Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines viellitzigen Materials
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zur Herstellung eines viellitzigen Materials.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines viellitzigen Materials, welches sich dadurch auszeichnet, dass man einen Streifen, einen Schlauch oder ein Band aus Kunststoffmaterial in eine Vielzahl von zusammenhängenden oder nicht zusammenhängenden Litzen spaltet oder schlitzt, wobei das Kunststoffmaterial vor oder nach der Unterteilung in Längsrichtung orientiert wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, dass man einen kontinuierlich bewegten Streifen, Schlauch oder ein Band aus längsorientiertem Kunststoffmaterial in eine Vielzahl von Litzen derart spaltet, schneidet oder schlitzt, dass benachbarte Litzen in regelmässigen Abständen zusammenhängen, indem man eine Vielzahl von parallel und versetzt auf der Oberfläche einer drehenden Walze angeordneten Schneidemessern oder Nadeln mit dem bewegten Streifen, Schlauch oder Band in Berührung bringt.
Während des Spaltens, Schneidens oder Schlitzens steht das Band, der Schlauch oder der Streifen vorzugsweise unter Spannung.
Der aus einem Polypropylenpolymer bestehende Streifen oder das Band kann jede beliebige Stärke aufweisen, solange sie sich, wie oben beschrieben, in eine Vielzahl von Litzen spalten, schneiden oder aufschlitzen lassen. Für viele Anwendungen haben sich bis zu 380 um, vorzugsweise etwa 250 um, als zweckmässige Stärke herausgestellt.
Als Ausgangsmaterial lässt sich jedes Polymer verwenden, das sich zu einem kontinuierlichen Streifen oder Band formen und das sich orientieren lässt, z. B.
Polyalkene, wie Polyäthylen und Polypropylen, Polyamide, wie Nylon, Polyester, wie Polyterephtalatester.
Der Streifen, der Schlauch oder das Band können z. B. nicht zusammenhängende Reihen paralleler, allgemein längslaufender Schlitze in bestimmten Abständen entlang des Streifens oder Bandes aufweisen. Die Schlitzreihen können gewünschtenfalls seitlich gegeneinander versetzt sein; sie können auch überlappen, indem die Schlitze einer Reihe teilweise zwischen den Schlitzen einer benachbarten Reihe angebracht werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung unterteilt man den Streifen, den Schlauch oder das Band mit einer Vielzahl von Schlitzen derart, dass sich beim seitlichen Strecken des geschlitzten Streifens oder Bandes ein netzartiges Gebilde ergibt.
Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens erhält man ein vlies- oder netzartiges, flaches oder schlauchförmiges Gebilde von Litzen aus längsgerichtetem Kunststoffmaterial, wobei diese Litzen zusammenhängen, um die Öffnungen dieses vlies- oder netzartigen Gebildes festzulegen, und die Dicke der Verbindungsstellen der Litzendicke entspricht.
Eine weitere Ausführungsform erzeugt einen Streifen, Schlauch oder ein Band aus längsgerichtetem Kunststoffmaterial mit einer Vielzahl von allgemein längslaufenden Schlitzen in einer parallelen versetzten Verteilung, so dass beim seitlichen Strecken des Streifens, Schlauches oder Bandes ein netzartiges Gebilde entsteht.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, gekennzeichnet durch Mittel zum kontinuierlichen Zuführen eines Streifens, Schlauches oder Bandes aus Kunststoffmaterial, Mittel zum Spannen eines Abschnittes des kontinuierlich zugeführten Streifens, Schlauches oder Bandes und Mittel zum Aufteilen dieses gespannten Abschnittes, insbesondere eine mit einer Vielzahl von parallel und versetzt auf der Oberfläche angeordneten Schneidemessern oder Nadeln versehene drehbare Walze, sowie Mittel zum Orientieren des Kunststoffmaterials, wobei diese letzteren vor oder nach den Mitteln zum Aufteilen des Materials angebracht sind. Eine solche Vorrichtung kann natürlich auch Mittel zum Richten des Streifens, Schlauches oder Bandes sowie Mittel zum Extrudieren des Streifens, Schlauches oder Bandes aus Kunststoffmaterial aufweisen.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich eine Vielzahl von Mustereffekten einschliesslich der geknöpft erscheinenden Gebilde herstellen.
Die Vielzahl der orientierten Litzen lässt sich unter Ausbildung eines kontinuierlichen Garnes verdrillen.
Solche kontinuierlichen Garne können dann entweder allein oder unter Zumischung von anderen, sowohl natürlich als auch synthetischen Fasern oder Garnen zur Bildung von Schnüren, Tauen, Garnen oder auch bei der Herstellung von Textilien verwendet werden.
Die Erfindung sieht daher auch die Verwendung des oben genannten viellitzigen Materials zur Herstellung von Tauen, Garnen, Schnüren, Fäden oder Textilien vor.
Die erfindungsgemässen Garne, Zwirne oder Schnüre haben einen weicheren Griff und eine höhere Geschmeidigkeit als Monofilamente gleichen Durchmessers, während sie eine hohe Festigkeit beibehalten. Ebenso lassen sich Garne mit einer Festigkeit herstellen, die grösser ist als die Festigkeit des Materials vor dem Verdrillen.
Diese Eigenschaften sind bei der Herstellung von Tauen, Schnüren, Garnen und Textilien äusserst vorteilhaft und bedeuten einen beträchtlichen Fortschritt gegenüber gleichem Material, das aus Monofilamenten hergestellt wurde. Taue, Schnüre und Garne, die aus einem viellitzigen Material gemäss der Erfindung hergestellt wurden, zeigen ausserdem noch im Vergleich zu aus Monofilamenten hergestellten Erzeugnissen verbesserte Griffigkeit.
Es hat sich weiter gezeigt, dass man beim Durchleiten des erfindungsgemässen viellitzigen Materials oder daraus hergestellter Fäden oder Garne zwischen zwei sich gegeneinander bewegenden Flächen unter Druck ein Bauscheffekt erzielen kann und das Material oder die Fäden ein hohes Mass an Elastizität erhalten, dessen Grösse von dem angewendeten Druck und der Behandlungsdauer abhängt.
Bei einer Variante des Verfahrens ist daher vorgesehen, ein Garn, Zwirn oder eine Schnur während einer bestimmten Zeitspanne und unter ausreichendem Druck zwischen zwei sich relativ zueinander bewegenden Flächen durchzuführen, wobei ein Bauscheffekt auf das Garn, den Zwirn oder die Schnur ausgeübt wird. Bei diesem Verfahren kann eine Grobkrempel- oder Lappingvorrichtung eingesetzt werden. Das Streifen-, Schlauch- oder Bandmaterial lässt sich auf jegliche Weise herstellen und nach den üblichen Verfahren orientieren.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich vorzugsweise als kontinuierliches Verfahren zum Herstellen eines Schlauches, gewünschtenfalls zum Schlitzen, zur Herstellung des Streifen-, Schlauch- oder Bandmaterials und bei Bedarf zum weiteren Schlitzen zum Herstellen der Litzen, einschliesslich des Orientierens des Polypropylens und Verdrillens zu einem oder mehreren Garnen, Zwirnen oder Schnüren durchführen. Die Feinheitsnummer des fertigen Garnes hängt von dem Grad der Streckung bei der Orientierung und der ursprünglichen Breite des Streifens, Schlauches oder Bandes sowie von der Anzahl der daraus erhaltenen Litzen ab. Bei gegebenem Streckungsgrad lässt sich die Feinheitsnummer innerhalb eines weiten Bereiches dadurch ändern, dass man die Breite des vor der Orientierung erzeugten Streifens ändert.
Damit wird es möglich, die Feinheitszahl kontinuierlich durch verhältnismässig geringfügige Verstellungen der Schneidvorrichtungen zu beeinflussen, die das Bandmaterial vor dessen Orientierung schneiden, und der Betrieb braucht nicht unterbrochen zu werden, um von einer Feinheitszahl zur anderen überzugehen.
Endlose Fäden mit auf ihrer Länge konstanter oder veränderlicher Feinheitszahl lassen sich somit herstellen.
Ein kontinuierliches Verfahren von der Kunststoffmischung bis zur Vielzahl der orientierten Litzen ist aus Fig. lA und 1B ersichtlich, die ein Fliessbild eines solchen Verfahrens für Bandmaterial darstellt. Es wird darauf hingewiesen, dass bei Anwendung eines Schlauches die abgebildete Schlitzvorrichtung wegfällt, und bei Anwendung von Streifen eine weitere Schlitzvorrichtung mit mehreren Schneidmessern der ersten Galette vorangeht und jedem Streifen eine separate Orientierungsvorrichtung zugeordnet wäre. Das viellitzige, die Schlitzvorrichtung verlassende Material wird vor dem Zusammennehmen vorzugsweise verdrillt, oder zu Stapelfasern geschnitten. Die rotierenden Kämme nach Fig. 18 weisen Stacheln auf, die vorzugsweise in einem Winkel zur Oberflächentangente angeordnet sind, um das Abreissen feiner Streifen vom gerichteten Streifen, Schlauch oder Band zu vermeiden.
Anstelle des rotierenden Kammes kann man auch eine Schneidvorrichtung verwenden. Das Bauschen des viellitzigen Materials oder der daraus hergestellten Fasern oder Garne kann gewünschtenfalls auch durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun an Beispielen unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung weiter erläutert. Dabei ist:
Fig. 1A und 1B zusammengenommen eine Darstellung des kontinuierlichen Verfahrens, das von der Harzmischung ausgeht und mit der Fertigung des viellitzigen Materials endet.
Nach den Fig. 1 A und 1B der Zeichnungen wird das Rohmaterial für die Herstellung des Schlauches in die Strangpresse 10 gegeben, in der es erwärmt und über den Blaskopf 12 ausgepresst wird. Gleichzeitig wird Luft durch den Blaskopf 12 geblasen, so dass der Schlauch 14 auf einen Durchmesser geblasen wird, der grösser als der Durchmesser der Düse 12 ist. Der Schlauch 14 aus dem Kunstharzmaterial wird durch den Luftkühlring 16 und dann durch zwei Quetschwalzen 18 durchgeführt, die er im geplätteten Zustand verlässt. Der dann immer noch geplättete Schlauch 14 wird anschliessend über mehrere Spannwalzen 1, 2 und 3 (die in Fig. 1A wie auch in Fig. 1B gezeigt werden) geleitet.
Eine sowohl in Fig. 1 A als auch in Fig. 1B gezeigte Aufschlitzvorrichtung 20 befindet sich zwischen den Spannwalzen 2 und 3, die die Kanten des Rohres 14 aufschlitzt, so dass zwei Bänder 22 und 24 aus Kunstharzmaterial entstehen. Diese Materialbänder werden dann sowohl auf der Walze A als auf der Walze B (die beide in Fig. 1A wie auch in Fig. 1B dargestellt sind) aufgewickelt. Falls es die Fertigungsgeschwindigkeit der Bänder zulässt, können sie auch geradewegs der nächsten Fertigungsstufe zugeleitet werden. In diesem Zusammenhang sei auf die sowohl in Fig. 1A als auch in Fig. 1B gezeigte gestrichelte Linie verwiesen.
Die Bänder aus dem Kunstharzmaterial werden dann entweder unmittelbar von der Einschlitzvorrichtung oder von den Aufwickelwalzen über eine Folge von Walzen 26 geleitet, durch ein Heisswasserbad 28 (oder eine Heissluftkammer), wobei vorzugsweise eine Länge von mindestens 1,20 m in Frage kommt, und dann durch eine zweite Folge von Walzen 30. Die Walzen 30 drehen sich mit einer Geschwindigkeit, die höher, vorzugsweise fünf- bis zehnmal höher als die Geschwindigkeit der Walzen 26 ist. Dieser Geschwindigkeitsunterschied führt zusammen mit dem sich in dem Wasserbad einstellenden Heizeffekt zu einer Orientierung des Bandmaterials.
Das Wasserbad hat vorzugsweise eine Temperatur zwischen 80 und 1000 C; noch zweckmässiger ist eine Temperatur zwischen 98 und 1000 C. Das orientierte Bandmaterial wird dann mit einem rotierenden Messer 32 eingeschlitzt, geschnitten oder gespalten. Für das Messer 32 ist kein besonderer Antrieb vorgesehen, sondern dieses wird durch das Bandmaterial mitgenommen. Das so entstehende viellitzige Material wird anschliessend auf den Sammelwalzen 34 aufgewickelt oder direkt dem Verdrillen und Zusammenführen zugeführt (nicht abgebildet).
Bei der Anwendung eines Schlauches fällt die Einschlitzvorrichtung 20 weg. Zur Herstellung von Streifenmaterial wird eine weitere Einschlitzvorrichtung mit mehreren Schneidmessern vor dem ersten Walzensatz 26 aufgestellt. Für jeden erzeugten Streifen wären ferner mehrere Orientierungs- oder Reckanordnungen vorgesehen.
Man erkennt weiter, dass bei der in den Fig. 1A und 1B der Zeichnungen gezeigten Vorrichtung viele andere Abwandlungen vorgenommen werden können.
Zum Beispiel lässt sich das Wasserbad durch einen Dampfmantel oder eine geheizte Kontaktplatte ersetzen.
Als eine bevorzugte Form einer Kontaktplatte hat sich eine solche mit Hohlquerschnitt herausgestellt, die eine gebogene Unterseite aufweist, unter der das Bandmaterial durchtritt. Die Kontaktplatte wird vorzugsweise aus Kupfer oder Messing gefertigt und enthält vorzugsweise Öl, das mit einem Heizelement oder durch ein anderes Mittel auf die gewünschte Temperatur erwärmt wird.
Bei sich in der Form eines Schlauches befindendem Material ist es zweckmässiger, keine geheizte Kontaktplatte zu verwenden, da nur eines der beiden übereinanderliegenden verbundenen Bänder mit der Platte in Berührung kommt.
Bei Verwendung der Kontaktplatte können die beiden Walzensätze 26 und 30 durch je einen Quetschwalzensatz ersetzt werden. Die angetriebene Walze ist dabei eine Stahlwalze und die andere Walze läuft frei und hat eine Gummioberfläche. Der Walzenspalt ist vorzugsweise einstellbar.
Es wurde gefunden, dass sich bessere Ergebnisse dann einstellen, wenn das Spalten, Schneiden oder Aufschlitzen an unter Spannung stehendem Bandmaterial vorgenommen wird. Aus diesem Grunde wird ein weiterer, den Walzen 26 ähnlicher Walzensatz zwischen die Aufschlitzvorrichtung 32 und die Aufwickelhaspel 34 eingeschoben. Diese zusätzlichen Walzen werden vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit gefahren, die zum Erzeugen des Spanneffektes drei bis fünf Prozent höher als die der Walzen 30 liegt.
Beispiel
Eine Schlauchfolie mit einer Wandstärke von 50 um wurde auf einem Rototruder RO 40-20 D aus Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 0,3 geblasen.
Die Temperatur im Extruder betrug von 1500 C in der Speisezone über 1750 C in der Mittelzone und 2000 C in der Endzone bis zu 2380 C im Blaskopf, der 75 mm Durchmesser hatte und eine Folie von im geplätteten Zustand 20 cm Breite erzeugte. Die Schneckendrehzahl war 40 U./min, die Quetschhöhe 270 cm ab Boden. Die Temperatur beim Quetschen 810 C.
Die so erzeugte Schlauchfolie wurde in zwei Streifen geschlitzt und diese aufgespult. Das aufgespulte Material wurde zuerst durch ein erstes Quetschwalzenpaar (eine Stahlwalze und eine Gummiwalze, wie oben beschrieben) mit 30 U./min unter einer auf etwa 1000 C erwärmten Kontaktplatte und durch ein zweites analoges Quetsch- walzenpaar, das 5- bis 10mal rascher drehte als das erste, geführt. Das Folienmaterial wurde dann in einer Schlitzvorrichtung nach Fig. 1b mit parallel und versetzt angeordneten Nadeln, die sich rasch in und aus der Bahn der Folie bewegte, aufgeschlitzt. Das geschlitzte Folienmaterial schliesslich wurde durch ein 3 bis 5 % rascher als das zweite Quetschwalzenpaar drehendes Walzenpaar geleitet und das vliesartige Material aufgespult.