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DES WIRTSCHAFTS- UND VERKEHRSMINISTERIUMS
NORDRH E I N -WESTFALEN
Herausgegeben von Staatssekretăr Prof. Leo Brandt
Nr. 302
Prof. Or.-Ing. Walther Wegener
Oipl.-Ing. Willi Zahn
Untersuehungen von gesponnenen Garnen auf ihre GleichmăBigkeit
naeh verschiedenen MeBmethoden
Ais Manuskript gedruckt
Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
1956
ISBN 978-3-663-03848-1 ISBN 978-3-663-05037-7 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-05037-7
Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen
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Vorwort • · s. 5
I. Meßmethoden und -geräte s. 5
II. Ermittlung der Gleichmäßigkeitsschwankungen nach verschiede-
nen Methoden · s. 7
111. Ermittlung der Garnfestigkeit in bezug auf die Weiterver-
.
arbeitung · s. 26
IV. Untersuchung des Garnaufbaues • · s. 37
.
V. Zusammenfassung · s . 45
VI. Literaturverzeichnis · s. 48
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Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen
Vor w 0 r t
Garngleichmäßigkeitsuntersuchungen werden schon seit langer Zeit durchge
führt. Die Frage nach der zweckmäßigsten Methode, die allen Ansprüchen
gerecht wird, konnte jedoch bis heute noch von niemandem eindeutig beant
wortet werden. Zwar haben einige Meßapparate eine besondere Verbreitung
gefunden, aber ohne Zweifel betrachtet auch heute noch ein großer Teil
der Textilfachleute die Apparate mit einer gewissen Skepsis, da der Vor
teil solcher Geräte gegenüber der bewährten subjektiven Beurteilung nicht
genügend überzeugt, um die z.T. erheblichen Ausgaben zu rechtfertigen.
Des weiteren geht die Meinung darüber oft auseinander, welche Garneigen
schaften eigentlich gemessen werden sollen. Aus diesem Grunde werden in
diesem Bericht die üblichen Garngleichmäßigkeitsprüfmethoden miteinander
verglichen, um festzustellen, ob und welche Unterschiede zwischen ihnen
bestehen und welche Prüfmethode für den jeweiligen Zweck als die geeignete
anzusehen ist.
I. Meßmethoden und -geräte
Garngleichmäßigkeitsuntersuchungen haben mehrere Aufgaben:
1. Beurteilung der Güte des Spinnprozesses,
2. Beurteilung des wahrscheinlichen Verhaltens des Garns bei der Weiter
verarbeitung,
3. Zusammenhang zwischen dem Garncharakter und dem wahrscheinlichen Gewe
beaussehen.
Diese Gliederung zeigt, daß der Begriff der Garnqualität relativ ist und
von dem betrachteten Gesichtspunkt abhängt. Diese kann unmöglich durch
eine Eigenschaft allein charakterisiert werden. So verwundert es denn auch
nicht, daß im Laufe der Zeit mehrere voneinander unabhängige Verfahren
für die GJeichmäßigkeitsprüfung entwickelt wurden:
1. Messung der Gewichts- bzw. Masseschwankungen pro Längeneinheit,
2. Messung der Querschnitts- bzw. Volumenschwankungen,
3. Messung der Durchmesserschwankungen,
4. Messung der Fes tigkeitsschwankungen ,
5. Messung der Drehungsschwankungen.
Die Verfahren sind im einzelnen bereits in einer früheren Veröffentlichung
(1) diskutiert worden, so daß darauf verwiesen werden muß. Lediglich die
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kapazitive Methode verdient es, hier infolge ihrer weiten Verbreitung, die
sie trotz des groBen technischen Aufwandes gefunden hat, besonders behan
delt zu werden. Der Grund liegt darin, daB man mit dieser Methode in der
Lage ist, sowohl Bänder, Vorgespinste als auch Gespinste zu prüfen. Dabei
bietet sie nach den bisherigen Erfahrungen für die Prüfung der Bänder und
Vorgespinste gröBere Vorteile als für die der Garne.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden folgende Prüfverfahren angewandt:
1. Kapazitive Massebestimmung mit dem Textronographen,
2. Durchmesserprüfung mit der Fotozelle der Firma Drello,
3. Querschnittsbestimmung mit dem Viviani-Gerät,
4. Dickenmessung durch mechanische Abtastu~g,
5. Festigkeitsuntersuchung am laufenden Faden mit der Universal-Garnprüf-
maschine Frenzel-Hahn mit ELTAS-Meßlehre,
6. Reißfestigkeitsprüfung am Schopper-Reißapparat,
7. Drehungsbestimmung am Zweigle-Drehungszähler.
Die Prüfapparate der Methoden 1. bis 4. wurden auf einem Tisch hinterein
ander geschaltet, wie es in der Abbildung 1 ersichtlich ist. Vor und hin
ter den einzelnen Geräten befinden sich Fadenführungseinrichtungen. Eine
aus einem Walzenpaar mit einem geriffelten Unterzylinder bestehende Fa
denabzugsvorrichtung gestattet die Einstellung der Geschwindigkeiten
zwischen 0,5 und 40 m / min. Sie treibt außerdem über ein weitgehend ver
änderliches Getriebe alle vier Schreiber gleichzeitig an. Somit sind alle
Diagramme direkt miteinander vergleichbar. Lediglich die Prüfung mit dem
Viviani-Gerät und mit dem Abtastgerät dehnt den Faden ein wenig, weswegen
diese Apparate an den Schluß der Prüfstrecke gesetzt wurden. An den bei
den Stirnseiten des Tisches angebrachte, kugelgelagerte Garnweifen ge
statten es, das Material nach der Prüfung wieder aufzuwinden und einer
erneuten Prüfung zuzuführen. Unter der Tischplatte ist Raum für die Unter
bringung der Verstärker und der Zusatzgeräte. Die Geräte sind so geschal
tet, daß ihre Inbetriebnahme von einem zentralen Schalter aus möglich ist.
Die Auswahl des zu untersuchenden Materials richtete sich nach der Art
der Prüfung und war damit von sekundärer Bedeutung. Es gelangten zur Prü
fung Garne, Zwirne, Multifile und Monofile feinen Titers SOWle ein Zell
wollgarn, dem auf der Spinnmaschine besonders auffällige, periodische
Ungleichmäßigkeiten aufgeprägt worden waren. Dieses Zellwollgarn eignete
sich besonders gut als Testmaterial. Alle Prüfungen fanden bei Normalklima
statt.
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Ansicht der Prüfanordnung
a Garnweife d Fotozelle
b Kondensator zum e Viviani-Gerät
Textronographen f mech. Abtastgerät
c Textronograph g Abzugseinrichtung
11. Ermittlung der Gleichmäßigkeitsschwankungen nach
verschiedenen Methoden
Die Gewichtsschwankungen geben darüber Aufschluß, ob die Fasern in der
Spinnerei gleichmäßig verarbeitet worden sind oder nicht. Sie werden am
sichersten direkt durch Schneiden und Wiegen gewonnen. Da diese Methode
jedoch zu zeitraubend ist, bedient man sich mechanischer oder elektrischer
Verfahren zur Ermittlung einer Hilfsgröße, die mit dem Gewicht in einem
möglichst guten und linearen Zusammenhang stehen soll.
Mit den kapazitiven Geräten mißt man die Veränderungen der Masse. Dazu muß
die Dielektrizitätskonstante der Fasern unverändert sein. Bekannt ist der
hohe Einfluß einer veränderlichen Feuchtigkeit auf das Meßergebnis, was
zur Arbeit in einem klimatisierten Raum zwingt. Die Hauptbedingung für
die Brauchbarkeit aller Masseprüfer liegt darin, daß ihre Meßgröße exakt
proportional den Gewichtsschwankungen je Längeneinheit sein muß. Zur
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näheren Überprüfung speziell des Textronographen wurden von einem Garnstück
nach Durchlauf durch den Kondensator fortlaufend in 2 cm-Stückchen ge
schnitten und diese dann gewogen. Wie die Abbildung 2 zeigt, besteht eine
gute Übereinstimmung zwischen der mit einem 1 cm langen Kondensator gewon
nenen Kurve und den Wägeergebnissen •
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A b b i 1 dun g 2
Vergleich der Massekurve mit den Wägungen von 2 cm-Stückchen
Da die für die Wägung geschnittenen Garnlängen die doppelte Kondensator
länge haben, können die diesbezüglichen Schwankungen im Vergleich mit den
kapazitiv aufgenommenen Werten nicht exakt übereinstimmen. Immerhin er
gibt sich eine zufriedenstellende Relation zwischen den nach verschiedenen
Methoden gewonnenen Meßergebnissen.
Erfolgt die Wägung, wie in der Abbildung 3 gezeigt wird, über noch größere
Längen (20 cm), so ist die Wirkung der Mittelung tatsächlich noch stärker.
Die langweliigen Schwankungen werden aber trotzdem erfaßt.
Eine weitere Voraussetzung für die Qualifizierung eines Meßgerätes besteht
in der Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse. Diese wurde durch einen Rund
lauf desselben Garnstücks überprüft und auf Grund der Abbildung 4 einwand
frei nachgewiesen.
Ebenfalls von Wichtigkeit ist die Frage, ob die Anzeige des Meßinstrumen
tes bzw. des Schreibers über den gesamten Skalenbereich proportional zur
Meßgröße ist. Das Kurvenbild ein und desselben Garnstücks, jeweils mit
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Vergleich der Massekurve mit den Wägungen von 20 cm-Stücken
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A b b i 1 dun g 4
Zweifacher Rundlauf desselben Garnstücks
einem um ein Stück verschobenen Mittelwert aufgenommen, müßte stets die
gleiche Ungleichmäßigkeit ergeben. Der Hersteller des Geräts garantiert
% %,
eine Konstanz der Ungleichmäßigkeit im Bereich von 50 bis 150 wenn
%
die Skalenmitte gleich 100 gesetzt wird. Das kann für den praktischen
Gebrauch meist als ausreichend angesehen werden. Zum Zweck der Überprü
fung wurden die mit verschiedenen Mittelwertlagen aufgenommenen Kurven
ausplanimetriert und die Ungleichmäßigkeit in der Abbildung 5 in Abhän
gigkeit vom Mittelwert dargestellt. Man erkennt, daß eine erträgliche
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14
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8
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A b b i 1 dun g 5
Abhängigkeit der Ungleichmäßigkeit von der Mittelwertlage
Inkonstanz besteht, die um so stärker ausfällt, je ungleichmäßiger das
Garn ist.
Eine weitere Überprüfung galt der Arbeitsweise des Integraphen. Nimmt man
%
wie oben die gleichen Garnstücke auf, deren Mittelwerte zwischen 50 und
%
150 der Instrumenten- bzw. Diagrammitte schwanken (entsprechend MW 5 -
15 in Abbildung 6a, so müssen die angezeigten Integraphenwerte verschie
dener Materialien wie in der Abbildung 6b, auf den Geraden A, B oder C
liegen, deren Verlängerungen durch den Ursprung gehen. Nur in der Skalen
mitte (MW = 10) entsprechen die abgelesenen Werte A, Bund C den tatsäch
lichen Ungleichmäßigkeitswerten A', B' und C'. Die Mittelwertabhängigkeit
ist um so größer, je ungleichmäßiger das Material ist. Üblicherweise
werden die geneigten Geraden mittels einer Korrektur in die waagerechten
Geraden A', B' und C' übergefühTt. Dazu gilt der Ansatz:
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U MW
ab ge 1. abgel.
Daraus:
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abgel •• MW b 1
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Diese Korrektur ist leicht mit Hilfe eines Nomogramms möglich. Die von
uns durchgeführten Versuche, deren Ergebnisse in der Abbildung 7
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A b b i 1 dun g 6a und b
Theoretische Darstellung der Abhängigkeit der Integrationswerte
von der Mittelwertlage
wiedergegeben sind, lassen erkennen, daß die Integration bei einer nie
drigen Mittelwertlage zu hoch und bei einer hohen zu niedrig erfolgt, so
daß die Geraden der Garne A, Bund C nicht durch den Nullpunkt gehen. Die
Korrektur mit Hilfe obiger Gleichung würde die gestrichelten Kurven ergeben,
die offensichtlich eine zu große Abweichung von der tatsächlich vorhande
nen Ungleichmäßigkeit A', B' und C' aufweisen. Man führt die Korrektur
daher besser nach der Gleichung
10 + 0
U U
abgel. MW + 0
0
durch, wobei für das vorliegende Gerät mit ca. 2,5 einzusetzen ist. Die
Ursache für diese fehlerbehaftete Integration kann in der leichten Nicht
5).
linearität des Textronographen liegen (Abb. Eine Überprüfung von Inte
gratoren in der beschriebenen Form erscheint uns daher immer ratsam.
Mit der Fotozelle ermittelt man den laufenden Durchmesser des Fadens. Um
von diesem auf das Gewicht schließen zu können, müßte der Faden überall
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