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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Faserflächengebilden
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Faserflächengebilden, wobei in spinnflüssigem Zustand befindliches Material durch eine Vielzahl von Düsen nach unten ausgepresst und wenigstens ein Strom eines Steuermediums in einer von der Lotrechten abweichenden Richtung gegen die aus den Düsen austretenden Fäden geleitet und dadurch die Bewegungsbahn, die gegenseitige Lage und gegebenenfalls die äussere Struktur der Fäden beeinflusst wird, wobei die neue gegenseitige Lage der Fäden fixiert wird, wonach das erhaltene Faserflächengebilde abgezogen und abgelegt wird.
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Vernadelungsvorgang oder durch Verkleben mit Hilfe eines Bindemittels oder durch Verschweissen in zusammenhängende Form gebracht sind.
In neuerer Zeit werden auch aus der Schmelze thermoplastischer, faserbildender Kunststoffe textilartige Schmelzspinn-und Strangpress-Verbund- stoffe hergestellt.
Den meisten bekannten Verfahren zur Herstellung von Verbundstoffen der zuletzt genannten Art ist die Anwendung eines stetigen laminaren oder turbulenten Heissluftstromes in unmittelbarer Nähe der Spinndüsen gemeinsam. Eine turbulente Gasströmung wird beispielsweise in bekannten Vorrichtungen mittels zweier kontinuierlich betriebener Blasdüsen erzeugt. Als Ausgangsmaterialien sind vor allem Polymere geeignet, deren Schmelz-und Zersetzungspunkt nicht zu nahe beieinander liegen. Der Heissluftstrom dient zur Verstreckung der Fäden und für den Fall, dass zunächst mit einer Schlitzdüse eine Folie hergestellt wird, auch zu deren Zerteilung in gesonderte Fasern. Zur Bildung von einem "Wirrfaservlies" werden die Fäden auf eine Ablagevorrichtung gebracht, die z.
B. als endloses Transportband oder-sieb ausgebildet sein kann und deren Bewegungsgeschwindigkeit wesentlich geringer ist als die Zuführungsgeschwindigkeit der Fäden. Für die Verteilung der Fäden auf der Ablagevorrichtung kann die abstossende Wirkung elektrostatischer Kräfte ausgenutzt werden und für eine gewisse Beeinflussung des Ablagemusters der Fäden können diese bei der Heissluftbehandlung durch hin-und herschwenkbare Kanäle mit schmalem Rechteckquerschnitt geleitet werden, wobei allerdings die Düsenköpfe ebenfalls schwenkbar ausgebildet sein müssen ; dies ist einerseits kompliziert und bietet anderseits nur geringe Variationsmöglichkeiten. Der Geschwindigkeit bzw. Frequenz der Schwenkbewegung sind nach oben hin sehr enge Grenzen gesetzt ; so erlaubt z.
B. eine bekannte Vorrichtung dieser Art lediglich bis zu drei Hin-und Herbewegungen pro Sekunde. Ähnliche Nachteile und Beschränkungen gelten auch für eine Vorrichtung mit auf einem Schlitten hin-und herbewegbar angeordneter Spinn-und Blasdüse, wobei das zum Abziehen bestimmte Transportband schrittweise weitergeschaltet wird. Ferner sind Vorrichtungen bekannt, wobei von Spinndüsenplatten kommende Fadenbündel elektrisch aufgeladen und durch Blasdüsen hindurch in Richtung des Gasstromes geführt werden. Unterhalb der Blasdüsen wird das Strömungsmuster unter Ausnutzung des sogenannten Coanda-Effektes beeinflusst, wobei ausserdem die gegenseitige abstossende Wirkung der elektrisch geladenen Fäden zum Tragen kommt.
Zum Hervorrufen des Coanda-Effektes sind nahe bei den
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verlängerten Blasdüsenachsen bewegte, insbesondere rotierende, aber gegebenenfalls auch hin-und hergehende, Ablenkkörper vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neuen Verfahrens und einer neuen Vorrichtung, um auch die Verarbeitung anderer Materialien als thermoplastischer Kunststoffe, insbesondere auch z. B. von Viskose, zu ermöglichen, wobei die Verarbeitung auf möglichst einfache und vielseitige Art und
Weise vor sich gehen soll. Die Erfindung besteht darin, dass Druck und/oder Geschwindigkeit und/oder in der Zeiteinheit austretende Menge und/oder Richtung des Steuermediums nach einem vorbestimmten zeitlichen Programm gesteuert werden und dass das Steuermedium gegebenenfalls eine mit dem die
Fäden bildenden Material reagierende Substanz enthält.
Eine wichtige Ausführungsform des Verfahrens weist das Merkmal auf, dass zwei Ströme oder zwei Gruppen von Strömen des Steuermediums von verschiedenen Seiten gegen die aus den Düsen austretenden Fäden geleitet werden, wobei gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die beiden Ströme bzw. die beiden Gruppen von Strömen abwechselnd periodisch ein-und ausgeschaltet werden.
Durch die Anwedung von zwei im Gegentakt wirksamen oder von mehr als zwei abwechselnd eingeschalteten Strömen des Steuermediums ergeben sich vielfältige Beeinflussungsmöglichkeiten für die Ablage der Fäden in Wellen-oder Schlingenform. Die Steuerung ist rasch veränderbar und sehr einfach. Zwischen der Austrittsstelle aus den Spinndüsen und der Ablagevorrichtung besteht keinerlei
Gefahr, dass die noch klebrigen Fäden mit irgendwelchen Teilen einer mechanischen Leiteinrichtung in Berührung kommen und daran haften, wodurch eine Unterbrechung des Arbeitsablaufes verursacht werden könnte. Ausserdem ergeben sich durch den Wegfall von beweglichen mechanischen Leiteinrichtungen und insbesondere von beweglichen Düsenköpfen weitere beachtliche technische und wirtschaftliche Vorteile.
Während man bei den nach den bisher bekannten Verfahren hergestellten Schmelzspinnverbundstoffen ausschliesslich auf bestimmte Gruppen von Thermoplasten als Ausgangsmaterial angewiesen war, wie Polyamide, Polystyrol, Polymethylmethacrylat oder Polyglykolterephthalat, welche Stoffe durchwegs glatte, nicht hygroskopische Fäden ergeben, lässt sich nach dem erfindungsgemässen Verfahren eine weitaus grössere Anzahl verschiedenartigster spinnfähiger Materialien verarbeiten, darunter auch hygroskopische Materialien, wie sie für die Herstellung saugfähiger Endprodukte erwünscht sind.
Neben thermoplastischen Stoffen, wie z. B. Glas, und thermoplastischen Kunststoffen od. dgl. kann als die Fäden bildendes Material auch eine Lösung mit einem flüchtigen Lösungsmittel verwendet werden. Eine andere Möglichkeit besteht in einer Lösung, die entweder ein Koagulationsmittel in der Substanz enthält oder während oder nach der Fertigstellung des Faserflächengebildes mit einem Fällbad behandelt wird. Ein wichtiges Beispiel für ein die Fäden bildendes Material ist eine Lösung von Zelluloseexanthogenat in verdünnter Natronlauge.
Dadurch, dass die Produkte aus Endlosfasern bestehen, sind sehr gute Festigkeitseigenschaften erzielbar. Ausserdem ist es möglich, die freie Faserlänge zwischen den Bindungspunkten gross zu halten, wodurch die Produkte auch einen agenehmen textilartigen Griff und einen weichen Fall aufweisen.
Das Steuermedium hat in erster Linie eine mechanische Funktion, kann aber gegebenenfalls auch noch für andere Wirkungen herangezogen werden. So können ausser Dampf oder Luft, vorzugsweise Heissluft, auch ein Koagulationsmittel oder ein Bindemittel, wie z. B. ein Lösungsmittel oder eine Klebstofflösung, als Steuermedium verwendet oder mit diesem versprüht werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besitzt Spinndüsen mit nach unten gerichteten Öffnungen und mit unter einem Winkel zu den Spinndüsen gerichteten Blasdüsen, eine Steuereinrichtung für die Blasdüsen sowie eine Abzug-und Ablagevorrichtung für das fertiggestellte Fasergebilde und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spinndüsen in an sich bekannter Weise in einer Reihe angeordnet sind und dass, vorzugsweise zwei, wenigstens angenähert gegeneinander gerichtete Gruppen von Blasdüsen wenigstens ungefähr symmetrisch zu der durch die Spinndüsenachsen verlaufenden Fläche angeordnet sind.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Auf diesen sind in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung schematisch in Seitenansicht und in Fig. 2 ein Teil eines andern Ausführungsbeispiels perspektivisch dargestellt. Gemäss Fig. l erstreckt sich senkrecht zur Zeichnungsebene eine Reihe von Spinndüsen-l--. Unterhalb derselben, zu beiden Seiten der durch die Spinndüsenachsen gehenden Ebene sind zwei Gruppen von Blasdüsen--2 und 3-angeordnet. Diese sind mit Strömungssteuerelementen--4 und 5--versehen, die über eine Programmsteuereinrichtung betätigt werden.
Die Strömungssteuerelemente --4 und 5--sind in Fig. 1
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als Hähne angedeutet, deren Küken im einfachsten Fall mit gleichbleibender Drehzahl angetrieben werden, u. zw. derart, dass der eine Hahn geöffnet ist, wenn der andere geschlossen ist und umgekehrt.
Praktisch werden als Strömungssteuerelemente Drehschieber verwendet, bei höheren Schaltfrequenzen wird mit Strahlablenkung gearbeitet. Durch diese Anordnung und Steuerung der Blasdüsen trifft abwechselnd ein Luftstrom von links und ein Luftstrom von rechts auf die sich von den Spinndüsen abwärts bewegenden Fäden. In der Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene kann jeweils eine Reihe von Blasdüsen hintereinander angeordnet sein.
Die Düsen einer Reihe --2 bzw. 3-- können im Gleichtakt gesteuert werden (Fig. l), es kann aber zur Erzielung bestimmter Strukturen des herzustellenden Faserflächengebildes notwendig sein, benachbarte Düsen (2, 2' bzw. 3, 3') abwechselnd ein-und auszuschalten, wobei einander gegenüberstehende Düsen (2, 3 bzw. 2', 3') beider Reihen stets im Gegentakt arbeiten (Fig. 2).
Die aus den Spinndüsen austretenden Fäden-6-werden im Rhythmus der Luftströmung hin-und hergeschwenkt und gelangen ein Stück unterhalb der Blasdüsen --2 (2') und 3 (3')-- in einer Abzugvorrichtung-7--, die durch zwei gegenläufige Walzen gebildet ist. Die Umfangsgeschwindigkeit dieser Walzen ist wesentlich geringer als die Bewegungsgeschwindigkeit der Fäden
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zwischen13% H2S04 28% Na2SO4 RestH2O erzielt.
In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, den Blasdüsen - 2 (2') und 3 (3')-- als Steuermedium nicht reine Luft, sondern eine saure Atmosphäre zuzuführen, die eine geringfügige Verfestigung der Fäden bewirkt, wobei die Fäden aber noch so weit klebrig bleiben, dass in der Abzugvorrichtung--7--, deren Walzen auch zur Verdichtung des Materials dienen, das Faserflächengebilde den erforderlichen Zusammenhalt erhält.
Statt der Zuführung geringer Mengen eines Koagulationsmittels mit dem Steuermedium zur Vorverfestigung der Fäden kann die Viskose sensibilisiert sein, z. B. mit Vinylmethyläther oder mit Ammonsulfat als säurespaltender Substanz. Im letzteren Fall wird als Steuermedium Heissluft verwendet, welche die Zersetzung des Ammonsulfats bewirkt. Anschliessend daran wird das Faserflächengebilde noch der Einwirkung eines normalen Fällbades unterworfen. Im übrigen kann die Fertigstellung und Ausrüstung des Produktes in der von der Viskosekunstseidenherstellung bekannten Art und Weise erfolgen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Faserflächengebilden, wobei in spinnflüssigem Zustand befindliches Material durch eine Vielzahl von Düsen nach unten ausgepresst und wenigstens ein Strom eines Steuermediums in einer von der Lotrechten abweichenden Richtung gegen die aus den Düsen austretenden Fäden geleitet und dadurch die Bewegungsbahn, die gegenseitige Lage und gegebenenfalls die äussere Struktur der Fäden beeinflusst wird, wobei die neue gegenseitige Lage der Fäden fixiert
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und/oder Richtung des Steuermediums nach einem vorbestimmten zeitlichen Programm gesteuert werden und dass das Steuermedium gegebenenfalls eine mit dem die Fäden bildenden Material reagierende Substanz enthält.
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