vorhandene minimale Verdrehung keinen, für die Verstreckbarkeit des Vorgarns wesentlichen Einfluss auf dessen Festigkeit. Vorteilhaft handelt es sich dabei um eine Kreuzspule. Dadurch, dass das Vorgarn auf einer Spule aufgewickelt ist, kann es ohne Beeinträchtigung insbesondere der Produktionsgeschwindigkeit des Vorgarns für langsamere Folgeprozesse auf der Spule als Vorlagespule dienen. Es wird somit eine besonders wirtschaftliche Herstellung von Stapelgarnen mit einer echten Verdrehung, z.B. mittels einer Ringspinnmaschine oder einer Zwirnmaschine, ermöglicht.
Zur Weiterverarbeitung zu feinen Garnen weisen die einzelnen Fasern des Stapelfaserbandes bevorzugt eine Feinheit von 0,3 bis 5 Dezitex auf.
Wenn das Vorgarn eine Feinheit von weniger als 150 tex aufweist, lässt sich das Vorgarn besonders gut auf eine Kreuzspule aufwickeln.
Die erfindungsgemäße Vorgarnspule wird bevorzugt mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Vorgarns auf einer Vorgarnspule, hergestellt. Die erfindungsgemäße Vorlagespule eignet sich insbesondere als Vorlagespule für eine Ringspinnmaschine oder eine Zwimmaschine. Bei dem
Verfahren wird aus mindestens einem vollständig verstreckten Halbfabrikat (FuIIy Drawn Yarn FDY), das in Multifilamentform vorliegt, nach einem Zuführen des Halbfabrikats in mindestens eine Streckbrechzone, und einer Reißkonvertierung des Halbfabrikats in der Streckbrechzone in ein Stapelfaserband, die Vorgarnspule durch Aufwickeln des als Stapelfaserband vorliegenden Vorgarns auf die Vorgamspule erstellt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es, obwohl das Stapelfaserband nicht verfestigt sind, und damit unter Zugspannung die einzelnen Fasern leicht aneinander vorbeigleiten können, möglich ist, das nicht verfestigte Stapelband auf eine Spule aufzuwickeln. Dadurch kann das so erstellte Vorgarn mit einer hohen Herstellungsgeschwindigkeit produziert werden und in einem Nachfolgeprozess auf einer anderen Maschine als Vorlagematerial für einen langsamer laufenden Gamveredelungsprozess bereitgehalten werden. Somit ist das wirtschaftliche Betreiben des Streckbrechprozesses auch dann möglich, wenn z.B. eine
Ringspinnmaschine oder eine Zwirnmaschine mit dem so erstellten Vorgarn bestückt werden soll. In dem Stapelfaserband liegen die Fasern in im wesentlichen paralleler Ausrichtung vor, so dass das Vorgarn noch verstreckbar ist. Das aufgespulte Vorgarn bzw. das Stapelfaserband ist nicht, insbesondere durch eine ein Drehmoment auf das Stapelfaserband aufbringende Düse, z.B. eine
Lufttexturierdüse, unter einer Verfestigungsspannung stehend verfestigt, d.h. zu einem Stapelgarn konsolidiert. Es handelt sich bei der erfindungsgemäß hergestellten Vorgarnspule also um ein aufgespultes Roving mit einer niedrigen Festigkeit und im Wesentlichen ohne eine Verdrehung der Fasern des Stapelbandes gegeneinander.
Um gleichmäßige Produktionsbedingungen und insbesondere ein gleichmäßiges Aufwickeln des Vorgarns auf die Vorgarnspule zu erreichen, durchläuft das Stapelfaserband bevorzugt vor dem Aufwickeln eine Fördervorrichtung.
Letzteres ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn als Vorgarnspule eine Kreuzspule erstellt wird. Eine Kreuzspule ist weniger beschädigungsanfällig als eine Spule, auf der das Vorgarn lediglich in parallelen Wicklungen aufgewickelt ist. Dadurch ist eine derartige Spule transportstabiler. Eine Kreuzspule kann ferner mit einer
Fadenreserve als Vorlagespule verwendet werden. Bei einem derartigen Einsatz ist ein quasi endloser Herstellungsprozess mit einer derartigen Vorlagespule möglich, wenn die Fadenreserve mit einer Anschlussspule verbunden wird.
Besonders bevorzugt wird vor dem Aufwickeln das Stapelfaserband vorübergehend stabilisiert. Unter vorübergehend wird dabei verstanden, dass die Stabilisierung beim auf die Vorgarnspule aufgewickelten Vorgarn nicht mehr vorhanden ist, d.h. entweder sich ohne weitere Maßnahmen von selbst aufgelöst hat oder aktiv wieder aufgelöst wurde. Dadurch ist es möglich, höhere Produktionsgeschwindigkeiten zu erreichen, da durch die vorübergehende Stabilisierung des Stapelfaserbands in Bereichen seines Fadenlaufes, wo eine besondere mechanische Beanspruchung auftritt, z.B. an Fadenführungen oder der beschriebenen Fördervorrichtung, weniger verstreckt wird und damit geringere Qualitätsbeeinträchtigungen oder Produktionsunterbrechungen durch Fadenrisse auftreten.
Das vorübergehende Stabilisieren kann vorteilhaft durch Aufbringen eines Drehmoments auf das Stapelfaserband durch eine Düse erfolgen, wobei eine durch das Drehmoment erfolgte Verdrehung der Fasern des Stapelfaserbandes vor dem Aufwickeln wieder aufgelöst wird. Bei entsprechender Anordnung der Düse im Fadenlauf wird sich die Verdrehung der Fasern selbsttätig wieder auflösen, da eine Fixierung der Verdrehung, z.B. durch eine auf eine Heizzone folgende Kühlzone im Fadenlauf, unterbleibt.
Bevorzugt wird das Halbfabrikat aus einem teilweise oder gering orientierten Garn hergestellt, wobei das orientierte Garn einer Streckzone zugeführt wird und in der Streckzone zu dem Halbfabrikat verstreckt wird. Dadurch kann das vollständig verstreckte Garn, das als Ausgangsprodukt des beschriebenen Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorgarnspule benötigt wird, bereit gestellt werden. Es wird dann also nicht ein FDY als Vorlage verwendet sondern z.B. ein POY. Das POY wird in einer Streckzone, in einer vorgeschalteten Stufe an der Vorgarnherstellungsmaschine mit der das genannte Verfahren durchgeführt wird, zu einem FDY, also dem vollständig verstreckten Halbfabrikat, inline, d.h. als Teilverfahrensschritt des Verfahrens, verstreckt.
Dabei durchläuft das Halbfabrikat zwischen der Streckzone und der Streckbrechzone bevorzugt eine Kühlzone. Dies ermöglicht eine sehr hohe Herstellungsgeschwindigkeit.
Eine Vorgarnherstellungsmaschine, die zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist, weist mindestens eine als Streckbrechzone ausgebildete Maschinenposition auf, wobei die Streckbrechzone durch individuell antreibbare Walzen ausgebildet ist. Dabei ist an der Vorgarnherstellungsmaschine eine Aufspuleinheit vorgesehen, eingerichtet, eine Vorgarnspule, bevorzugt eine Kreuzspule, durch Aufwickeln eines nach der Streckbrechzone als Stapelfaserband vorliegenden Vorgarns zu erstellen. An dieser Vorgarnherstellungsmaschine können auf vorteilhafte Weise insbesondere die zur Reißkonvertierung vorgesehenen Maschinenteile, wie im Stand der Technik beschrieben vorgesehen sein. Insbesondere können mehrere Streckbrechzonen vorteilhaft hintereinander angeordnet sein und/oder es kann vorgesehen sein, dass die Vorgarnherstellungsmaschine zur gleichzeitigen Zuführung mehrerer Filamentgarne als Halbfabrikate in die Streckbrechzonen eingerichtet ist. Mit der
Vorgarnherstellungsmaschine kann eine Vorgarnspule mit einem als Stapelfaserband vorliegenden Vorgarn hergestellt werden, wodurch die beschriebenen Vorteile erreichbar sind.
Bevorzugt ist zwischen der Streckbrechzone und der Aufspuleinheit eine
Fördervorrichtung vorgesehen, eingerichtet, das Stapelfaserband mit einer bevorzugt kontrollierten Fadenspannung zur Aufspuleinheit zu fördern. Dies ermöglicht, eine gleichmäßigere Vorgarnqualität herzustellen.
Insbesondere ist besonders bevorzugt zwischen der Streckbrechzone und der
Aufspuleinheit eine Stabilisierungsvorrichtung vorgesehen, um das Stapelfaserband vorübergehend zu stabilisieren. Störungsbedingte Produktionsunterbrechungen, z.B. durch Fadenbrüche an Fadenführungen oder der Fördervorrichtung, werden so minimiert.
Die Stabilisierungsvorrichtung kann vorteilhaft eine Düse aufweisen, eingerichtet, das vorübergehende Stabilisieren durch Aufbringen eines Drehmoments auf das Stapelfaserband durchzuführen, wobei sich eine durch das Drehmoment erfolgte Verdrehung der Fasern des Stapelfaserbandes vor dem Aufwickeln wieder auflöst. Mittels der Düse kann die vorrübergehende Stabilisierung auf bewährte Art und Weise erreicht werden. Die Verdrehung löst sich im weiteren Fadenlauf von selbst wieder auf, da keine Fixierung der Verdrehung vorgenommen wird.
Vorgeschlagen wird eine Vorgarnspule, insbesondere eine Kreuzspule, mit einem Vorgarn aus Kunstfasern zur Weiterverarbeitung zu einem Garn. Das Vorgarn ist als Stapelfaserband auf die Vorgarnspule aufgespult, wobei die Fasern des Stapelfaserbandes im Wesentlichen in paralleler Ausrichtung zueinander nahezu verdrehungsfrei gegeneinander angeordnet sind.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen. Insbesondere sind die unterschiedlichen dargestellten Merkmale der Erfindung mit den Merkmalen des angegebenen Standes der Technik kombinierbar, soweit keine endgültige Verfestigung des Vorgans vor dem Aufspulen auf die Vorgarnspule erfolgt.
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