ITA : Der Werdegang des Rotorspinnens
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Der Werdegang des Rotorspinnens

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Abb. 1: Joseph Hibry patentierte Spinnmaschine [Hib75]
Abb. 1: Joseph Hibry patentierte Spinnmaschine [Hib75]

Rotorspinnen ist das meist verbreitetste unkonventionelle Spinnverfahren. Doch seine Historie ist länger als diese Tatsache verlauten lässt. Dieser Artikel beschreibt die Hintergründe des Rotorspinnverfahrens sowie die technologischen Neuerungen im Laufe der Zeit.

Rotorspinnen ist heutzutage das zweitwichtigste Herstellungsverfahren für Garne. Seit der Entdeckung wurde das Verfahren stetig weiterentwickelt und Rotorgeschwindigkeit sowie Produktionsgeschwindigkeit stiegen, wie in Abb. 1.1 zu erkennen ist. Es zeichnet sich aus durch seine festen und robusten Garne sowie hohe Produktionsgeschwindigkeiten.
Abb. 2: Entwicklung der Rotordrehzahl und Abzugsgeschwindigkeit
Abb. 2: Entwicklung der Rotordrehzahl und Abzugsgeschwindigkeit

Grundsteine des Rotorspinnens
Zum ersten Mal ist die Idee eines Offen-End (OE) Spinnverfahrens im Jahre 1807 aufgetaucht. Samuel Williams patentierte eine Maschine, die einen Faserverband auflösen und diesen zu einem Garn spinnen konnte [Wil07]. 1875 patentierte Joseph Hibry eine Maschine zur Wollspinnerei (Abb. 1), die der heutigen Rotorspinnmaschine ähnelt.

Bereits bei Hibrys Maschine wurde das Band über Rollen zu einer Auflösewalze gebracht. Danach wurden die Fasern abgenommen und durch eine langsame Rotation zu einem Faden gesponnen. Der fertige Faden wurde daraufhin aufgespult. [Hib75] 1937 wurde vom Dänen Svend Ejnar Berthelsen ein Patent für die erste Rotorspinnmaschine (Abb. 3), wie wir sie heute kennen, angemeldet.

Abb. 3: Spinnvorrichtung von Berthelsen [Ber37]
Als notwendige Bestandteile nannte Berthelsen zunächst eine Komponente, die die Fasern ganz oder teilweise vereinzelt. Danach folgt eine zentrifugal rotierende Trommel. Nachdem sich die Fasern am größten Durchmesser gesammelt haben, werden sie durch den hohlen Zapfen abgezogen und dabei zu Garn versponnen. Daraufhin wird das Garn gleichmäßig auf eine Spule aufgewickelt. [Ber37]

Julius Meimberg entwickelte das Kämmspinnverfahren, dabei wird eine nadelbestückte Walze verwendet. Seine eMKa-Spinnmaschine wurde 1955 auf der 2. Internationalen Textilmaschinenausstellung (ITMA) in Brüssel ausgestellt. [Mey00, Roh74] Die DT 20 wurde 1962 entwickelt. Sie verwendet bereits den heute typischen Verlauf des Garnes, von unten nach oben [Slo17].

Marktfähigkeit des Rotorspinnens
Die erste kommerziell verfügbare Rotorspinnmaschine war die KS 200. Sie wurde von der tschechischen Firma Kovostav, Ústí nad Orlicí, Tschechien, auf der internationalen Maschinenbaumesse 1965 in Brno (Brünn), Tschechien ausgestellt. Es wurden Rotordrehzahlen von bis zu 23.000 U/min an 60 Spinnstellen erreicht. Der Schwachpunkt der KS 200 liegt im Bereich des Bandeinzuges, weshalb Entwicklungsaktivitäten vornehmlich im Bereich der Auflösewalze vorgenommen wurden. [GVW19, Mey00, Roh74, Slo17]

Bereits im selben Jahr wurde die tschechische Bezvretenovy Dopradaci (BD) 200 in die Nullserienproduktion gegeben. Dies steht sinngemäß für „spindelloses Extra“. Zwei Jahre später wurde die G 5/1 der Firma Rieter, Winterthur, Schweiz und die BD 200 (Abb. 1.4) der Tschechoslowakischen Sozialistische Republik (ČSSR) auf der ITMA in Basel vorgestellt. Im August wurde die erste Offen-End Spinnerei am Cotton Industries Research Institute in Ústí nad Orlicí, mit BD 200 Maschinen eröffnet. [BT82, GVW19]

Abb. 4: Rotorspinnmaschine BD 200 aus der ČSSR [Slo17]
Die BD 200 führt, wie heute üblich, die Garnaufwicklung oberhalb des Rotors aus. Das Band wird in einem Schritt in seine einzelnen Fasern geteilt und daraufhin im Rotor verdreht. Dann wird das Garn abgezogen und aufgespult. Die BD 200 erreicht Rotordrehzahlen von bis zu 30.000 U/min. Aufgrund des großen Erfolges wurde das Model weiterentwickelt und als BD 200 M auf den Markt gebracht. Es ist für Stapelfasern bis zu einer Länge von 40 mm geeignet. Um verschiedene Rohstoffe zu verarbeiten wurden 3 Versionen der BD 200 M produziert. Dabei wurden verschiedene Auflösewalzen und Gehäuse verwendet. Die BD 200 M1 wurde für Baumwolle ausgelegt, die BD 200 M2 für Rayon und die BD 200 M3 für synthetische Fasern. [ČHR74] Aufgrund des Erfolges der BD 200 wurden Lizenzen an die Daiwa, Tokyo, Japan, Toyoda, Nagoya, Japan, Nueva, San Giorgio, Italien, Platt & Co., Oldham, Vereinigtes Königreich, Schubert & Salzer, Ingolstadt sowie die Rieter AG vergeben. Abb. 1.5 zeigt die Bandauflösung der 1969 auf den Markt gebrachten Rotorspinnmaschine Integrator der Société Alsacienne de Constructions Mécaniques (SACM), Mulhouse, Frankreich sowie der BD 200.

Abb. 5: Schemata der Bandauflösung mit Streckwerk (links) und Auflösewalze (rechts) [Kir75]
Die Integrator nutzt ein Streckwerk, um den Faserverband aufzulösen. Diese Methode ist schonender bei der Faserauflösung, führt jedoch im kurzwelligen Bereich zu einer ungleichmäßigeren Garnstruktur. [BT82, Kir75] Sie nutzt einen Motor zum Antreiben aller Funktionen der Maschine. Die Geschwindigkeit des Rotors beeinflusst nicht die Eigenschaften des Garnes. Die Integrator kann sich durch seine Konstruktion selbst reinigen. [Laf74] Im selben Jahr wurde von der Firma Suessen, Süßen, ein Patent des Erfinders Fritz Stahlecker angemeldet. Diese Spinnmaschine besitzt Führungselemente für Fasergut, das relativ zur Spinnturbine bewegbar ist. Somit kann das Innere der Spinnturbine zugänglich gemacht werden und bei einem Fadenbruch ist eine einfache Reinigung möglich.

Die Entwicklung der Rotorspinnmaschinen wurde in den darauffolgenden Jahren von vielen Herstellern betrieben, sodass auf der ITMA 1971 bereits 15 Rotorspinnmaschinen von elf Herstellern ausgestellt wurden. Unter diesen war eine, die Langstapelfasern verarbeiten konnte. [BT82, Slo17] Die bedeutendste Neuerung der ITMA 1971 war die Rotorspinnbox RX 202 von Suessen. Diese ist mit einer TwinDisc-Roterlagerung ausgestattet. Dadurch werden Rotordrehzahlen von bis zu 100.000 U/min möglich. Außerdem wird eine Lagerlebensdauer von fünf Jahren garantiert. Während dieser Zeit ist auch kein Schmieren der Lager notwendig. Ein weiterer großer Vorteil liegt in der Möglichkeit, die Rotoren getrennt von den Lagern zu tauschen, sodass die Kosten für das Bereithalten verschiedener Rotordurchmesser deutlich reduziert werden konnten. Außerdem ist ein schnelles Abbremsen des Rotors möglich. Wie in Abb.6 zu erkennen, sitzt der Rotor (1) auf der von 2 Stützrollen (3) getragenen Achse (2). Die achtmal langsamer laufenden Lagerungen (4) halten die Stützrollen. [BT82, Dev72, NN72]

Abb. 6: Rotorspinnbox mit TwinDisclagerung [Sue20]
Desweitern wurde von Kovostav eine Rotorspinnmaschine vorgestellt, die sich auf die Erzeugung von Garn für Strickmaschinen spezialisiert. Die BD-P ist dabei mit Einspinnhebeln, Paraffiniervorrichtung und Universalarmen, die konische Spulen mit 7˚ bespulen können, ausgestattet. [Mla72, NN72] 1975 meldete Schlafhorst, Mönchengladbach, ein Patent über die automatische Auswechselung der Spulenhülse an. Dadurch muss die Maschine nicht für den Spulenwechsel gestoppt werden. Dies sorgt für eine Vergrößerung der Garnlänge auf einer Auflaufspule und eine effizientere Nutzung der Maschine, da weniger Anspinnversuche unternommen werden müssen. Hierfür wird ein Anspinnwagen genutzt, der seitlich der Spinnmaschine entlangläuft und den Spulenwechsel komplett automatisch durchführt. [Kam75]

Sobald eine Arbeitsstelle das Signal gibt, dass ein Spulenwechsel erfolgen muss, stoppt die Arbeitsstelle und die Auflaufspulenwechseleinrichtung begibt sich zur gestoppten Spinnstelle. Der Spulenwechsel wird durchgeführt, indem das Fadenführungsorgan den Faden erfasst und zeitgleich mit dem Wiederanlaufen der Arbeitsstelle, den Faden nach hinten durch die Fadenabzugseinrichtung zur leeren Spulenhülse zieht. Danach wird der Faden über eine Absaugeinrichtung und einer zweiteiligen Fadenschere geführt. Diese trennt den Faden vor und hinter der Anspinnstelle. Die Absaugeinrichtung saugt das abgetrennte Fadenstück ein. Daraufhin kann der auf der Anspinnspule gelieferte Anspinnfaden selbstständig der Spinneinrichtung zugeführt werden und der neu angesponnene Faden an der leeren Spulenhülse befestigt werden. [Kam75] Diese Funktionsweise wurde auf der ITMA 1975 von der Firma Suessen als SpinCat vorgestellt. Die damit erzeugten Anspinner bringen 60 – 80 % der mittleren Garnfestigkeit mit. Damit liegen Sie im normalen unteren Bereich der Garnfestigkeit. [Kam79] Begleitet wird die SpinCat von der CleanCat. Diese säubert den Rotor, um Garnbruch und Garndeformität vorzubeugen [Dev77].

Auf der ITMA 1975 stellten 15 Firmen Rotorspinnmaschinen vor. Suessen und Svenska Kugellagerfabrik (SKF), Göteburg, Schweden, stellten zudem Spinnboxen vor. 5 der 27 Maschinen sind den Langfaserspinnern, die Fasern ab 100 mm verarbeiten, zuzuordnen, die restlichen sind im Kurz- oder Mittelfaserbereich einzuordnen. Unter den Langstapelfasermaschinen gab es 3 Maschinen, die mit besonderen Merkmalen herausstachen. Die OEL/004 von Houghet Duesberg Bosson, Ensival, Belgien, kann Fasern der Länge 60 mm bis 175 mm bei bis zu 23.000 U/min verspinnen und dabei 150 m Garn pro Minute produzieren. Von SACM wurde die ITG 300 vorgestellt. Diese behandelt, wie bereits die Integrator von SACM, die Fasern besonders vorsichtig und achtet stark auf eine Parallelität der Fasern. Die Fasern werden über einen Luftstrom zum Rotor transportiert. Es können Fasern der Länge 60 mm bis 100 mm im 105 mm Rotor verarbeitet werden. Von Schubert & Salzer wurde die RL10 vorgestellt. Diese kann mit einem 100 mm Rotor bis zu 30.000 U/min und mit einem 140 mm Rotor bis zu 22.000 U/min erreichen. Außerdem können Spulen mit bis zu 2˚ Verjüngung bearbeitet werden.

Bei den Kurzfasermaschinen sind die Rotospinn 883 der Firma Platt Saco Lowell, Oldham, Vereinigtes Königreich, zu nennen. Diese kann 98,2 m Garn pro Minute bei einer Rotorgeschwindigkeit von 45.000 U/min produzieren. Ihr herausstechendes Merkmal ist die Möglichkeit, sehr große Kannen aufzunehmen. Des Weiteren stellte Colman, Rockford, Vereinigte Staaten, die Spin-Flex Model DSM 144 aus. Sie nutzt eine Spinnbox von Suessen und kann bei Rotorgeschwindigkeiten von 30.000 U/min bis 80.000 U/min betrieben werden und dabei 200 m Garn pro Minute von Feinheiten zwischen Nm 10 bis Nm 60. Außerdem ist Sie mit einem Start- und End-Programm ausgestattet, sowie einem Volle-Spindel-Sensor und Aufbewahrungsmöglichkeit für leere Spindeln. Die ITG 100 von SACM kann Rotorgeschwindigkeiten von bis zu 100.000 U/min erreichen. Im normalen Betrieb sind aber Rotorgeschwindigkeiten von 65.000 U/min bis 90.000 U/min realistischer. Dabei ist sie vergleichsweise leise. Schubert & Salzer stellten die RU 11 vor. Sie soll sehr kurze Fasern bis 60 mm Fasern spinnen können bei einer Rotorgeschwindigkeit von 60.000 U/min und einer Produktion von 150 m/min. Außerdem wird ein Parafineur angeboten und es können Spulen mit einer Neigung von 2˚ verwendet werden. Die Modelle HS und HSL der Firma Toyoda können mit großen Rotoren bis zu 40.000 und mit kleinen Rotoren bis zu 50.000 U/min erreichen. Der Typ 300 der Maschinen hat zusätzlich einen verbauten Staubcollector. Die Perfect 700 von Krupp, Essen, kann bei Rotorgeschwindigkeiten von 70.000 U/min betrieben werden. Ein besonderes Merkmal ist die „End-Schneide Maschine“. Sie kann das Garn fassen und das freie Ende auf eine neue Spule aufwickeln. Marzolis, Palazzolo sull'Oglio, Italien, KT 20 OE kann bei einem Fadenbruch den Rotor stoppen und die Spinnbox öffnen. Sie operiert bei bis zu 60.000 U/min. Die BDA von Investa, Prag, Tschechische Republik kann eine Rotorgeschwindigkeit von 90.000 U/min und eine Garnlieferung von 225 m/min erreichen. Auch die neuen Rotorspinnboxen konnten bedeutende Neuerungen aufweisen. Bei einem Fadenbruch senkt sich die Rotorspinnbox von SKF automatisch ab, sodass kaum Faserband verbraucht wird. [Woo76]

Auf der American Textile Machinery Exhibition (ATME) in Greenville 1978 wurde die Rotorspinnmaschine Autocoro von Schlafhorst vorgestellt. Die Maschine kann bei Rotordrehzahlen von 60.000 U/min bis 80.000 U/min Garne bis Nm 50 auf einer Spule bis 6˚ Konizität herstellen. Der Unterschied der Spul- und Liefergeschwindigkeitsdifferenz bei konischen Spulen wird durch einen Fasenkompensator ausgeglichen. Ein flacher Abzugswickel bringt eine Steigerung der Produktion von 10 bis 15 % mit sich [NN77]. Sie verfügt außerdem über eine Reinigungs- und Anspinnvorrichtung. Bei Spulenwechseln wird eine Hülse mit Starterwindung verwendet [NN87]. Als Spinnbox wird die SE7 verwendet. Diese wurde als Kooperation zwischen Schlafhorst und Suessen entwickelt.

Auf der ITMA 1979 sind Rotorgeschwindigkeiten von 60.000 U/min bis 80.000 U/min der Standard gewesen. Zunehmend können halb- oder vollautomatisierte Rotorspinnmaschinen in Profitabilität mit Niedrigpreismaschinen, wie der BD 200 mithalten. Trotzdem werden weiterhin Maschinen mit manuellem Anspinnen verwendet. Die qualitativ nicht ausreichenden Handanspinner werden von einem Knotautomaten weggeschnitten und der Faden neu angeknotet. Dahingegen verwenden Rieter, Barber-Colman, Rockford, Vereinigte Staaten, Polmatex, Łódź, Polen, und SACM die CleanCat und SpinCat von Suessen. Eine andere Möglichkeit der Reinigung nutzt Schubert & Salzer. Diese erfolgt pneumatisch, dabei wird der Rotor bis zum Stillstand ausgebremst und über 3 Düsen durch einen Pressluftstrahl ausgeblasen. Dies ist in Abb. 7 zu sehen. Zudem hat Schubert & Salzer einen Rotordoffer entwickelt, der die Spulen vom Transportband auf den Transportwagen legen kann. [Kam79]

Abb. 7: Automatische Rotorreinigung von Schubert & Salzer, Ingolstadt [Kam79]
Zur Fadenbrucherkennung, entwickelte Zellweger, Uster, Schweiz, die Rotor-Data Anlage. Um die Laufzeit der Rotoren, den Nutzeffekt und die Anzahl der Anspinner auszugeben hat Schlafhorst das Mikroprozessorsystem Informator entwickelt. Im Bereich der Lang- und Mittelstapelfasermaschinen hat Investa, die BD 200 S vorgestellt, sie kann Fasern der Länge 60 bis 120 mm verarbeiten. Da allerdings in diesem Bereich nicht die Thematik der Umwindefasern gelöst werden konnte, ist die Verwendung von Rotorgarnen als Teppichgarn zurückgegangen. Mit der Effektgarn-Vorrichtung für die Perfekt 300 von Hergeth, Aachen, begeistern können. Sie speist Effektgarne mit in den Rotor ein. [Kam79]

Auf der ITMA 1983 wurden wieder viele Verbesserungen im Bereich des Rotorspinnens gezeigt. Toyoda kann mit ihren Maschinen auf eine Garnfeinheinheit von Nm 77 heruntergehen. Die Verwendung von Rotordrehzahlen im Bereich 90.000 U/min bis 100.000 U/min werden von Schlafhorst und Schubert & Salzer demonstriert. Der Abzug der Garne erreicht Geschwindigkeiten von 100 m/min. Für gröbere Garne können sogar bis zu 200 m/min erreicht werden. Aufgrund der steigenden Rotorgeschwindigkeiten und der damit einhergehenden Fliehkräfte, verringerten sich die Rotordurchmesser. So bieten Schlafhorst und Schubert & Salzer seit den 80er Jahren Rotoren unter 40 mm an. Neue Herausforderungen treten bei den kleinen Rotoren durch den verringerten Selbstreinigungseffekt auf. Bei den Auflösewalzen werden immer mehr auf die Fasern abgestimmte Ganzstahlgarnituren eingesetzt. Lediglich Rieter produziert auf eine Universal-Auslösewalze. Für die Lagerung der Rotoren wählen die meisten Hersteller eine direkte Lagerung. Schlafhorst und Schubert & Salzer hingegen bevorzugen eine indirekte Lagerung. Weiterhin wurde an der der Abzugsdüse geforscht, da diese einen entscheidenden Einfluss auf die Garnqualität hat. Es gab die Tendenz diese aus Keramik herzustellen. Der Vorteil von Keramik liegt in einem geringeren Verschleiß [Bro83].

Automatisierung des Rotorspinnens

Bei den Trends der Automatisierung gibt es 2 Ansatzweisen. Investa (Modell BDA 11), Platt Saco Lowell, Schlafhorst und Toyoda bringen das Anspinnen in 2 verschiedenen Wägen unter, wohingegen Investa (Modell BDA 10), Rieter, Schubert & Salzer und Savio, Pordenone, Italien, auf einen gemeinsamen Wagen für beiden Arbeitsschritte setzen. Bei fast allen wird die Spule bei einem Fadenbruch angehoben. Schlafhorst und Toyoda bieten beim Spulenwechsel vorbereitete Starterspulen an.
Eine Besonderheit stellt Investa mit dem Umwindegarn aus der BD 200 SCE-T vor. Hierbei werden die Fasern um ein durch die Rotorachse geführtes Filament oder Fasergarn gesponnen. Wie schon aus der Entwicklung der vorherigen ITMAs zu erkennen war, verliert das Langfaserrotorspinnen an Bedeutung. Daher wurden nur noch 2 Langfaserrotorspinnmaschinen vorgestellt. [Bro83] Der Name Rotona-Garn wird anschließend zum eingetragenen Markenzeichen der Firma Rieter, als Bezeichnung für Rotor-Core-Garne.

Auf der ITMA 1987 wurden die Rotordrehzahlen von 100.000 U/min als momentanes Maximum der Rotordrehzahlen bestätigt. Maximal wurden 110.000 U/min von Schubert & Salzer erreicht. Um diese hohen Drehzahlen zu ermöglichen, wurden die Rotordurchmesser weiterhin verringert. Der kleinste auf der ITMA vorgestellte Rotordurchmesser betrug 32 mm. Wichtiger wurden die Abzugsgeschwindigkeiten der Rotorspinnmaschinen, da diese die Produktionsgeschwindigkeit der Maschinen definieren. Die Autocoro von Schlafhorst operiert mit einer maximalen Abzugsgeschwindigkeit von 200 m/min.
Die Garnwerte liegen auf der ITMA 1987 bei 100 Fasern im Garnquerschnitt und Garndrehungswerten von αm 125. Dabei wird die beste Garnfeinheit, Nm 83,33, von Ellitex, Strojimport, ČSSR, erreicht. Eine Verbesserung bei Anspinnern zeigte ebenfalls die Autocoro. Die Faserbart-Präparierung wird nah an der Rotorreinigung vorgenommen. Daraus folgt eine geringere Auskämmung des Faserbartes und die Anspinnfestigkeit wird erhöht. Außerdem werden schlankere Anspinner produziert, sodass diese keine Störstellen mehr darstellen. Weiterhin wird das Garn im Anschluss auf seine Gleichmäßigkeit geprüft. Darüber hinaus positioniert die Autocoro das Fadenende am oberen Hülsenrand, sodass dieses bei Weiterverarbeitung schneller gefunden werden kann. Eine weitere Automatisierung beim Rotorspinnen ist bei der Kannenbereitstellung zu beobachten. Trotzdem wurden weiterhin Maschinen, wie die RU 14 vorgestellt, die ohne Automatisierung Drehzahlen von 100.000 U/min erreichen. Um ein händisches Anspinnen zu ermöglichen, wird die Rotordrehzahl kurzzeitig verringert. Von Brown, Boveri & Cie (BBC), Baden, Schweiz, und SKF werden diesmal Rotorspinnmaschinen mit Einzelmotordirektantrieb vorgestellt. [Art87, Tet87]

Auf der ITMA 1991 stellte Schlafhorst die Autocoro 288 mit der Spinnbox SE 9 vor.

Abb. 8: Autocoro 288 von Schlafhorst
Durch die indirekte Rotorlagerung wurden Rotordrehzahlen von 130.000 U/min bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 200 m/min und einer Garnfeinheit von Nm 80 möglich. Die Autocoro 288 verfügt über einen Anspinnwagen, Kreuzspulenwechsler und einen Ladewagen. Für die automatische Versorgung der Spinnstellen werden neue Kannen in einem Kannenbahnhof vorgehalten. Schubert & Salzer die ebenfalls mit einer indirekten Lagerung arbeiten haben die RU 14-A vorgestellt. Sie arbeitet mit der Spinneinheit Ri-Q-Box. Diese bringt eine 20 % bis 25 % bessere Schmutzausscheidung mit sich, wodurch die Fadenbrüche durch Samenteile um 50 % reduziert werden können. Sie erreicht Drehzahlen von 100.000 U/min und Abzugsgeschwindigkeiten von 200 m/min bei einem Rotordurchmesser von 32 mm. Es sind Verzüge bis zum 300-fachen möglich. Schubert & Salzer hat zudem noch ein komplett neues System herausgebracht, die R 1. Sie nutzt ebenfalls die Ri-Q-Box, kann aber mit einem gekürzten Rotorschaft und einer aerostatischen Axiallagerung Rotorumdrehungen von 130.000 U/min erreichen. Durch einen neuen pneumatisch belasteten Spulenhalterrahmen kann eine konstante mechanische Aufspulspannung gewährt werden. Außerdem können Verzüge des 400-fachen erreicht, und damit ein breiter Garnfeinheitsbereich abgedeckt werden. Zudem wird ein neues Anspinnverfahren verwendet, bei dem sämtlichen geschädigten Fasern aus dem Faserbart entfernt werden, sodass die Anspinnfestigkeit bei einer Reduzierung der Anspinnmasse verbessert wurde. [Art91]

Schubert & Salzer stellte die Rechteckkanne vor. Durch ihre rechteckige Form, kommt es zu weniger Platzverbrauch unter den Anspinnstellen, bei gleichbleibender Materialmenge. Zudem können die Kannen direkt unter jeder Spinnstelle platziert werden, was das Band durch weniger Reibung beim Aufnehmen belastet. Trotz der fortschreitenden Automatisierung wird weiterhin von Elitex an Rotorspinnmaschinen zum Handanspinnen entwickelt, die Rotordrehzahlen von 80.000 U/min erreichen. Von Ellitex wurde auch eine automatisierte Spinnbox vorgestellt, die BD A 10 N. Sie arbeitet mit vom Rotor selbst erzeugtem Unterdruck, bei einer Drehzahl von 105.000 U/min [Art91]. Dieses Verfahren war jedoch weniger wirksam als eine aktive Unterdruckerzeugung, weshalb sich diese Bauweise auf dem Weltmarkt nicht durchgesetzt hat.

Auf der ITMA 1995 wurde von Schlafhorst erneut die Autocoro 288 beworben, diesmal war jedoch die neue Spinnbox SE10 verbaut. Die Neuerungen der SE10 liegen in einem Universalschwenkgehäuse, wodurch eine breiter Garnfeinheitsbereich von Nm 7 bis Nm 100 produziert werden kann. Darüber hinaus besitzt die SE10 ein offenes Boxverdeck, sodass der Rotor während des Spinnens gesäubert werden kann. Durch kleinere Rotoren von 28 mm und 29 mm können Rotordrehzahlen von bis zu 150.000 U/min erreicht werden. Bei diesen hohen Rotordrehzahlen wird der Verschleiß der Maschine durch eine Hybridlagerung verringert. Bei der Rotorspinnmaschine selbst werden Abzugsgeschwindigkeiten von 220 m/min erreicht. Für den Anspannverzug wird ein elektronisches Getriebe zur Verfügung gestellt. Um das Garn optisch zu überwachen, wird das System Corolab 7 eingesetzt. Die Automatisierung der Maschine wird über den Central-Informator WinCI gesteuert. [Jäg95] Dieser sammelt auf der CIBox Prozessdaten, die über den WinCI ausgewertet werden können. Dies trägt zu einer Verbesserung des Garnspinnprozesses bei. [Jür94]

1998 meldete Suessen ein Patent des Erfinders Friedbert Schmidt an. In diesem ging es um die effizientere Beschichtung der Rotoren.

Abb. 9: Vorgehensweise zur Beschichtung von Rotoren nach Schmidt [Sch98]
Die Rille des Rotors (6) ist mit Diamant (9) und Nickel (7) (Fig. 3), hingegen die Rotorwand (5) lediglich mit Nickel (7) beschichtet (Fig. 2). Daher war es bisher üblich, zuerst alles mit Diamant (9) und Nickel (9) zu beschichten und dann die Rotorwand (5) abzuschleifen. Um diesen Prozess günstiger zu gestalten, wird zuerst alles mit Nickel (7) beschichtet (Fig. 4A). Daraufhin wird die Rille (6) mit einer wiederentfernbaren Masse (14) ausgekleidet. Dazu wird der Rotor in Wachs (15) getaucht, damit beim Tauchen in die Diamant-Nickel Suspension (17) nach Entfernung der Wachs-Masse in der Rotorrille (14) die Diamant-Nickel Beschichtung nur in der Rille (6) zu finden ist. [Sch98] Dies sorgt für eine verschleißfeste und gleichmäßig dicke Beschichtung, auch im Bereich der Rotorrille, wo ansonsten der höchste Verschleiß auftritt.

Auf der ITMA 1999 wurden signifikante Preisreduktionen verkündet. Die neuen Modelle können zudem gegen ältere Spinnboxmodelle ausgetauscht werden, sodass eine Preiseinsparung von bis zu 66 % möglich ist. Der bewegliche Bypass der Spinnbox von Suessen kann eine individuelle und effiziente Schmutzabscheidung gewährleisten. Auch Schlafhorst hat den Lufthaushalt und die Schutzabscheidung seiner neuen Spinnbox SE 11 verbessert. Sie hat dazu eine Magnetische Rotorpositionierung. [Art99, Roz00]

Abb. 10: Aufbau Magnetlagerung einer Rotorspinnmaschine [Coe00]
Der Rotor wird, wie in Abb. 10 zu sehen, sowohl radial als auch axial von der Magnetlagerung (5) abgestützt. Die 2 verbauten Magnetlager setzen sich aus Permanentmagnetpaaren (33,34 und 43,44), sowie Mittellagerregeleinrichtung (50), Aktuatorenspulen (32, 42) und einer Sensoreinrichtung (51) zusammen. Ein initiierter Spulenstrom in den Regler (53), regelt den Integrator (55) durch negative Rückkopplung gegen Null. Durch eine positive Rückkopplung des Spulenstroms (i) kommt es zu einer Negierung des Eingangssignals (ESI) des Integrators (55). Daraus folgt eine zeitweise Zunahme des Spulenstroms (i) in den Aktuatoren (32,42) und führt zu einem Abheben des Spinnrotors (3) von den Axialfanglagern (45). Der Spinnrotor (3) wurde in seine Betriebslage geführt. Daraufhin wird der Spulenstrom der Aktuatoren (32,42) gegen Null geregelt. [Coe00]

Die R20 von Rieter arbeitet mit einem berührungslosen Luft-Axiallager. Dieses besitzt keine Rotordrehzahlgrenze. Eine hohe Flexibilität bringt die Maschine von Savio da beide Seiten autonom betrieben werden und so kleinere Auflagen kostengünstiger produziert werden können. [Art99, Roz00]

2002 wurde auf der China International Textile Machinery Exhibition (CITME) wurde von Rieter das neue Rotona® Garn vorgestellt. Auf dem Markt konnte sich diese Art der Garnherstellung nicht durchsetzen und wurde bis heute vor allem experimentell, jedoch nicht großindustriell verwendet. Dabei wird ein elastischer oder unelastischer Seelenfaden mit Fasern umwunden. [Wal02]

Abb. 11: Bildung des Rotona® Garns
Die Rotona® Garne zeigen eine geringe Garnungleichmäßigkeit und eine reduzierte Haarigkeit. Durch die Möglichkeit von Spulengewichten bis zu 3 kg können große knot- oder spleiß freie Lauflängen erzielt werden. Das Garn kann auf den Maschinen BT 903 und BT 905 hergestellt werden. Die direkte Rotorlagerung begrenzt die Rotorgeschwindigkeit auf 100.000 U/min. [Wal02] Die BT 903 ist mit AMIspin ausgestattet, welches auf manuellen Maschinen automatisches Anspinnen ermöglicht. [Slo17]

Auf der ITMA 2003 wurden keine Neuerungen an den Rotorspinnmaschinen selbst verzeichnet. Eine Verbesserung der Garnqualität konnte aber durch eine bessere Fremdfasererkennung erreicht werden. So können weiße und transparente Teile durch Ultraviolette Strahlung erkannt werden. Um Polypropylen auszuscheiden, wird die Reflexionsintensität von Ultraschallwellen und die Erkennung von Dichteunterschiede genutzt. [Art03, Art04]

Auf der ITMA Asia 2005 wurde von Rieter die Rotorspinnmaschine R 40 vorgestellt. Ein Spulenwechsel und anspinnen kann in 25 Sekunden ausgeführt werden. Der Abzug von den mit bis zu 150.000 U/min drehen Rotoren erfolgt mit 225 m/min Ebenfalls wurde die VARIOdraft vorgestellt, die eine stufenlose Einstellung der Zug-, Dreh- und Aufwindespannung zulässt. Komplementär dazu gibt es die VARIOclean. Auch setzt Rieter CZ, Ústí nad Orlicí, Tschechien, mit der BT 923 weiterhin auf halbautomatische Maschinen und kann dabei Rotordrehzahlen von 110.000 U/min mit Abzugsgeschwindigkeiten von 200 m/min vorzeigen. Die beiden Seiten können einzeln angesteuert werden, so wie bei der FlexiRotorS 3000 Duo-Spinner. Die Anspinnboxen sind jeweils einer Seite zugeordnet, können aber auf der anderen Seite bei Engpässen aushelfen. Schlafhorst stellte die BD 340 Filea mit der Spinnbox 34 vor. Ein Kernfaden wird dabei mit Elasthan bei 80.000 U/min umsponnen. Die Vorteile des Garns liegen in einer großen Gleichmäßigkeit und weniger Haarigkeit. Suessen stellte derweil zwei neue Spinnboxen, die SC Compact und SQ Quality vor. Sie bieten Rotordrehzahlen von 135.000 U/min und Abzugsgeschwindigkeiten von 220 m/min. [Lea05]

2007 wurden auf der ITMA von Schlafhorst 2 neue Autocoro vorgestellt. Die Autocoro 480 und die Autocoro S 360 mit Digipiecing. Digipiecing ermöglicht auch bei Halbautomatischen Maschinen gute Garnqualität herzustellen. [NN09] Auf der ITMA 2011 stellte Oerlikon Schlafhorst, Mönchengladbach, die Autocoro 8 vor und setzte dabei auf Einzelantriebe. Die Rotoren werden über eine aktive Magnetlagerung gehalten und erreichen im Labor Rotordrehzahlen von bis zu 200.000 U/min. Dabei wurde die Produktivität um 25 % erhöht und die Spinnkosten gesenkt werden. Rieter hingegen stellt lediglich Rotordrehzahlen bis 170.000 U/min vor, kann aber mit einer höheren Spinnstabilität überzeugen. [Den12, Hei11, Wis12]

Auf der ITMA 2015 war das große Thema die Nachhaltigkeit. Auch bei den Rotorspinnmaschinen wurde dieses aufgegriffen. Saurer entwickelte das Label E³ (Energy, Economics und Ergonomics), welches einige Maschinen auszeichnet. Mit der Autocoro 9 wird weiterhin auf einen Einzelmotorischen Ansatz gesetzt, welcher durch intelligente Prozessabläufe auch energietechnisch sinnvoller, als ein Zentralmotor ist. Die Autocoro 9 bietet außerdem mit SynchroPiecing 24 eine Möglichkeit, die Maschinen bis zu 12-mal schneller zu starten. Weitere Energieeinsparungen werden durch strömungsoptimierte Schlitzdüsen erreicht. Außerdem stellte Savio das Konzept „Suction on Demand“ vor, bei welchen der Unterdruck niedrig gehalten wird und lediglich beim Fadensuchen kurz zunimmt. Rieter hingegen verringerte den Querschnitt der Abzugsdüse. Bei einem Durchzieher kann die Abzugsdüse aber kurzfristig vergrößert werden. Eine weitere Neuerung zeigt Rieter bei der R 66. Die Faserleitkanäle können auf das Material abgestimmt und so die Festigkeit erhöht werden. Ein weiterer aktueller Punkt war die Integration der Industrie 4.0, die aber bereits vorher durch diverse Produktionsdatenerfassungssysteme angestoßen wurde. [Hei16, Sei16]

2019 brachte Rieter die R 37 mit 8 % mehr Produktivität und einer verbesserten Spinnbox raus. Volle Spulen können ohne die Unterbrechung des Spinnprozesses getauscht werden. Außerdem stellte Rieter die R 70 vor, die bei einer Produktionssteigerung von 7% eine Energieeinsparung von 5 % aufweist. Sie wird über einen Einzelmotor betrieben. [Kni19b, Kni19a]

2021 folgt die R 70, welche als erste Rieter Maschine ebenfalls auf einen Einzelspindelantrieb setzt und somit in direkter Konkurrenz zum Autocoro steht. Ende des Jahres wirbt Saurer mit der dritten Generation des Autocoro, der ACO10. Diese setzt insbesondere auf Digitalisierung und Automatisierung, mit der nächsten Generation des SynchroPiecing 36. Technisch und insbesondere praktisch bleibt es bei den bisherigen Produktionsparametern. [Rie21b, Sau21a]

Aktueller Markt
Zur Zeit wird durch Rotorspinnen 30% der Stapelfasergarne weltweit gewonnen [Mar21]. Aufgrund geringer Lohnkosten in Ländern wie Indien, werden viele Maschinen seit Jahrzehnten betrieben. Neue voll- und teilautomatische Maschinen können sich durch bessere Garnqualität und schnellere Produktion lohnen. Diese Maschinen werden unter anderem von Rieter und Saurer hergestellt. Doch auch kleinere Firmen, wie Himatex Textil, Vohburg an der Donau, bieten Rotorspinnmaschinenlösungen an.

Rieter
Die Firma Rieter hat eine lange Firmenhistorie. Rieter wurde 1795 als Geschäft für exotische Gewürze und Baumwolle gegründet. Seit 1915 ist das Unternehmen im Spinnereimaschinenbau tätig. Seit 1987 akquiriert Rieter regelmäßig andere Firmen, die in der Textilbranche tätig sind. Diese werden aufgrund ihrer Markenbekanntheit meistens mit dem alten Namen weitergeführt. 2011 kam es zu einer Spaltung von Rieter. Der Automotive Teil fungiert seitdem unter dem Namen Autoneum. [Rie21e]

Als vollautomatische Maschinen werden von Rieter die R 70 (2019) und ihr Vorgänger die R 66 angeboten. Die R 66 kann Garnfeinheiten von Nm 5 bis Nm 102 aus Baumwolle oder Chemiefasern von einer Länge bis zu 60 mm verspinnen. Das bei einer Rotordrehzahl von 175.000 U/min versponnene Garn kann mit bis zu 350 m/min abgezogen werden. Die Spulen der bis zu 700 Spinnstellen können einen Durchmesser von 350 mm erreichen oder ein Gewicht von 6 kg. Bis zu 6 Wägen können an einer Maschine montiert werden. Durch AEROpiecing können garngleiche Anspinner mit Rotorreinigung erfolgen. Zu den besonderen Technologien gehört ein Bypass, CHANNELpass und SPEEDpass. [Rie21a] Durch den Bypass kann die Dreckmengenausscheidung bestimmt werden.

Als vollautomatische Maschinen werden von Rieter die R 70 (2019) und ihr Vorgänger die R 66 angeboten. Die R 66 kann Garnfeinheiten von Nm 5 bis Nm 102 aus Baumwolle oder Chemiefasern von einer Länge bis zu 60 mm verspinnen. Das bei einer Rotordrehzahl von 175.000 U/min versponnene Garn kann mit bis zu 350 m/min abgezogen werden. Die Spulen der bis zu 700 Spinnstellen können einen Durchmesser von 350 mm erreichen oder ein Gewicht von 6 kg. Bis zu 6 Wägen können an einer Maschine montiert werden. Durch AEROpiecing können garngleiche Anspinner mit Rotorreinigung erfolgen. Zu den besonderen Technologien gehört ein Bypass, CHANNELpass und SPEEDpass. [Rie21a] Durch den Bypass kann die Dreckmengenausscheidung bestimmt werden.

Saurer
Saurer kann, wie Rieter, auf eine lange Firmenhistorie zurückblicken. Saurer wurde bereits 1853 gegründet. Von 1991 bis 2006 akquirierte Saurer verschiedene Firmen aus der Textilbranchenindustrie. Insbesondere zu nennen ist hier im Bereich Rotorspinnen das Familienunternehmen Schlafhorst aus Mönchengladbach. 2007 ging die komplette Textile Sparte von Saurer an Oerlikon, die Firmen wurden daraufhin unter den Namen Oerlikon und dem alten Namen der Firma fortgeführt. 2013 ging die textile Sparte zurück an die Saurer Group und in den Firmennamen wurde Oerlikon gegen Saurer ausgetauscht. Seit 2019 laufen alle Firmen unter Saurer. [Sau21b]

Saurer bietet als vollautomatische Maschine die Autocoro an. Sie ist mit Saurers E3 zertifiziert und kann mit bis zu 8 Doffingautomaten ausgestattet werden. Ein Start kann in 10 min realisiert werden, dabei wird an 36 Rotoren der Anspinnprozess parallel ausgeführt. Um den Aspekten der Industrie 4.0 gerecht zu werden, ist die Maschine mit Senses ausgestattet, dem Mill Management System von Saurer. [Sau21c] Die letzte Generation ist die Autocoro 10, welche Ende 2021 vorgestellt wurde. Als halbautomatische Maschinen werden die BD 480, die BD 7 und die AutoBD. Alle drei sind mit ausgestattet und mit Senses kompatibel. Die BD 480 kann durch „Joint Spinning In“ schnell Fadenbrüche beheben. Die Garnqualität wird über Corolab oder Corolab Q überwacht. Es kann eine Garnfeinheit bis 1,7 Nm wird erreicht werden. [Sau21d] Die BD 7 hingegen arbeitet, wie die Autocoro, mit DigiPiecing und kann mit bis zu 230 m/min Garn abziehen. Zur Garnqualitätsprüfung werden Corolab Q2 und Corolab F2 angewendet [Sau21e]. Die AutoBD kann mit Automatisierungslösungen zur automatischen Rotorspinnmaschine umgebaut werden. Sie verfügt ebenfalls über In-line DigiPiecing und SynchroPiecing und kann durch einen Turbostart eine schnelle Betriebsbereitschaft garantieren [Sau21f].

Saurer bietet zudem ein Service Unlimited (Sun) an, der Kunden über den Lebenszyklus ihrer Maschinen begleitet [Sau21f].

Savio
1911 wurde Savio als Maschinenwerkstatt gegründet. Über die Zeit wurde Savio von verschiedenen Firmen und Investoren akquiriert. Seit 1990 wird die Textilmaschinensparte der Savio Group unter Savio Macchine Tessili S.p.A. geführt [Sav21].

Die HelioS ist die zentrale Rotorspinnmaschine die von Savio angeboten wird. Die bis zu 520 Spinnstellen, auf 2 unabhängigen Seiten können mit maximalen Drehzahlen um 125.000 U/min betrieben werden. Dabei werden Fasern von einer Länge bis 60 mm mit maximal 250 m/min abgezogen. Die Garnfeinheit liegt bei Nm 4 bis Nm 68. [Sav19]

Suessen
Seit 2005 gehört Suessen (nach Angaben von Rieter) zu Rieter, fungiert aber trotzdem als eigenständiges Unternehmen. Auf der Seite von Suessen sowie in weiteren Artikeln wird eine schrittweise Übernahme ab 2001 angekündigt. Herauszustellen ist Suessen, da sie weitverbreitete Spinnboxen anbieten und auch historisch kontinuierlich an der Verbesserung der Rotorspinnmaschinen mitgewirkt haben.

Von Suessen werden 8 verschiedene Spinnboxen angeboten. Durch vielfältige Anpassungsmöglichkeiten, wie zum Beispiel die Rotorrillenbreite, die Rotorrillenform oder die Welle können die Spinnboxen unter anderem auf verschiedene Rohstoffe, Faserlängen oder Garnnummern abgestimmt werden. Alle derzeit relevanten Spinnboxen, die auf dem Markt verfügbar sind, gehen auf die Vorläufer der Firma Suessen zurück. Auch im Bereich der Ringspinnkomponenten sind sie weiterhin Weltmarktführer.

Autoren

Justin Kühn
Nora Dohmen
Seyit Halac
Lukas Lechthaler
Prof. Dr. Thomas Gries
Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen University

Literaturverzeichnis

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