DE1560800A1

DE1560800A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Mischvliesen durch Schmelzspinnen

Info

Publication number: DE1560800A1
Application number: DE19661560800
Authority: DE
Inventors: Hartmann Dr Ludwig
Original assignee: Lutravil Spinnvlies GmbH and Co
Current assignee: Lutravil Spinnvlies GmbH and Co
Priority date: 1966-02-10
Filing date: 1966-02-10
Publication date: 1971-01-07
Also published as: CH444107A; DE1532162A1; DE1560801B2; DE1560801A1; US3509009A

Description

Bei der Herstellung von Vliesstoffen durch Schmelzspinnen besteht die Aufgabenstellung nicht nur in der Erzeugung fester molekularorientierter Fäden aus der Schmelze ohne einen separaten Verstrekkungsvorgang, sondern auch in der gleichmäßigen Verteilung dieser frisch gebildeten Filamente zu einem Faserflächengebilde. Beide Aufgaben sind eng miteinander verknüpft 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 stark klebrig sind* . Die Filamente sollen sich zur Erreichung eines gleichmäßigen Vliesbildes bis zur Vliesbildung nicht gegenseitig berühren, da sie sonst verkleben und infolge von Strang- und Knotenbildung zu ungleichen Vliesen führen. Daraus geht hervor, 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 deutschen Patent (Patentanmeldung F 46 486 VIIa/8fl

ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei der diese Aufgabe dadurch gelöst wird, daß der Soinnvorgang mit Hilfe breiter, bandartiger Luftströme durchgeführt wird. Die Filamente werden reihenförmig ausgesponnen, wobei jeweils mehrere Reihen mittels mehrerer Längsdüsen gebildet werden und wobei jeder Düse schwenkbare Führungskanale zugeordnet sind, die sowohl die Filamente innerhalb einer Reihe gerichtet führen als auch die einzelnen Reihen voneinander trennen. Erst nach dem Verlassen der Luftkanäle werden

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die Filamente miteinander zu einem Vlies vereinigt. Durch diese Arbeitsweise konnte eine Vliesstruktur von hoher Gleichmäßigkeit erzielt v/erden, da der Auftreffpunkt jedes Einzelfilaments gesteuert werden kann.

Zur Erzielung besonderer Eigenschaften ist das Verspinnen mehrerer Substanzen von Interesse, um sogenannte Mischvliese zu bilden, wobei jede einz'elne Faserkomponente dem Endprodukt spezifische Eigenschaften mitbringt. Zum Beispiel kann ein Mischvlies aus Polyamid/Polyurethan gebildet werden, wobei die Polyurethanfaser infolge hoher Anfangsklebrigkeit als Bindefaser dient.

Erfindungsgemäß zeigte sich nun, daß die Produkteipenschaften besonders günstig vorherbestimmt werden können, wenn die Mischvliese nach einem bestimmten Verfahren und mit Hilfe einer nachfolgend beschriebenen Anordnung hergestellt werden. Diese Anordnung dient nur als Beispiel des Erfindungsgedankens und soll nicht einschränkend auf diese Ausführungsform aufgefaßt werden.

Abbildung 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 a¹, die in die Segmente c¹, d¹, e¹ 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 Schlitzen austreten, nach unten gerissen. Mit Hilfe eines Führungskanals g, der in die Segmente c", d", e" und f" unterteilt ist, werden die Filamentreihen auf parallelem Kurs gehalten und eine Filament verschlingung und Knotenbildung ausgeschaltet. Das Prinzip einer verwendbaren Einzeldüse und Kanals ist z.B. in dem deutschen Patent.., (Patentanmeldung F 42 095 VIIa/29a) geschildert. Andere Düsenkonstruktionen, die jedoch ebenfalls mit linearen Lochreihen und beidseitigen Luftschlitzen arbeiten, sind auch verwendbar, z.B. können die Luftschlitze zur Erzielung besonderer Effekte (kältere Verstreckungsluft) in einem gewissen 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 Segment c und e das Polymere I und

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BAU Ur₁,ο*;

in das Segment d und f das Polymeren zugeführt wird. Entsprechend bilden sich die Filamentreihen c"' und e"¹ aus Filamentarten I und d"¹ und f"¹ aus Filamentarten II.

Die Filamentreihen c¹" , d"', e"¹ 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 /chs-j k ständig vorlegt, so daß die von den einzelnen Filamentreihen gebildeten Vliesbahnen m, η, ο und ρ etwa meanderförmig abgelegt werden. Die Ausbeugung der Vlieskurven hängt von der Amplitude der Schwingung j, der Siebgeschwindigkeit 1 sowie dem Winkel ä , den die Auffanglinie i mit der Laufrichtung g des Siebbandes bildet, ab. Der besseren Obersicht halber ist in Abbildung 1 nur eine aus Segmenten bestehende Spinndüse abgebildet. Zur Mischvli^sbildunp sind nunmehr eine Vielzahl von Spinndüsen parallel nobc-nei nandor ann^ordnet.

Um das Prinzip der Anordnung zu veranschaulichen, sind in Abbildung 2 nur die senkrechten Projektionen der Spinnlöchcr auf das Auffanpsiob darpostollt, (entlang Linie 2). Es wird eine¹ 10-Düsen-Anordnung (Düse I bis X) gezeigt, wobei jede; Einzeldüse aus 4 Segmenten besteht, so daß UO Einzelfilamentbahnen nebildet werden. Die Längsrichtungen der Düsenlochreihcn bilden den V.'inkel o. mit der Laufrichtung a des Siebbandes. Auf der rechten Bildhälfte ist das Verspinnen von zwei verschiedenen Polymeren gezeigt, auf der linken Bildseite das Verspinnen von vier verschiedenen Polymeren. Es wurde rechts, eine schachbrettartige Versetzung der verschiedenen Polymirreihen 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 Filamentroihen nach den Verlassen der Düsenlöcher in sogenannte Führungskanäle eingeleitet werden, können durch Schwenkung dieser Kanäle die Auftreffpunkte der Einzelfilamente 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 Schwenkung b des dieser Düse zugeordneten Führungskanals der Auftreffpunkt dieses Filaments ständig wechselt, wobei durch Oberlagerung der Siebbandgeschwindigkeit und der Schwenk geschwindigkeit

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die me anderartige Auf treffkurve c entsteht. Da nunmehr die Filamente der Nachbarreihen eine dazu parallele Bewegung mitmachen, entsteht eine aus den Filamentarten 1 und 2 gebildete Mischstruktur, deren Zusammensetzung durch die Meanderkurve sowie die Länge der einzelnen Segment-Lochreihen beliebig gesteuert werden kann. Im Extremfall besteht jedes Segment innerhalb einer Düsenreihe (z.B. VI) aus nur einem Loch, so daß jeweils benachbarte Düsenlöcher einer Reihe andere Polymere ergeben. Diese Anordnung ist bei Düse VI an gedeutet. Es ist übrigens noch zu erwähnen, daß die in Form einer Linie gezeigte Meanderkurve insofern eine Idealisierung darstellt, als die Filamente durch eine am Auffangband erwünschte Turbulenz eine Schwingbewegung ausführen. Die Auffanglinie ist also eher als bandartige Kurve aufzufassen, innerhalb derer das Filament abgelegt wird, wobei die Linie die Mittellinie darstellt.

Eine andere Ausführungsform ist in der linken Bildhälfte abgebildet, wo vier verschiedene Polymere versponnen wurden, wobei die gegenseitige Anordnung der Filamentreihen-Sepmente durch jeweils die Zahl 1,23 und U angedeutet wurde. Man sieht, daß sowohl längs der Lochreihe als auch quer dazu eine andere Zahlenkombination vorliegt mit der daraus folgenden Mischvliesbildunp.

Eine besondere Ausführungsform vorliegender Erfindung liegt nun noch darin, die Spinnlöcher benachbarter Segmentreihen in Form oder Größe verschieden zu gestalten. So könnte z.B. Lochreihe 1 der Abbildung 2 in Form eines Ypsilons ausgeführt werden und Lochreihe hanteiförmig. Aufgrund der verschiedenen Oberflächenausbildungen des Fadens treten bei den durch die Luftströne erfolgenden Verzurs- und Abkühlunpsvorgänge andere Soannungs- bzw. Orientierungsverhältnisse ein, die erfahrungsgemäß z.B. die Ypsilonform zu Spontankräuselunnen des Fadens führen, während die symmetrische Ausgestaltung des Spinnloches und damit Filaments dazu weniger neigt. Dadurch können naturgemäß im Mischvlies besonders auch durch entsprechende Anordnung der Segmentreihen Eigenschaften, wie Dichte, Weichheit, Dehnbarkeit usw. weitgehend variiert werden.

BAD OF?K31NAL

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Die Verfahren gemäß vorliegender Erfindung gestatten die Herstellung von Faserprodukten mit für bestimmte Anwendungen besonders geeigneten Eigenschaften. Zum Beispiel eignen sich die Polyamid bzw. Polyester/Polyurethan-Mischvliese zur Herstellung von lederartigen Kunststoffen, wobei die Polyurethan-Filamente als Bindemittel dienen. Dadurch, daß die Bindemittel in Faserform eingebracht werden, bleibt die Porosität weitgehend erhalten. Durch Verspinnnen von Polyäthylenterephtalat mit einem Mischpolymerisat von PoIyäthylenterephtalat/Isophtalat, wobei die letztere Faser mit niederem Schmelzpunkt als thermisch aktivierbare Bindefaser fungiert, können Mischvliese hergestellt werden, die beim anschliessenden Kalandrieren unter erhöhten Temperaturen zu papierartigen Produkten mit hohen mechanischen Festigkeiten und sehr guter Diemnsionsstabilität verarbeitet werden können. Diese Produkte finden unter anderem großes Interesse als Trägermaterialien zur Beschichtung sowie bei Elektroisolierung. Durch Verspinnen von Niederdruck-Polyäthylen mit hochpigmentierten Polyäthylenen können Mischvliese hergestellt werden, · bei denen die unpigmentierte Faser z.B. hohe Festigkeiten und die' hochpigmentierte Opazität, gute Beschreibbarkeit und Bedruckbarkeit mitbringt, so daß ebenfalls daraus in den Eigenschaften sehr wertvolle Kunststoff-Papiere gefertigt werden können.

Es ist für den Fachmann geläufig, daß durch sowohl Variation der Rohstoffe als auch der Loch'form 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 Verfahrensform und einer Rohstoffkombination dienen.

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Beispiel

Im folgenden Beispiel wird die schachbrettartige Verspinnung zweier Polymeren pemäß der rechten Bildhälfte der Abbildung 2 geschildert» Versponnen wurde ein lineares Polyurethan sowie Polycaprolactam.

Als Spinndüse wurde die Düsenbauart, die im deutschen Patent

(Patentanmeldung F 42 095 VII a/29a) geschildert ist, mit dem dabei verwendeten Luftkanal gewählt. Für die Mischvliesbildung ist die dort gezeigte Arbeitsweise wichtig, da die einzelnen Filamentreihen nach dem Verlassen der Luftkanäle eine Strecke χ frei durchfliegen, da hierbei die gegenseitige verschlingende Ablagerung verschiedener Filamente erreicht wird. Dieser Abstand ist in der vorliegenden Abbildung 1 dargestellt. Die Spinnlochzahl der Einzelsegmente innerhalb der Gesamtdüse betrug 60 Loch, die Länge des Einzelsegments betrug 130 mm. Der Durchmesser der Löcher betrug 0,1 mm, der gegenseitige Abstand von Mitte zu Mitte betrug 2 mm. Die Gesamtlochzahl einer aus vier Segmenten bestehenden Längsdüse betrup somit 240. Die Gesamtanordnung 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 verschiedener Spinntemperaturen wurden die Segmente mit Hilfe von Asbestplatten voneinander isoliert.

Beidseitig der Spinnlochreihen war ein Luftschlitz mit 0,3 mm Schlitzweite angebracht, aus dem die Verstreckungsluft ausgeblasen wurde. In 30 mm Abstand von der Spinnlochreihe war senkrecht nach unten der Führungskanal 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 besonders klebrigen Polyurethanfilamente zu verhindern.

Das zum Verspinnen verwendete Polyamid war ein Polycaprolactam mit einem Extraktgehalt (Methanol) von 0,3 % und einer Lösungsviskosität in H₃SO₄ konz. von 2,25.

BAD CRiOINAL

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Das Polyurethan wurde nach folgendem Rezept hergestellt:

50 Gewichtsteile Polyäthylenglykoladipat (Desmophen 2000) wurden 2 Stunden bei IUO⁰C und 20 mm Hp, Vakuum entwässert. Danach wurden 17,5 Gewichtsteile Diphenylmethan-diisocyanat zupep.eben. 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 nachgeheizt. Anschließend wurde pranuliert.

Die Düsensepmente 1, die mit Polyamid bespeist wurden, hatten folgende Bedingungen:

Düse η te mpe rat ur	22B°
Verstreckungsluft	230°
Luftmenpe	0,5 N m³/min
Polvmerdurchsatz	0,1 cm/Loch

Die Düsensepmente 2, die mit Polyurethan beschickt wurden, hatten folgende Bedingungen:

Düsentemperatür	203°
Ve rs tre ck un ps 1 u f t	20 3°
Luftmenge	0,6 N m /min.
Polymerdurchsatz	0,3 cn/Loch

Die Führungskanäle wurden gleichsinnig um 300 mm (Basis) geschwenkt, der freie Flupweg der rilamentreihen betrug im Schnitt 350 mm.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Mischvliesen nach dem Schmelzspinnverfahren durch reihenartiges Ausspinnen mehrerer zueinander paralleler Filamentreihen, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Reihen wechselseitig versetzt zu den Nachb.arreihen verschiedene Polymere ausgesponnen werden.

2. Vorrichtung zur Herstellung von Mischvliesen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Längsdüsensegmente, die Spinnlöcher in geraden Reihen haben, so hintereinander angeordnet sind, daß sich eine geradlinige aus verschiedenen Segmenten bestehende Spinnlochreihe bildet.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl segmentartig unterteilter LMngsdüsen in paralleler Anordnung nebeneinander vorliegt.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spinnlöcher der einzelnen Längsdüsensegmente in Form oder Durchmesser voneinander unterscheiden.

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