Die Erfindung betrifft ein Spinnelement einer Luftspinndüse für eine Luftspinnmaschine zum Herstellen eines Garns aus einem Faserband mittels eines Luftstroms sowie eine Luftspinndüse mit einem Spinnelement Luftspinndüse.

Allgemein wird beim Luftspinnen ein Faserband über ein Streckwerk einer Luftspinndüse zugeführt und die äußeren Fasern des Faserbandes innerhalb einer Wirbelkammer der Luftspinndüse mittels einer durch Luftdüsen erzeugten Wirbelluftströmung im Bereich einer Einlassmündung der Luftspinndüse um einen innenliegenden Faserkern gewunden, wodurch schließlich die für die gewünschte Festigkeit des Garns ausschlaggebenden Umwindefasern gebildet werden. Dies kann grundsätzlich mit Fasern aus verschiedenen Materialien erfolgen, wobei sowohl natürliche Fasern, wie Baumwolle, als auch synthetische Fasern, wie Polyester, sowie Gemische aus natürlichen und synthetischen Fasern verwendet werden können.

Beim Spinnen von Polyester-Fasern mittels einer Luftspinnmaschine ist es jedoch im Stand der Technik notwendig, ein Additiv in die Luftspinndüse selbst oder auf die zu verspinnenden Polyester-Fasern aufzubringen, da nur mittels eines solchen Additivs verhindert werden kann, dass sich im Inneren der Luftspinndüse und dabei insbesondere auf einer Oberfläche des Spinnkonus Polymerreste, Polyester-Faserfragmente und/oder Avivagen anlagern. Durch solche Anlagerungen wird jedoch der Luftspinnprozess deutlich gestört sowie das Spinnergebnis und somit die Garnqualität deutlich gemindert. Insbesondere kann es dann während des Spinnprozesses zu Fadenbrüchen aufgrund der erhöhten Reibung zwischen den Oberflächen der Luftspinndüse und den Fasern kommen. Zudem werden die Luftdüsen sowie weitere Bauteile der Luftspinndüse durch Anlagerungen verstopft, sodass das erhaltene Garn eine geringere Garnfestigkeit sowie -qualität aufweist.

Die Verwendung des Additivs hat jedoch ebenfalls eine Reihe von Nachteilen. Zum einen führt die Verwendung des Additivs zu einer Erhöhung der Herstellungskosten und zum anderen verbleibt das Additiv auf dem luftgesponnenen Garn und muss gegebenenfalls vor einer weiteren Verarbeitung des Garns entfernt werden. Zudem müssen aufgrund der Additivverwendung entsprechende Komponenten der Luftspinnmaschine regelmäßig gereinigt werden, um überschüssiges, auf den Bauteilen abgelagertes Additiv zu entfernen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Spinnelement einer Luftspinndüse für eine Luftspinnmaschine sowie eine entsprechende Luftspinndüse mit einem Spinnelement bereitzustellen, die einen besonders kostengünstigen, wartungsarmen und einfachen Betrieb einer Arbeitsstelle der Luftspinnmaschine ermöglicht, ohne dass die Qualität und Festigkeit des luftgesponnenen Garns beeinträchtigt werden und wobei keine Notwendigkeit einer häufigen Reinigung der Komponenten der Luftspinnmaschine und des luftgesponnenen Garns besteht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Spinnelement einer Luftspinndüse für eine Luftspinnmaschine gemäß Anspruch 1 und eine entsprechende Luftspinndüse mit einem Spinnelement gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Spinnelement einer Luftspinndüse für eine Luftspinnmaschine zum Herstellen eines Fadens bzw. eines Garns aus einem Faserband mittels eines Luftstroms weist wenigstens eine faser- und/oder fadenführende Oberfläche auf, wobei sich auf derfaser- und/oder fadenführenden Oberfläche zumindest abschnittsweise eine Antihaftbeschichtung befindet.

Die erfindungsgemäße Luftspinndüse weist wenigstens ein innerhalb der Luftspinndüse angeordnetes erfindungsgemäßes Spinnelement auf, wobei insbesondere auch mehrere und/oder zueinander unterschiedliche erfindungsgemäße Spinnelemente in und/oder an der Luftspinndüse angeordnet sein können.

Die Erfinder haben erkannt, dass die Wirkung eines Additivs auch durch eine dauerhafte Antihaftbeschichtung wenigstens eines Teils der Luftspinndüse bzw. wenigstens eines Abschnitts eines Spinnelements einer Luftspinndüse erreicht und in vorteilhafter weise dann auf ein Additiv verzichtet werden kann, sodass der Luftspinnprozess deutlich einfacher, kostengünstiger sowie mit einem geringeren Reinigungsbedarf betrieben werden kann. Zudem führt die Antihaftbeschichtung in vorteilhafter weise zu einer Reduzierung des Luftverbrauchs, da ein gleiches Spinnergebnis bei geringerem Luftdruck erreicht werden kann. Durch einen erreichbaren größeren Umwindefaserwinkel wird zudem in einfacher Weise eine höhere Garnfestigkeit erreicht. Schließlich ermöglicht die Antihaftbeschichtung eine Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit.

Unter einer Luftspinnmaschine wird zunächst jede Spinnmaschine verstanden, die mittels wenigstens eines Luftstroms Fasern, insbesondere Umwindefasern um einen innenliegenden Faserkern, zu einem Faden bzw. Garn verwirbelt. Der Vorgang der Garnbildung erfolgt im Bereich einer Luftspinndüse, die aus einem oder mehreren Spinnelementen gebildet ist. Eine Luftspinnmaschine weist dabei bevorzugt wenigstens eine eine Luftspinndüse umfassende Arbeitsstelle bzw. Spinnstelle auf, wobei jede Spinnstelle der Herstellung eines Garns aus einem der Luftspinndüse zugeführten Faserband dient. Die Luftspinndüse weist dabei einen Einlass für das Faserband, eine innenliegende Wirbelkammer, ein oder mehrere wenigstens abschnittsweise in der Wirbelkammer angeordnete Garnbildungs- bzw. Spinnelemente sowie einen Auslass für das im Inneren der Wirbelkammer erzeugte Garn auf. Zudem weist die Luftspinndüse bevorzugt mehrere in die Wirbelkammer mündende Luftdüsen auf, die besonders bevorzugt mit wenigstens einer Luftversorgungsleitung in Fluidverbindung stehen, wobei während des Betriebs der Luftspinnmaschine von der Luftversorgungsleitung bereitgestellte Druckluft über die Luftdüsen in die Wirbelkammer einströmt, um innerhalb der Wirbelkammer eine Wirbelluftströmung zum Luftspinnen des Faserbandes zu einem Garn zu erzeugen.

Ein Garn bzw. Faden im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Faserverband, bei dem zumindest ein Teil der Fasern um einen innenliegenden Faserkern gewunden sind. Dabei kann ein Garn auch ein Vorgarn zur weiteren Verarbeitung, beispielsweise mittels einer Ringspinnmaschine, sein. Das Faserband und damit das daraus hergestellte Garn ist bevorzugt zumindest teilweise, besonders bevorzugt vollständig aus synthetischen Fasern bzw. Chemiefasern gebildet, beispielsweise aus Polyester.

Dabei kann ein Spinnelement sowohl ein eigenständiges Bauteil, als auch ein Abschnitt einer Baueinheit oder aber eine funktionale Einheit sein, die bevorzugt unmittelbar am Luftspinnprozess beteiligt ist. Dabei kann das Spinnelement einstückig oder mehrstückig gebildet sein. Erfindungsgemäß ist das Spinnelement ein Teil einer Luftspinndüse oder eine Luftspinndüse. Weiterhin bevorzugt gelangt das Spinnelement im Rahmen des Luftspinnprozesses zumindest abschnittsweise in unmittelbaren Kontakt mit den zu verspinnenden Fasern und/oder mit dem gerade gesponnenen Garn. Dabei kann das Spinnelement insbesondere ein Bauteil einer Wirbelkammer sein und dabei zumindest abschnittsweise die Innenwandung der Wirbelkammer bilden. Alternativ oder zusätzlich kann das Spinnelement auch ein Teil eines Spinnkonus und dabei sowohl ein Teil von dessen äußerer Oberfläche und/oder wenigstens ein Teil eines Abzugskanals im Inneren des Spinnkonus sein.

Erfindungsgemäß weist das Spinnelement wenigstens eine faser- und/oder fadenführende Oberfläche auf. Dabei ist die faser- und/oder fadenführende Oberfläche zunächst jede Oberfläche des Spinnelements, die mit dem unversponnenen Fasermaterial und/oder dem bereits zu einem Garn versponnenen Fasermaterial vor, während oder nach dem Luftspinnprozess in Kontakt gelangen kann. Bevorzugt ist die faser- und/oder fadenführende Oberfläche vollständig innerhalb der Luftspinndüse angeordnet. Besonders bevorzugt ist die faser- und/oder fadenführende Oberfläche zumindest abschnittsweise und ganz besonders bevorzugt vollständig innerhalb der Wirbelkammer der Luftspinndüse angeordnet, innerhalb der die unversponnenen Fasern zum Garn verwirbelt werden.

Bei dem Faserband handelt es sich grundsätzlich um das dem Luftspinnprozess zugeführte Fasermaterial, das bevorzugt als ein zusammenhängendes Band bzw. Verbund von zu verspinnenden Fasern bereitgestellt wird. Dabei können alle Fasern aus dem gleichen Material gebildet sein oder das Faserband kann chemisch zueinander unterschiedliche Fasern enthalten. Grundsätzlich sind die Fasern im Faserband jedoch noch nicht miteinander versponnen.

Bei der Antihaftbeschichtung handelt es sich zunächst grundsätzlich um eine Beschichtung einer Oberfläche zur Verringerung der Haft- und/oder Gleitreibung zwischen der beschichteten Oberfläche bzw. der Oberfläche der Beschichtung und dem Garn bzw. den einzelnen Fasern. Dabei weist die Antihaftbeschichtung bevorzugt eine zusammenhängende und/oder geschlossene Oberfläche auf. Weiterhin bevorzugt ist die Oberfläche der Antihaftbeschichtung glatt. Dabei kann die Antihaftbeschichtung grundsätzlich aus einem beliebigen Material gebildet sein, wobei die Antihaftbeschichtung bevorzugt aus wenigstens einem Polymer gebildet ist. Besonders bevorzugt umfasst die Antihaftbeschichtung ein thermoplastisches Polymer und ganz besonders bevorzugt ist die Antihaftbeschichtung im Wesentlichen aus einem thermoplastischen Polymer gebildet.

Dabei führt die Antihaftbeschichtung bevorzugt neben der Herabsetzung der Haft- und/oder Gleitreibung zudem auch zu einer Hydrophobierung und/oder Oleophobierung der Oberfläche, sodass ein Anhaften von wasser- und/oder öllöslichen Substanzen verhindert wird. Bevorzugt hat die Antihaftbeschichtung zudem eine antistatische Wirkung, sodass die beschichtete Oberfläche und die zu verspinnenden Fasern bzw. das luftgesponnene Garn aufgrund der Reibung auf der Oberfläche des Spinnelements nicht aufgeladen wird, was zu einer Verschlechterung des Spinnergebnisses führen könnte.

Das Aufbringen der Antihaftbeschichtung kann ebenfalls in beliebiger Weise erfolgen. Beispielsweise kann die Antihaftbeschichtung auf die Oberfläche des Spinnelements aufgespritzt und/oder aufgeschmolzen werden. Besonders bevorzugt wird das Material der Antihaftbeschichtung als Pulver oder Dispersion auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen und anschließend insbesondere bevorzugt mit oder auf dieser verschmolzen. Auch die Haftung der Antihaftschicht auf der Oberfläche des Spinnelements kann durch chemische Bindung und/oder rein physikalisch erfolgen. Zudem kann dazu ein Bindemittel und/oder ein Klebstoff verwendet werden.

Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Abschnitt einer faser- und/oder fadenführenden Oberfläche mit der Antihaftbeschichtung beschichtet. Dabei können auch mehrere, nicht zusammenhängende Abschnitte einer faser- und/oder fadenführenden Oberfläche jeweils eine Antihaftbeschichtung aufweisen. Zudem können mehrere Bauteile der Luftspinndüse abschnittsweise, bevorzugt an der gesamten Innenfläche in der Wirbelkammer eine Antihaftbeschichtung aufweisen.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spinnelements sieht vor, dass die Antihaftbeschichtung einen geringeren Reibungskoeffizienten als das darunterliegende Material des Spinnelements aufweist, wodurch in vorteilhafter Weise einerseits ein Haftenbleiben von Fasern und/oder von auf den Fasern oder auf dem Garn befindlichem Additiv verhindert und zum anderen ein besseres Gleiten der Fasern auf der Oberfläche des Spinnelements erreicht wird. Insbesondere bei einem Spinnkonus als oberflächenbeschichtetes Spinnelement kann in vorteilhafter weise eine höhere Drehzahl der Fasern auf dem Spinnkonus erreicht werden. Bevorzugt hat die Oberfläche der Antihaftbeschichtung einen wenigstens um 10 %, besonders bevorzugt um 25 % und ganz besonders bevorzugt um 50 % geringeren Reibungskoeffizienten als das Material des Spinnelements, insbesondere im Bereich unterhalb der Antihaftbeschichtung.

Um eine besonders geringe Haft- und/oder Gleitreibung zwischen dem Spinnelement und den Fasern bzw. dem Garn zu gewährleisten, ist bevorzugt, dass der Reibungskoeffizient der faser- und/oder fadenführenden Oberfläche mit der Antihaftbeschichtung kleiner als 0,4, bevorzugt kleiner als 0,35, besonders bevorzugt kleiner als 0,3 ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Spinnelements ist die Antihaftbeschichtung aus einem fluorierten Kohlenwasserstoff oder einem fluorierten Kohlenwasserstoffpolymer, insbesondere aus Polytetrafluorethlyen (Teflon, PTFE) und/oder aus einem Perfluoralkoxyalkan-Polymer bzw. einem Perfluoralkoxypolymer (PFA) und/oder aus einem Fluorethylen-Propylen-Polymer bzw. einem Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen- Copolymer (FEP) gebildet. Dabei weist die Antihaftbeschichtung bevorzugt einen Anteil von PTFE, FEP und/oder PFA von über 50 % auf und ist besonders bevorzugt zu wenigstens 90 % daraus gebildet. Dabei kann die Antihaftbeschichtung neben PTFE, FEP und/oder PFA auch noch weitere Polymer- und/oder Hilfsstoffe enthalten, bevorzugt aber nicht über 5 % bezogen auf die Gesamtmasse der aufgebrachten Antihaftbeschichtung. Bevorzugt weist die Antihaftbeschichtung als Hauptbestandteil PTFE auf und ist besonders bevorzugt im Wesentlichen daraus gebildet, da PTFE typischerweise einen Reibungskoeffizienten von etwa 0,25 und einen Reibwert < 0,05 aufweist. Das mechanisch etwas weichere PFA hat gewöhnlich einen etwas geringeren Reibungskoeffizienten von etwa 0,2 - 0,25 und FRP weist eine höhere Festigkeit als PFTE auf, jedoch auch einen geringfügig höheren Reibungskoeffizienten.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spinnelements ist die faser- und/oder fadenführende Oberfläche wenigstens ein Oberflächenabschnitt eines Spinnkonus und/oder einer Nadel und/oder einer Pinzette einer Luftspinndüse, wodurch in einfacher Weise Faser-, Avivage- und/oder Polymerablagerungen vermieden werden können. Besonders bevorzugt ist das Spinnelement ein Spinnkonus und/oder eine Nadel und/oder eine Pinzette einer Luftspinndüse. Ebenfalls bevorzugt ist die gesamte faser- und/oder fadenführende Oberfläche bzw. die gesamte Oberfläche des Spinnkonus und/oder der Nadel und/oder der Pinzette, die mit Fasern und/oder einem Garn in Kontakt gelangen kann, mit einer Antihaftbeschichtung beschichtet. Insbesondere bevorzugt ist jedoch wenigstens die Spitze des Spinnkonus, um welchen die Fasern zum Ausbilden des luftgesponnenen Garns gewunden werden, mit einer Antihaftbeschichtung beschichtet.

Besonders bevorzugt ist das Spinnelement ein Spinnkonus, dessen, insbesondere faser- und/oder fadenführende, Oberfläche wenigstens im Bereich der Spitze, bevorzugt über wenigstens 10 %, besonders bevorzugt über wenigstens 25 % und ganz besonders bevorzugt über wenigstens 50 % der in Garnabzugsrichtung verlaufenden Länge des Spinnkonus und weiterhin bevorzugt über wenigstens 10%, besonders bevorzugt über wenigstens 25% entlang seiner Umfangsrichtung eine Antihaftbeschichtung aufweist. Zudem kann der Spinnkonus auch über seine gesamte Länge in Garnabzugsrichtung und/oder Umfangsrichtung der faser- und/oder fadenführenden Oberfläche bzw. des gesamten Spinnkonus eine Antihaftbeschichtung aufweisen.

Die faser- und/oder fadenführende Oberfläche kann relativ zu dem durch die Luftspinndüse laufenden Garn bzw. Faserband beliebig angeordnet sein, wobei die faser- und/oder fadenführende Oberfläche nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine das Garn und/oder das Faserband umgebende Oberfläche ist. Umgebend bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Garn und/oder das Faserband im Inneren der Luftspinndüse zumindest teilweise von der faser- und/oder fadenführenden Oberfläche umschlossen wird, wobei die faser- und/oder fadenführende Oberfläche das Garn und/oder das Faserband bevorzugt zu wenigstens 90°, besonders bevorzugt zu wenigstens 180°, ganz besonders bevorzugt zu wenigstens 270° und insbesondere bevorzugt im vollen Umfang umgibt.

Dabei ist es insbesondere bevorzugt, dass die das Garn und/oder das Faserband umgebende Oberfläche eine Innenwandung einer Luftspinndüse, insbesondere eine Innenwand einer Wirbelkammer, ist, wodurch in vorteilhafter Weise Ablagerungen an der Innenwandung und insbesondere im Bereich von in die Wirbelkammer führenden Düsenbohrungsöffnungen verhindert werden, sodass der Luftdurchsatz zum Erzeugen des Luftspinngarns aufrechterhalten wird. Grundsätzlich kann nur ein Teil der Innenwandung einer Luftspinndüse und insbesondere der Wirbelkammer beschichtet sein, wobei bevorzugt wenigstens der die Düsenbohrungsöffnungen aufweisende Teil der Innenwandung und besonders bevorzugt die gesamte Innenwandung eine Antihaftbeschichtung aufweist.

Grundsätzlich kann die Antihaftbeschichtung des Spinnelements eine beliebige Dicke und einen beliebigen Aufbau aufweisen. Bevorzugt weist die Antihaftbeschichtung jedoch eine Schichtdicke zwischen 2 pm und 2 mm, bevorzugt zwischen 5 pm und 500 pm, besonders bevorzugt zwischen 10 pm und 200 pm und ganz besonders bevorzugt zwischen 10 pm und 150 pm auf, wodurch einerseits die Oberflächeneigenschaften positiv beeinflusst werden und sich andererseits keine Änderung der Geometrie innerhalb der Luftspinndüse aufgrund der Antihaftbeschichtung ergibt. Zudem weist die Antihaftbeschichtung bevorzugt über die gesamte Schichtdicke einen homogenen Aufbau auf.

Neben der Verringerung der Haft- und Gleitreibung kann die Antihaftbeschichtung noch beliebige weitere Funktionen aufweisen. Insbesondere bevorzugt weist die Antihaftbeschichtung eine antistatische Oberfläche auf, wodurch das Spinnelement besonders für Polymer- und Kunststofffasern, insbesondere für Polyesterfasern, geeignet ist, da sich die Fasern an der Kunststoffoberfläche nicht elektrostatisch aufladen und/oder daran haften bleiben.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spinnelements wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Figur zeigt:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht von Bauteilen einer Luftspinndüse einschließlich eines Spinnelements mit einer Antihaftbeschichtung.

Bei einer schematisch in der Figur 1 dargestellten Luftspinndüse 2 einer Luftspinnmaschine wird ein Faserband 4 aus einem Streckwerk über ein Lieferwalzenpaar 10 einer Wirbelkammer der Luftspinndüse 2 zugeführt, um die außenliegenden Fasern des Faserbandes 4 um einen Faserkern zu verwirbeln und dabei ein Garn 3 zu bilden.

Dazu weist die Luftspinndüse 2 mehrere Spinnelemente 1 auf, die jeweils eine faser- bzw. fadenführende Oberfläche 5 aufweisen. Eines der Spinnelemente 1 ist eine Nadel 9, die eine faserführende Oberfläche aufweist und im Bereich einer Fasereintrittsöffnung der Luftspinndüse 2 angeordnet ist, während ein anderes Spinnelement 1 ein Spinnkonus 8 ist, der im Bereich seiner Spitze eine faser- und fadenführende Oberfläche 5 hat.

Um die Haft- und Gleitreibung zwischen den Spinnelementen 1 zu verringern und somit einen höheren Umwindefaserwinkel und folglich eine höhere Garnfestigkeit zu erzielen, ist wenigstens auf der Spitze des Spinnkonus 8 eine Antihaftbeschichtung 6 aufgebracht. Diese Antihaftbeschichtung 6 ist nach diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Polytetrafluorethlyen (Teflon-, PTFE-)-Beschichtung, die flächig und mit glatter Oberfläche auf das Material 7 des Spinnkonus 8 aufgebracht ist und dabei einen deutlich geringeren Reibungskoeffizienten als das Material 7 des Spinnkonus 8 aufweist. Alternativ zur Teflon- Beschichtung kann die Beschichtung nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel beispielsweise aus einem Perfluoralkoxyalkan-Polymer bzw. einem Perfluoralkoxypolymer (PFA) oder aus einem Fluorethylen-Propylen-Polymer bzw. einem Tetrafluorethylen- Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP) oder einem Gemisch der genannten Beschichtungen gebildet sein.

Zusätzlich zu wenigstens einem Oberflächenabschnitt des Spinnkonus 8 kann zudem auch der mit dem Faserband 4 in Kontakt gelangende Teil der Nadel 9 eine Antihaftbeschichtung 6 aufweisen, die bevorzugt ebenfalls aus einem fluorierten Kohlenwasserstoff oder einem fluorierten Kohlenwasserstoffpolymer, insbesondere aus Polytetrafluorethlyen (Teflon, PTFE) und/oder aus einem Perfluoralkoxyalkan-Polymer bzw. einem Perfluoralkoxypolymer (PFA) und/oder aus einem Fluorethylen-Propylen-Polymer bzw. einem Tetrafluorethylen- Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP) gebildet ist.

Zusätzlich zu den vorgenannten faser- und/oder fadenführenden Oberflächen 5 kann auch eine das Faserband 4 und/oder das Garn 3 umgebende Oberfläche, insbesondere wenigstens ein Teil einer Innenwandung der Luftspinndüse 2 und besonders bevorzugt dabei eine Innenwand einer Wirbelkammer, ebenfalls eine Antihaftbeschichtung 6 aufweisen, die ganz besonders bevorzugt die gleiche chemische Zusammensetzung aufweist, wie die Antihaftbeschichtung 6 des oder der Spinnelemente 1. Bezugszeichenliste

Spinnelement

Luftspinndüse

Garn

Faserband faser- und/oder fadenführende Oberfläche

Antihaftbeschichtung

Material

Spinnkonus

Nadel

Lieferwalzenpaar