DE1660223B2

DE1660223B2 - Verfahren zur Herstellung endloser fadenartiger Gebilde mit thermoplastischen Kunststoffen

Info

Publication number: DE1660223B2
Application number: DE1660223A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing. 5630 Remscheid Hessenbruch
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1966-07-23
Filing date: 1966-07-23
Publication date: 1974-03-28
Also published as: GB1161568A; DE1660223C3; ES342702A1; US3444683A; DE1660223A1; LU54148A1; BE700848A; NL6709365A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung endloser fadenartiger Gebilde aus thermoplastischen Kunststoffen, nach welchem eine Folie in Längsstreifen zerschnitten wird und die Folienstreifen beim Durchlaufen einer Streckzone, insbesondere unter Wärmeeinwirkung, moncaxial um ein Mehrfaches ihrer Ursprungslänge verstreckt und gegebenenfalls fibrilliert sowie anschließend vor dem Aufwickeln einer Querschnittsverdichtung unterworfen werden.

Die Herstellung derartiger ganz oder teilweise fibrillierter oder nicht fibrillierter Fadengebilde ist im wesentlichen bereits in den deutschen Patentschriften 234, 763 277 und 913 574 sowie in den deutschen Auslegeschriften 1 142 987 und 1195 428 beschrieben. Im übrigen lassen sich auf diese Weise praktisch aus allen Thermoplasten solche Fadengebilde herstellen.

Die Herstellung von Kunststoffäden aus flachen Folienstreifen weist in mehrfacher Hinsicht wesentliche Vorteile auf. So ist es einfacher, auf Schneckenstrangpressen Flach- oder Blasfolien, aus denen die Folienstreifen geschnitten werden, herzustellen als aus Lochdüsen eine entsprechende Menge von Fäden zu spinnen, da die Strangpressenwerkzeuge fließtechnisch gümstigei ausgelegt werden können. Überdies ist bei gleichbleibender Streifenbreite durch einfaches Verstellen des Düsenspaltes jeder gewünschten Titer einstellbar. Andererseits läßt sich durch entsprechende Änderung der Streifenbreite ebenfalls jeder beliebige Titer herstellen. Selbstverständlich lassen sich auch beide Maßnahmen zugleich anwenden.

Darüber hinaus ist die Oberfläche der Folienstreifen im Vergleich zu der von runden Fäden bei gleichem Volumen wesentlich größer. Dies wirkt sich in der Streckzone in einer schnelleren und gleichmäßigeren Durchwärmung der Folienstreifen und einer homogeneren Orientierung der Makromoleküle in der Längsrichtung zugunsten eines höheren Verstreckverhältnisses und somit einer größeren Zugfestigkeit aus.

Schließlich neigen solche Folienstreifen um so mehr zum Fibrillieren, ]*. höher sie verstreckt sind und je geringer ihre Dicke ist bzw. wird. Das Fibrillieren, das durch eine auf sie ausgeübte Quer- oder Torsionsbeanspruchung noch begünstigt wird, gibt ihnen den Charakter von Faserbändern, die sich zwirnen lassen und als Webbänder, Bindegarne oder Taulitzen, insbesondere bei der Herstellung von Teppichen, Säcken, Seilen u. dgl. Verwendung finden.

Grundsätzlich können auf derselben Anlage fadenartige Gebilde jeden beliebigen Titers hergestellt werden, wobei man zweckmäßigerweise aus den vorerwähnten Gründen bemüht sein muß, eine möglichst dünne Ursprungsfolie zu verwenden bzw. zu erzeugen und diese in entsprechend breite Streifen zu zerschneiden, so daß nacii deren Verstrecken Bändchen von beispielsweise nur 0,02 bis 0,08 mm Dicke, aber 4 bis 40 mm Breite oder mehr entstehen.

Das Aufwickeln dieser fadenartigen Gebilde erfolgt — wenn eine Fibrillierung herbeigeführt worden ist — üblicherweise erst, nachdem durch Drallgebung ein garnähnlicher Verband gebildet worden ist.

Das Aufwickeln von dünnen und breiten Streifen aus nichtfaserigem Material erfolgt ebenfalls ohne Komplikationen, wenn es wie in der USA.-Patentschrift 1994 057 nach Behandlung mit einem Schwellmittel vor der Aufwicklung beim Drallgeben durch eine Verdichterdüse gezogen wird, in welcher der Streifen zu einem kreisförmigen Querschnitt zusammengerollt wird.

Dagegen bereitet das Aufwickeln von noch nicht oder nur teilweise fibrillierten, unverformten Bändchen wegen ihrer dünnen rechteckigen Querschnittsform zu brauchbaren Wickeln erhebliche Schwierigkeiten, die mit Vergrößerung der Bändchenbreite zunehmen. Denn das Aufwickeln solcher flachen fadenartigen Gebilde führt bei der bevorzugten Fadenablage in sogenannter wilder Wicklung zu einem gestörten Lagenaufbau und zu einer stark höckerigen Wickeloberfläche, was Anlaß zu Verklemmungen und zu Brüchen beim Fadenabzug ist.

Daher müssen solche flachen, fadenartigen Gebilde in sogenannte Präzisionswicklung zu Spulenkörpern aufgewickelt werden, weil nur auf diese Weise die Bändchenwindungen derselben Wickellage auf gleicher Wickelhöhe liegen und eine glatte Wickeloberfläche ergeben, indem beispielsweise die Windungen des Folgehubes sich genau zwischen die Windungen des Vorhubes legen. Daraus folgt aber, daß bei jeder chargenweisen Änderung der Bändchenbreite der Steigungswinkel der Bänchenverlegung in umständlicher und zeitraubender Weise gesondert eingestellt werden muß.

Als weitere Nachteile einer Aufwicklung flacher Bändchen sind zu nennen die mit der Breite des

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nftndche!U|uei\sehniUs steigende Tendenz, aus den FÜhrungS'^ganen herauszuspringen, und die Zunahme der benötigten Spulenantriebsenergie, derartige flache Bändchen aufzuwickeln.

Es ist /'■· ;ir aus der USA.-Patenischrift 1 986 979 bekannt, einen flachen breiten Folienstreifen unmittelbar vor dem Einlaufen in eine Spinntopfablage durch einen Faltvorgang zu dublieren, bei welchem der Streifen über eine V-förmige Nut gezogen und hierbei seine Längsachse auf den Nutengrund ausge- ία richtet wild. Jedoch behält der Folienstreifen dabei trotz der Verringerung seiner ursprünglichen Breite seinen dünnen rechteckigen Querschnittsumriß wei-

SCIlIl." ■-.-·' _o--- _

terhin bei. no daß seiner Aufwicklung auf Spulen die obengenannten Hindernisse weiterhin im Wege stehen würden.

Das gleiche tritt ein, wenn man gemäß der deutschen Patentschrift 1127 535 Folienstreifen vor ihrem Verstrecken mittels einer Heizdüse unregelmäßig in ihu-i" Längsrichtung faltet. Durch eine solche Düse lav en sich breite Streifen auf die Hälfte oder ein Dritt--! ihrer ursprünglichen Breite zusammenlegen. Im nachfolgenden Streckvorgang erhüt der Folienstreifen aber wieder seinen schmalen rechteckigen Querschniitsumriß eingeprägt, bei dem die geringe Zunahme der Gesamtdicke durch die Faltung nicht ins Gewicht fällt, sondern sämtliche beschriebenen Aufwickeischwierigkeiten eines dünnen Rechteckquerschiiities eintreten.

Uncedrehte fadenartige Gebilde aus nicht fibrillierten oder teilfibrillierten Folienstreifen sind aber aus den verschiedenen Gesichtspunkten für viele Weiterverarbeitungen sehr interessant, und es besteht daher die Notwendigkeit, solche ungedrehten fadenartigen Gebilde auf einfache Weise zu sicheren Wikkein mit guten Fadenablagerungs- und Ablaufeiger.-schaften aufzuwickeln.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, breite und möglichst dünne verstreckte Folienstreifen aus thermoplastischem Mater.il, die zum Fibrillieren neigen, ohne Drallgebung derart zu verformen bzw. vorzubehandeln, daß sie sich mit gleichmäßiger Längsspannung zu einwandfreien wickeln auf Spulhülsen aufwickeln und später bei der Weiterverarbeitung von diesen auch ohne Schwierigkeiten wieder abziehen lassen.

Um dies zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die laufenden Folienstreifen durch Zusammendrücken in Querrichtung in einer Führung zu einem kompakten Querschnitt mit annähernd elliptischem bzw. abgerundetem Umfang verdichtet werden.

Das Verdichten erfolgt zweckmäßigerweise an einer solchen Stelle des Folienstrcifcnlaufcs, wo dessen Laufgeschwindigkeit seiner Aufwickelgeschwindigkeit entspricht — was vornehmlich im Bereich des letzten Galettensatzes der Fall ist —, weil der mit jeder Verstreckung bzw. Schrumpfung stets zwangläufig einhergehende Fixiereffekt dort schon abgeklungen ist. Daher kann durch einen eventuell unmittelbar nachfolgenden Überlauf des verdichteten Folienstreifens über gekrümmte Flächen der Zustand der dabei vorübergehend eintretenden Abflachung des vorher zu abgerundetem Umfang verdichteten Querschnitts nicht mehr fixiert werden. Vielmehr kann sich der Folienstrcifcfo nach Verlassen der gekrümmten Flächen sofort wieder zu seiner kompakten Querschnittsform aufrichte/i

In Vorrichtungen zur Herstellung von fadenartigen Gebilden aus Folienstreifen, bei denen sich an das Streckwerk der Aufwickelteil anschließt, entspricht die Aufwickelgeschwindigkeit der größten Geschwindigkeit des Fülienstreifenlaufes, wie sie sich aus, der Verstreckung ergibt.

Die Führungsvorrichtung zum Verdichten des Folienstreifens kann daher entweder unmittelbar vor dem letzten Galettensatz oder aber innerhalb odei auch hinter demselben gelegen sein. Sie kann aber auch in besonderen Fällen im Bereich der Aufwikkelvorrichtung oder der Auflaufstelle auf den Wickel angeordnet sein.

Das Verdichten des Streifens kann in weiterer Ausbildung der Erfindung in der Weise erfolgen, daß der zunächst flach geführte und gegebenenfalls um seine Längsachse um etwa 90° verdrehte Folienstreifen unter Spannung hochkant und in Ablenkung seiner Laufrichtung über einen quer zur Laufrichtung liegenden feststehenden oder umlautenden, gegebenenfalls beheizten Überlauf- bz%v. Umlenkkörper geführt wird, wobei die Querschnui^verdichtung durch in Richtung der Streifenbreite wirkende Zugkräfte erfolgt. Das Verdichten des Folienstreifens kann aber auch dadurch erreicht werden, daß der zunächst flach geführte und gegebenenfalls in seiner Laufebene um etwa 90° verdrehte Folienstreifen unter Spannung zwischen zwei den Folienstreifen beidseits berührenden, sich quer zur Streifenlaufebene kreuzenden, drehbaren Überlaufwalzen geführt wird, wobei die Querschnittsverdichtung durch die in Richtung der Streifenbreite zur Streifenmitte hin gerichteten Geschwindigkeitskomponenten der Überlaufwalzen erfolgt.

Solcherart zu annähernd elliptischem bzw. abgerundetem Querschnittsumfang verdichtete Bänder können ohne weiteres wie übliche Rundfäden aufgewickelt werden, ohne daß ihr Querschnittsumfang durch Verdrallung erzwungen ist, wobei unier gewissen Umständen durch eine spezielle Fixierung die /\ufrechterhaltung dieser Formgebung erleichtert werden kann. Für den Aufwickelteil bieten sich in bevorzugter Weise solche Spuleinrichtungen bekannter Bauart an, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentschrift 1 028 669 oder in der deutschen Auslegeschrift 1 214 824 beschrieben sind, bei denen die erfindungsgemäß verdichteten Bändchen mit in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Spannung geregelter Drehzahl mit der für die Weiterverarbeitung erwünschten Genauigkeit zu Kreuzspulwickeln oder zu länglichen kopsähnlichen Spulenkörpern beliebiger Verlegungsart aufgespult werden.

Es hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäße Art der drallosen Querschnittsverdichtung zu einem abgerundeten Querschnittsumfang unabhängig von der Breite der Bändchen gleichbleibend gute Querschnittsresultate liefert. Dies ist besonders für verstreckte Bandchen von größerer Breite (etwa ab 10 mm aufwärts und insbesondere ab 25 mm) von Wichtigkeit, bei denen bisher die Aufwickelschwierigkeiten besonders kraß zutage traten.

Da die Querschnittsformung zwecks Vermeidung der Zusammenpressung auf einen schmalen rechteckigen Zustand sowie dessen Fixierung erfindungsgemäß erst nach dem Verstrecken der Folienstreifen und dem gleichzeitig damit zwangläufig eintretenden Fixiereffekt durchgeführt wird, ergibt sich für die einndungsgemäß geformten fadenartigen Gebilde ein-

mal, daß während der Verstreckung die Folienstrei- Erfindungsgemäß werden die flach geführten vcr-

fen völlig eben und ungefaltet sind und somit die streckten Streifen vor dem Aufwickeln zu einem fa-

größtmögliche Angriffsfläche für die Aufheizung auf- denartigen Gebilde von kompaktem Querschnitt mit

weisen, so daß eine schnellere und gleichmäßigere annähernd elliptischem bzw. abgerundetem Umriß

Durchwärmung eintritt und eine homogenere Oden- 5 verdichtet. Dies geschieht, wie in den Fig. 1 und2

tierung der Makromoleküle erzielt wird, und zum an- näher dargestellt ist, in der Weise, daß der zunächst

deren, daß die erfindungsgemäß querschnittsgeform- flach geführte Streifen in seiner Laufebene um etwa

ten fadenartigen Gebilde eine vorübergehend er- 90° verdreht wird, wozu er beispielsweise durch eine

zwungene Querschnittsabflachung sofort wieder auf- kammerartige Führung 17 geleitet wird. Sodann wird

geben und ihren vorherigen abgerundeten Ouer- io er hochkant und in Ablenkung seiner Laufrichtung

schnitt wieder elastisch annehmen können. nach unten unter Spannung über einen quer zur

Zugleich kann durch die Wahl des Verstreckungs- Laufrichtung liegenden feststehenden oder umlaufengrades erreicht werden, daß je nach Wunsch beim den Überlauf- bzw. Umlenkkörpcr 18 geführt, wobei Verdichten des Querschnitts zu elliptischem oder ab- die Verdichtung durch die in Richtung der Streifengerundetem Umriß ein Fibrillieren erfolgt, gerade bc- 15 querachsc wirkenden Zugkräfte erfolgt,
ginnt oder aber ganz vermieden wird, wobei die be- In F i g. 3 ist ein Allsführungsbeispiel einer Komkannte Erfahrung gilt, daß mit zunehmender Vcr- bination von Überlauf- bzw. Umlenkkörper und Streckung die Neigung zum Fibrillieren wächst. Kammführung besonderer Art dargestellt, die auf

Die Anwendung einer offenen Führung zur erfin- einfache Weise das Verdrehen des Streifens und dcs-

dungsgemäßen Querschnittsverdichtung des ver·· ao sen Verdichtung bewirkt. Das ortsfeste Rohr 19 ist

streckten Bändchens ermöglicht bei Bruch eines mit einer Reihe von Bohrungen 20 versehen, in

Bändchens eine schnelle und unabhängige Neuanlc- welche in geringem Abstand voneinander speziell für

gung auf der Spule und eine leichte Einführung in den Anwendungsfall gebogene sogenannte Haarna-

dic Führungsvorrichtung, so daß bei Betrieb keinerlei dein 21 eingesteckt sind, deren beide Schenkel 22

Störungen durch den Bruch eines Bändchens auftre- as und 23 senkrecht auf dem Rohr 19 stehen und aus

ten können. diesem mindestens in der Folicstreifcnbrcitc heraus-

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer ragen, wobc' der eine Schenkel 23 an seinem oberen

Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Teil derart abgewinkelt ist, daß sich der Folienstrei

Verfahrens schematisch dargestellt. Es zeigt fen in den schmalen Schlitz 24 zwischen zwei solchei

F i g. 1 die Gesamtanlagc zur kontinuierlichen 30 Nadeln leichter einführen läßt.

Herstellung von endlosen fadenartigen Gebilden aus Der Überlauf- bzw. Umlenkkörper 18 oder 19

einer thermoplastischen Kunststoff-Folienbahn mit kann gegebenenfalls hoch erhitzbar eingerichtet sein.

den Einrichtungen zum Verdichten und gegebenen- sofern ein Fixieren des zu abgerundetem Qucr-

falls Fibrillieren der aus der Folienbahn geschnitte- schnittsumriß verdichteten Fadengebildcs erwünsch!

nen und verstreckten Streifen sowie zum Aufwickeln 35 ist. Jedoch muß darauf geachtet werden, daß zwi-

der Fadengebilde, sehen dem Überlauf- bzw. Umlenkkörper und even

F i g. 2, 3 und 4 Einrichtungen zum Verdichten der tuell nachfolgenden Walzen oder Rollen ein gcnii

verstreckten Folienstreifen gemäß F i g. I in vergrö- gend großer Abstand vorhanden ist. in welchem die

ßertem Maßstab. Fixierung der Querschnittsform beendet sein kann.

Gemäß F i g. 1 besteht die Anlage üblicher Bauart 40 In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel

im wesentlichen aus der Schneckenstrangpresse 1 mit einer Einrichtung zum Verdichten des zum Fibrillic-

Breitschlitzdüse 2. aus der Schneidevorrichtung 3, ren neigenden Folienstreifens dargestellt, wobei da^

den Galettenböcken 4 und 5 nebst Heizkanal 6 sowie Zusammendrücken des zunächst flachen verstreckter

aus der Aufwickelvorrichtung 7. An Hand dieser An- Folienstreifens durch in Richtung der Streifenbreik

lage soll die Arbeitsweise und Durchführung des er- 45 zur Streifenmitte hin gerichtete Geschwindigkeit^

findungsgemäßen Verfahrens erläutert werden. komponenten der Überlaufwalzen erfolgt, die auf ihr

Die aus der Breitschlitzdüse 2 in noch plastischem beim Überlaufen der beiden quer zur Streifenlauf

Zustand austretende Folienbahn 8 ist beim Überlau- ebene gekreuzten drehbar eingerichteten Walzen 2f

fen der Spannrollen 9, 10 insoweit verfestigt, daß sie und 27 einwirken. Diese Walzen 26 und 27 körner

sich von den auf dem schwenkbarem Messerbalken 50 eine mattierte bis hoehglanzpolierte Oberfläche auf

11 sitzenden Klingen 12 in Streifen 13 zerschneiden weisen, die von der Art des Folienmaterials und den

läßt. Diese Streifen 13 werden weiter durch die Grad der Verstreckung abhängig ist. Es wurde gefun

Streckzone geführt, die in bekannter Weise von Ga- den, daß bei zum Fibrillieren neigenden Folienstrei

letten 14 und 15 und einer zwischen ihnen angeordne- fen, also nach höherer Verstreckung, eine mattiert

ten Heizeinrichtung 6 gebildet wird. Die Drehzahl der 55 Oberfläche zu empfehlen ist, während eine hoch

Galetten 14 ist derart auf die Extrusionsgeschwindig- glanzpolierte Oberfläche für weniger verstreckt

keit der Folienbahn 8 abgestellt, daß diese im Be- Bändchen, die noch nicht zum Fibrillieren neiger

reich der Spannrollen 9, 10 die zum sauberen Zer- vorzuziehen ist. Eines besonderen Antriebs der Wal

schneiden notwendige Straffung erfährt. Die Galetten zen bedarf es nicht, da diese von den Folienstreife

15 laufen gegenüber den Galetten 14 mit erhöhter 60 mitgenommen und in Umlauf gehalten werden. De

Drehzahl um, die den Verstreckungsgrad der Streifen Effekt der dargestellte Vorrichtung kann dadurc

13 in der Heizzone 6 bestimmt und im Bereich von verstärkt werden, daß vor den gekreuzten Walzen 2<

1:4 bis 1:12 oder höher liegen kann. Vom Streck- 27 in relativ kurzem Abstand Führungswalzen 28, 2

werk 5 werden die verstreckten Folienstreifen zur angeordnet sind.

Aufwickelvorrichtung 7 geführt, die eine der Anzahl 65 Sofern für Vorrichtungen zur Herstellung fadenai

der Streifen entsprechende Zahl von Spulköpfen 16 tiger Gebilde aus Folienstreifen zwischen dem GaIe

aufweist, deren Aufbau und Funktion in der deut- tenbock 5 und der Aufwickelvorrichtung 7 noch eir

sehen Patentschrift 1 028 669 näher beschrieben sind. Schrumpfstrecke vorgesehen sein sollte, was im eil

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zelnen jedoch hier zeichnerisch nicht dargestellt ist, dann würde am Ende der mit einer Heizvorrichtung versehenen Schrumpfstrecke ein dem GalettenbockS ähnlicher Galettensatz angeordnet sein, dessen Umfangsgeschwindigkeit jedoch entsprechend dem Schrumpfungsgrad des Bändchens geringer ist als die von Galettensatz 5. Die zuvor in der Zeichnung beschriebenen Einrichtungen zum Verdichten des Bändchens zu sinem kompakten Querschnitt mit annähernd elliptischem bzw. abgerundetem Q'.ierschnittsumriß würden sich dann im Bereich dieses letzten Galettensatzes befinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

CO.

O-

409513/295

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung endloser fadenartiger Gebilde aus thermoplastischen Kunststoffen, nach welchem eine Folie in Längsstreifen zerschnitten wird und die Folienstreifen beim Durchlaufen einer Streckzone, insbesondere unter Wärmeeinwirkung, monoaxial um ein Mehrfaches ihrer Ursprungslänge verstreckt und gegebenenfalls fibrilliert sowie anschließend vor dem Aufwickeln einer Querschnittsverdichtung unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die laufenden Folienstreifen durch Zusammendrücken in Querrichtung in einer Führung zu einem kompakten Querschnitt mit annähernd elliptischem bzw. abgerundetem Umfang verdichtet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zunächst flach geführte und gegebenenfalls um seine Längsachse um etwa 90° verdrehte Folienstreifen unter Spannung hochkant und in Ablenkung seiner Laufrichtung über einen quer zur Laufrichtung liegenden feststehenden oder umlaufenden, gegebenenfalls beheizten Überlauf- bzw. Umlenkkörper geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zunächst flach geführte und gegebenenfalls in seiner Laufebene um etwa 90° verdrehte Fnlienstreifen unter Spannung zwischen zwei den Folienstreifen beidseits berührenden, sich quer zur Strdfenlauc'ebene kreuzenden, drehbaren Überlaufwaizen ge^rührt wird.

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