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Verfahren zur Herstellung dünner GummiiMen,-schnüre,-rohrehen od. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von elastischen Fäden, feinen Schnüren und Streifen aus Gummi sowie von elastischen Gummiröhren u. dgl. mit geringem Querschnitt. Wenn solche Gebilde insbesondere elastische Gummifäden feiner Garnnummer durch Ausstossen (Spritzen) einer koagulierbaren wässerigen Gummidispersion mit nachfolgender Vulkanisation der gebildeten Fäden od. dgl. hergestellt werden sollen, etwa durch Anwendung des in der britischen Patentschrift Nr. 284608 beschriebenen Verfahrens, so tritt-wahrscheinlich infolge des in der Düsenöffnung vor sich gehenden Koagulationsprozesses-ein gewisser Widerstand auf, der sich dem normalen Fliessen der Dispersion durch die Düse entgegenstellt. Dieser Widerstand hat jedoch das Bestreben, sich in ganz unberechenbare und unbeeinflussbarer Weise zu ändern.
Es ist daher nahezu unmöglich, nach diesem Verfahren einen feinen Faden herzustellen, dessen Querschnitt längs seiner ganzen Länge vollkommen gleichbleibend ist, dessen Querschnittsform und-dimension genau mit einem bestimmten Muster übereinstimmt und dessen Querschnittsform dem Querschnitt der Düsenöffnung genau entspricht. Diese drei Merkmale des Erzeugnisses müssen aber mit Rücksicht auf die Marktverhältnisse genau eingehalten werden.
Das Verfahren gemäss der Erfindung gehört zu jenen Verfahren der oben erwähnten Art, bei denen zuerst ein erheblich überdimensionierter Faden od. dgl. aus im wesentlichen unvulkanisiertem Gummi gebildet wird und dieser Faden od. dgl. sodann, ohne seine Querschnittsform zu ändern, dadurch dünner gemacht wird, dass der Faden od. dgl. einer stufenweisen Streckbehandlung unterworfen wird, bei welcher er nach dem Strecken unter Verhinderung des Zurückgehens auf sein ursprüngliches Längenmass erhitzt wird, um die inneren Spannungen zu beseitigen, die in dem Faden durch das Strecken hervorgerufen wurden. Hierauf wird der völlig gestreckte Faden od. dgl. vulkanisiert.
Gemäss der Erfindung wird nun vor die zweite und jede folgende sowie hinter die letzte Streckstufe eine zur Beseitigung der inneren Spannungen dienende Erwärmungsstufe von solcher Dauer geschaltet, dass die in der jeweils vorangegangenen Streckstufe erzeugten inneren Spannungen vollständig aufgehoben werden, bevor eine neuerliche Streckung in der nächsten Streckstufe erfolgt.
Es wurde gefunden, dass es auf diese Weise möglich ist, die oben erwähnten praktischen Schwierigkeiten des bekannten Ausstoss (Spritz) verfahrens vollkommen zu überwinden und Fäden, selbst von den feinsten Garnnummern, herzustellen, deren Querschnitt sowohl hinsichtlich der Form als auch der Grösse eine sehr hohe Gleichmässigkeit und Genauigkeit zeigt.
Es wurde ferner gefunden, dass der gemäss der Erfindung durchgeführte Stufenstreckvorgang zwar die Querschnittsfläche des Fadens od. dgl. im umgekehrten Verhältnis zur Streckung verkleinert, aber keineswegs in nennenswertem Ausmasse die Form oder Genauigkeit der Gestalt des Fadenquerschnittes beeinträchtigt, selbst dann nicht, wenn die Querschnittsfläche des fertigen Fadens sich zur Ausgangs-Querschnittsfläche verhält wie eins zu mehreren Hundert. Diese günstigen Ergebnisse sind darauf zurückzuführen, dass die inneren Spannungen im Faden vollkommen aufgehoben werden und die Streckung hiedurch fixiert wird, bevor der Faden der Streckung in der nächsten Stufe ausgesetzt wird.
Obwohl sich Fäden od. dgl., die aus wärme empfindlich gemachten Dispersionen mittels Ausstossen aus einer geheizten Düse gemäss den oben erwähnten bekannten Verfahren hergestellt wurden, besonders gut für das erfindungsgemässe Streck- oder Verjüngungsverfahren eignen, kann die stufenweise Streckung gemäss der Erfindung mit Zwischenfixierung auch auf Fäden od. dgl. Anwendung finden, die nach irgendeinem andern Verfahren hergestellt worden sind, z. B. nach den Verfahren, die in der österr. Patentschrift Nr. 121547 beschrieben sind. Bei diesen Verfahren wird 7. B. Latex
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verwendet, das Zinkoxyd und Ammoniumsulfat oder eine der aromatischen di-substituierten Guanidine enthält.
Die Erfindung ist aber auch auf das Verfahren zur Herstellung elastischer Gummifäden und - streifen anwendbar, bei welchem von einer Schicht aus unvulkanisiertem Gummi, die aus Latex erhalten worden ist, ausgegangen wird und diese Schicht kontinuierlich einer Reihe von im Abstand
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eine Schicht zuzuführen, deren Dicke im wesentlichen entsprechend der endgültigen Dicke der herzustellenden Fäden oder Streifen ist, sondern die Ausgangssehicht, die den Messern zugeführt wird, kann dicker sein, so dass auch Fäden oder Streifen von grösserem Durchmesser erzeugt werden. Diese Fäden oder Streifen werden dann vor ihrer Vulkanisation in der oben beschriebenen Weise durch stufenweises Strecken und spannungsausgleichendes Erwärmen (Fixieren) auf den gewünschten Durchmesser gebracht.
Der Grad des Streckens der Stammlängen hängt von einer Mehrzahl von Faktoren ab, u. zw. spielen für dieses Verhältnis der Charakter der Gummimischung, aus welcher die Stammlängen hergestellt werden, der Grad der Plastizität dieser Mischung, der Gehalt an Wasser in den Fäden und schliesslich die Temperatur, bei der der Streckvorgang erfolgt, eine Rolle.
Wenn ein Gummifaden aus einer Mischung, die reich an Gummi ist, hergestellt wird, so ist eine Verlängerung der Stammlänge um 800-900% ihrer ursprünglichen Länge ohne weiteres möglich.
Auch noch wesentlich grössere Verlängerungen können durch entsprechende Fortsetzung des Streckverfahrens erzielt werden. Hiebei ist es gleichgültig, nach welcher der oben beschriebenen Methoden der Faden hergestellt wurde.
Es hat sieh im allgemeinen als zweckmässig herausgestellt, die Verlängerung bei jedem Streckvorgang derart zu begrenzen, dass sie die Hälfte derjenigen Verlängerung, bei der ein Bruch derunvulkani- sierten Ausgangslänge eintreten würde, nicht überschreitet. Das äusserste, genügende Sicherheit bietende und auch in sonstiger Hinsicht noch befriedigende Mass, um welches eine Stammlänge gestreckt werden kann, wird durch das erfindungsgemässe Stufen-Streckverfahren mit zwischengeschalteter Spannungsausgleiehung durch Erwärmung (Fixierung) sehr wesentlich gesteigert.
In der Zeichnung sind Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen in Seitenansicht und in Grundriss die Art und Weise, wie das stufenweise Strecken gemäss der Erfindung mit Hilfe von Walzen oder Trommeln absatzweise durchgeführt werden kann. Die Fig. 3 und 4 der Zeichnung stellen in Ansicht von der Seite und im Grundriss eine Einrichtung dar, mit deren Hilfe die stufenweise Streckung der Gummilängen mit Spannungsaufhebung gemäss der Erfindung kontinuierlich durchgeführt werden kann.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, wird dem Umfang der Speisetrommel eine Stammlänge 2 aus Gummi zugeführt. Nachdem diese um die Trommel 1 herumgewunden worden ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, wird sie dem Umfang einer Strecktrommel 3 zugeführt, auf deren Umfang die gestreckte Länge infolge der Drehung dieser Trommel aufgewickelt wird.
Die Trommeln 1, 3 können aus irgendeinem geeigneten Material, beispielsweise aus Eisen oder Aluminium, bestehen, und sie können jeden beliebigen, denErfordernissen des Verfahrens angepassten Durchmesser haben. Wenn es sich beispielsweise um die Herstellung von Gummifäden handelt, so können beide Trommeln beispielsweise einen Durchmesser von 5-6 cm haben und die Strecktrommel. 3 kann dreimal so schnell rotieren wie die Speisetrommel, d. h. also, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Strecktrommel3 das Dreifache der Geschwindigkeit ist, mit der die Stammlänge 2 durch die Pressdüse hindurchgepresst wird. Der Achsenabstand der beiden Trommeln ,. 3 kann 20 cm betragen.
Die Stammlänge 2 wird dem Umfang der Speisetrommel 3 im schlaffen Zustande zugeführt, damit eine vorherige Streckung der Stammlänge vermieden wird. Auch bleibt die Stammlänge ungestreckt, solange sie sich auf dem Umfang der Speisetrommel befindet. Infolge der Tatsache jedoch, dass die Strecktrommel 3 mit einer grösseren Umfangsgeschwindigkeit rotiert als die Speisetrommel 1, wird die Gummilänge bei ihrem Übergang von der Peripherie der Trommel 1 zu der der Trommel 3 verlängert und dementsprechend in ihrem Querschnitt um einen solchen Grad, der proportional dem Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten beider Trommeln ist, reduziert.
Wenn dieses Verhältnis gleich 3 : 1 ist, beträgt die Verlängerung des Fadens 300%. Dagegen ist die Querschnitts- fläche des verlängerten Fadens nur noch ein Drittel des unverlängerten Fadens, ohne dass die Querschnittsform verändert worden ist. Wenn beispielsweise der Durchmesser des Stammfadens gleich 1 mm ist, ist der Durchmesser des verlängerten Fadens nur noch ungefähr gleich 0'33 mm.
Die Speise-und Streektrommeln , können gegebenenfalls mit einem Überzug aus vulkanisiertem Gummi versehen sein, der seinerseits mit einem Lack od. dgl. überzogen ist, der getrocknet ein Gleiten der aufgewickelten Gummilängen insbesondere in der Nähe der Tangentenpunkte 4, an denen der gestreckte Faden auf die Trommelumfänge aufläuft und von ihnen abgenommen wird, verhindert. Auch können die Trommeln, insbesondere wenn sie aus Aluminium bestehen, mit Wasser
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angefeuchtet werden, um das Gleiten zu verhindern, oder auch die Stammgummilällge selbst kann mit Wasser zu dem genannten Zweck angefeuchtet werden.
Wenn die Strecktrommel3 voll ist, d. h. wenn ihr Umfang mit dem gestreckten Faden bedeckt ist, so wird sie aus ihren Lagern genommen, während sich der gestreckte Faden auf ihr befindet, und für eine kurze Zeit in kochendes Wasser eingetaucht, damit so die Verlängerung des Fadens in der oben beschriebenen Weise unter Aufhebung der inneren Spannungen fixiert wird. Die Strecktrommel. 3 kann zweckmässigerweise auch mit Mitteln versehen sein, welche den Faden bei seinem Auflaufen auf die Trommel derart führen, dass eine Bildung von mehreren übereinandergeschichteten Lagen auf dem Trommelumfang verhindert wird.
Nun kann der gestreckte Faden, dessen Verlängerung fixiert ist, einem neuen Streckprozess oder einer Mehrzahl weiterer, aufeinanderfolgender Streckprozesse unterworfen werden. Auf diese Weise ist es ohne weiteres möglich, aus einem Faden, dessen Durchmesser 1 mm beträgt, einen Faden mit einem Durchmesser von 0'33, 0'20, 0'11 mm oder von einem noch geringeren Durchmesser zu erhalten. Durch geeignete Veränderung des Durchmessers der Ausgangslänge oder durch Veränderung des Verhältnisses der Umfangsgeschwindigkeiten der Streck-und Speisetrommeln oder durch Ver- änderung der beiden genannten Faktoren kann man schliesslich jedes gewünschte Endmass für den Durchmesser erhalten.
Der voll ausgestreekteFaden kann nunmehr vulkanisiert werden, und zu diesem Zweck kann er unmittelbar von der Strecktrommel auf eine Vulkanisiertrommel aufgewickelt und auf ihr der für die Vulkanisierung des Fadens notwendigen Hitze ausgesetzt werden.
Bei der kontinuierlichen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird gemäss den Fig. 3 und 4 die Gummistammlänge 2 im flachen, ungestreckten Zustand dem Umfang einer Speisetrommel 1 zugeführt, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit rotiert, welche gleich der Zuführgeschwindigkeit des Materials ist. Die Stammlänge wird einmal um den Umfang der Speisetrommel 1 herumgewickelt und dann dem Umfang der Strecktrommel 5 zugeführt, welche die erste Stufe der Streckung durchführt. Die Strecktrommel hat beispielsweise den gleichen Durchmesser wie die Speisetrommel 1 und wird beispielsweise mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die dreimal so hoch ist wie die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel 1, gedreht. Die teilweise gestreckte Gummilänge wird dann beispielsweise einmal um den Umfang der Trommel 3 herumgewickelt, wie dies auch in der Zeichnung dargestellt ist.
Von dem Tangentenpunkt 4 der Strecktrommel 5 gelangt die Gummilänge zu dem Umfang einer grösseren Trommel 6, welche mit einer Umfangsgeschwindigkeit rotiert, die gleich der Umfangsgeschwindigkeit der die erste Streckstufe bewirkenden Strecktrommel 5 ist. Die Trommel 6 taucht in ein heisses Wasserbad 7 und bewirkt auch die Eintauchung des teilweise gestreckten Materials, so dass die Hitze des Wasserbades die Verlängerung des teilweise gestreckten Fadens, welcher sich auf der Trommel 6 befindet, fixiert.
Von dem Tangentenpunkt 4 der Trommel 6 gelangt der verlängerte Gummifaden auf eine zur zweiten Streckstufe gehörige Speisetrommel 8, deren Durchmesser und Umfangsgeschwindigkeit gleich der ersten Strecktrommel 5 ist. Von dem Umfang der Speisetrommel wird der teilweise gestreckte Faden zu einer zweiten Strecktrommel 9 gefördert, deren Umfang ebenfalls gleich dem Umfang der ersten Strecktrommel 5 ist, die jedoch mit einer dreimal höheren Umfangsgeschwindigkeit rotiert. Die Trommel 9 führt also die zweite Streckstufe durch und verlängert den Faden dementsprechend.
Das gestreckte Material gelangt dann auf die zur zweiten Streckstufe gehörige Heiztrommel M, deren Durchmesser ungefähr dem Durchmesser der Trommel 6 gleich ist und deren Umfangsgeschwindigkeit gleich der Umfangsgeschwindigkeit der zur zweiten Streckstufe gehörigen Trommel ist. Wenn der Streckprozess noch einige oder mehrere weitere Stufen umfasst, so wird der teilweise gestreckte Faden od. dgl. von der zur zweiten Streckstufe gehörigen Heiztrommel C an den Umfang einer zur dritten Streckstufe gehörigen Speisetrommel H abgegeben, die wiederum mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie die zweite Strecktrommel rotiert. Von dieser gelangt der Faden auf eine dritte Strecktrommel und eine dritte Heiztrommel.
Von letzterer gelangt der Faden entweder auf eine Sammeltrommel für den vollständig gestreckten Faden oder auf eine zu einer vierten Streckstufe gehörige Speisetrommel, die den Faden der vierten und gegebenenfalls noch weiteren Streck-
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Die Temperatur und Dauer der Heizperiode zur Aufhebung der inneren Spannungen und Fixierung der Verlängerung des unvulkanisierten Fadens od. dgl. hängt von dem Charakter des Gummibestandteiles der verwendeten Mischung ab. Wenn es sich um eine normale Gummimischung mit hohem Gummigehalt handelt, so genügen im allgemeinen wenige Sekunden, während welcher das kochende Wasser auf das Gummimaterial einwirkt, um eine Verlängerung des Gummifaden im Verhältnis 3 : 1 zu fixieren. Wenn jedoch Wasser von niedrigerer Temperatur gebraucht wird, so ist eine entsprechend längere Eintauchung notwendig.
In den Fällen, in denen die Stammlänge des Gummis durch Hindurchdrücken der wärmeempfindlich gemachten Kautschukmilch durch erwärmte Düsen hergestellt wird, kann die aus bestimmten Mischungen bestehende Stammlänge bei ihrem Austritt aus der Düse genügend plastisch sein, um sofort der ersten Stufe des Streckprozesses ausgesetzt zu werden. Die Stammlänge wird dann direkt auf eine Trommel aufgewickelt, deren Umfangsgeschwindigkeit höh er ist als die Geschwindig-
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keit, mit der die Stammlänge durch die Düse hindurchgedrückt wird. Es braucht dann zwischen der ersten und der zweiten Streckstufe keine Fixierung der Streckung stattzufinden, sondern die auf Wärmeanwendung beruhende Fixierung der Verlängerung findet erst zwischen den weiteren Streckstufen statt.
Die Möglichkeit des vorstehend genannten besonderen Verfahrens hängt von der Qualität des Gummibestandteiles, der Ausgangslänge sowie von der Natur und Menge der wärmeempfindlich machenden Substanzen ab, welche der durch die Düse hindurcbgepressten Latexmischung zugesetzt worden sind.
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Beispiel l : Als Ausgangsmaterial wurde ein Gummifaden mit einem quadratischen Querschnitt von 2 mm Seitenlänge verwendet, der durch eines der bekannten Schneidverfahren aus einer Gummischicht ausgeschnitten worden ist.
Die Gummischicbt kann beispielsweise durch Kalendern einer Gummimischung der folgenden, in Gewichtsteilen angegebenen Zusammensetzung erhalten werden :
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<tb>
<tb> Gummi................................... <SEP> 100 <SEP> Teile
<tb> Besehleul <SEP> el <SEP> il. <SEP> Teil
<tb> Schwefel......................... <SEP> 7 <SEP> Teile.
<tb>
Der Gummifaden wurde durch eine Einrichtung gemäss der obigen Beschreibung hindurchgeschick1- Hiebei wurden fünf Verlängerungen des Stammfadens, u. zw. jede im Verhältnis 1 : 3 erhielt. Zwischen den einzelnen Verlängerungen fand eine Erhitzung des Gummifadens durch Eintauchen in kochendes Wasser statt.
Nach der ersten Verlängerung hatte der Faden einen quadratischen Querschnitt von 1'15 111 Seitenlänge, nach der zweiten Verlängerung hatte der Querschnitt eine Seitenlänge von 0#67 HN) !, nach der dritten, vierten und fünften Verlängerung waren die Seitenlängen des ständig quadratisch gebliebenen Querschnittes 0-38, 0'22 und 0'128 mm. Der endgültige Faden wurde dann vulkanisiert und in einem der üblichen Prozesse fertig gemacht.
Beispiel 2 : Es wurde eine Stammlänge angewendet, die durch Hindurchpressen einer Latexmischung" durch eine Düse hergestellt worden war. Die Latexmischung besass in Gewichtsteilen die folgende Zusammensetzung :
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<tb>
<tb> Gummi <SEP> (aus <SEP> einem <SEP> Latex <SEP> mit <SEP> 60% <SEP> Trockengummisubstuz)................ <SEP> 120 <SEP> Teile
<tb> Magnesiumsulfat.................................................... <SEP> 3 <SEP> Teile
<tb> Ammoniumsulfat <SEP> ................................................... <SEP> 3 <SEP> Teile
<tb> Beschleuniger <SEP> 1-2 <SEP> Teile
<tb> Schwefel <SEP> 7 <SEP> Teile
<tb> Zinkoxyd <SEP> 0-7 <SEP> Teile.
<tb>
Zur Herstellung des Fadens diente das in dem britischen Patent Nr. 284608 beschriebene Verfahren. Die Stammlänge wurde durch eine Einrichtung gemäss der obigen Beschreibung hindurchgeschickt, u. zw. befand sich die Stammlänge im unvulkanisierten Zustand und enthielt noch das ganze oder zum mindesten einen wesentlichen Teil des Ursprungswassers der Dispersion.
Die Düse, mit deren Hilfe die Stammlänge erzeugt worden war, hatte einen kreisförmigen Bohrungsquersehnitt, u. zw. war ihr Durchmesser so gross, dass der Faden nach dem Trocknen einen Durchmesser von 1'5 mm gehabt haben würde.
Nach den ersten drei Streckstufen der Stammlänge war der Durchmesser des Fadens auf 0'866, 0'500 und 0'288 mu herabgemindert. In zwei weiteren Stufen, welche die letzten waren, wurde der Durchmesser des Fadens auf 0'167 und 0#096 mm erniedrigt. Die für jede Messung genannten Durchmesser des Fadens gelten für den Gummi im trockenen Zustand.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung dünner Gummifäden,-schnüre,-röhrchen od. dgl., bei dem ein Faden od. dgl. aus im wesentlichen unvulkanisiertem Gummi, dessen Querschnitt beträchtlich grösser ist als der des gewünschten Enderzeugnisses, zwecks Verringerung seines Querschnittsinhaltes in einem Stufenstreckverfahren gestreckt und zur Beseitigung der durch das Strecken erzeugten inneren Spannungen unter Einspannung an seinen Endpunkten und Unterstützung längs seiner Länge erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor die zweite und jede folgende sowie hinter die letzte Streckstufe eine zur Beseitigung der inneren Spannungen dienende Erwärmungsstufe von solcher Dauer geschaltet wird,
dass die in der jeweils vorangegangenen Streckstufe erzeugten inneren Spannungen vollständig aufgehoben werden.