Der Durchmesser, ein Merkmal der Garnungleichmäßigkeit, und seine Auswirkung auf das Gewebeaussehen PDF
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FORSCHUNGSBERICHTE DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN Nr.1651 Herausgegeben im Auftrage des Ministerpräsidenten Dr. Franz Meyers von Staatssekretär Professor Dr. h. c. Dr. E. h. Leo Brandt Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. b. Waltber Wegener Dr.-Ing. Gerbard Egbers Institut für Textiltechnik der Rhein.-Westf. Techn. Hochschule Aachen Der Durchmesser, ein Merkmal der Garnungleichmäßigkeit, und seine Auswirkung auf das Gewebeaussehen Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH ISBN 978-3-663-06029-1 ISBN 978-3-663-06942-3 (eBook) DOI 10.1007/978-3-663-06942-3 Verlags-Nr.2011651 © 1966by Springer Fachmedien Wiesbaden Ursprünglich erschienen bei Westdeutscher Verlag, Köln und Opladen 1966 Gesamtherstellung : Westdeutscher Verlag Inhalt 1. Einleitung...................................................... 7 1.1 Die Darstellung der Faserverbandsungleichmäßigkeit . . . . . . . . . . . . 7 1.2 Die Ermittlung der Faserverbandsungleichmäßigkeit .. : . . . . . . . . . 7 2. Die Methoden zur Bestimmung der Durchmesserschwankungen eines Faserverbandes ................................................. 9 2.1 Die visuelle Prüfung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2 Die Beurteilung des vergrößert dargestellten Faserverbandes . . . . . 9 2.3 Die fotoelektrischen Meßverfahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3.1 Die Anstrahlung des Faserverbandes aus nur einer Richtung.. . .. 12 2.3.2 Die Anstrahlung des Faserverbandes aus mehreren Richtungen. . . 18 3. Die Überprüfung eines Gleichmäßigkeitsprüfgerätes mit fotoelektrisch arbeitendem Meßwertgeber .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 23 3.1 Die Anforderungen an ein Gleichmäßigkeitsprüfgerät . . . . . . . . . .. 23 3.2 Die Faktoren, die bei fotoelektrisch arbeitenden Meßwertgebern das Meßergebnis beeinflussen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 23 3.3 Der Zusammenhang zwischen der Masse und dem Durchmesser eines Faserverbandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 24 3.4 Die Versuchsergebnisse bei der Überprüfung eines fotoelektrisch arbeitenden Meßwertgebers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 30 3.4.1 Der Einfluß der Lage des Faserverbandes zwischen der Optik und der Fotozelle auf den Meßwert. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 31 3.4.2 Der Einfluß von Dick- und Dünnstellen auf den Meßwert ....... 36 3.4.3 Die Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 36 4. Die fotoelektrische Meßmethode bei der Prüfung des Ungleichmäßigkeits verhaltens von Garnen verschiedener Provenienz .... . . . . . . . . . . . . . . .. 39 4.1 Die fotoelektrische Meßmethode bei der Prüfung des Ungleich mäßigkeitsverhaltens von Mischgarnen aus Langflachs und Zellwolle 39 4.2 Die fotoelektrische Meßmethode bei der Prüfung des Ungleich mäßigkeitsverhaltens von Mischgarnen aus Kurzflachs und Zellwolle 43 4.3 Die fotoelektrische Meßmethode bei der Prüfung des Ungleich mäßigverhaltens von Streichgarnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 46 5 4.4 Die fotoelektrische Meßmethode bei der Prüfung des Ungleich- mäßigkeitsverhahens von Baumwollgarnen .................... 48 4.5 Die fotoelektrische Meßmethode bei der Prüfung des Ungleich mäßigkeitsverhahens von Zellwollgarnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 51 4.6 Die fotoelektrische Meßmethode bei der Prüfung des Ungleich mäßigkeitsverhahens von Kammgarnen aus Wolle und Polyester- fasern ... . .... . . . . . . . ... . . . ... . . . . . . . .. . . . . ... . . . . . . . ...... 55 4.7 Diskussion der Versuchsergebnisse ........................... 59 5. Zusammenfassung............................................... 62 6. Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 63 6 1. Einleitung 1.1 Die Darstellung der Faserverbandsungleichmäßigkeit Ein wesentliches Gebiet der Textilprüfung ist die Bestimmung der Ungleich mäßigkeit von Faserverbänden, da sich die Ungleichmäßigkeit des Garnes in hohem Maße auf das Aussehen des Gewebes auswirkt. Es ist daher wichtig, die Herstellung eines Garnes sorgfältig zu überwachen und die Ungleichmäßigkeit so gering wie möglich zu halten. Zur Charakterisierung des Ungleichmäßigkeits verhaltens gibt es bislang drei Kennfunktionen : die Längenvariationsfunktion, die Spektrumsfunktion und die Autokorrelationsfunktion. Über dieses Gebiet haben u. a. WEGENER und HOTH [1, 2, 3,4], WEGENER und ROSEMANN [5, 6, 7, 8], WEGENER [9, 10] sowie WEGENER und PEUKER [11, 12] eingehend berichtet. Zur Beurteilung des Ungleichmäßigkeitsverhaltens eines Faserverbandes geben WEGENER und HOTH [1] der Längenvariationsfunktion den Vorzug, weil diese die Querstreuung direkt enthält. Die Querstreuung müßte bei der Spektrums-und bei der Autokorrelationsfunktion zusätzlich ermittelt werden, was bislang auf experimentellem Wege nicht ohne weiteres möglich war. Sollen dagegen die Art und die Größe verschiedener Ungleichmäßigkeitseinflüsse (Perioden) beurteilt werden, so ist es zu empfehlen, die Spektrumsfunktion zur Beurteilung mit heranzuziehen. 1.2 Die Ermittlung der Faserverbandsungleichmäßigkeit Zur Ermittlung der drei Kennfunktionen sind verschiedene Verfahren bekannt. So kann z. B. die Bestimmung einer Längenvariationskurve nach der Methode des Schneidens und Wiegens erfolgen. Hierbei wird der Faserverband in eine Vielzahl von Stücken der verschiedenen Längen L zerschnitten. Die zu jeder gewählten Länge L gehörenden einzelnen Faserverbandstücke werden gewogen. Aus den Gewichten wird dann für jede Länge Lein Variationskoeffizient ermittelt. Das Verfahren ist sehr zeitraubend. Es wurde daher eine Reihe von Verfahren ent wickelt, bei denen die Masse, der Querschnitt oder der Durchmesser des Faser verbandes kontinuierlich gemessen wird. Der Faserverband läßt sich mechanisch, optisch, pneumatisch, kapazitiv oder mit Hilfe von Radioisotopen abtasten [13]. Weit verbreitet sind Gleichmäßigkeitsprüfgeräte, deren Meßwertgeber auf kapa zitiver Basis arbeiten. Bei der Verwendung kapazitiv arbeitender Meßwertgeber muß jedoch eine Anzahl von Störfaktoren in Kauf genommen werden, wodurch die Anwendung des Prüfverfahrens im Fabrikbetrieb mit Schwierigkeiten ver bunden ist. Der Meßkondensator reagiert sehr empfindlich auf Feuchtigkeits- 7 schwankungen und auf elektrostatische Aufladungen des Faserverbandes. Die elektrostatischen Aufladungen können im Meßkondensator eine Influenzspannung erzeugen oder gar zu Entladungen führen. Sie lassen sich allerdings durch eine geeignete Konstruktion des Meßkopfes und des Meßverstärkers sowie durch eine niedrige Durchlaufgeschwindigkeit weitgehend verhindern. Der Feuchtigkeits einfluß ist jedoch ein typischer Störfaktor des kapazitiven Meßsystems. Bei einer homogenen Feuchtigkeitsverteilung im Garn läßt sich der Feuchtigkeitseinfluß kompensieren. Feuchtigkeitsschwankungen jedoch lassen sich mit Hilfe der kapa zitiven Messung nicht von Masseschwankungen unterscheiden. So kann unter Umständen bei der Prüfung eine Nummernschwankung vorgetäuscht werden. Wenn das kapazitive Meßsystem benutzt wird, darf es nur in Räumen mit kon stantem Klima verwendet werden. Dabei wird unterstellt, daß die Faserverbände genügend lange im Prüfklima ausgelegt werden, damit die Fasern dieselbe Feuch tigkeit haben. Es versagt die kapazitive Meßmethode bei Mischgarnen, deren Komponenten ein unterschiedliches Feuchtigkeitsaufnahmevermögen haben. Die Dielektrizitätskonstante von Wasser ist etwa 16mal größer als die Dielektrizitäts konstante der Fasern. Bei einem mittleren Feuchtigkeitsgehalt des Faserverbandes von 8% geht die Feuchtigkeit genau so hoch in das Meßergebnis ein wie die Fasermasse. Besteht ein Faserverband aus 50% Wolle und aus 50% Polyester fasern, so kommt neben der eigentlichen Fasermasse praktisch nur der Feuchtig keitsanteil der Wollfasern zum Tragen, da die Wollfasern etwa vierzig mal mehr Feuchtigkeit aufnehmen als die Polyesterfasern. Für die Prüfung bestimmter Mischgespinste ist das kapazitive Meßsystem folglich ungeeignet. Um den Unzulänglichkeiten des kapazitiven Meßsystems zu begegnen, werden bei der Prüfung des Ungleichmäßigkeitsverhaltens von Faserverbänden u. a. fotoelektrisch arbeitende Meßwertgeber eingesetzt, wobei allerdings andere Un zulänglichkeiten in Kauf genommen werden müssen. Derartige Geräte sowie die Eigenschaften der fotoelektrischen Meßwertgeber werden nachfolgend beschrie ben. Weiter wird über die Ergebnisse einer Reihe von Versuchen, die am Institut für Textiltechnik der Technischen Hochschule Aachen mit einem fotoelektrischen Gleichmäßigkeitsprüfgerät durchgeführt wurden, berichtet. 8 2. Die Methoden zur Bestimmung der Durchmesserschwan kungen eines Faserverbandes 2.1 Die visuelle Prüfung Die älteste und zugleich einfachste Methode der Ungleichmäßigkeitsbeurteilung eines Faserverbandes ist subjektiv und besteht in einer rein visuellen Prüfung. Die Beurteilung erfolgt gefühlsmäßig. Kommt es nur darauf an festzustellen, ob die Gleichmäßigkeit eines Garnes für einen bestimmten Verwendungszweck aus reicht oder nicht, genügt es, das Garn mit einer dünn eingestellten Kette zu ver weben und das entstandene Gewebe in Augenschein zu nehmen. Bei einer dicht eingestellten Kette kommen die vorhandenen Garnungleichmäßigkeiten weniger zum Tragen. Einfacher und gebräuchlicher ist es jedoch, das Garn in flachen Schraubenwindungen auf eine Kontrasttrommel oder -tafel aufzuwickeln und es mit Fehlerstandards zu vergleichen. TOENNIESSEN [14, 15] verwendet konische Kontrasttafeln, bei denen periodische Schwankungen des Garndurchmessers an Moireerscheinungen sichtbar werden. Bei dem »line-Fil«-Gerät von Litty werden die Fäden von zwei Vergleichscops 31mal in 3 mm Abstand gegenläufig vor einer auswechselbaren Kontrastfläche hin- und hergeführt. Es wird mit einem Schnell gang (10 mjmin) oder mit einem Langsamgang (1,25 mjmin) gearbeitet. Eine Weiterentwicklung der konischen Kontrasttafel von TOENNIESSEN ist das Periodoskop von KÖB [16]. Das zu prüfende Garn wird über drei schraubenförmig gerillte Leitwalzen geführt, die so zueinander stehen, daß der Gesamtumfang von Windung zu Windung zunimmt. Periodische Durchmesserschwankungen des durchlaufenden Garnes lassen einen wandernden Moireeffekt entstehen. Die Durchlaufgeschwindigkeit des Garnes kann verändert werden. Bei den bisher beschriebenen Verfahren wird das dem Auge vermittelte Bild nicht fixiert. Dies ist jedoch mit Hilfe des »Vitno-Winders« der Firma Dikkers möglich. Das Garn wird auf zwei schraubenförmig gerillte Walzen schlauchförmig auf gewickelt. Zwischen die beiden Fadenlagen wird eine Kassette mit lichtempfind lichem Papier gebracht. Die Fadenlagen werden fotographisch registriert. Auf diese Weise entsteht ein auswertbares Identitätsbild. Mit einem neueren Gerät auf ähnlicher Basis, dem Copyfil-Gerät der Firma C.O.G.E. S. T. in Destelbergen, Belgien, lassen sich Kontaktfotokopien konischer Garntafeln herstellen. Der V or teil beider Verfahren besteht darin, daß diese Kopien zu Vergleichszwecken auf bewahrt werden können. 2.2 Die Beurteilung des vergrößert dargestellten Faserverbandes Die visuellen Verfahren sind infolge der subjektiven Beurteilung mehr oder weniger fehlerbehaftet. Besser sind dagegen die Verfahren der vergrößetten Dar- 9 stellung. Hiernach wird der Faserverband durch eine oder mehrere Lichtquellen beleuchtet und an festgelegten Stellen auf eine Bildfläche projiziert. So entwickelte BARELLA [17, 18, 19] ein Gleichmäßigkeitsprüfgerät, bei dem der Faserverband auf einem Bildschirm abgebildet wird. Die Beurteilung der Faserverbandsschwan kung kann durch visuelle Betrachtung, durch Bestimmung der Faseranzahl im Querschnitt oder durch Ausmessen des Durchmessers erfolgen. Die Konstruktion des » Gleichmäßigkeitsprüfgerätes Barella« ist aus der Abb. 1 ersichtlich. Die Fadenspannung wird sorgfältig konstant gehalten, da sie von erheblicher Be deutung für das Meßergebnis ist. BARELLA [20] fand, daß die Durchmesserschwan kungen besser ausgeprägt sind, wenn das Garn eine Nachdrehung erhält. Er stattet deshalb sein Gleichmäßigkeitsprüfgerät mit einer Nachdreheinrichtung aus. Wird die Länge des Faserverbandes während der Nachdrehung konstant gehalten, so sind die gemessenen Durchmesserschwankungen geringer, als wenn der Faser verband während der Nachdrehung schrumpfen kann [20]. TIANA RAGASOL [21] entwickelte ein Gleichmäßigkeitsprüfgerät, bei dem der bewegte Faserverband vergrößert und bei offenem Verschluß fotographiert wird (Abb.2). Durchmesser schwankungen des bewegten Faserverbandes bewirken, daß die Konturen des foto graphierten Faserverbandstückes verwischt werden. Je größer die Durchmesser schwankungen sind, desto breiter ist das Bild. TIANA RAGASOL ermittelt aus der m AW G1 ~K2 0-8 I~ ~@~ LS I OP /l F:f2J I K1AlD ,~v I F1~fi>._-~ e I tt) i BR li Abb. 1 Gleichmäßigkeitsprüfgerät Barella (1950) BR regulierbare Bremse; DVDrehvorrichtung; Kl, K2 Klemmen; FM Faden spannungs-Meßgerät; F B Faserverband ; L Lichtquelle; 0 P Optik; A W' Abzugs walzen; LS Bildschirm 10
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