– International Cotton Conference Bremen –
Bekannt durch die Vielfalt und Breite an Themen aus der Baumwollwertschöpfungskette ist die International Cotton Conference Bremen vor allem auch eine Fachtagung. Dies zeigt zum Beispiel der Vortrag von Dr.-Ing. Mahmud Hossain von der TU Dresden während der Tagung im März 2024, der sich der Weiterentwicklung des Ringspinnens widmete. Das Turbo-Ringspinnen mit Hilfe eines Supraleiters verspricht eine schnellere und gleichzeitig energieeffizientere Garnerzeugung als bisher.
Ringspinnen ist die weltweit vorherrschende Form der Garnherstellung und macht heute etwa 80 Prozent der Garnproduktion aus. Im Vergleich zu Rotorspinnen, Zweidüsen-Air-Jet- und Air-Jet-Spinnen ist Ringspinnen jedoch viel langsamer. Verschiedene Faktoren begrenzen die Geschwindigkeiten beim Ringspinnen: die Reibungswärme zwischen dem Läufer und dem Ring, die bei synthetischen Fasern den Schmelzpunkt erreichen kann, der Verschleiß des Läufersystems, die Reibungswärme zwischen dem Ballonkontrollring und dem Garn sowie die schrittweise Zunahme der Spannung bei höheren Spindeldrehzahlen.
Die Maschinenhersteller versuchen, diese Beschränkungen durch Änderungen in der Konstruktion der Ausrüstung zu überwinden, z. B. durch verschiedene Topologien und Materialkombinationen im Ring/Läufersystem.
Zum Stand der Technik bei der Verringerung der Reibung im Spinnprozess gehört die Verwendung eines Magneten, der über einem mit flüssigem Stickstoff auf -196 °C gekühlten Hochtemperatur-Supraleiter schwebt. Diese als supraleitendes Magnetlager (SMB) bezeichnete Methode erfordert keine teuren Steuer- oder Sensoreinheiten und ist bei hohen Spindeldrehzahlen äußerst zuverlässig. Dieses System wird auch als passives Magnetlagersystem bezeichnet, im Unterschied zum aktiven, elektrisch aktivierten Magnetlagersystem.
In seinem Vortrag beschrieb Hossain zwei Konzepte für das Verdrillungselement in einem Turbo-Ringspinnprüfgerät. Bei Konzept 1 schwebt der Permanentmagnetring über dem supraleitenden Ring, während bei Konzept 2 der Permanentmagnetring innerhalb des supraleitenden Rings rotiert. In beiden Fällen ist der Fadenführer am Dauermagnetring befestigt und dreht sich im Uhrzeigersinn, wodurch der Faden auf eine Spule verteilt wird, die sich innerhalb der beiden Ringe dreht.
Nach Angaben von Hossain experimentierte die TUD mit Konzept 1, weil die Magnetkraft ausreicht, um den Permanentmagnetring über dem supraleitenden Ring zu halten. Das SMB-System ermöglicht ein reibungsloses Spinnen selbst bei Geschwindigkeiten von bis zu 50.000 U/min. Das System wurde sowohl mit Natur- als auch mit synthetischen Fasern mit einer Faserlänge von bis zu 45 mm getestet. Bei den Labortests wurde das SMB-System in einer isolierten Kammer unter Verwendung eines Kältesystems mit flüssigem Stickstoff aufgebaut, um eine konstante Temperatur von -196 °C aufrechtzuerhalten. Die Tests wurden mit Pimabaumwolle mit einer Länge von 36 mm, einer Festigkeit von 44 g/tex und einem Micronaire-Wert von 3,6-4,3 mic bei bis zu 40.000 U/min durchgeführt.
Laut Hossain zeigten die Tests, dass das SMB-System die Möglichkeit bietet, Garn mit akzeptabler Qualität bei höheren Spindeldrehzahlen von bis zu 35.000 U/min zu produzieren, doppelt und sogar dreifach so schnell wie mit herkömmlichen Ringspinnanlagen.
Abschließend berichtete Hossain, dass ein spezielles Turbo-Ringspinnprüfgerät entwickelt wurde, das Spindeldrehzahlen von bis zu 50.000 U/min standhalten kann. Das System produzierte Garne aus 100 % Baumwolle in akzeptabler Qualität bis zu Spindeldrehzahlen von 30.000 bis 35.000 U/min. Durch die Beseitigung der mit der Reibung im Läufersystem verbundenen Wärme hat das SMB-System das Potenzial, bei 40.000 U/min zu produzieren. Derzeit wird an der Entwicklung des Systems in großem Maßstab gearbeitet.
Nach seinem Vortrag beantwortete der Referent mehrere Fragen. Er erläuterte, dass die Verringerung der Reibung zu einer Halbierung des Energiebedarfs pro Kilogramm produziertem Garn führt.
Bezüglich der Feinheit und Baumwollqualitäten, die im SMB-System verwendet werden, berichtete Hossain, dass das System für feine Garne unter Verwendung längerer, stärkerer, feinerer Baumwollsorten optimiert ist.
Hier finden Sie die Präsentation (eng.): Superconducting Turbo Ring Spinning