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Dokumentenidentifikation DE4028838A1 14.03.1991
Titel Verfahren zur Voraussage der Raupenlänge von Garn
Anmelder Du Pont Canada Inc., Mississauga, Ontario, CA
Erfinder Turek, Douglas Edward, Clayton North, Victoria, AU
Vertreter Abitz, W., Dipl.-Ing.Dr.-Ing.; Morf, D., Dr.; Gritschneder, M., Dipl.-Phys.; Frhr. von Wittgenstein, A., Dipl.-Chem. Dr.phil.nat., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 11.09.1990
DE-Aktenzeichen 4028838
Offenlegungstag 14.03.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.03.1991
IPC-Hauptklasse D02G 1/00
IPC-Nebenklasse D02G 1/12   
Zusammenfassung Verfahren zum Voraussagen von Veränderungen der Raupenlänge (Kräusellänge) von Garn. Das Verfahren wird in Systemen eingesetzt, bei denen Garn durch einen Satz beheizter Rollen geleitet wird, um die Faser zu bauschen, und dann einem Luftstrahl ausgesetzt wird, um das Garn von den Rollen abzuziehen und auf eine umlaufende Trommel zu legen. Diese Trommel weist ein die zylindrische Außenseite der Trommel bildendes texturiertes Endlossieb auf sowie einen das Sieb tragenden Rahmen. Auf dem Sieb entsteht auf diese Weise ein Kräuselgarn. Dann wird Luft aus der Mitte der genannten Trommel ausgestoßen, um die Luft durch das Sieb zu leiten und das Garn abzukühlen. Danach wird das Garn unter Verwendung von Aufwickelrollen von dem Sieb abgezogen. Das Verfahren zur Voraussage einer Änderung der Garnraupenlänge umfaßt den Schritt, während einer vorgegebenen Zeitdauer folgende Größen zu messen: Die Änderung der Temperatur der ausgeblasenen Luft (dT1), die Änderung der Temperatur des Garns (dT2), nachdem es von der Trommel abgenommen ist, und die Änderung der Spannung des Garns (dF), nachdem es von der Trommel abgenommen ist. Die Änderung der Raupenlänge (dL) nach dieser vorgegebenen Zeitdauer wird dann vorausberechnet unter Verwendung der Beziehung:
<formula>
worin a, b und c gewichtete Mittel sind und a + b + c = 1 und worin
<formula>
empirisch bestimmte Konstante sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Methode zur Voraussage der Raupenlänge (Kräusellänge) von Garn.

Garne aus Polyamid oder Polyester und ähnlichem Material werden üblicherweise gebauscht, wenn sie für Teppiche und andere Verwendungszwecke eingesetzt werden sollen, bei denen Bauschfasern erforderlich sind; die Garne werden dazu durch einen Satz von beheizten Rollen geleitet. Dann wird auf das Garn ein Luftstrahl gerichtet, der es von den Rollen abzieht und auf eine umlaufende Trommel legt. Die umlaufende Trommel besitzt ein texturiertes Endlossieb, das einen zylindrischen Mantel der Trommel darstellt, sowie einen das Sieb tragenden Rahmen. Das Garn bildet "Raupen" (Kräusel), d. h., es wird geknickt oder gebüschelt, sobald es das Sieb berührt, weil kein Zug auf das Garn ausgeübt wird. Aus der Trommelmitte wird Luft abgesaugt, um Luft durch das Sieb zu saugen und das Garn abzukühlen. Das Garn wird dann während etwa einer Vierteldrehung der Trommel von dieser mitgeführt, damit es ausreichend abkühlt, und wird dann mit Hilfe von Abnahmerollen von der Trommel abgezogen. Die Raupenlänge sollte ziemlich konstant sein, um zu gewährleisten, daß gleichmäßige Bauschigkeit erreicht wird.

Der hier verwendete Begriff "Raupenlänge" ("Kräusellänge") soll die Länge des geknickten oder gebüschelten Garns bezeichnen, die auf der Trommel aufliegt. Dieser Parameter steht in direkter Beziehung zu der Länge der Zeit, während welcher das Garn auf der Trommel verbleibt und kann daher in Länge oder in Zeit angegeben werden. Im praktischen Betrieb kann das Garn nicht ausreichend lange auf der Trommel verbleiben und ist daher unter Umständen nicht ausreichend abgekühlt. Außerdem kann die Raupenlänge in weitem Maße schwanken, so daß kein Garn mit gleichbleibenden Eigenschaften erzielt wird.

Es ist erforderlich, die Änderungen der Raupenlänge vorauszusagen, um die Bauschigkeit des Garns zu überwachen. Es ist ferner erforderlich, Änderungen der Raupenlänge zu überwachen, um optimale Bauschigkeit zu erhalten oder aufrechtzuerhalten.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung gibt eine Methode zur Voraussage der Änderungen der Raupenlänge von Garn an, wobei das genannte Garn folgende Verfahrensschritte durchläuft:

das Garn wird zum Bauschen der Faser durch einen Satz behetzter Rollen geleitet;

das genannte Garn wird einem Luftstrahl ausgesetzt, der das Garn von den Rollen abzieht und es auf eine umlaufende Trommel auflegt, die ein texturiertes Endlossieb besitzt, das einen Außenmantel der genannten Trommel darstellt, sowie einen Tragrahmen für das genannte Sieb, wodurch das Garn auf dem genannten Sieb Raupenform erhält;

aus der Mitte der genannten Trommel wird Luft abgesaugt, damit Luft das genannte Sieb durchsetzen und das Garn abkühlen kann;

das genannte Garn wird unter Anwendung von Aufnahmerollen von dem genannten Sieb abgezogen;

das genannte Verfahren umfaßt:

das Messen der Temperaturänderung der Absaugluft (dT1), der Temperaturänderung des Garns (dT2) stromab von der Trommel und der Spannungsänderung des Garns (dF), wenn es nach einer vorgegebenen Zeitdauer von der Trommel aufgenommen wird;

das Voraussagen der Änderungen (dL) der Raupenlänge nach der genannten Zeitdauer unter Anwendung der Beziehung:



worin a, b und c gewichtete Mittel sind und a + b + c = 1; und worin



sämtlich empirisch bestimmte Konstante sind.

Vorzugsweise umfaßt das Verfahren außerdem den Schritt der Messung der Änderung der Wickelgröße (dP) des Garnwickels, zu dem das genannte Garn während der genannten Zeitdauer aufgewickelt ist, und das Voraussagen der Änderungen (dL) der Raupenlänge durch Anwenden der Beziehung:



worin a, b, c und e gewichtete Mittel sind a + b + c + e = 1; und worin (dP&sub0;)/(dL&sub0;) empirisch bestimmt wird.

In besonders bevorzugter Weise umfaßt das Verfahren außerdem den Schritt der Steuerung der Raupenlänge durch Einstellen eines Prozeßparameters, der ausgewählt ist aus: Temperatur der genannten beheizten Rollen, Absaugluftrate der genannten Absaugluft, Drehzahl der Abnahmerolle oder Luftstrahldruck, wenn die Änderung der Kräusellänge von einer geforderten Änderung der Raupenlänge abweicht.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Erfindung wird nachstehend anhand der hierunter genannten Figuren beschrieben, die Folgendes darstellen:

Fig. 1 eine schematische Wiedergabe der Einrichtung zur Garnbearbeitung;

Fig. 2 ein Diagramm des Raupenortes in Abhängigkeit von der Garntemperatur; und

Fig. 4 ein Diagramm des Raupenortes in Abhängigkeit von der Temperatur der Absaugluft.

Eine bevorzugte Ausbildung des Verfahrens wird anhand der Fig. 1 beschrieben. Das Garn 10 wird zunächst durch einen Satz beheizter Walzen 12 erwärmt. Dann wird es von einem Luftstrahl 14 angeblasen, der das Garn von den Walzen wegzieht und es auf eine umlaufende Trommel 16 legt. Die umlaufende Trommel besitzt ein texturiertes Endlossieb 18, das einen zylindrischen Außenmantel der Trommel darstellt, sowie einen Tragrahmen 20 für das Sieb. Sobald das Garn das Sieb berührt, bildet es eine Raupe 22, weil das Garn praktisch ohne Spannung ist. Luft wird aus der Mitte 24 der Trommel durch einen Absaugkanal 26 gesaugt, um Luft durch das Sieb abzuziehen und das Garn abzukühlen. Das Garn kann über eine Strecke von etwa einer halben Trommeldrehung auf der Trommel verbleiben und wird dann unter Verwendung von Abnahmerollen 28 von der Trommel abgezogen. Dann wird das Garn durch Aufwickelrollen 29 an einen Wickel 30 geleitet, auf den es aufgewickelt wird.

Die Raupenlänge kann durch eine Anzahl verschiedener Prozeßparameter beeinflußt werden. Wenn die beheizten Rollen 12 zu heiß sind, wird das Garn heißer. Daher wird das Garn leichter von der Trommel 16 abgenommen, wodurch die Raupenlänge abnimmt. Wenn von dem Garn, solange es sich auf der Trommel 16 befindet, zu wenig Wärme abgeführt wird, ist die Temperatur der Absaugluft niedriger, und die Raupe bleibt kürzer. Die Raupenlänge steht daher in umgekehrtem Verhältnis zu der Garntemperatur und in direkter Beziehung zu der Temperatur der Absaugluft. Wenn die Abnahmespannung des Garns bei seinem Abziehen von der Trommel zu hoch ist, nimmt die Raupenlänge ab, so daß zwischen beiden umgekehrte Proportionalität besteht. Eine Änderung der Wickelgröße des Garns, wenn es auf einen Wickel gewickelt wird, ist ein Hinweis auf die Faserbauschigkeit und somit direkt proportional der Raupenlänge.

Änderungen der Temperatur der Absaugluft, der Garnspannung bei der Abnahme, der Garntemperatur bei der Abnahme und der Wickelgröße können daher in Beziehung gesetzt werden zu Änderungen der Raupenlänge unter Anwendung von Gl. 2. Aber auch Gl. 1 kann ausreichend genaue Ergebnisse liefern, weil die Wickelgröße ergänzende Information gibt, die die Gesamtgenauigkeit der Voraussage verbessert, aber nicht unbedingt erforderlich ist, um sinnvolle Ergebnisse zu liefern.

Der erste Satz von Konstanten:



wird empirisch bestimmt. Versuche, bei denen die Länge der Garnraupe variiert wird und die Meßfühlerraktionen beobachtet werden, liefern die für die erstmalige Bestimmung der Koeffizienten erforderlichen Daten. Die Raupenlänge kann, wie oben angegeben, durch zahlreiche Prozeßveränderungen beeinflußt werden. Die bevorzugte Methode zur Veränderung der Raupenlänge ist eine Änderung der Drehzahl sowohl der Abnahmerollen 28 als auch der Aufwickelrollen 29 bei Konstanthaltung der Aufwickelspannung. Bei höherer Drehzahl der Abnahmerolle wird die Raupenlänge verringert (d. h., der Punkt des Übergangs von dem entspannten zum gespannten Zustand wird näher an den Luftstrahl 14 gebracht), während eine Herabsetzung der Rollendrehzahl eine längere Raupe entstehen läßt. Entsprechende Heraufsetzung und Herabsetzung der Drehzahl der Aufwickelrolle wird angewandt, um eine gleichbleibende Aufwickelspannung zu erzielen.

Bestimmte Prozesse lassen mehr als nur einen Fadenlauf oder nur einen Garnwickel aus einer Spinn-Position entstehen. In solchen Fällen können getrennte Beziehungen angewandt werden, um die Raupenlänge für einzelne Fadenläufe vorauszusagen, oder es kann ein einziges Muster angewandt werden, um die mittlere Raupenlängenänderung vorauszusagen. Somit können die Beziehungen aus den Gleichungen (1) und (2) auf der Grundlage eines einzelnen Fadenlaufs oder einer mittleren Raupenlänge L abgeleitet werden.

Die erste Konstante wird durch Versuche bestimmt, bei denen T2 (Garn-Abnahmetemperatur), F (Garn-Abnahmespannung) und P (Garnwickelgröße) konstant gehalten werden, L (Raupenlänge) in der oben beschriebenen Weise variiert wird und T1 (Absaugtemperatur) gemessen wird. Eine Kurve L als Funktion von T1 wird aufgrund dieser Information gezeichnet, und die Neigung der Kurve liefert die erste Konstante. Die zweite Konstante wird ermittelt durch die Vornahme von Versuchen, in denen T1, F und P konstant gehalten, L variiert und T2 gemessen wird. Eine Kurve L als Funktion von T2 wird dann aus diesen Informationen gezeichnet, und die Neigung der Kurve liefert die zweite Konstante. Die dritte Konstante wird bestimmt durch die Vornahme von Versuchen, bei denen T1, T2 und P konstant gehalten, L variiert und F gemessen wird. Eine Kurve L als Funktion von F wird aus dieser Information abgeleitet, und die Neigung der Kurve liefert die dritte Konstante. Die vierte Konstante ergibt sich aus Versuchen, bei denen T1, T2 und F konstant gehalten werden, L variiert und P gemessen wird. Aus diesen Informationen wird eine Kurve von L als Funktion von P entworfen, und die Neigung dieser Kurve liefert die vierte Konstante.

L kann anhand von Skalenstrichen 32 am Umfang der Trommel gemessen werden. T1 wird gemessen, indem ein Thermoelement 34 in den Absaugkanal 26 eingeführt wird. Zur Messung von T2 wird ein Temperaturfühler in einem Abnahmezapfen 38 angeordnet. Bei dem Sensor handelt es sich um einen Widerstands-Temperaturmesser in einer Koaxialbohrung in dem Zapfen. Der Zapfen besitzt einen isolierenden Überzug mit darin befindlicher Öffnung, so daß das Garn den Zapfen berühren kann. Die Abnahmespannung wird mit Hilfe eines Garn-Dehnungsmessers 40 bestimmt, in welchem ein Dehnungsmeßstreifen benutzt wird, der sich proportional zu der Garnspannung verbiegt.

Der zweite Satz von Konstanten a, b, c und e stellt gewichtete Mittel dar. Vorzugsweise wird davon ausgegangen, daß alle Parameter T1, T2, F und P für die Bestimmung von L gleiches Gewicht haben, so daß a = b = c = e = R. Andererseits können diese Konstanten, nachdem der erste Satz von Konstanten bestimmt ist, auch durch Anwendung üblicher linearer Regressionsverfahren ermittelt werden, um die Genauigkeit der Voraussage zu verbessern.

Die Beziehung von Gl. (1) oder Gl. (2) kann benutzt werden, entweder um die Raupenlängen-Änderungen zu überwachen oder um die Längenänderungen zu steuern. Um die Längenänderungen zu steuern, wird die vorausgesagte Längenänderung überwacht. Wenn die vorausgesagte Längenänderung von einer verlangten Änderung abweicht, können die Temperatur der beheizten Rollen 12, der Druck des Luftstrahls 14, die Absaugrate an der Trommel 16 und die Drehzahl der Abnahmerollen 28 eingestellt werden, um die Änderung der Raupenlänge zu modifizieren.

Die Erfindung soll durch das nachstehende Beispiel weiter erläutert werden.

Beispiel

Die folgenden Kurven haben sich aus Versuchen ergeben, bei denen die Drehzahlen der Abnahme- und der Aufwickelrollen für zwei Fadenläufe von 1420 decitex Nylon 6,6-Garn bei wassergestützter Kühlung der Raupe auf der Trommel variiert wurden. Dieses Beispiel demonstriert die Voraussage der Richtung und der Größe der mittleren Fadenlauf-Raupenänderung, basierend auf begrenzten Testdaten.

Fig. 2 läßt die Beziehung zwischen der Raupenlänge und der Garn-Abnahmespannung, gemessen jeweils für den linken und den rechten Fadenlauf, erkennen. Die mittlere Neigung dieser Kurven wird zur Bestimmung des Koeffizienten (dF&sub0;/dL&sub0;) benutzt, der zur Voraussage einer Änderung der mittleren Raupenlänge erforderlich ist. Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen der Raupenlänge und der von einem Fühler in dem Führungszapfen gemessenen Garntemperatur, wiederum aufgezeichnet für jeden der beiden Fadenläufe. Die mittlere Neigung dieser Kurven entspricht dem Koeffizienten (dT2&sub0;/dL&sub0;). Schließlich zeigt Fig. 4 die Abhängigkeit der Temperatur der Absaugluft von Änderungen des mittleren Fadenlauf-Raupenorts, angewandt für die Bestimmung der Konstanten (dT1&sub0;/dL&sub0;).

Die Raupenlänge wird in Stunden-Einheiten gemessen, die Drehungsintervallen von 15° um den Umfang der Bauschtrommel entsprechen. Zu Vergleichszwecken wird die obenliegende Stelle der Trommel als die 12.00-Position bezeichnet, das Garn berührt die Trommel erstmalig in der 11.00-Position, und der Endpunkt der Garnraupe, an dem das Garn von der Trommel abgenommen wird, liegt zwischen 12.25 und 15.00, wie sich aus den Kurven ergibt. Diese Ortsangaben machen Gebrauch von einer Analogie zwischen dem Stundenort auf dem Zifferblatt einer Militäruhr und dem Ort der Raupe auf der Trommel.

Für dieses Beispiel ist die Wickelgröße unberücksichtigt geblieben, weil ein Gerät zur Messung der Wickelgröße nicht zur Verfügung stand. Es wurden von gleicher Gewichtung ausgegangen (a = b = c = 1/3).

Folgende Beziehung ließ sich ableiten:

dL(h) = -0,172/Gramm (dF) - 0,625 h/°C (dT2 + 1,43 h/°C (dT1)

Diese Beziehung wurde dann mit tatsächlichen Messungen von L verglichen. Die nachstehende Tabelle 1 gibt die Voraussage einer simulierten verringerten und vergrößerten Raupenlänge aus einer Bezugsposition wider (Steuerung). Aus der Tabelle ist zu entnehmen, daß das Modell die Richtung der Änderung der Raupenlänge zutreffend voraussagt. Der Fehler in der Abschätzung der Größe der Änderung kann durch weitere Untersuchungen und statistische Analyse von Prozeßdaten verbessert werden.

Tabelle 1


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Voraussage von Änderungen der Raupenlänge von Garn, wonach das genannte Garn durch folgende Verfahrensstufen geführt wird:

    das Garn wird durch einen Satz geheizter Rollen geleitet, um die Faser zu bauschen;

    das genannte Garn wird mit einem Luftstrahl angeblasen, um es von den Rollen wegzuziehen und auf eine umlaufende Trommel zu legen, die ein texturiertes Endlossieb besitzt, das einen äußeren Zylindermantel der genannten Trommel darstellt, sowie einen Tragrahmen für das genannte Sieb, wodurch das genannte Garn zu einer Raupe auf dem genannten Sieb geformt wird;

    aus der Mitte der genannten Trommel wird Luft abgesaugt, um Luft durch das genannte Sieb zu ziehen und das genannte Garn abzukühlen;

    welcher Prozeß umfaßt:

    das Messen der Temperaturänderung (dT1) der Absaugluft, der Temperaturänderung (dT2) des Garns bei dessen Abnahme von der Trommel und der Änderung der Spannung (dF) des Garns, wenn es von der Trommel nach einer vorgegebenen Zeitdauer abgenommen wird;

    Voraussagen der Änderungen der Raupenlänge (dL) nach der genannten Zeitdauer unter Anwendung der Beziehung:



    worin a, b und c gewichtete Mittel sind und a + b + c = 1;

    und worin



    sämtlich empirisch bestimmte Konstante sind.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 mit dem weiteren Schritt, die Änderung (dP) der Wickelgröße des Garnwickels zu messen, auf den das genannte Garn während der genannten Zeitdauer gewickelt wird, und die Änderungen (dL) der Raupenlänge vorauszusagen durch Anwendung der Beziehung



    worin a, b, c und e gewichtete Mittel sind a + b + c + e = 1; und worin (dP&sub0;)/(dL&sub0;) empirisch bestimmt ist.
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2 mit dem weiteren Schritt der Steuerung der Raupenlänge durch Einstellen eines Prozeßparameters, der ausgewählt ist unter: Temperatur der genannten geheizten Rollen, Absaugrate der genannten Absaugluft, Drehzahl der Abnahmerolle, wenn die Leitung der Raupenlänge von einer geforderten Änderung der Raupenlänge abweicht.






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