Verfahren zur Herstellung von Mischvliesen durch Schmelzspinnen Bei der Herstellung von Vliesstoffen durch Schmelz spinnen besteht die Aufgabenstellung nicht nur in der Erzeugung fester molekular-orientierter Fäden aus der Schmelze ohne einen separaten Verstreckungsvorgang, sondern auch in der gleichmässigen Verteilung dieser frisch gebildeten Filamente zu einem Flächengebilde. Beide Aufgaben sind eng miteinanderverknüpft und der Spinnvorgang kann nicht losgelöst von der Vliesbildung betrachtet werden.
Dies wird besonders deutlich beim Ausspinnen von Hochpolymeren, wie z.B. Polyurethanen, die noch eine gewisse Zeit klebrig sind. Die Filamente sollen sich zur Erreichung eines gleichmässigen Vlies- bildes bis zur Vliesbildung nicht gegenseitig berühren, da sie sonst verkleben und infolge von Strang- und Knoten bildung zu ungleichen Vliesen führen. Daraus geht her vor, dass die Art des Spinnvorganges und die Anordnung der Spinndüsen nicht nur auf die Faserqualität, sondern auch auf die Vliesqualität von entscheidendem Einfluss ist.
Um diesen Forderungen gerecht zu werden, wurde in dem englischen Patent Nr.<B>1055</B> 187 ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei der diese Aufgabe dadurch gelöst wird, dass der Spinnvorgang mit Hilfe breiter, bandartiger Luftströme durchgeführt wird. Die Filamente werden reihenförmig ausgesponnen, wobei jeweils mehrere Reihen mittels mehrerer Längsdüsen ge bildet werden und wobei jeder Düse schwenkbare Füh rungskanäle zugeordnet sind, die sowohl die Filamente innerhalb einer Reihe gerichtet führen als auch die einzel nen Reihen voneinander getrennt. Erst nach dem Ver lassen der Luftkanäle werden die Filamente miteinander zu einem Vlies vereinigt.
Durch diese Arbeitsweise konnte eine Vliesstruktur von hoher Gleichmässigkeit er zielt werden, da der Auftreffpunkt jedes Einzelfilaments gesteuert werden kann.
Zur Erzielung besonderer Eigenschaften ist das Ver spinnen mehrerer Substanzen von Interesse, um soge nannte Mischvliese zu bilden, wobei jede einzelne Faser komponente dem Endprodukt spezifische Eigenschaften mitbringt. Zum Beispiel kann ein Mischvlies aus Poly- amid/Polyurethan gebildet werden, wobei die Polyure- thanfaser infolge hoher Anfangsklebrigkeit als Bindefaser dient. Die Eigenschaften der nach dem englischen Patent Nr. 1055 187 hergestellten Produkte können nach dem nachstehend beschriebenen Verfahren noch verbessert werden.
Dieses Verfahren zur Herstellung von Misch- vliesen nach dem Schmelzspinnverfahren durch reihen artiges Ausspinnen mehrerer zueinander paralleler Fila- mentreihen ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Reihen wechselseitig versetzt zu den Nachbarreihen verschiedene Polymere ausgesponnen werden.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise er läutert.
Abb. 1 zeigt eine Längsdüse a, die in die Segmente c, d, e und f unterteilt ist. Die Düse hat an ihrem unteren Ende die Spinnlochreihe a', die in die Segmente c', d', e' und f' unterteilt ist. Aus der Spinnlochreihe treten die Filamente reihenförmig aus und werden mit Hilfe zweier beidseitig angebrachter Luftströme, die aus zwei zu den Spinnlochreihen beidseitig parallel angebrachten Schlit zen austreten, nach unten gerissen.
Mit Hilfe eines Füh rungskanals h, der in die Segmente c", d", e" und f" unterteilt ist, werden die Filamentreihen auf parallelem Kurs gehalten und eine Filamentverschlingung und Kno tenbildung ausgeschaltet. Das Prinzip einer verwendba ren Einzeldüse und Kanals ist z. B. in dem englischen Patent 1055187 geschildert. Andere Düsenkonstruk tionen, die jedoch ebenfalls mit linearen Lochreihen und beidseitigen Luftschlitzen arbeiten, sind auch verwend bar, z. B. können die Luftschlitze zur Erzielung beson derer Effekte (kältere Verstreckunasluft) in einem gewis sen Abstand von der Spinnlochreihe, z. B. innerhalb des Kanals angebracht werden.
Den Spinndüsensegmenten werden durch die Schmelzzuführung die geschmolzenen spinnfertigen Massen zugeführt, wobei z. B. in das Seg ment c und e Polymere I und in das Segment d und f das Polymer 1I zugeführt wird. Entsprechend bilden sich die Filamentreihen c"' und e"' aus Filamentarten I und d"' und f"' aus Filamentarten 1I.
Die Filamentreihen c"', d<B>'</B>, e"' und f"' werden auf einem Auffangsieb 1 mit darunterliegender Absaugung entlang der Linie i abgesaugt. Die Linie i wird durch Schwenkung j der Luftkanäle um die Achse k ständig verlegt, so dass die von den einzelnen Filamentreihen ge- bildeten Vliesbahnen m, n, o und p etwa mäanderförmig abgelegt werden.
Die Ausbeugung der Vlieskurven hängt von der Amplitude der Schwingung j, der Siebgeschwin digkeit 1 sowie dem Winkel a, den die Auffanglinie i mit der Laufrichtung g des Siebbandes bildet, ab. Der besseren Übersicht halber ist in Abb. 1 nur eine aus Segmenten bestehende Spinndüse abgebildet. Zur Misch- vliesbildung sind nunmehr eine Vielzahl von Spinndüsen parallel nebeneinander angeordnet.
Um das Prinzip der Anordnung zu veranschaulichen, sind in Abb. 2 nur die senkreichen Projektionen der Spinnlöcher auf das Auffangsieb dargestellt (entlang Linie 2). Es wird eine 10-Düsenanordnung (Düse I bis X) gezeigt, wobei jede Einzeldüse aus 4 Segmenten besteht, so dass 40 Einzelfilamentbahnen gebildet werden. Die Längsrichtung der Düsenlochreihen bilden den Winkel a mit der Laufrichtung g des Siebbandes. Auf der rechten Bildhälfte ist das Verspinnen von zwei verschiedenen Polymeren gezeigt, auf der linken Bildseite das Verspin nen von vier verschiedenen Polymeren. Es wurde rechts eine schachbrettartige Versetzung der verschiedenen Po lymerreihen von einer Reihe zur anderen gewählt.
Dies wird in der Zeichnung durch 1 bzw. 2 angedeutet, wobei z. B. 1 Polyurethan und 2 Polyamid bedeuten kann. Da - wie in Zeichnung 1 dargestellt - die Filamentreihen nach dem Verlassen der Düsenlöcher in sogenannte Füh rungskanäle eingeleitet werden, können durch Schwen kung dieser Kanäle die Auftreffpunkte der Einzelfila- mente ständig in den Bereich der beiden Nachbardüsen und zurück verlegt werden.
Dies ist schematisch am Loch Nr. 1 der Düse @VI dargestellt, wo durch die Schwen kung j des dieser Düse zugeordneten Führungskanals der Auftreffpunkt dieses Filamentes ständig wechselt, wobei durch Überlagerung der Siebbandgeschwindigkeit und der Schwenkgeschwindigkeit die mäanderartige Auftreff- kurve c entsteht.
Da nunmehr die Filamente der Nach barreihen eine dazu parallele Bewegung mitmachen, ent steht eine aus den Filamentarten 1 und 2 gebildete Misch struktur, deren Zusammensetzung durch die Mäander kurve sowie die Länge der einzelnen Segment-Lochreihen beliebig gesteuert werden kann. Im Extremfall besteht jedes Segment innerhalb der Düsenreihe (z. B. VI) aus nur einem Loch, so dass jeweils benachbarte Düsen löcher einer Reihe andere Polymere ergeben. Diese An ordnung ist bei Düse VI angedeutet.
Es ist übrigens noch zu erwähnen, dass die in Form einer Linie gezeigte Mäan- derkurve insofern eine Idealisierung darstellt, als die Fi- latnente durch eine am Auffangband erwünschte Turbo lenz eine Schwingbewegung ausführen. Die Auffanglinie ist als eher als bandartige Kurve aufzufassen, innerhalb derer das Filament abgelegt wird, wobei die Linie die Mittellinie darstellt.
Eine andere Ausführungsform ist in der linken Bild hälfte abgebildet, wo vier verschiedene Polymere ver sponnen wurden, wobei die gegenseitige Anordnung der Filamentreihen-Segmente durch jeweils die Zahl 1, 2, 3 und 4 angedeutet wurde. Man sieht, das sowohl längs der Lochreihe als auch quer dazu eine andere Zahlen kombination vorliegt mit der daraus folgenden Misch vliesbildung.
Eine besondere Ausführungsform vorliegender Erfin dung liegt nun noch darin, die Spinnlöcher benachbarter Segmentreihen in Form oder Grösse verschieden zu ge stalten. So könnte z. B. Lochreihe 1 der Abb. 2 in Form eines Ypsilon ausgeführt werden und Lochreihe 2 hantel- förmig. Aufgrund der verschiedenen Oberflächenausbil dungen des Fadens treten bei den durch die Luftströme erfolgenden Verzugs- und Abkühlvorgänge andere Span- nungs- bzw. Orientierungsverhältnisse ein, die erfah- rungsgemäss z.
B. die Ypsilonform zu Spontankräuselun- gen des Fadens führen, während die symmetrische Aus gestaltung des Spinnloches und damit Filamentes dazu weniger neigt. Dadurch können naturgemäss im Misch- vlies besonders auch durch entsprechende Anordnung der Segmentreihen Eigenschaften wie Dichte, Weichheit, Dehnbarkeit usw. weitgehend variiert werden.
Die Verfahren gemäss vorliegender Erfindung gestat ten die Herstellung von Faserprodukten mit für bestimm te Anwendung besonders geeigneten Eigenschaften. Zum Beispiel eignen sich die Polyamid- bzw. Polyester-Poly- urethan-Mischvliese zur Herstellung von lederartigen Kunststoffen, wobei die Polyurethan-Filamente als Bin demittel dienen. Dadurch, dass die Bindemittel in Faser form eingebracht werden, bleibt die Porosität weitgehend erhalten.
Durch Verspinnen von Polyäthyi_enterephthalat mit einem Mischpolymerisat von Polyäthylenterephtha- lat/Isophthalat, wobei die letztere Faser mit niederem Schmelzpunkt als thermisch aktivierbare Bindefaser fun giert, können Mischvliese hergestellt werden, die beim anschliessenden Kalandrieren unter erhöhten Tempera turen zu papierartigen Produkten mit hohen mechani schen Festigkeiten zu sehr guter Dimensionsstabilität ver arbeitet werden können.
Diese Produkte finden u.a. gros- ses Interesse als Trägermaterial zur Beschichtung sowie bei Elektroisolierung. Durch Verspinnen von Nieder druck-Polyäthylen mit hochpigmentierten Polyäthylenen können Mischvielse hergestellt werden, bei denen die un- pigmentierte Faser z.
B. hohe Festigkeiten und die hoch pigmentierte Opazität, gute Beschreibbarkeit und Be- druckbarkeit mitbringt, so dass ebenfalls daraus in den Eigenschaften sehr wertvolle Kunststoffpapiere gefertigt werden können.
Es ist für den Fachmann geläufig, dass sowohl durch Variation der Rohstoffe als auch der Lochform und Grösse sowie der gegenseitigen Anordnung der Segmente und schliesslich der Spinn- und Abzugsbedingungen ein äusserst variables Verfahren vorliegt, um Produkte mit ganz spezifischen, auf den jeweiligen Verwendungszweck zugeschnittenen Eigenschaften herzustellen. Das folgende Beispiel kann naturgemäss nur als Illustration einer Ver fahrensform und einer Rohstoffkombination dienen.
<I>Beispiel</I> In dem folgenden Beispiel wird die schachbrettartige Verspinnung zweier Polymeren gemäss der rechten Bild hälfte der Abb. 2 geschildert. Versponnen wurde ein li neares Polyurethan sowie Polycaprolactam.
Es wurde eine Spinndüse und ein Luftkanal verwen det, wie sie z. B. aus dem englischen Patent 1055 187 zu entnehmen sind. Für die Mischvliesbildung ist die dort gezeigte Arbeitsweise wichtig, da die einzelnen Filament- reihen nach dem Verlassen der Luftkanäle eine Strecke x frei durchfliegen, da hierbei die gegenseitige verschlin gende Ablagerung verschiedener Filamente erreicht wird. Dieser Abstand ist in der vorliegenden Abb. 1 dargestellt. Die Spinnlochzahl der Einzelsegmente innerhalb der Ge samtdüse betrug 60 Loch, die Läge des Einzelsegmentes betrug 130 mm.
Der Durchmesser der Löcher betrug 0,4 mm, der gegenseitige Abstand von Mitte zu betrug 2 mm. Die Gesamtlochzahl einer aus vier Segmenten be stehenden Längsdüse betrug somit 240. Die Gesamtan ordnung hatte 10 solcher Längsdüsen, die an einem sog. Spinnbalken angebracht waren. Der Abstand von Spinnlochreihe zu Spinnlochreihe betrug 150 mm. Die Einzelsegmente wurden elektrisch beheizt. Infolge ver schiedener Spinntemperaturen wurden die Segmente mit Hilfe von Asbestplatten voneinander isoliert.
Beidseitig der Spinnlochreihe war ein Luftschlitz mit 0,3 mm Schlitzweite angebracht, aus dem die Verstrek- kungsluft ausgeblasen wurde. In 30 mm Abstand von der Spinnlochreihe war senkrecht nach unten der Führungs kanal von 600 mm Länge angebracht. Der Kanal hatte eine Durchgangsweite von 30 mm und war beidseitig 40 mm breiter als die Gesamtspinnlochreihe. Er war an den Innenseiten teflonisiert, um ein Anhängen der be sonders klebrigen Polyurethanfilamente zu verhindern.
Das zum Verspinnen verwendete Polyamid war ein Polycaprolactam mit einem Extraktgehalt (Methanol) von 0,37o und einer Lösungsviskosität in HZSO, konz. von 2,25.
Das Polyurethan wurde nach folgendem Rezept her gestellt: 50 Gewichtsteile Polyäthylenglykoladipat (Desmophen 2000) wurden 2 Stunden bei 140 C und 20 mm Hg Vakuum entwässert. Danach wurden 17,5 Gewichtsteile Diphenylmethan-diisocyanat zugegeben. Nach etwa 20 Minuten wurden 4,05 Teile 1,4-Butandiol unter starkem Rühren eingemischt und die Schmelze auf eine Heizplatte von 130 C ausgegossen und für 45 Minuten nachge heizt. Anschliessend wurde granuliert.
Die Düsensegmente 1, die mit Polyamid bespeist wurden, hatten folgende Bedingungen:
EMI0003.0025
Düsentemperatur <SEP> 225 <SEP> C
<tb> Verstreckungsluft <SEP> 230 <SEP> C
<tb> Luftmenge <SEP> 0,5 <SEP> N <SEP> m3/min
<tb> Polymerdurchsatz <SEP> 0,1 <SEP> cm/Loch Die Düsensegmente 2, die mit Polyprethan beschickt wurden, hatten folgende Bedingungen.
EMI0003.0027
Düsentemperatur <SEP> 203 <SEP> C
<tb> Verstreckungsluft <SEP> 203 <SEP> C
<tb> Luftmenge <SEP> 0,6 <SEP> N <SEP> m3/min
<tb> Polymerdurchsatz <SEP> 0,3 <SEP> cm/Loch Die Führungskanäle wurden gleichsinnig um 300 mm (Basis) geschwenkt, der freie Flugweg der Filamentreihen betrug im Schnitt 350 mm,