DE1660467A1

DE1660467A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Mikrofasern- oder -faeden

Info

Publication number: DE1660467A1
Application number: DE19651660467
Authority: DE
Inventors: John Vinicki
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1964-12-07
Filing date: 1965-12-07
Publication date: 1971-01-14
Also published as: LU50005A1; US3389194A; BE673380A; FR1457150A; US3388194A; GB1096640A; NL6515856A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von synthetischen Fasern oder Fäden und insbesondere auf Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Fäden bzw. Fasern mit einem Mikrodenier aus fließbaren organischen Massen,

Bisher sind Mikrofasern oder -fäden durch ein Verfahren hergestellt worden, das im allgemeinen als Zentrifugalspinnen bezeichnet wird. Dieses Verfahren wird dadurch durchgeführt, daß ein faser- bzw, fadenbildendes Material auf der Oberfläche einer rotierenden Scheibe

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aufgebracht wird, welche das Material in dünnen Strcmeη oder Tropfen von der Scheibe in den Weg einer mit hoher Geschwindigkeit sich bewegenden Luft schleudert, die gegen den Strom gerichtet ist, um sie in Fasern bzw, Päüen umzuwandeln, die Strukturen von Kikrogröße haben. Obgleich das Zentrifugalspinnen zur Hauptsache von der Glasfaserindustrie benutzt worden ist, hat die Textilindustrie von diesem Verfahren einen begrenzten Gebrauch gemacht, um sogenannte fijlrofasern bzw, -fäden herzustellen· Mit Hikrofasern sind solche Fasern gemeint, welche einen wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, der in Durchmessern im Bereich von 0,5 bis 25 Mikron liegt.

Es ist zwar bekannt, Mlkrofasern bzw, -fäden herzustellen, bei denen Zentrifugalkraft ausgenutzt wird, Jedoch sind den bis heute verwendeten Zentrifugalspinnverfahren gewisse Grenzen eigen, und die schwerstwiegende Begrenzung liegt in der niedrigen Spinngeschwindigkeit, Es ist offensichtlich, daß die Geschwindigkeit der Faserbilduns: durch den Durchmesser der Scheibe bestimmt ist, die in ihrer Größe verhältnismäßig klein sein muß, um die richtige Umnebung zu schaffen, die für die Herstellung von Fäden bzw. Fasern hoher Qualität von Bedeutung ist. Weiterhin ist das faserförmige Vlies oder die faserförmige Watte, welche auf dem Aufnahmesieb gebildet wird, durch eine schmale Breite und eine ungleiche Höhe gekennzeichnet,

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Lin weiterer Machten, der sich bei den bisher bekannten Spinnverfahren ergeben hat, 1st das Auftreten von Teilchen der hasse bzw, der Zusammensetzung, die sich nicht zu Fasern bzw, Fäden verdünnt haben. Diese Teilchen fühlen sich in den faserförmiren Hand oder Strang; wie Sand an,
una weraen allgemein als Schrot oder als Körnchen bezeichnet. Wenn das Vlies oder der Strann zu einen Fertiperzeurnis, s,B. Parier, Repreist wird, bildet der Schrot kleine klare Flecken, was offensichtlich nachteilir ist. Es wird anRenorcner., dar die plötzliche Verj-nuerunr in den rerichteten ^rafter., Vielehe den teilweise verdünnter. Strcmen
aer Crinnnasse dui'ch die bei bekannter. Verfahren verwendeten Luft ströme aufpezwunren werden, für den pro:: ten Teil
der I:erstellun^r* von Schrot oder Körnchen verantwortlich
ist.

Unter rerücksichtipunr der vorstehenden Ausführunpen bestellt ;ie ~?urtaufpabe der ^rfindunr¹ darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellunp von I'.ikrofasern bzw, .'ikroiüden in rrcßen I'enpen zu schaffe:.,

rJhe v:eitere Aufrabe der Lrfindun^ besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung- zur Herstellung von kontinuierlichen Γ ikrofaser-n'atten ο ;er -Vliesen zu schaffen,
welche rrefe Breiten haben.

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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtunr zum Spinnen von Kikrofasern bzw. -fäden zu schaffen, die von den Spinnflächen zu den Sänne1flächen ohne Richtungsänderung übertragen bzw, befördert werden, um schrot freie Str;~n.fe bzw. Bänder herzustellen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Vliesen ouer Watten aus Hikrofäden zu schaffen, welche eine gleichförmige Höhe haben.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anlage bzw, ein System zum Spinnen und zum Gammeln einer Mehrzahl von fortlaufenden Stränren oder Vliesen zu schaffen, die frleichzeitir gebildet werden«

Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von feinen Fasern bzw. Fäden geschaffen, welches das Ausstoßen eines faserfornenden Materials durch öffnungen hindurch aaf ländliche ebene Flächen umfaf?t, die mit hoher Geschwindigkeit gedreht werden, um Zentrifugalk&fte zu entwickeln, welche Größen haben, die ausreichen, um feine Strcir.e des Materials bzw, der Ilasse in radialer Richtung quer über die ebenen Oberflächen und wep; von ihren Kanten vorzubewegen, um die Iiaterialstrcme zu verdünnen, um fortlaufende bzw, kontinuierliche Stränge oder Bänder zu bilden, die aus Fasern bzw. Fäden mit Hikrodenier zusammengesetzt sind.

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Bei einer Ausführungsform, wie sie durch die Erfindung geschaffen ist, ist eine hohle Welle vorgesehen, weiche eine Iiehrzahl von Schaufeln oder Rippen aufweist, die sich von der Welle erstrecken, und diese Schaufeln oder Rippen haben dreieckige Querschnitte, wobei die Basis der Welle benachbart liegt, in welcher eine Reihe oder mehrere Reihen kleiner öffnungen zwischen den Basen der dreieckföriviigen Rippen oder Schaufeln sowie Mittel vorgesehen sind, durch die fließbare organische Massen bzw. Stoffe in die hohle Welle eingeführt werden und die Welle rotiert, um das Material von den sich erstreckenden Kanten der Schaufeln oder Rippen in der Form von diskontinuierlichen super- fteinen Fäden bzw. Fasern auf Sammelsiebe abzuschleudern, welche die Fäden bzw. Fasern zu Aufnahmewalzen vorbewegen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in welcher Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise erläutert werden,

Fig. 1 ist eine schematische schaubildliche Ansicht, teilweise im Schnitt einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung von kontinuierlichen Strängen gemäß der Erfindung, Fig, 2 ist eine schaubildliche Ansicht, teilweise im

Schnitt, in einer abgeänderten Ausführungs- * form des faser- bzw, fadenbildenden Elements, und

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Fig, 3 ist eine Querscimittsansieht eines faden- bzw.

faserbiluenden Elements, welches Doppelkammern

zeigt.

In Pip, 1 ist eine typische Ausführung einer Vorrichtung dargestellt, die zur Durchführung, der hrfindunr verwendet wird. Ein drehbarer Teil 10 ist an einem Gestell oder Gehäuse 12 drehbar angeordnet una wird durcr. einen ilotor 14 mit veränderlicher Geschwindigkeit angetrieben. Der rohrförnige "eil 10 hat sechs parallele Rippen Io, die im gleichen Abstand rings tun den Außenaurciiinesser eines Vierfuß-Teiles (ca 1,2 m) angeordnet sind. Die Rippen 16 haben dreieckige Querschnitte, die sich von der. Teil 10 in einem radialen Abstand von etwa 7»5 cn erstrecken, iiine Reihe kleiner (öffnungen lö in den rohrförmigen Teil 10 ist wahlweise im Abstand zwischen den P.ippen 16 angeordnet, um eine fließfähige organische Masse aufzunehmen, die an den Einlassen 19 und 21 aus Speisequellen 20 und 22 zugeführt wird. Die Iiasse wird durch eine zweckentsprechende an sich bekannte und nicht dargestellte Pumpe unter Druck gesetzt. Der ca 1,2 π lange Teil .der Welle 10, welcher die öffnungen 16 und die Rippen 16 enthält, wird nachstehend als "Spinnelanent 2¹I" bezeichnet, natürlich kann die Länge des Spinnelementes 2k verändert werden, um gewünschte Breiten von faser- oder fadenförmigen Watten oder Vliesen zu erzeugen,

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V.'ie in Fir, 1 dargestellt ist, ist das Spinnelei,.ent 24 von sechs endlosen Aufnahmeschirmen ouer -sieben umgeben, die in verschiedenen Winkeln naci. oben verlaufen, so daß eine Faseransarr.ulun ^r auf den verschiedenen Sieben nleichr.iäfcir: verteilt wird, I-ie Siebe v/erden auf Wellen 30 ^etraren, welche drehbar ar.reordnet sind und durch einen -!otor 32 angetrieben werden.

Die Herstellun-' von Pasern bzw. Fäden durch den beschriebenen Apparat bzw, die VorriCi.tunr wird durchgeführt, wenn die fpinnriasse bzw. Spinnflüssigkeit in die hohle V.'elle IC mit f-leichföri-ifer Geschwinairkeit hineinrepunpt wird, umi in ihr wird ein hydrostatischer Druck entwickelt, welcher die .lasse durch die üffnunnen 16 hinäurch auf die ebenen Flächen der Rippen Ifc drückt, die nit hohen Geschwindirl.eitei. r-edreht werden, un die Spinnmasse bzw. Spinnflüssigkeit vcn der Kante der rippen durci. Zentrifugalkraft abzuschleudern, un kurze Fäden bzw. Fasern zu biluen, welche in Abhänriri eit von der Drehrreschwin^irkeit des Spinnelenenter Struktur-Ouorschnivte aufweisen, die in öereicher. vcn C,5 bis 25 .· ikron lieren. Die schnelle Drehbewegunr der Rippen Ib erzeurt eine Kraft, welche eine ausreichende Greife hat, um die embrionalen Fäden zu verdünnen una zu zerreissen, un eine Vielzahl von kurzen Fadenstrukturen von Kikronr:rc£e zu bilden. Bine Weiterbehandlung (Polymerisation) oder eine

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Verfestigung der Fäden erfolgt während des Transportes zu den Aufnahme sieben 26, auf v/elchen die Fäden in der Form eines Stranges oder eines 3andes 34 abgelegt werden, das eine gleichförmige Höhe hat. Das Band bzw, der Strang 3** wird von den Aufnahmesieben 26 fortlaufend weggeführt und auf einer Walze 36 gesammelt.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführunrsform eines Spinnelementes dargestellt, das für die Herstellung von iükrofäden bzw, -fasern gemäß der Erfindung p-eeignet ist. Das Gpinnelement 40 .ist durch eine schraubenförmige Rippe 42 gekennzeichnet, die sich rings um einen Teil eines rohrförmiren Gliedes 44 schraubenförmig herurnwindet« Eine Iieihe üffnunnen 46 sind im Abstand nahe der Basis der Rippe angeordnet. Eine !!asse bzw, eine Mischung aus Spinnmaterial wird durch die öffnungen 46 hinaurch ausgestoßen, und das Gpinnelement 40 wird in der gleichen V/eise gedreht, wie es für das Element 2M beschrieben wurde, um diskontinuierliche liikrofaserr. bzw, Mikrofäden zu bilden, welche in der oben beschriebenen Art und V/eise gese-r.melt v/erden,

Veiterhin kann gemäß der Erfindung ein rohrförmiges faser- bzw, fadenbilaendes Element 50 in eine Mehrzahl Kammern 52 uno 54 unterteilt werden, wie in Fig. 3 dargestellt ist, um in jeder Xarimer eine verschiedenartige Spinnmasse bzw, -flüssirkeit aufzunehmen, beispielsweise können

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Massen, welche verschiedene Schrumpfeigenschaften haben, aus abwechselnden Reihen von Öffnungen ausgestoßen werden, wobei die dreieckförmigen Rippen dazu verwendet werden, doppelt zusammengesetzte Fäden bzw, Pasern zu erzeugen, oder die schraubenförmige Ausführung kann verwendet werden, um pigmentierte Mischungen zu spinnen.

Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung sind auf alle faser- bzw. fädenbildende Ilischungen bzw, Hassen anwendbar, die allgemein zu Fäden auf den üblichen Spinnanlagen gesponnen werden. Eine erhitzte bzw, erwärmte Umgebungsatmosphäre kann vorgesehen sein, wie sie für das Wegführen von Lösungsmitteln oder zur Beschleunigung der Faserbildung erforderlich ist.

Die gemäß der Erfindung hergestellten faserförmlgen oder faserartigen Vliese oder Watten haben hervorragende Eigenschaften, welche sie für die Herstellung von Papiererzeugnissen, Schichtungen, Absorbierkissen oder -polstern, Filtermitteln, WärmeIsolationen, akkustischen Isolationen, durch Spinnen hergestellte Gegenstände oder andere Zwecke geeignet machen,

Änderungen in den oben beschriebenen Ausführungsformen können vorgenommen werden, ohne dadurch aus dem Rahmen der Erfindung herauszugelangen. Die vorerläuterten Ausführungsbeispiele 3ind nur als Ausführungsformen zu bewerten, auf die die Erfindung nicht beschränkt Ist,

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Claims

Patentansprüche

1, Verfahren zur Herstellung von Mikrofasern bzw, von Mikrofäden aus einer faser- bzw. fädenbilaenden Lasse bzw. Flüssigkeit, dadurch gekennzeieimet, daß die Masse aus^estdten wird, um Strome zu bilden, diese Strome durch Zentrifugalkraft dünner gemacht werden, um Fäden zu bilden und diese Fäden durch die Zentrifugalkraft radial nach außen zu einer Mehrzahl von Sammelsteilen geführt werden, und die Fäden in einer Reihenfolge gesammelt werden,

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse aus einer Reihenanordnung von öffnungen ausgestoßen wird, um eine Vielzahl von Strömen zu bilden, diese Ströme verdünnt werden, um Fasern bzw. Fäden zu bilden, indem die öffnungen um eine Achse gedreht werden, um die Fäden bzw. Fasern von dieser Achse weg nach allen Richtungen gegen eine Mehrzahl von Sammelflächen zu richten, die selektiv angeordnet sind, unddie Reihenanordnung der öffnungen umgeben,

3, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Spinnmassen gemeinsam von gegenüberliegenden Richtungen eingeführt werden, die Massen bzw, die Flüssigkeiten durch ausgewählte im Abstand voneinander angeordnete öffnungen auf eine Fläche ausgestoßen werden,

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- li -

die Fl«lche nedreht wird, ur: die Lasse in Stromer: quer über die Fläche und in radialer Richtung von ihnen lances eines durch 'öentr if uf?al kraft in wesentlichen nicht jreunderten V.ec-ea vorsubeweren, um die Strome der Hasse zu verdünnen, um Mkrofäden bzw, Ilikrofaserr» zu bilceu unci die Fasern bzw. Fäder, in einer Reihenfolge resanrrielt werden.

Ij. VDrricrtun« zur herstellung von I.ikrofasern bzw, -fauen,. *euennzeici:net durci. ein Spinneleuent, in welchen eine !,a-;i:.er vorresehen ist, «iuf den Spinnele:..ent nahe der ka::nier wenirstens eine hippe anreordnet ist, und diese Lippe eine rlatte Oberfläche hat, die sici. von der r.ar.r.er radial erstreckt, und eine !!ehrzahl (,'ffnunc-en die Kartier r.it der rlattei. Oberfläche verbindet, und einen Lrehantrieb des c'rinnele::entes.

i;. VorriCwtunr nach Anspruch ¹J, dadurch reher.nzeichnet, da die Mppe eine Jci.raubenspiralfona hat,

c, Vorricrtunr nach Anspruci ^, dadurch rer.ennzeici:- net, ein:" das ."ρinnelenient eine l^n^j-iche rchrfcr::i,~e ilar.ner aufweist, die weriir^stei.s sviei Pirpen hat, die sich in radialer Kichtun- von der.: Irinriicien rohrförr.iren Cpinnele- menx. erstrecken una ^die Rippen einen ^asisteil habe:., der sie rr.it der. Hlenent verbinuet, eine r.eihe vor. ("ffi.uns-en selektiv in Abstand in den :ile.:.ent an den äesisteilen an ihrer, abwechselnden Seiter, ausgebildet ist, und eine "ehrzahl 71v-.chen zur. caraneln einer faserfönnicen Lare c:.er

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eines faserfömigen Vlieses vornesehen ist, das durch die Rotation des Elementes gebildet wird,

7, Vorrichtung nach Anspruch S₁ dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Einlasse mit der Kammer verbunden sind, und die Rippen am umfang des rohrförmigen Elementes in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind»

δ. Vorrichtung nacL Anspruch 5#" dadurch gekennzeichnet, daß die Karxier rohrfönnige Gestalt hat, und die Rippe sich schraubenförmig riners um ihre Umfangsfläche erstreckt. Und die Cffnungen in.der rohrförmigen Kammer angeordnet sind, unddie Kammer an jeden Ende offen ist, um faserbildendes Material aufzunehmen-, und ferner die Vorrichtung Teile zum Sanmeln der Vliese oder der Bänder aufweist, die durch Drehen der öffnungen gebildet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daf- die Einlasse an Jedem Ende des Elementes angeordnet sind, die Rippen dreleckförir.lge Querschnitte aufweisen,, deren Basen mit der rohrförmigen Kammer verbunden sind, und die öffnungen zwischen Jeder Rippe angeordnet sind, um sie mit den Einlassen zu verbinden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sanmelflachen eine Mehrzahl endloser Sammelsiebe aufweisen, welche so angeordnet sind» daß sie rings um das Spinnelenent eine Umhüllung oder Hülle von Aufnahme-' flächen bilden, und das Spinnelement bei Drehen mikrofaserige Watten oder Vliese aus faserbilderidem Material herstellt, das in das Spinnelement eingeführt wird,

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