DE1560801A1

DE1560801A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Faserflaechenprodukten durch Schmelzspinnen

Info

Publication number: DE1560801A1
Application number: DE1966F0048438
Authority: DE
Inventors: Hartmann Dr Ludwig
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1966-02-10
Filing date: 1966-02-16
Publication date: 1969-11-20
Also published as: DE1560800A1; DE1532162A1; DE1560801B2; CH444107A; US3509009A

Description

Firma Carl Freudenberg 17. Juli 1969

Weinheim/Bergstr. Dr.Z/Sn - ON M-Oi

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Faserflächenprodukten durch Schmelzspinnen

Bei der Herstellung von vliesartigen Faserprodukten nach dem Schmelzspinnverfahren müssen der Einzelfaser auf ihrem Weg von der Spinndüse bis zum Faservlies bereits viele der Eigenschaften verliehen werden, die bei der Normalfaserherstellung durch separate Arbeitsgänge erzeugt werden. Nachbehandlungen können zwar in Vliesform durchgeführt werden, aber viele Arbeitsgänge, wie z.B. Stauchkräuselung, Verstreckung etc», zu der Fadenstränge bzw. Kabel notwendig sind, können in Vliesform nicht mit denselben Resultaten durchgeführt werden.

Weiterhin ist beim Schmelzspinnverfahren zur Herstellung von Faserflächenprodukten die Anordnung der Spinndüsen bzw. der darin befindlichen Spinnlöcher für die Eigenschaften des herzustellenden Flächenproduktes auch insofern von Wichtigkeit, als ein gleichmäßiges Produkt über größere Arbeitsbreiten hergestellt werden muß. Im deutschen Patent (Patentanmeldung P 15 60 7 90.6) wurde ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, die eine hohe Gleichmäßigkeit der Vliesbildung gestattet. Hierbei wird eine Vielzahl von Filamenten über einem Siebband mit darunterliegender Absaugung gebildet, v/obei die den Einzelfilamenten zugeordneten Spinnlöcher in bestimmten Anordnungen über dem Siebband liegen.

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Es zeigte sich nun, daß zur Erzielung besonderer Eigenschaften der Spinnprodukte, insbesondere beim Verspinnen mehrerer verschiedener Polymeren ein Verfahren bzw, eine Anordnung vorteilhaft ist, wobei die innerhalb einer Düse reihenförmig angebrachten Spinnlöcher voneinander verschiedene Abstände nach bestimmten Mustern aufweisen.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform mit Dreiecksmustern dargestellt, wobei zum besseren Verständnis nur die senkrechten Projektionen der Spinnlöcher auf dem Auffangsieb d) gezeigt sind. Mehrere Reihen a) von Spinnlöchern b) bzw. c) sind über dem Auffangsiebband d) angeordnet. Die im vorliegenden Fall gezeigte Dreiecksanordnung besteht aus zwei kleineren Spinnlöchern b) (Durchmesser 0,2 mm) und einem größeren Spinnloch c (Durchmesser 0,4 mm). Jeder Spinnlochreihe ist ein Führungskanal zugeordnet, in dem die FiIamentreihen mit Hilfe von beidseitig angeordneten Luftströmen nach dem Auffangsieb zugeführt werden. Der im vorliegenden Beispiel gezeigte Lochabstand innerhalb der Dreiecksanordnung beträgt 0,4 mm von Mitte zu Mitte gemessen, während der Abstand von Spinndreieck zu Spinndreieck 2 mm beträgt jeweils von Mitte zu Mitte der sich am nächsten stehenden Löcher gemessen.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einer Düsenplatte mit der beschriebenen Dreiecks-Spinnlochreihe. Mehrere solcher Düsenplatten sind parallel nebeneinander so angeordnet, daß sich nebeneinanderliegende Filamentreihen ergeben, z.B. in einer Anordnung wie in Fig. 1 als Projektion der Spinnlöcher auf das Auffangsieb gezeigt.

Zur Verstreckung werden Luftströme benutzt, die die Filamente aus dem schmelzflüssigen Zustand heraus einem Verzug mit entsprechender Querschnittsverringerung von einem Verhältnis von

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mindestens 1:10 unterwerfen. Die Luftströme werden jeweils paarweise beidseitig der Spinnlochreihen aufgebracht, z.B. aus den Schlitzen b), die beidseitig an den Düsen angebracht sind. Nach dem Verlassen der Spinnlochreihen werden die Filamente in sog. Führungskanäle eingebracht, wobei jeder Spinnlochreihe a) (Fig, I) ein Führungskanal zugeordnet ist. Die Verstreckungs- bzw. Führungsluftströme können auch in paarweiser Anordnung in den Führungskanal eingebracht werden oder es können sowohl in der Düse als auch zusätzlich in dem Führungskanal Luftströme eingebracht werden.

In jedem Fall können verschiedene Effekte erzielt werden. Zur besseren Illustration ist in Fig. 3 eine der Spinnlochreihen der Fig. 1 mit ihrem Führungskanal perspektivisch dargestellt. Hierbei stellt wiederum a) die Reihe der Spinnlöcher in Dreiecksanordnung dar; b) zeigt andeutungsweise die an der Düse angebrachten Luftschlitze, aus denen die Verstreckungsluftströme austreten. Der Führungskanal c) ist der besseren Obersicht halber mit einem großen Abstand d) von der Lochreihe gezeigt. Normalerweise schließt er direkt an die Spinnlochreihe an oder ist in einem nur geringen Abstand (5 bis 30 mm) davon angebracht. Der Abstand richtet sich nach den Spinnbedingungen sowie den zu verspinnenden Polymeren. Der Führungskanal enthält die Kammern, die an beiden oberen EinlaufSeiten des Kanals Längsschlitze f) tragen, die gestatten, ebenfalls Verstreckungsluftströme beidseitig der Filamentreihe in den Kanal einzublasen. Die Schlitze sind schräg nach unten, z.B. in einem Winkel von 15° gerichtet,so daß die Luftstrompaare tangential nach unten gemäß den Pfeilen bei f) eingebracht werden können. Mit der Bezeichnung g) sind Flugrichtungen der Filamente angedeutet, wobei der besseren Übersicht halber nur die Mittellinie von jeweils einer Dreierkombination herausgegriffen wurde. Die Filamentreihen gelangen längs der Linie i) zur Ablage auf dem Siebband k) und bilden das Vlies. Der Führungskanal kann nun noch geschwenkt werden,

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so daß die Auftrefflinie i) ständig in den Bereich der Nachbardüsen und zurück verlegt wird, damit eine gute gegenseitige Verfilzung gewährleistet-wird.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man insbesondere beim Ausspinnen verschiedenartiger Polymerer aus zu engen Kombinationen zusammengefaßten Spinnlöchern Mischvliese mit gezieltem Aufbau herstellen kann. Dieser Aufbau kann gesteuert werden von Mischfilamentaufbau bei besonders engem Lochabstand bis zu Misch-Strangaufbau bei weiterem Lochabstand innerhalb z.B. der Dreierkombinationen. Wird z.B. aus den Löchern b) (Fig. 1) Polyamid und aus den Löchern c) Polyester versponnen, so erhält man im ersten Fall ein Vlies, das aus Polyamid/Polyester gebildeten Mischfilamenten aufgebaut ist, während im zweiten Fall ein Mischvlies entsteht, wobei die Stränge aus separaten Nylonbzw. Polyester-Filamenten aufgebaut sind. Das heißt, bei sehr eng stehenden Löchern (z.B. Lochabstand b-b-c innerhalb der Dreierkombination von Mitte zu Mitte 0,3 mm, Abstand von Dreieck zu Dreieck 2 mm, jeweils von Mitte zu Mitte der benachbarten Löcher) innerhalb der Dreierkombination legen sich die Filamente kurz nach dem Verlassen der Düsenlöcher (innerhalb 10 mm) noch im schmelzflussigen Zustand zusammen, so daß ein aus den verschiedenen Komponenten aufgebautes Mischfilament entsteht. Im vorliegenden Fall hat das Filament etwa Dreiecksquerschnitt und besteht aus Polyamid und Polyester. In der Vliesbildungszone wird somit ein Faservlies aus Mischfilamenten gebildet.

Im zweiten Fall bei weiterem Lochabstand innerhalb der kombination (z.B. innerhalb der Dreierkombination, Lochabstand b-b-c 3 mm, Abstand von Dreieck zu Dreieck 6 mm, jeweils von Mitte zu Mitte der benachbarten Löcher) erfolgt ein Zusammenlegen erst innerhalb des Führungskanals, nachdem die Filamente zumindest an der Oberfläche schon verfestigt sind, so daß kein

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Zusammenfließen mehr erfolgt. Hierbei wird in der Vliesbildungszone ein Faservlies aus strangartig zusammenliegenden Filamenten verschiedener Polymerer, also z.B. Polyester und Polyamid gebildet.

Diese Verfahrensweise kann nun noch durch die Luftführung wesentlich beeinflußt werden. Werden die Filamente z.B. im wesentlichen durch aus Düsenschlitzen b) tretende Luftstrompaare verstreckt und geführt, benutzt man, um die Spinndüse nicht abzukühlen, meist heiße Luftströme. Diese halten das Filament auf eine etwas längere Strecke heiß und unterstützen durch ihre beidseitige Angriffsfläche ein Zusammenfließen der Filamente zu einem Mischfilament. Arbeitet man dagegen mit weiterem Lochabstand, um getrennte Filamente zu erhalten, kann dies noch durch Verstreckung und Führung mit Kaltluftströmen aus im Führungskanal angebrachten Schlitzen f) unterstützt werden, da hierbei ein schnelleres Abkühlen der Filamente zu erreichen ist, so daß, wenn sie sich schließlich berühren, die Oberfläche bereits fest ist.

Die gezeigte Dreierkombination ist natürlich nur eine Möglichkeit von vielen LochVariationen. Sowohl die gegenseitige Gruppierung der Löcher als auch deren Form und Größe können variiert werden, wofür in Fig. 4 nur einige Beispiele gezeigt werden. Die Reihe a) zeigt eine Strich-Punkt-Punkt-Kombination, b) eine Doppelwinkel-Kombination und schließlich c) eine Kombination, wo auch innerhalb der Reihe gewechselt wird. Dies hat durchaus praktisches Interesse, z.B. insbesondere dann, wenn beispielsweise die Kombination an beiden Enden der Spinndüse jeweils gewechselt wird. In Fig. 3 und Fig. 1 ist das so angedeutet, daß z.B. die Löcher m) und n) andere Spinnkombinationen aufweisen. Die durch diese Löcher gebildeten Vliesabschnitte m) und n) sind dann von den anderen verschieden. Werden nun die Spinndüsenreihen mit sehr flachem Winkel 06 zur Laufrichtung des Siebs und mit sehr langer Lochreihe a) hergestellt, so

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führt das zu Mischvliesen, deren Ober- bzw. Unterseiten verschieden von der Mitte sind. Dies kommt daher, daß die Düsenabschnitte n) die Unterseite und die Düsenabschnitte m) (Fig. 1) die Oberseite der Vliese herstellen, wie dies in Fig. 5 schematisch in einem Schnitt durch ein Vlies dargestellt ist. Man kann z.B. die Düsenenden mit Polyesterkorabinationen und die Mitte mit Polyester/ Polyamid fahren, so daß ein Faservlies entsteht, das an Ober- und Unterseite vorwiegend Polyester enthält. Dadurch kann z.B. die Lichtbeständigkeit von ansonsten Nylon enthaltenden Vliesen wesentlich gesteigert werden.

Für den Fachmann sind ohne weiteres noch weitere vorteilhafte Kombinationen verständlich, die alle im einzelnen nicht aufgeführt werden können. Im folgenden soll ein Beispiel einer mit Polyamid gefahrenen Kombination gebracht werden, um das Verfahren nochmals zu illustrieren.

Beispiel 1

Im nachfolgenden Beispiel wurden Spinndüsen mit der in Fig. 2 gezeigten Dreiecksanordnung verwendet. Die vordere Stegbreite, auf die die Spinnlöcher eingebohrt waren, betrug 3 mm. Die Dreiecksanordnung bestand aus einem Loch von 0,3 mm Durchmesser und zwei Löchern von 0,2 mm Durchmesser. Der Abstand innerhalb der Dreiecksanordnung betrug 0,4 mm, der Abstand von Dreiecksgruppe zu Dreiecksgruppe 2,5 mm, immer von Rand zu Rand der benachbarten Löcher gemessen. Jede Düse hatte eine Länge von 670 mm und trug 200 Dreiecksgruppen von Spinnlöchern. An der Düse war gemäß Fig. 1 beidseitig ein Luftschlitz angebracht mit einer öffnungsweite von 0,3 mm, aus dem während des Betriebs heiße Luftströme (sog. Primärluftströme) zur Verstreckung und Führung der Filamentscharen ausgepreßt wurden. In einem Abstand von 30 mm wurden in senkrechter Anordnung gemäß Fig. 3 jeder Spinndüse Führungskanäle zugeordnet, die Einlaßöffnungen von 540 χ 20 mm und eine Länge von

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930 mm haben. Die Führungskanäle haben am oberen Ende einen Luftschlitz von 1,5 mm Schlitzweite, aus dem weitere Luftströme tangential zur Filamentbahn eingepreßt wurden; sog. Tertiärluftströme, Aus den Düsen wurde Nylon 6 unter folgenden Bedingungen versponnen:

Düsentemperatur	228	°c
Primärluftmenge	1,7	Nm /min
Primärlufttemperatur	230	⁰C
Tertiärlufttemperatur	60	⁰C
Tertiärluftmenge	10	Nm /min.

Daraus ergab sich eine Luftgeschwindigkeit am Kanalende von 3000 m/min. Pro Düse wurde eine Menge von H kg/h an Nylon 6 durchgesetzt.

Gemäß Fig. 1 wurden 10 Spinndüsen in paralleler Anordnung mit einem Abstand von 150 mm von Spinnlochreihe zu Spinnlochreihe angeordnet. Nach dem Verlassen der Luftkanäle wurden die Filamente in einem Abstand von 3 50 mm mittels Siebband in Form eines aus endlosen Filamenten bestehenden Wirrfaservlieses aufgefangen. Die Filamente waren unter obigen Spinnbedingungen zu einem Profilfilament mit Dreiecksquerschnitt verschweißt worden. Das Faservlies war beim Auffangen lose verfilzt und wurde anschließend mit Hilfe von Bindemitteldispersionen, wie z.B. Polyacrylaten verfestigt.

Beispiel 2

Bei diesem Beispiel wurden gemäß der im Text beschriebenen Ausführungsform aus Filamentsträngen aufgebaute Vliese hergestellt. Es wurde ebenfalls wieder eine Spinndüse, die eine Reihe von 200 in Draecken angeordneten Löchern trug, verwendet, wobei der Durchmesser eines Loches 0,H mm betrug, bei einem Abstand von

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4 mm von Loch zu Loch innerhalb der Dreiecksanordnung und einem Abstand von 2,5 nun von Dreieck zu Dreieck. Die Spinndüsenanordnung entsprach der in Fig. 1 gezeigten, wobei bei allen Spinnlöchern gleicher Durchmesser vorlag.

Gemäß Fig. 3 wurde nunmehr in einem Abstand von 1100 mm jeder Filamentschar ein Verstreckungekanal zugeordnet, der eine Abmessung von 540 χ 10 in der Einlaßöffnung und den entsprechenden Luftschlitz zur Einblasung der Tertiärluftströme hatte. Im Gegensatz zu Beispiel 1 wurden an den Düsen keine Luftströme aufgebracht, sondern die in den Tertiärluftschächten eingeblasenen Luftströme verstreckten und führten die Filamentbahn. Aus den Düsen wurde Polypropylen unter folgenden Bedingungen versponnen!

Düsentemperatur 340⁰C ^ Tertiirlufttemperatur 60⁰C. Tertiärluftmenge 14 Nm³/min.

Daraus ergab sich eine Luftgeschwindigkeit am Kanalende von 6400 m/min. Pro Düse wurde eine Menge von 4,8 kg an Polypropylen durchgesetzt.

Das so erzeugte Vlies bestand aus Polypropylenfilamenten, die strangförmig in Wirrlage angeordnet waren, wobei das Einzelfilament ohne Nachbehandlung folgende Eigenschaften hatte:

Titer 4,9 dtex

Reißkraft 2,8 p/dtex

Bruchdehnung 330 %.

S0SB47/0SI4

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Faserflächenprodukten nach dem Schmelzspinnverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß faserbildende Schmelzen aus linearen Reihen von gruppenförmig geordneten Spinnlöchern ausgepreßt und mit Hilfe von beidseitig der Spinnlochreihen auffassenden Luftstrompaaren verstreckt und zu einem Auffangsieb geführt werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente jeder Gruppe mit Hilfe von beidseitig an die Spinndüse angreifenden Luftströmen innerhalb eines Abstandes von 10 mm von der Spinndüse zusammengeführt und zu einem profilierten Filament verschweißt werden·

3· Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente jeder Gruppe mit Hilfe von innerhalb eines Führungskanals beidseitig angreifenden Luftströmen strangartig zusammengeführt und in Form eines Mischfaservlieses aufgefangen werden.

H. Vorrichtung zur Herstellung von Faserflächenprodukten nach dem Schmelzspinnverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß über einem Auffangsieb angeordnete Spinndüsen mehrere parallele Reihen von gruppenartig angeordneten Spinnlöchern in Breite der herzustellenden Faservliesbahn tragen.

5. Vliesstoffe, bestehend aus endlosen, wirr verteilten Strängen, die aus zwei oder mehreren verstreckten thermoplastischen Kunststoffilamenten bestehen.

6. Vliesstoffe gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese Stränge durch Hitzeeinwirkung miteinander verschweißt sind.

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7. Vliesstoffe gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge aus chemisch oder physikalisch verschiedenartigen Filamenten aufgebaut ist.

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