DE1604676B1

DE1604676B1 - Vorrichtung zum zerfasern einer monoaxial in laengsrichtung molekular orientierten kunststoffolie

Info

Publication number: DE1604676B1
Application number: DE19661604676
Authority: DE
Inventors: Perry Daniel Elmer; Robinson Leroy Esta
Original assignee: Phillips Petroleum Co
Current assignee: Phillips Petroleum Co
Priority date: 1965-03-25
Filing date: 1966-03-25
Publication date: 1971-07-15
Also published as: BE678380A; US3554419A; GB1131438A; US3424358A; NL6603883A; NL135191C

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zer- orientierte Kunststoffolie eine Reibungskraft senkfasern einer monoaxial in Längsrichtung molekular recht zur Orientierungsrichtung aus, die die Kräfte orientierten Kunststoffolie, mit einem elastischen in weit übertrifft, die durch Vorrichtungen nach dem Längsrichtung der Folie bewegbaren Band, einer Stand der Technik erreicht werden können. Nach diesem zugeordneten, synchron dazu bewegbaren 5 dem Stand der Technik wurde eine Kraft senkrecht Einrichtung zum Abstützen der Folie auf deren dem auf die Folie ausgeübt, die zwar auch eine Kompo-Band gegenüberliegenden Seite und einer Druckein- nente senkrecht zur Orientierungsriehtung erzeugte, richtung zum Aufbringen ernes örtlich begrenzten die erfindungsgemäße Vorrichtung erzeugt dem-Druckes auf das Band. gegenüber noch zusätzlich eine eigene Kraft in Rich-

Es ist bekannt, daß sich Folien aus synthetischen, io rung senkrecht zur Folienorientierung, wodurch eine

organischen, molekular linearen Polymeren oft aus- wesentlich wirkungsvollere und schnellere Zerfase-

gezeiehnet spalten oder teilen lassen, wenn die Poly- rung erreicht wird. Durch die besonders zweck-

mere weitgehend monoaxial orientiert sind, und daß mäßige Ausführungsform der Erfindung, bei der die

diese orientierten Folien in einzelne Fäden oder in Druckeinrichtung außer dieser Geschwindigkeitskom-

ein Netzwerk zusammenhängender Fäden oder Fasern 15 ponente senkrecht zur Bewegungsrichtung der Folie

mechanisch, wie durch Bürsten oder Reiben, ge- auch eine Komponente in Bewegungsrichtung von

spalten werden können. der Größe der Foliengeschwindigkeit hat, wird er-

In einer bekannten Vorrichtung (USA.-Pätent- reicht, daß auf die Fasern keine Kraft in Längsrich-

schrift 2 954 587) wird eine orientierte Folie dadurch rung ausgeübt wird, die zu einer Beschädigung der

mit hoher Geschwindigkeit kontinuierlich zerfasert, 20 Fasern führen könnte.

daß die Folie zwischen zwei elastischen endlosen Im folgenden werden beispielsweise Ausführungs-Bändern geführt wird, die in Längsrichtung der formen der Erfindung an Hand der Zeichnungen orientierten Folie umlaufen und diese transportieren, erläutert. .
wobei sie gleichzeitig eine Reibungswirkung auf die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungs-Folie ausüben, wodurch diese zerfasert wird. Es ist 25 form der Vorrichtung;

weiter bekannt, diese Zerfaserung dadurch zu ver- Fig. 2 zeigt perspektivisch den Zusammenhang

bessern, daß auf die Folie z. B. durch eine in Bewe- zwischen den elastischen Bändern, die die Folie tra-

gungsrichtung der Folie rotierende Walze ein Druck gen, und der Walze, die die Platten trägt, die diese

ausgeübt wird, wobei die Folie gegen diese Druck- Bänder kreuzen;

einwirkung abgestützt wird, wie es z. B. in der USA.- 3° Fig. 3 zeigt perspektivisch eine weitere Ausfüh-

Patentschrift 2 614 288 beschrieben ist. rungsiorm der Vorrichtung;

Die Wirksamkeit der Zerfaserung bei diesen be- F i g. 4 zeigt einen Querschnitt der Druckeinrich-

kannten Vorrichtungen ist dadurch begrenzt, daß die rung, die bei der Vorrichtung nach Fig. 3 verwendet

Bewegungsrichtung der umlaufenden Bänder und der wird;

FoMe mit der Orientierungsrichtung^ der -Folie zusam- 35 Fig. 5 zeigt einen Querschnitt eines Teils der Vor-

menfällt, so daß die Reibungswirkung überwiegend richtung nach Fig. 3.

in Orientierungsrichtung erfolgt und nicht senkrecht In F i g. 1 sieht man zwei endlose Ketten 1, die

zur Orientierung, wie es für die Zerfaserung am gün- von Kettenrädern 2, 3, 4 und 5 getragen werden, wo-

stigsten ist. Ein, z.B. durch eine Walze, senkrecht bei diese selbst auf einem nicht dargestellten Gestell

auf die Folie ausgeübter Druck erzeugt zwar auch 40 sitzen.JDie Ketten 1 bestehen aus einer Reihe gelen-

eine Kraftkomponente senkrecht zur Orientierung Mg verbundener fester Platten 7, die aneinander-

und verbessert dadurch die Zerfaserung, jedoch ist stoßen, wobei sie geradlinig zwischen Stützrädern

diese Komponente im Vergleich zur Kraftkompo- laufen. Die Ketten 1 können sich mit ihren Außen-

nente in Orientierungsrichtung Idein. flächen in einem Bereich 6 einander nähern, wodurch

Aufgabe der Erfindung ist es daher, .eine Vor- 45 einzelne und gegenüberliegende Platten 7 auf jeder richtung zum Zerfasern einer orientierten Kunst- Kette auf einen geringen Abstand voneinander zustoffolie zu schaffen, die eine Reibungskraft auf die sammengeführt werden. Die Ketten 1 und die Plat-Folie mit einer großen Komponente senkrecht zur ten 7 bewegen sich dicht beieinander, aber mit AbOrientierung der Folie ausübt und dadurch die Zer- stand längs einer bestimmten Bahn, und mit einer faserung wesentlich verbessert. .' 5° Geschwindigkeit V_R, bevor sie sich in einem Be-

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß reich 8 trennen und zu dem Bereich 6 zurücklaufen,

die Einrichtung zum Abstützen der Folie aus einem Ein Paar endloser Bänder 9, aus elastischem Ma-

zweiten elastischen Band besteht und die Druckein- terial, wie z. B. Gummi laufen um Räder 10, 11, 12,

richtung unter einem Winkel von weniger als 90° 13, 14, 15, 16 und 17. Die Bänder 9 treffen sich mit

quer zur Bewegungsrichtung der Bänder bewegbar 55 ihren Außenflächen in dem Bereich 6, laufen längs

und zum Aufbringen einer Reibungskraft auf das an . einer bestimmten Bahn mit einer Geschwindigkeit

ihr anliegende Band ausgebildet ist. V_B und schneiden die Bahn des Paares der Ketten 1

Besonders zweckmäßig ist es dabei, die Druck- in einem Winkel Θ von weniger als 90° und laufen

einrichtung mit einer Geschwindigkeit anzutreiben, zwischen den im Abstand angeordneten Platten 7

deren Komponente in Bewegungsrichtung der Bän- 60 der Ketten 1 durch. Eine Druckeinrichtung 18, die

der gleich der Geschwindigkeit dieser Bänder ist. In später im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben

einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird, sitzt auf den Platten 7 von wenigstens einer der

weist die Druckeinrichtung eine Plattenkette auf, Ketten 1, Die Druckeinrichtung 18 erstreckt sich, wie

gegen die eines der Bänder durch eine Halteeinrich- bei 19 gezeigt, in den Raum zwischen den im Ab-

tung bewegbar ist, die erne endlose Kette, einen 65 stand angeordneten Platten 7 und ist ferner in einer

Druckarm und ein durch die Kette antreibbares Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung der Bän-

Druckglied besitzt, das in den Druckärm eingreift! ""*€?■ der 9 drehbar. Der Teil der Druckeinrichtung 18, der

Die erfindungsgemäße Vorrichtung übt auf die sich in den Raum 19 erstreckt, berührt die Bänder 9

3 4

und preßt diese gegen eine Platte 7 auf der gegen- Pfeil 35 und die Laufrichtung der Bänder 9 durch überliegenden Seite der Bänder 9, wodurch Druck einen Pfeil 36 angezeigt, während der Winkel zwiauf die Bänder 9 ausgeübt wird, wobei die Druckein- sehen den beiden Pfeilen der Winkel Θ ist. Der Pfeil richtung 18 sowohl mit den Bändern 9 in deren Lauf- 35 ist parallel zur Längsachse der Ketten 1 und der richtung als auch gleichzeitig senkrecht über die Bän- . 5 Pfeil 36 ist parallel sowohl zur Längsachse der Bänder 9 läuft. der 9 als auch zur Orientierungsrichtung der Folie 20.

Die untere Kette 1 kann ebenfalls eine Druckein- Somit ist für eine gegebene Geschwindigkeit V_B

richtung 18 haben, oder dort kann eine ortsfeste der Bänder 9 und für einen gegebenen Winkel β eine

Buckelplatte angeordnet werden, gegen die die Bän- entsprechende Geschwindigkeit V_R für die Ketten 1

der 9 durch die Druckeinrichtung 18 der oberen io gegeben, die eine Komponente F^₁ hat, die parallel

Kette 1 gepreßt werden. zur Geschwindigkeit V_B und gleich deren Größe ist.

Somit wird eine längsorientierte Folie 20, die In gleicher Weise hat die Geschwindigkeit V% der

zwischen den Bändern 9 geführt wird, durch die Ketten 1 eine Komponente F^₂, die senkrecht zur

Druckeinrichtung 18 zerfasert, die die Bänder 9 Bewegung der Bänder 9 in Richtung des Pfeiles 36

nahezu senkrecht kreuzt, wodurch die Bänder 9 bis 15 gerichtet ist und deshalb die Geschwindigkeit anzeigt,

zum Maximum in der Richtung senkrecht zu ihrer mit der die umlaufenden Teile der Druckeinrichtung

Laufrichtung und der Orientierungsrichtung der 18 senkrecht über die Bänder 9 laufen, wodurch die

FoHe 20 gedehnt werden. Bänder 9 in dieser senkrechten Richtung um einen

Um zu gewährleisten, daß durch die Druckein- maximalen Betrag gedehnt werden. Man sieht somit, richtung 18 ein maximaler Druck auf die Bänder 9 20 daß die einzige nutzbare Relativbewegung der umausgeübt wird, sind drehbare Rollen 21 an den In- laufenden Teile der Druckeinrichtung 18, während nenflächen der Ketten 1 an jeder Seite der Ketten 1 diese in Berührung mit den Bändern 9 sind, senkrecht in dem Bereich angeordnet, in dem die Bänder 9 zu deren Längsachse gerichtet ist.
zwischen den Platten 7 laufen. Die Rollen 21 sind Es kann natürlich mehr als ein Satz Ketten 1 und/ in einer ortsfesten Reihe über die gesamte Länge der 25 oder Bänder 9 verwendet werden. Ebenso kann mehr Zone des Zusammenwirkens, d. h. der Überschnei- als ein Satz Ketten 1 bei einem einzigen Satz von dung, zwischen den Ketten 1 und den Bändern 9 an- Bändern 9 benutzt werden und umgekehrt. Ferner geordnet. kann, wenn mehr als ein Satz Ketten 1 mit einem

Die Ketten 1 und die Bänder 9 werden durch einen einzigen Satz von Bändern 9 verwendet wird, der einzigen Motor 22 angetrieben, der bei 23 mit einem 3° Winkel Θ variiert werden, und die verschiedenen Getriebe 24 verbunden ist, durch das das Rad 10 Ketten 1 können sich von jeder Seite des einzelnen durch ein Rad 25 und einen Riemen 26 mit einer Satzes von Bändern 9 auf diese zu bewegen.
Geschwindigkeit und das Kettenrad 2 durch ein Rad Die Vorrichtung ist anwendbar für jede orientier-27 und einen Riemen 28 mit einer anderen Ge- bare Folie, z. B. Folien aus thermoplastischen Harschwindigkeit angetrieben werden. Eine gleichartige 35 zen, wie Polyalkylene, wie z. B. Polyäthylen, PolyAnordnung wie die gezeigte für die Räder 25 und 27 amide, Polycarbonate und Polyvinylalkohol. Die ein- und die Riemen 26 und 28 ist an der gegenüberlie- zige Forderung an die Folien ist, daß sie wenigstens genden Seite des Getriebes 24 (nicht gezeigt) ange- einachsig orientiert sind, wobei diese Orientierung ordnet, um das Rad 14 und das Kettenrad 4 mit den- durch ein beliebiges Verfahren erreicht werden kann, selben entsprechenden Geschwindigkeiten wie das 4° z. B. dadurch, daß die Folie kalt oder heiß gespannt Rad 10 und das Kettenrad 2 anzutreiben. Die Re- wird. Die Folien können eine Dicke von etwa 0,013 laufgeschwindigkeit der Ketten 1 und der Bänder 9 bis 0,26 und vorzugsweise von 0,026 bis 0,13 mm wird mit Hilfe des Getriebes 24 eingestellt, so daß haben.

die Geschwindigkeitskomponente V_Rl der Ketten 1 Das mit der Vorrichtung erzielte Erzeugnis ist eine

parallel zu der festen Laufbahn der Bänder 9 gleich 45 zerfaserte bzw. in Fäden gespaltene Folie, die sehr

der Geschwindigkeit V_B der Bänder 9 ist. porös und flexibel ist und gute Festigkeitseigenschaf-

In Fig. 2 ist eine fortlaufende Folie 20 zwischen ten hat und sich gut zur Verwendung als nicht gewebden Bändern 9 und den Platten 7 dargestellt. Zwei tes Textilmaterial oder Filtermaterial eignet.
Druckeinrichtungen 18 in Form von Rollen 21 drük- Die Bewegungsgeschwindigkeit von jedem Bänken gegen die Platten 7, während sie über die Bän- 5° dersatz wird nur durch die spezielle verwendete Vorder 9 laufen. richtung bestimmt und kann in weitem Umfang

Eine Platte 30 hat dabei eine Druckeinrichtung 18 variiert werden, da die Vorrichtung insofern sehr in Form von Kugeln, die sich frei in der Platte 30 anpassungsfähig ist, als die Relativgeschwindigkeiten und daher auch in einer Richtung senkrecht zur Be- von beiden Bändersätzen und der Winkel Θ zwischen wegungsrichtung der Bänder 9 drehen können. Eine 55 diesen so lange variiert werden können, bis die geandere Platte 31 hat eine Druckeinrichtung 18 in wünschte Kombination von Geschwindigkeiten und Form langgestreckter Walzen, die so hinsichtlich der Winkel, wie oben beschrieben, erreicht ist. Alles, was Laufrichtung der Platten 7 ausgerichtet sind, daß sie von den Geschwindigkeiten und ihrem Winkel Θ gesich frei in einer Richtung senkrecht zur Laufbahn fordert ist, ist, daß das Verhältnis der Geschwindigder Bänder 9 drehen können. Eine weitere Platte 33 60 keit der Bänder 9 zur Geschwindigkeit der Ketten 1 hat als Druckeinrichtung 18 kleinere Walzen. Um eine gleich dem cosinus des Winkels zwischen ihnen, d. h. maximale Uberdeckung der Bänder 9 mit der Druck- gleich cos Θ ist.

einrichtung 18 zu gewährleisten, können verschiedene F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Arten solcher Druckeinrichtungen 18 in derselben Vorrichtung, bei der das untere elastische endlose Kette 1 verwendet werden, wie in Fig. 2 gezeigt, 65 Band9 nachFig. 1 dadurch ersetzt wurde, daß jede es kann jedoch auch nur eine Art über die ganze Platte? der unteren endlosen Kette 1 nach Fig. 1 mit Kette 1 verwendet werden, wie in F i g. 1 gezeigt. einem elastischen Material 40 überzogen wurde. Die-Die Laufrichtung der Ketten 1 wird durch einen ser Teil aus elastischem Material 40, der wenigstens

teilweise, vorzugsweise jedoch fast vollständig jede untere Platte? überdeckt, besteht vorzugsweise aus derselben Art von elastischem Material, wie das obere endlose Band 9.

In Fig. 3 werden bei der oberen endlosen Kette 1 aus Platten? einzelne Kettenräder41 und 42 und eine einzelne Kette 43 an Stelle von zwei Ketten 1, zwei Kettenrädern 4 und zwei". Kettenrädern 5 verwendet, wie in Fig. 1 gezeigt. Seitenplatten44 und

45 tragen eine Druckeinrichtung, die die Kette 43 überdeckt und die nicht nur einen senkrechten Druck auf die Platten.? ausübt, sondern diese auch seitlich stabilisiert. Diese Druckeinrichtung ist deutlicher in Fig. 4 dargestellt.

Die Druckeinrichtung umschließt eine Kette 46, die um ein Antriebsrad 47 läuft, Kettenräder 48 und 49 und ein nicht dargestelltes Kettenrad hinter dem Kettenrad 41. Wie in Fig.5 gezeigt, trägt die Kette

46 ein nach innen verlaufendes Druckglied, das gegen die Innenfläche des Bandes 9 drückt, wenn dieses Kontakt mit dem Material 40 der Platten 7 hat. Umlauf ende. DruckgMeder 51 sind an einer Seitenplatte 52 durch Arme 53 befestigt und können gegen das von der Kette 46 getragene Druckglied drücken, wodurch das Band 9 von dem Drückglied und einer Platte 7 eingefaßt wird. Die Druckglieder 51 werden durch'..Kettenräder 54 angetrieben, die in die Kette 46.eingreifen und durch deren Bewegung gedreht werden, die Kette 46 und das Band 9 werden durch einen Riemen 55 angetrieben, so daß die Kette 46 und das Band 9 dieselbe Geschwindigkeit haben. Um gleiche Geschwindigkeit für die Kette 46 und das Band 9 zu erhalten, müssen die Durchmesserverhältnisse von Rädern 56 und 57 zum Kettenrad 47 bzw. zum Rad 17 dieselben sein. Ein Getriebe 58 kann wirksam mit denselben Antriebsmitteln verbunden sein, die die anderen Teile der Maschine antreiben, wie an Hand des Getriebes 24 in Fig. 1 gezeigt, so daß die Geschwindigkeiten der oberen und unteren Ketten I₃ des Bandes 9 und der Kette 46 relativ zueinander entsprechend koordiniert sind.

• Fig.4, die ein Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig.3 ist, zeigt die Seitenplatten 44, zwischen denen ein Stützteil 60 befestigt ist, das die Kette 43 überdeckt und das durch Winkelrollen 61 und 62 Kontakt mit Schultern63 und 64 der Plätte? hat. Durch die Anordnung der Winkelrollen 61 und 62 kann sowohl die senkrechte Kraft zum Anpressen der Druckeinrichtung 18 gegen das Band 9 übertragen als auch verhindert werden, daß die Platte 7 sich seitlich relativ zum Stützteil 60 bewegt.

Fig.5 ist ein Schnitt längs der Linie5-5 von Fig.3 und zeigt die Kettenräder 3, die in die Platten? eingreifen mit Hufe paralleler Ketten, die an den Platten 7 befestigt sind. An der Seitenplatte 52 und einer weiteren Seitenplatte 70 sind Stützglieder 71 und 72 befestigt, von denen jedes eine drehbare Rolle 73 trägt. Die Rollen 73 hegen an Schultern 74 der Platten 7 an, so daß dadurch sowohl senkrechte als auch seitliche entgegengesetzte Kräfte auf die Platten 7 übertragen werden können. So werden die Platten 7 nach oben gedrückt in Richtung auf die obere Kette 1, und es wird verhindert, daß sie aus ihrer Bewegungsrichtung nach "der Seite abweichen.

Ein an der Innenseite der Kette 46 angebrachter Druckarm75 ist über einer Schulter76 der Platte? angeordnet, so daß er das Band 9 (nicht gezeigt) in Kontakt mit der Schulter 76 preßt, wodurch das Band 9 in einem festen Verhältnis zu und gegen die Platten 7 gehalten wird. Durch die sich drehenden Druckglieder 51, die durch die Kette 46 und das Kettenrad 54 angetrieben werden, wird der Arm 75 zwangläufig gegen das Band 9 und die Schulter 76 gepreßt. Obwohl der Druckarm 75 und die Schulter 76 mit Zähnen in dem Bereich, in dem das Band 9 ergriffen wird, dargestellt sind, soll festgestellt werden, daß andere oder keine Hilfsgreifmittel verwendet werden können.

Beispiel:

Eine Vorrichtung ähnlich der in Fig. 1 gezeigten wurde verwendet, bei der die Bänder 9 endlose Gummibänder waren und die Ketten 1 aus einer Anzahl gelenkig verbundener Platten 7 bestanden, wobei in jeder Platte 7 zwölf zylindrische Rollen, die 2,1 cm lang wären und einen Durchmesser von 2,7 cm hatten, eingebaut waren. Die Rollen waren in einer Reihe angeordnet ähnlich der bei der Platte 33 in Fig.2 gezeigten Anordnung, und jede Platte? von beiden Ketten 1 hatte eine ähnliehe Anordnung aus ähnlichen Rollen. Die Rollen hatten einen seitlichen Abstand von 2,9 cm. Die Ketten 1 waren bezüglich der Bänder 9 so ausgerichtet, daß sie diese in einem Winkel Θ von 35° kreuzten. Die Geschwindigkeit V_B der Bänder 9 betrug 45,7 m/Min, und die Geschwindigkeit V_R der Ketten !betrug 56 m/Min.

Eine Polyäthylenfolie mit einer Dichte von 0,96 und einer Dicke von 0,076 mm wurde durch Recken parallel zu ihrer Längsachse einachsig orientiert. Nach dem Durchlauf zwischen den Ketten 1 war die zwischen den Bändern 9 abgenommene Folie zerfasert und bildete ein gewebeähnliches Netzwerk aus zusammenhängenden Fäden, willkürlich zueinander gezogen längs eines Längsabschnittes, wodurch ein nicht gewebter Stoff gebildet wurde, der gute Festigkeitseigenschaften, verbunden mit einer ausgeprägten Porosität und Flexibilität hatte.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zerfasern einer monoaxial in Längsrichtung molekular orientierten Kuststoffolie, mit einem elastischen, in Längsrichtung der Folie bewegbaren Band, einer die-■ sem zugeordneten- synchron dazu bewegbaren Einrichtung zum Abstützen der Folie auf deren dem Band gegenüberhegenden Seite und einer Druckeinrichtung zum Aufbringen eines Örtlich begrenzten Druckes auf das Band, dadurch g e k e η η ζ e i ch η e t, daß die Einrichtung zum Abstützen der Folie aus einem zweiten elastischen Band (9) besteht und die Druckeinrichtung (18) unter einem Winkel von weniger als 90° quer zur Bewegungsrichtung der Bänder (9) bewegbar

- und zum Aufbringen einer Reibungskraft auf das an ihr anliegende Band (9) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge-

- kennzeichnet, daß die Druckeinrichtung (18) mit einer Geschwindigkeit antreibbar ist, deren Komponente in Bewegungsrichtung der Bänder (9) gleich der Geschwindigkeit der Bänder (9) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckeinrichtung (18) eine Plattenkette aufweist, gegen die eines

I 604

der Bänder (9) durch eine Halteeinrichtung bewegbar ist, die eine endlose Kette (46), einen Druckarm (75) und ein durch die Kette (46) antreibbares Druckglied (51) aufweist, das in den Druckarm (75) eingreift.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

COPY