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Verfahren zur Herstellung von aus endlosen, verstreckten Fäden bestehenden Vliesen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Faserflächengebilden aus extrudierbarem hochpolymerem Material und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von aus endlosen, verstreckten Fäden annähernd gleichen Durchmessers bestehenden Vliesen durch Ausspinnen einer Schmelze von hochpolymeren Substanzen in Gegenwart strömender Luft.
Die Methoden zur Herstellung von Faservliesen, bei denen die Vliesstoffherstellung mit der
Faserherstellung gekoppelt wird, beruhen im allgemeinen auf dem Prinzip des Zerteilens eines relativ dicken Stromes einer faserbildenden Schmelze oder Lösung mit Hilfe von elektrischen Kräften oder mit Hilfe von Luft nach dem Spritzpistolenprinzip. Hiebei werden verschieden lange Fasern gebildet, die meistens infolge mangelnder Verstreckung geringere Festigkeiten aufweisen als Fasern aus demselben Grundmaterial, die nach herkömmlichen Spinnmethoden hergestellt werden. Gemss der nicht vorveröffentlichten österr.
Patentschrift Nr. 261102 können nicht gewebte Fasergebilde mit erhöhter Festigkeit dadurch gebildet werden, dass faserbildende Schmelzen durch eine Vielzahl nebeneinanderliegender feiner Spinndüsen unter derartigen Bedingungen ausgepresst werden, dass sich endlose Fäden in Form einer flächenförmigen Fadenschar bilden, worauf diese Fäden mit Hilfe von mehreren Gas- bzw. Dampfströmen verstreckt und so geführt werden, dass sie sich erst nach dem vollständigen Verfestigen berühren. Infolge der Reibungskräfte beim Passieren der z. B. 300 p. feinen Spinnlöcher sowie beim nachfolgenden Verstrecken mit Hilfe der Luftströme tritt eine mehr oder weniger ausgeprägte Orientierung der Fadenmoleküle ein. Die Gas- bzw. Dampfströme greifen dabei zu beiden Seiten der Fadenschar an und reissen sie nach vorn.
Der Durchmesser des austretenden, noch plastischen Fadens verringert sich dabei z. B. von 300 auf ze Da sich die Luftströme mit zunehmendem Abstand von der Spinndüse nach oben und unten fächerartig ausbreiten, ist es jedoch nicht möglich, nach dieser Methode mehr als eine Fadenschar auszuspinnen, ohne dass sich die Fäden infolge der Turbulenz miteinander verknäueln.
Es wurde nun gefunden, dass diese Schwierigkeiten prinzipiell dadurch überwunden werden können, dass die Fadenscharen nach dem Verlassen der Spinndüse in einen geschlossenen Kanal eingeführt werden, in welchem die Fäden unter Einhaltung gegenseitiger Abstände verfestigt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist somit dadurch gekennzeichnet, dass die heisse Schmelze aus einer Spinndüsenreihe, die eine Vielzahl von auf einer Geraden nebeneinanderliegenden Düsen aufweist, in Form einer Fadenschar ausgesponnen wird, die nach dem Verlassen der Düsen von beiden Seiten von einem schnell strömenden Luftband erfasst wird und mit diesem zusammen einen Luftkanal passiert, bevor die Fadenschar auf einer vorzugsweise perforierten Unterlage in Vliesform abgelegt und gegebenenfalls einer Nachbehandlung unterworfen wird.
Bei der erfindungsgemässen Arbeitsweise können infolge der durch einen derartigen Kanal ermöglichten Führung die Fäden mit grosser Gleichmässigkeit und ohne gegenseitige Verschlingungen bis zu einem weiten Abstand von der Spinndüse weggeführt werden. Die zur Führung und Verstreckung notwendigen Luftströme werden durch die Kanäle an einer unerwünschten Ausbreitung gehindert, so dass es nunmehr möglich ist, mehrere Spinndüsenreihen, z. B. stockwerkartig übereinander anzuordnen wobei jede Fadenschar in einem eigenen Luftkanal bis zur vollständigen Verfestigung geführt wird.
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Durch die Einführung der Filamente in separate Luftkanäle wird insbesondere eine gewebe- oder gewirkeähnliche Ablage erreicht, wobei eine Führung der Fadenscharen mit Hilfe der Luftströme erfolgt. Auf diese Art kann der Auftreffort der Filamente bzw.
Fadenscharen wunschgemäss vorherbestimmt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Erzeugung von Faservliesen aus endlosen verstreckten Fäden aus hochpolymerem Material unterscheidet sich sehr wesentlich von der Herstellung herkömmlicher nicht gewebter Faservlies. Bei diesen wird von Stapelfasern ausgegangen, die in Vliesform gebracht werden und mit Hilfe von Bindemitteln gegenseitig verklebt werden. Zur genügenden Fixierung der Stapelfasern wird ein relativ hoher Bindemittelanteil benötigt, was in vielen Fällen eine Versteifung oder eine Verschlechterung des textilen "Griffs" mit sich bringt. Bei einem Verfahren ähnlicher Art, das sich auf das Verspinnen von Glas oder andern Mineralfasern unter Verwendung eines Luftstromes bezieht, kommt es nicht zur Bildung endloser Fäden, sondern von kurzen Fasern, die schon vor der Ablage wirr durcheinandergeraten und einen Filz aus Glasfasern ergeben.
Es ist auch ein Verfahren bekannt, bei welchem durch Schmelzspinnen endlose Fäden aus thermoplastischem Material in der Weise gewonnen werden, dass die in einer Art Längsdüse erzeugten Fäden zu einem Garn zusammengefasst werden, das mit Hilfe eines das Garn allseits umgebenden Luftstrahles abgezogen wird.
Es war jedoch nicht zu erwarten, dass durch Schmelzspinnen von hochpolymeren Substanzen zu einer Schar parallel liegender, endloser Fäden durch beidseitig zur Fadenbahn verlaufende Luftströme und anschliessendes Hindurchführen der Fadenschar zusammen mit den Luftströmen durch einen Luftkanal eine Verstreckung unter Bildung einer Fadenschar von hoher Festigkeit möglich sein würde, die sich direkt zu einem brauchbaren Faservlies ablegen lässt.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wird unter Vermeidung der vorangeführten Nachteile die Erzeugung von Faservliesen bedeutend vereinfacht. Zur weiteren Erläuterung des Verfahrens wird auf die angeschlossene Zeichnung Bezug genommen, in welcher eine beispielsweise Ausführungsform schematisch veranschaulicht ist. In der Zeichnung bedeutet--l--eine Reihe von Spinndüsen, --2-- einen Luftkanal für Primärluft, -3- eine Fadenschar, --4-- einen weiteren Luftkanal
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Austrittsöffnungen-4b-,mit-5 und 5a-der Eintritt von Sekundärluft bezeichnet ist. Nach dem Verlassen des Luftkanals wird die Fadenschar in eine Turbulenzzone-6--eingebracht, wobei sie durch Hin- und Herschwingen und anschliessendes Auffangen, z.
B. auf einer mit einem Drahtnetz bespannten Auffangtrommel-7-mit Absaugungsraum-8-, unter überkreuzung zu einem Vlies--9- aufgebaut wird. Jedes einzelne "Stockwerk" ergibt eine weitere Vlieslage.
Bei der Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens können sowohl Schmelzen als auch Lösungen hochpolymerer fadenbildender Substanzen zu endlosen Fäden versponnen werden.
Die erhaltenen Faservliese können nach verschiedenen Methoden verfestigt werden. Dabei zeigt sich, dass infolge der Struktur der Gebilde aus endlosen Fäden Produkte mit besonders hoher Einreissund Weiterreissfestigkeit erzeugt werden können, die bei Verwendung geeigneter Verfestigungsmethoden einen weichen, textilartigen Griff erhalten. Eine für textilartige Produkte besonders bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass die Fäden nach dem Verlassen der Luftkanäle in Form von gewebe- und gewirkeähnlichen Mustern abgelegt werden können. Diese Strukturierung kann auch durch Gas- bzw. Dampfströme mit musterartig wechselnder Intensität, die die Einzelfäden zu Maschen ordnet, herbeigeführt werden. Man erzielt dabei ein Ablegen der Fäden unter Bildung von Maschen beliebiger Form, je nach Führung der Luft- bzw. Gasströme.
Im Gegensatz zu Geweben oder Gewirken wechseln die Einzelfaden, die bei den erfindungsgemässen Gebilden die Maschen bilden, in einer statistisch ungeordneten Weise ihre Richtung.
Bei der gegebenenfalls anschliessenden Nachbehandlung können die Fäden sowohl mit Bindemitteln als auch mit sich selbst, z. B. durch Einwirkung von Wärme, verfestigt werden. Als besonders geeignet hat sich eine Behandlung mit Heissdampf erwiesen, weil dadurch ein guter Wärmeübergang bis in die Mitte des Vlieses gewährleistet ist, was ohne Einwirkung zu hoher Drücke zu guten Festigkeiten führt.
Des weiteren können papierartige Produkte dadurch erhalten werden, dass die erfindungsgemäss hergestellten Vliese z. B. mit Hilfe von Dampf verfestigt und die Poren dieser Gebilde mit Hilfe von Füllstoffen und Bindemitteln gefüllt werden. Nach diesem Verfahren können vollsynthetische, papierähnliche Materialien mit hohen Festigkeiten erzeugt werden.
Bei s pie 1 : Granulat aus Polycaprolactam (relative Viskosität 2, 28) wurde auf einer Schneckenpresse aufgeschmolzen und bei einer Temperatur von 2600C Spinnpumpen zugeführt. Die Spinnpumpen förderten die Schmelze auf vier auf 230 C aufgeheizte Spinndüsen. Jede der Spinndüsen
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wies eine geradlinige Lochreihe mit 160 Löchern von 400 u Durchmesser auf, die in einem Abstand von 2 mm voneinander angebracht waren. Die Lochreihe wurde beidseitig in einem Abstand von 0, 4 mm von je einem 330 mm langen Luftschlitz begrenzt, aus dem auf 230 C aufgeheizte Luftströme mit einer Geschwindigkeit von 200 m/sec ausgepresst wurden.
Die aus den Löchern austretenden Filamente wurden von den beidseitigen Luftströme erfasst und nach vorn gerissen, wobei sie in einem Abstand von etwa 3 mm von der Düse entfernt von einer Geschwindigkeit von 1 m/min in der Düse auf 1000 m/min beschleunigt wurden. In einer Entfernung von 5 cm von der Düse wurde die Filamentbahn jeder einzelnen Düse in einen ihr zugeordneten langgestreckten Luftkanal eingeführt, dessen Innenabmessungen etwa 3 X 35 cm betrugen und der 58 cm lang war. Bis zum Eintritt der Filamente in die Luftkanäle waren durch die jeder Düse zugeordneten Luftströme die Filamente voneinander getrennt gehalten worden. Die Luftkanäle sorgten nunmehr dafür, dass auch auf dem weiteren Weg die Einzelfilamente voneinander getrennt blieben und auch die Fadenscharen jeder einzelnen Düse von den Fadenscharen der Nachbardüsen getrennt blieben.
Dadurch war es möglich, den Auffangort der Filamente vorher zu bestimmen und insbesondere ein musterartiges Auffangen zu erleichtern. Die aus den vier Luftkanälen austretenden Filamente wurden auf einer Siebtrommel aufgefangen, die Löcher von etwa 2 mm Durchmesser in einem gewirkeartigen Muster aufwies. Mittels Durchblasen erhitzter Luftströme wurden die Filamente während und nach dem Auftreffen und Überkreuzen entsprechend der Gewirkestruktur der Auffangtrommel angeordnet und infolge der Wärmeeinwirkung miteinander verklebt. Es entstand auf diese Art ein gewirkeartiges Fasergebilde mit statistisch wechselnden Richtungen der endlosen Filamente. Durch entsprechende Ausbildung der Auffangtrommeln können natürlich auch gewebeartige oder andere Strukturen hergestellt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von aus endlosen, verstreckten Fäden annähernd gleichen Durchmessers bestehenden Vliesen durch Ausspinnen einer Schmelze von hochpolymeren Substanzen in
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Spinndüsenreihe, die eine Vielzahl von auf einer Geraden nebeneinanderliegenden Düsen aufweist, in Form einer Fadenschar ausgesponnen wird, die nach dem Verlassen der Düsen von beiden Seiten von einem schnell strömenden Luftband erfasst wird und mit diesem zusammen einen Luftkanal passiert, bevor die Fadenschar auf einer vorzugsweise perforierten Unterlage in Vliesform abgelegt und gegebenenfalls einer Nachbehandlung, z. B. einer Wärmeeinwirkung, unterworfen wird.
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