DE1435466A1

DE1435466A1 - Verfahren zur Herstellung textiler Faserprodukte

Info

Publication number: DE1435466A1
Application number: DE19641435466
Authority: DE
Inventors: Hartmann Dr Ludwig
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1964-10-24
Filing date: 1964-10-24
Publication date: 1969-03-20
Also published as: FR1450274A; US3528129A; DE1660297A1; GB1132575A; ES318618A2; NL6513277A

Description

Verfahren, zur Herstellung textiler Faserprodukte

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung textiler Faserprodukte aus der Schmelze fadenbildender Hochpolymerer. Weiterhin hat sie sich die Herateilung von in ihren Eigenschaften wesentlich verbesserten nicht gewebten Textilprodukten zum Ziel gesetzt.

Bei den Schmelzspinnverfahren zur Herstellung von Fasern werfen bekanntlich im allgemeinen Spinndüsen verwendet, die konzentrische Kreise von Löchern tragen (siehe z.B. Hill "Fasern aus synthetischen Polymeren" 1956, Seite 378 ff.). Die Fasern werden nach einer gewissen Entfernung in einen Konditionierschacht eingeführt, in dem Luftstrome bestinnater Temperatur und Feuchtigkeit entgegen der Laufrichtung oder quer dazu mit niedriger Geschwindigkeit eingebracht werden, (Siehe auch DBP 916 458 Abb.) Diese endlosen Fasern werden dann in jedem Fall aufgerollt, nachdem sie kabelartig oder strSagartig zusammengeführt wurden. In US-Patent 3 117 055 wurde zur Herstellung von Vliesstoffen vorgeschlagen,

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die Filamente nicht aufzurollen, sondern in einem gewissen Abstand von der Spinndüse die Fäden zusammen zu führen und mittels einer Ringdüse mit Luft zu "beschleunigen, sowie elektrisch aufzuladen. Durch die Aufladung sollen sich die Fasern gegenseitig abstoßen, um anschliessend in Vliesform aufgefangen zu werden·. Es zeigte sich jedoch, daß es schwierig ist, die einmal zusammengefaßten Fasern (Fig. 1 US-Patent 3 117 055) v/ie—■ der vollständig zu trennen, so daß es nicht möglich ist, dünne Flächengebilde mit gleichmäßiger Struktur herzustellen. Weiterhin wurde zur Herstellung von Filterstoffen vorgeschlagen, -" plastische Massen aus Flachdüsen, die nebeneinanderliegende Schlitze tragen, auszupressen. Die Düsen vnirden' aus zv;ei aufeinandergepreßten Keilen gebildet, die jeweils Längsriefen trugen, die durch Aufeinanderpressen eine Art Löchreihe bildeten (Weilte "Ind. and Eng. Chemistry" vol.48, p.8, August 1956). Beidseitig der Lochreihe war ein damit paralleler Luftschlitz angebracht, aus dem Luftströme ausgepreßt wurden, die die ausgepreßten fasrigen Massen erfassen und nach vorn reissen. Faservliese hoher Festigkeit konnte man auch nach diesem Verfahren nicht herstellen, da infolge" zu großer Türbulenz der Luftströme insbesondere beim Auf treffen auf die Außen- " luft keine hohe Orientierung der Kettenmoleküle innerhalb-'der Fase&i erreicht wurde. Außerdem erlaubten die aneinandergepreßteh Rilleh keine gleichartige Faserbildung über größere Produktionsbreiten. ' '

Es wurde nunmehr, gefunden, daß diese Schwierigkeiten überwunden _v_ werden können, indem man verspinnbare Schmelzen aus Düsen auspreßt, die die Spinnlöcher in Form gerader Reihen tragen (AbI)₆ la) und die aus der Reihe austretenden Scharen endloser Fasern mit Hilfe von

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Luftströmen innerhalb eines Verstreekungskanals so führt, daß sie bis zu dem Moment des Auffangens auf einem oiebband voneinander getrennt bleiben (Ab-;. 2). In Abb. 1 ist eine derartige Düse von· unten dargestellt, die eine Reihe von Ypsilon-förmigen Spinnlöchern aufweist. Erfindun^sgcmäß wurde nämlich gefunden, daß man besonders gute Ergebnisse erhält, wenn die Spimiöffnungen einen profilierten Querschnitt aufweisen. Außerdem unterscheiden sich die hier verwendeten Spinndüsen von den herkömmlichen dadurch, daß die Spinnöffnungen einen sehr geringen Abstand voneinander haben (1,5 bis 2 mm). Außerdem müssen sie alle sehr gleichmäßig geformt sein und die Spinnöffnungen müssen zueinander parallel und ' gleichartig sein, damit gewährleistet ist, daß die endlosen Fasern nach ihrem Austreten aus den Spinnöffnungen sich auf einer Strecke von mindestens 500 mm möglichst sogar noch langer nicht gegenseitig berühren und auf zueinander parallelem Kurs bleiben. Wesentlich ist nun, daß jeder Spinnöffnungsreihe ein Verstreckungskanal zugeordnet wird (Bild 2, c), in den schnelle Luftströme paarweise in Faserflugrichtung eingebracht werden und zwar derart, daß die aus den Düsen kommenden endlosen Faserscharen beidseitig aus Schlitzen mit den Luftströmen beaufschlagt werden (a-, und ap bzw. b-, und bp). In Bild 2 sind in einer Ausführungsform zwei Luft strompaare a-, und a_o direkt an der Düse und b_n und b_o in einem Abstand davon im Ver-Streckungskanal dargestellt. Um den Verstreckungsgrad der Fasern und damit die Festigkeit der Faservliese zu erhöhen, können noch weitere Luftstrompaare aufgebracht werden. Zur Erhaltung anderer .. Fasereigenschaften z.B. zur Erziehlung kürzerer Dehnung kann auch das erste Luftstrompaar a-,, a₂ im Vergleich zu b-,, bp sehr stark gedrosselt und im Extremfall ausgeschaltet werden« Um den Einfluß der Verstreckungskanäle zu demonstrieren, wurde in Versuchen zu-

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nächst einmal ohne Verstreckungskanäle nur mit Luft strompaar en a-, und a„ und anschliessend mit Verstreckungskanälen und mit zusätzlichen Luftstrompaaren Ib^ und bp mit steigender Geschwindigkeit gearbeitet. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse zeigt nachfolgende Tabelle!

Spinnmasse: Nylon - 6
Durchsatz : 0,1 g/Spinnöffnung

luftart	Geschwindigkeit im Verstr.Kanal	Fasertxter den	Festigkeit g/den	Dehnung *1°-*
a-,,ap 0,5m /mir	-kein Kanal-	2,6 ■	2,1	544
a-, ,a₂ 0,5m/min	858 m/min	1,4	2,8	433
a,',a₂ 0,5πΐ/ώ±Ί b^jbpl^OomTmii	1380 m/min	1,2	3,3	216
^al»^a2 0»5m7irdn b-, ,bpl,2 rnymin	2000 m/min		3,6	90

Es zeigt sich, daß durch entsprechende Wahl der Bedingungen z.B. Verstreckungskanal mit hoher Luftgeschwindigkeit hohe Festigkeiten · der Fasern und naturgemäß der damit erzeugten Vliese erreicht wird«. Weiterhin zeigt sich, daß die Bruchdehnung, die einen gewissen Rückblick auf die Molekülorientierung gibt, in einem sehr weiten .Bereich variiert werden kann.

Eine weitere beachtliche Variationsmöglichkeit des Verfahrens ergab sich durch verschiedene Wahl der Temperaturen der Luftströme·

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So kann a-, ,a₂ höhere Temperatur aufweisen als Td₁, b_? oder aber auch gleich sein. Hebt man die Temperatur von b , b_? an, kann man den Plastizitätsbereich der endlosen schmelzflüssig aus den Spinndüsen gekommenen Fasern verlängern und damit ;e nach Endprodukt eine Eigenschaftsverbesserung erzielen. Einen besondere vorteilhaften Effekt erzielt man, wenn man die Teiaperaturen der Partner eines Luftstrompaares verschieden hält, z.B. a* verschieden von a_? oder b^ verschieden von b_?. Dadurch kann man z.B. bei Ypsilonförmigem Querschnitt der Spinnöffnung eine Spannung innerhalb der Faser erzeugen, da ja die Luftströme die Paser sowohl verstrecken, als auch abkühlen und somit verschiedene Qrientierungsverhältnisue in beiden Faserseiten schaffen. Es zeigte sich, daß dadurch Spontan-Kräuselungen innerhalb der Fasern erzeugt werden können, die sich sehr stark auf die Eigenschaften der gebildeten Faservliese auswirken. Die Faservliese werden dadurch voluminöser und weicher im Griff. Durch den Ypsilonförmigen Querschnitt der Faser wird die Haftfestigkeit der Bindesubstanzen verbessert.

Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens wird, wie in Bild 2 im Schnitt angedeutet, eine Mehrzahl von Düsen nebeneinander angeordnet. Dadurch kann man eine Vielzahl von Spinnöffnungen auf engstem Raum anordnen, um den Durchsatz entsprechend zu erhöhen. Die aus den Verstreckungskanälen austretenden Scharen endloser Fasern werden mittels eines Siebbandes mit darunterliegender Absaugung aufgefangen und zu einem Faservlies geformt· (Bild 2,d) Das Siebband kann übrigens sowohl quer zur Spinnlochreihe (wie dargestellt) als auch längs dazu sowie in jedem beliebigen Winkel angeordnet werden, das hängt von den gewünschten

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Endprodukten ab. Die hohe Gleichmäßigkeit des Faservlieses wird dadurch erreicht, daß die einzelnen Fasern vom Moment ihrer Bildung bis zu ihrer Ablage von den ahde-ren Fasern weitgehend unbeeinflußt bleiben, vor allen Dingen, daß sie nicht mit ihren Nachbarn kabel- oder strangartig zusammengefaßt v/erden. Der hohe G-rad der gegen- ^! seitigen Versehlingung wird dadurch erreicht, daß die Spinnlöcher einen-sehr engen Abstand voneinander haben (z.B. 2 mm) und die Spinngeschwindigkeit ein Vielfaches der Siebbandgeschwindigkeit'ist. Zum Beispiel steht einer Spinngeschwindigkeit von etwa 2000m/min. eine Siebbandgeschwindigkeit von etwa 20 m/min, gegenüber. Da nun der Abstand der Spinnöffnungen sehr klein ist im Vergleich zu dem Durchmesser der sich bildenden ablegenden Faserschlaufen auf dem Siebband, muß eine gegenseitige Verfilzung stattfinden. Diese wird noch gefördert durch ein Schwenken der Verstreckungskanäle (Bild 2,c), so daß auch die Faserscharen benachbarter Düsen gut miteinander verfilzen» Diese gegenseitige Verschlingung der Fasern wird noch gesteigert bei der Ausführungsform des Ypsilonförmigen Querschnitts und der Kräuselungserhöhung mit Luftströmen verschiedener Temperatur. "

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Beispielt

Granulat aus Polycaprolactam ( red 2,28) wurde auf einer Schneckenpresse aufgeselimol en und bei einer Temperatur von 260° einer Spinnpumpe zugeführt. Die Spinnpumpe dosierte die Schmelze auf eine auf 228° aufgeheizte Spinndüse. Die Spinndüse bestand aus einer geradlinigen Spiniiöffnungsreihe, die in einem Abstand von 2 mm ypsilonförmige Öffnungen auf ,vies. Die Lochreihe wurde beidseitig in einem Abstand von o.,4 mm von einem Luftschlitz von 0,3 mm Höhe begrenzt. Aus den beiden Luftschlitzen wurden mit einem Druck von 0,1 atü Luftströme von 230° ausgepresst. Diese paarweisen Luftströme erfassten die Reihe der aus den Ypsilon- ' Querschnitten austretenden Filamente und rissen sie nach vorn. Die Filamente mitsamt den sie beidseitig umfassenden Luftströmen wurden in einen Luftkanal eingeführt, der in 40 mm Entfernung von der Düse angebracht war entspr. Bild 2. Der Plattenabstand des rechteckigen Luftkanals betrug 20 mm. Am Einführende des Luftkanals waren gemäss Bild 2 ein weiteres Paar von Luftschlitzen b) angebracht, aus denen 1,5 m Luft/Min, von Raumtemperatur ausgepresst wurden. Dieses zweite Paar von Luftströmen ergab eine weitere Zugwirkung auf die Filamentschar, so dass rückwirkend in der Verstreckungszone der Primärluft a) eine weitere Kraft ausgeübt wurde. Ausserdem bewirken diese -kiftströme eine Abkühlung der Filamente und ein Einfrieren der erhaltenen Molekularorientierung. Infolge des die Filamentschar allseitig umschliessenden Luftkanals wurden Wirbel vermieden, so dass die Filamente auf parallelem Kurs blieben und sich nicht verknäuelten oder zu Kabeln zusammenlegten. Am unteren Ende des.40 cm langen Luftkanals herrschte eine Luftgeschwindigkext von 1500 m/Min.

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Die Fäden wurden, durch Absaugen zu einem zusammenhängenden Vlies aufgetaut. Sie hatten einen Titer von 0,81 den, eine Reisskraft von 4 g/den und eine Bruchdehnung von 140 fo. Der laserquerschnittwar dreieckig mit eingebuchteten Seitenteilen und die Faser war hochgekräuselt.

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Claims

Ansprüche:

1.)JVerfahren zur Herstellung textiler Faserprodukte durch Aus- "^ spinnen fadenbildender Hochpolymerer aus Schmelzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzen aus !Düsen, die aus geraden Reihen von nicht runden Querschnitten bestehen, ausgepresst werden und nach dem Austritt die Filamentreihen jeweils von paarweisen symmetrischen Luftströmen verstreckt und so geführt werden, dass sie auf einer Strecke von mindestens 400 mm reihenförmig parallel geführt werden.

2.) Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht runden Spinnöffnungen einen asymmetrischen Querschnitt haben und asymmetrisch zu den Luftstrompaaren stehen.

3.) Verfahren gemäss Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die paarweisen Luftströme durch Aufheizung den Plastizitätsbereich der Filamente nach dem Verlassen der Spinndüse verlängern.

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