Einfluß verschiedener Endstrecken bei verkürzten Kammgarn-Spinnverfahren auf die Ungleichmäßigkeit und auf die dynamometrischen Eigenschaften von Mischgespinsten aus Wolle und kunstgeschaffenen Fasern

88 Pages·1964·3.146 MB·German

by  Prof. Dr.-Ing. Walther Wegener, Dr.-Ing. Hans Peuker (auth.)

FORSCHUNGSBERICHTE DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN
Nr.1314
Herausgegeben
im Auftrage des Ministerpräsidenten Dr. Franz Meyers
von Staatssekretär Professor Dr. h. c. Dr. E. h. Leo Brandt
DK 677.051.72.004.13:677.022:677.313.002.234
311.15+539.3/.4: 677.061.1 :677-165.4
Prof. Dr.-Ing. Walther Wegener
Dr.-Ing. Hans Peuker
Institut für Textiltechnik der Rhein.-Westf. Techn. Hochschule Aachen
Einfluß verschiedener Endstrecken
bei verkürzten Kammgarn-Spinnverfahren
auf die Ungleichmäßigkeit
und auf die dynamometrischen Eigenschaften
von Mischgespinsten aus Wolle
und kunstgeschaffenen Fasern
WESTDEUTSCHER VERLAG· KÖLN UND OPLADEN 1964
ISBN 978-3-663-06267-7 ISBN 978-3-663-07180-8 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-07180-8
Verlags-Nr.011314
© 1964 by Westdeutscher Verlag, Köln und Opladen
Gesamtherstellung: Westdeutscher Verlag
Inhalt
1. Einleitung .................................................... 7
1.1 Dispersionsparameter und Variabilitätskoeffizienten ............ 7
1.2 Betrachtungsmöglichkeiten bei Mischgespinsten ............... 7
1.2.1 Unterschiede zwischen den Garnquerschnitten Q bzw. den Garn-
schnittlängen L ........................................... 7
1.2.2 Unterschiede innerhalb der Garnquerschnitte Q . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.3 Dublieren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.4 Wurzelgesetz ............................................. 10
1.5 Gesamtdublierung eines Spinnprozesses ...................... 11
1.6 Verziehen und Dublieren. . . . .. . . . .. . . . .. .. . . . . .. . . . .. .. . . . .. 12
1.6.1 Erweitertes Wurzelgesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 12
1.6.2 Mindest-Gesamtverzug bei Mischgarnen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2. Kammgarnsysteme ............................................. 16
3. Entwicklung zum Kurzsortiment mit Hochverzugs-Schnelläufer-Finis-
seur 18
3.1 Nadelwalzenstrecken (1. Entwicklungsphase) ................ : 18
3.2 Hechelstrecken (2. Entwicklungsphase) ..................... . 18
3.3 Regel-und Schnelläuferstrecken (3. Entwicklungsphase) ....... . 19
3.4 Hochverzugs-Finisseure (4. Entwicklungsphase) .............. . 19
3.5 Versuche mit hochverzugsorientierten Finisseur-Streckwerks-
umbauten ............................................... . 22
4. Untersuchungen................................................ 23
4.1 Polyester-Wolle-Mischgespinste............................. 23
4.2 Vorteile des Finisseur-Hochverzuges für Mischgespinste ........ 24
4.3 Aufgabenstellung ......................................... 25
5. Versuchsbedingungen .......................................... 26
5.1 Benutzte Fasermischung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26
5.1.1 Mischungsgesichtspunkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5
5.1.2 Faserlänge ............................................... 29
5.1.3 Faserdurchmesser ......................................... 29
5.2 Spinnplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.3 Verschiedene Endstrecken (Finisseure) ....................... 34
6. Versuchsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 36
6.1 Ungleichmäßigkeit der Garne' . . . . . .. .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. 36
6.1.1 Merkmal »Gewicht« . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 36
6.1.2 Merkmal»Drehung«.. . . .. . . . .. . . .. . .. . . .. . . . .. . . .. . . .. . . .. 40
6.1.3 Merkmal »Optischer Durchmesser« .......................... 41
6.1.4 Merkmal »Reißkraft« ...................................... 42
6.1.5 Merkmal »Reißdehnung« . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
6.1.6 Merkmal »Aussehen« ...................................... 43
6.1.7 Perioden und Verzugswellen ............................... , 46
6.2 Ungleichmäßigkeit der Flächengebilde ....................... 46
6.2.1 Merkmal »Gewicht« . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
6.2.2 Merkmal »Aussehen« ...................................... 48
7. Schlußbetrachtung zu den Versuchen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 54
8. Neue Finisseure des französischen Kammgarnsystems
(5. Entwicklungsphase) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 55
8.1 Mailand (Sept. 1959) ...................................... 55
8.2 Stand im Sommer1962 .................................... 55
9. Anhang....................................................... 61
9.1 Rechnerische (statistische) Behandlung der Ungleichmäßigkeits-
schwankungen von Mischgespinsten für die Praxis ............. 61
9.1.1 Schwankungen des Fasergewichtes .......................... 62
9.1.2 Gewichtsbetontes Mischungsverhältnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 64
9.1.3 Schwankungen der Faseranzahl ............................. 66
9.1.4 Anzahlbetontes Mischungsverhältnis ......................... 68
9.2 Kapazitive Meßmethode bei Mischgarnen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
10. Zusammenfassung.............................................. 72
11. Literaturverzeichnis............................................. 75
6
1. Einleitung
1.1 Dispersionsparameter und Variabilitätskoeffizienten
Um das Ungleichmäßigkeitsverhalten eines Gespinstes charakterisieren zu können,
müssen die Häufigkeitsverteilungen der diskreten oder stetigen Ungleichmäßig
keitsmerkmale ermittelt werden. Wichtige Ungleichmäßigkeitsmerkmale sind:
Gewicht, Faseranzahl, Drehung, Durchmesser, Volumen, Festigkeit, Dehnung
und Aussehen. Mit Ausnahme des meßtechnisch z. Z. noch nicht exakt erfaßbaren
Merkmals »Aussehen« treten die Merkmale als zahlenmäßige Meßgrößen auf. Bei
einer vorwiegend statistischen Behandlung dieser Größen werden nicht die
Häufigkeitsverteilungen selbst, sondern die hierfür charakteristischen Parameter
zur Beurteilung herangezogen. Im Vordergrund des Interesses stehen hierbei die
Dispersionsparameter1 Standardabweichung s und Streuung S2. Ein direkter Ver
gleich von auf verschiedene Längen oder verschiedene Flächen bezogenen, in
absoluten Maßen gemessenen s- bzw. s2-Werten wäre unzweckmäßig und unter
Umständen irreführend. Hier empfiehlt es sich, als Verhältniszahl die Relation der
Dispersion zu einer den Durchschnitt kennzeichnenden Norm, z. B. zu einem
Lokalisationsparameter , zu wählen 1. Solche maßzahlunabhängige Verhältnisse
der allgemeinen Form
V an.a b OIllt'a" tsk oe ffiZ'l ent = Dispersionsparameter . 100 [0//0 ]
Lokalisationsparameter
werden in dieser Arbeit dazu benutzt, das Ungleichmäßigkeitsverhalten zu
charakterisieren (Längen- und Flächenvariationskoeffizienten).
1.2 Betrachtungsmöglichkeiten bei Mischgespinsten
Für eine Analyse der Unterschiede des Ungleichmäßigkeitsverhaltens von Misch
gespinsten kommen, je nachdem, wie sich die Faserkomponenten voneinander
unterscheiden, zwei Möglichkeiten der Betrachtung in Frage.
1.2.1 Unterschiede zwischen den Garnquerschnitten Q bZUJ. den Garnschnitt-
längenL
A. Haben die Fasern der Komponenten eine flnterschiedliche chemische Konstitu
tion (z. B. Wolle/Chemiefasern), so empfiehlt sich eine gewichtsmäßige (gravi-
1 Lokalisationsparameter kennzeichnen die Lage der Verteilung (arithmetisches Mittel,
Median und häufigster Wert), Dispersionsparameter hingegen ihre Ausdehnung
(Standardabweichung oder mittlere quadratische Abweichung und Streuung).
7
metrische) Betrachtung. Es interessieren die gewichtsbezogenen Schwankungen
der Mischung, die der Komponenten, die des Mischungsverhältnisses sowie die
dazugehörigen, im Rahmen einer Faserzufallsverteilung noch zulässigen Schwan
kungsbreiten und die noch zulässigen extremalen Abweichungen (Mutungs
grenzen).
Als Variabilitätsmaß ist hierbei der äußere Variationskoeffizient CB anzuwen
denl.
a) Werden der gravimetrischen Betrachtungsweise die einzelnen Querschnitte
(L = 0) und die durch sie repräsentativerfaßte Grundgesamtheit T aller
möglichen Querschnitte zugrunde gelegt, so gewinnt man als Schwankungs
maß den längenunabhängigen totalen Variationskoeffizienten CB (O,T) = CT.
b) Wird die gravil;petrische Betrachtungsweise hingegen auf die Garnschnitt
längen L und die durch sie kontinuierlich oder diskontinuierlich erfaßte gesamte
Garnprüflänge I bezogen, so erhält man einen äußeren Längenvariations
koeffizienten der Schreibweise CB (L, I).
Der experimentellen Bestimmung des gewichtsorientierten Mischungsverhältnisses
liegt meistens eine, wenn auch nur sehr kleine, so doch endliche Schnitt- bzw.
Abtastlänge L zugrunde3• Werden hierbei hinreichend viele Längen L und ge
nügend lange, für die Grundgesamtheit T repräsentative Garnprüflängen I unter
sucht, so erhält man den Variationskoeffizienten CB(L, I) bzw. CB(L,T), wobei
stets gilt:
CB(L, I) < CB(L,T).
B. Haben die Fasern der Komponenten die gleiche chemische Konstitution, unter
scheiden sie sich jedoch in ihrer Oberflächenbeschaffenheit durch eine klar erkenn
bare unterschiedliche Färbung oder Struktur, so ist eine anzahlmäßige Betrach
tungsweise anzuwenden. Das Interesse richtet sich auch hier auf die unter der
Position A bereits genannten, jedoch anzahlmäßigen Schwankungen und Schwan
kungsbreiten. Als Variabilitätsmaß ist auch hier der äußere Variationskoeffizient
CB anzuwenden.
I Einzelheiten über die Bezeichnungsgrundsätze sowie über die mehrfach längen
bezogene Schreibwei&e der Variations koeffizienten enthalten zwei ältere Arbeiten [1]
und [2, Kap. 2.13].
a Experimentelle Methoden bei »gewichtsmäßiger (gravimetrischer)« Betrachtungsweise
Direktes Messen:
ot) Chemisches Herauslösen von Komponenten
ß) Aussortieren und Wiegen von Komponenten
Indirektes Messen:
y) Kapazitiv unter Ausnutzung
otot) der unterschiedlichen dielektrischen Eigenschaften der Komponenten
ßß) der unterschiedlichen Wasserabsorption der Komponenten aus derselben
Prüfatmosphäre
8) Isotopen-Rückstrahl-oder Durchstrahlmethode (bei Komponenten verschiedener
Dichte)
8
a) Die Bezugnahme auf den Querschnitt Q (L = 0) ist in diesem Fall mittels der
Auszählmethode auch experimentell möglich. Beziehen sich hierbei die Messun
gen nur auf die Prüflänge 1, so gilt für die Variationskoeffizienten die Schreib
weise CB (0, 1). Ist die Prüflänge 1 hinreichend groß und repräsentativ für die
Grundgesamtheit T, so ist für den Variationskoeffizienten CB(O,T) zu schrei
ben. Es gilt:
CB(O, 1) < CB(O,T).
b) Werden die innerhalb bestimmter Schnitt- oder Abtastlängen Lauft retenden
Fasern ausgezählt, so ergibt sich für die Schwankung zwischen den einzelnen
Längen der äußere Längenvariationskoeffizient CB(L, 1) bzw. CB(L,T).
Die experimentelle Bestimmung des nach der Faseranzahl orientierten Mischungs
verhältnisses kann sowohl querschnittbezogen (L = 0) als auch längenbezogen
(L> 0) sein'.
1.2.2 Unterschiede innerhalb der Garnquerschnitte Q
Die experimentelle Bestimmung des Vorkommens von Fasern der einzelnen
Komponenten, beispielsweise innerhalb bestimmter radialer Querschnitts
zonen, wird meistens anzahlmäßig sein. Eine derartige Betrachtungsweise ist vor
allem dort angebracht, wo Entmischungsvorgänge überprüft werden sollen.
Unter diese Betrachtungsweise fallen auch die insbesondere bei Mischgarnen wich
tigen Fragestellungen wie:
a) Wie weit sind die Fasern der einzelnen Komponenten zufallsverteilt ?
b) Wie stark ist bei den einzelnen Komponenten die Gruppenbildung (Büschel
bildung, Faseragglomeration) ?
c) Wie erfolgt die Faseranordnung bei Komponenten mit verschieden dicken
oder verschieden langen Fasern? In welchem Grade wandern beispielsweise
die kürzeren oder dickeren Fasern an die Peripherie und die längeren oder
dünneren Fasern zum Kern des Garnes?
d) Wie weit werden bei den Komponenten die für eine bestimmte statistische
Sicherheit zulässigen Faseranzahl-Mutungsgrenzen über- oder unterschritten
(z. B. Tab. 4, S. 37).
Welche der angeführten Betrachtungsweisen und, welche Untersuchungs methoden
anzuwenden sind, richtet sich nach der Art der Mischungskomponenten sowie
nach der Fragestellung. Für die Behandlung des vorliegenden Themas wurde der
im Abschnitt 1.2.1 unter Position A, Abschnitt b erläuterten gewichtsmäßigen
längenbezogenen Betrachtungsweise der Vorzug gegeben.
, Experimentelle Methoden bei »anzahlmäßiger« Betrachtungsweise
Direktes Messen:
Zählen und Klassieren
Indirektes Messen:
IX) pneumatisch (bei unterschiedlicher Faserdicke der Komponenten)
ß) elektronisch (bei einer radioaktiven Komponente)
9
1.3 Dublieren
)} Je mehr Dublierungen die Vorspinnerei aufzuweisen hat, um so gleichmäßiger
wird das Vorgarn (Lunte) bzw. das Garn ausfallen, um so vollkommener wird
bei verschiedenen Mischungskomponenten der Grad der Durchmischung sein.«
Unter diesem Aspekt wurde in der klassischen Kammgarnspinnerei die große
Gesamtdublierung und die damit verknüpfte große Anzahl der Passagen für un
bedingt erforderlich angesehen. Je häufiger man Bänder zusammenlegt (dubliert)
und gleichzeitig verzieht, um so besser sollte das Ungleichmäßigkeits verhalten
ausfallen. Welche Folgerung ergibt sich aber heute aus der Anwendung des
Wurzelgesetzes der Wahrscheinlichkeitsrechnung?
1.4 Wurzelgesetz
Der Ausgangspunkt für die Ableitung dieses Gesetzes ist die Grundgesamtheit T
(T = Total) statistischer Maßzahlen bzw. Merkmale (Gewicht, Durchmesser,
Volumen u. a.). Ihr Umfang sei NT, das Mittel p. und die Streuung cr2• Entnimmt
man dieser Grundgesamtheit gruppenweise Stichproben Xi des hinreichend großen
Umfanges Nx, so gelten für die Gruppenmittelwerte x folgende Aussagen:
1. Ist T normalverteilt, so ist auch die Verteilung der x-Werte normal (Satz vom
zentralen Grenzwert).
2. Ist T nicht normalverteilt, so ist die Verteilung der x-Werte dennoch an
nähernd normal. Die Annäherung ist um so vollkommener, je größer N ist
x
(Sonderfall des Satzes vom zentralen Grenzwert).
3. Der Mittelwert i der x-Verteilung stimmt mit dem Mittelwert fL der Grund
gesamtheit überein.
4. Die Streuung der x-Verteilung, s~, ist eine Funktion von Nx und von cr2, d. h.
cr2
s~ =-
x Nx
bzw.
cr
= y'Nx Wurzelgesetz für NT-+oo.
Si
Bei einer exakten Betrachtungsweise muß der Bruchteil der Grundgesamtheit T,
der durch die Stichprobenanzahl N erfaßt wird, mit Hilfe eines Endlichkeits
x
faktors berücksichtigt werden. Dann gilt:
N
Wurzelgesetzfürx- ;;;; 0,1-0,2
NT'
wobei NT' den die Grundgesamtheit T hinreichend repräsentierenden Umfang
einer endlichen Gesamtheit T' darstellt. Demnach ist die Streuung bzw. die
Standardabweichung der Mittelwertverteilung bei einer endlichen Gesamtheit NT'
10
kleiner als bei einer unendlichen. In der Regel hat der Umfang der Grundgesamtheit
jedoch nur einen geringen Einfluß auf s;;. Praktisch wird der Endlichkeitsfaktor
N
meist vernachlässigt, es sei denn, das Verhältnis _x , d. h. derB ruch teil der Grund-
NT'
gesamtheit T, der von den Stichproben erfaßt wird, ist gräßer als 0,1-0,2.
1.5 Gesamtdublierung eines Spinnprozesses
Das Wurzelgesetz bildet die Grundlage für die statistische Behandlung von
Mittelwerten. Es gestattet eine Aussage über die theoretisch zu erwartende Wirk
samkeit von Dublierungen. Hierzu ein Beispiel: Dem Kopf einer Doppelnadel
stab-Mischstrecke (Melangeuse) werden 18 Bänder vorgelegt (D = 18), die
18fach (V = 18) zu verziehen sind. Das Metergewicht G des Bandes am Kopf
ausgang ist dann der Mittelwert der Metergewichte G der 18 eingespeisten Bänder.
Ist ITG die Standardabweichung der Metergewichte der vorgelegten Bänder, so
gilt unter der Voraussetzung, daß keine neuen Ungleichmäßigkeiten (ideale und
maschinenbedingte) auftreten, gemäß dem Wurzelgesetz für die Standard
abweichung der Metergewichte Si; des Ausgabebandes
=-ITG- .
Sc VD
Die mit Hilfe von Dublierungen erreichbare Herabdrückung der Standard
abweichung ITG auf die Standardabweichung Sc läßt sich vorausbestimmen. Durch
eine 18fache Dublierung können, um auf das obige Beispiel zurückzukommen, die
1
Metergewichtsschwankungen der eingespeisten Bänder auf ,fiQ , d. h. um 76,4%
V 18
verringert werden.
Diese Betrachtungsweise kann auf die gesamte Vorspinnerei übertragen werden.
Mit steigender Gesamtdublierung D vermindert sich die ursprüngliche Un
ges
gleichmäßigkeit ITG der Kammzugbänder. Die prozentuale Verbesserung
PD = (1 _ ,/ 1 ) . 100 [%]
VD ges
zeigt, wie es die Abb. 1 ausweist, einen degressiven Verlauf. Die ersten Dublierun
gen sind - relativ gesehen - wirksamer als die nachfolgenden. Durch eine Ver
mehrung der Dublierungen von beispielsweise D = 10 auf D = 20 kann
ges ges
eine Verminderung der Kammzugband-Ungleichmäßigkeit von ßPD = 9,2%
erzielt werden. Bei einer Erhöhung von Dges = 100 auf Dges = 200 gewinnt
man eine zusätzliche Verbesserung der ursprünglichen Kammzug-Ungleichmäßig
keit von ßP = 2,12%, bei D = 1000 auf D = 2000 eine solche von
D ges ges
ßPD = 0,92% und von Dges = 10000 auf Dges = 20000 nur noch eine Verbesse
rung von ßPD = 0,29%. Diese Tatsache läßt erkennen, daß es zwecklos ist, die
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