DE1660546A1 - Verfahren zur Herstellung von Stapelfasern - Google Patents

Description

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DR. ING. F. WtTKSTIIOFF 1A-32 841

DIPI,. ING. G. PULS

DR.E.T.PEOHMAKN
PATENTANWÄLTE

Beschreibung zu der Patentanmeldung

SHSIiI₁ INTERNATIONALE RESEARCH IiAATSCHAPPIJ N.T. 30, Oarel van Bylandtlaan, H a a g/Niederlande

betreffend
Verfahren zur Herstellung von Stapelfasern

Bei der Suche nach Anwendungsmöglichkeiten von Kunststoffen in der Textilindustrie wurde bereits von gestreckten thermoplastischen Folien bzw. Bahnen, beispielsweise Polypropylen-Folien, ausgegangen. Folien dieses Types in Bahnoder Streifenform haben eine recht hohe Feetigkeit in der Streckrichtung, können jedoch in dieser Richtung leicht aufgespalten werden durch Anwendung geringer Zugkräfte in der zur Streckrichtung senkrechten Richtung. Diese Eigenschaft kann zur Herstellung von faserigen Produkten aus Streifen bzw. Folien ausgenutzt werden, indem man diese Folien mehrfach aufsplittert. Beispielsweise können Fasern oder Seile durch Auffasern solcher Streifen hergestellt werden, wobei geringe Kräfte in Querrichtung der Folie angewendet werden, mit dem Ergebnis, dass die Folie gefasert und gezwirnt wird. Diese Fasern stellen keine Stapelfaser

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dar, da die Fasern an beiden Enden miteinander verbunden sind und von verhältnismässig grosser Länge und Dicke sind. Es ist nicht möglich, die durch Verdrehen bzw. Zwirnen erreichte Spaltung genau zu kontrollieren, so dass die erzielten Faserlängen unbestimmt sind und sehr verschieden anfallen.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung einer Stapelfaser aus gereckten Bahnen oder Folien, die einerseits die gewünschte Struktur und andererseits gute Verarbeitbarkeit und gutes Aussehen aufweist.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Stapelfasern ist dadurch gekennzeichnet, dass ein in Längsrichtung gestreckter thermoplastischer Folienstreifen in Querrichtung in Schnitzel zerschnitten wird, deren Länge der gewünschten maximalen Stapelfaserlange entspricht, wonach die Schnitzel in Stapelfasern zerfasert werden.

Die gewünschte Stapelfaserlänge kann in weiten Grenzen variieren, je nachdem welche Anwendung vorgesehen ist. Im allgemeinen liegt die maximale Länge der Stapelfasern und damit die Länge der Schnitzel zwischen 1o und 1oo mm, häufig zwischen 2o und 60 mm. Eine wichtige Eigenschaft des erfindungsgemässen Verfahrens ist die, dass die Folienstreifen vor der Zerfaserung zu Stapelfasern bereits in kurze Teile bzw. Schnitzel geschnitten werden, die dieselbe Länge aufweisen, wie die gewünschte Maximallänge der Stapelfasern.

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Beim Zerschneiden des Folienstreifens in Schnitzel gleicher länge stellt man sicher, dass die Stapelfasern im v/esent~ liehen etwa dieselbe Durehsehnittiänge aufweisen, auf der anderen Seite ist es möglich, durch Variation der Schnitzellänge jede gewünschte Stapelfaserlange herzustellen. Beim Zerschneiden des Folienstreifens in Schnitzel ist es nicht notwendig, die Folie genau senkrecht zur Längsrichtung zu sehneiden. Die Schneidmesser können gegebenenfalls etwas schräg zur Querrichtung angeordnet sein, so dass parallelogrammähnliche Schnitzel anstelle von rechtwinklig geformten Schnitzeln entstehen. Die Schneidmesser brauchen auch nicht geradlinig zu sein und können beispielsweise auf rotierende Schneidtrommeln montsfiert werden; es sind jedoch auch andere Möglichkeiten, wie Zerhacken und Abscheren, geeignet.

Es gibt zahlreiche Möglichkeiten zur Durchführung der Zerfaserung, beispielsweise kann man die Schnitzel durch Reibrollen durchlassen oder über Bürsten leiten, in umlaufenden Stiftscheiben oder in Schlagmühlen behandeln. Wenn die Stapelfaser kardiert bzw. gekrempelt werden soll, so kann der Kardierprozess mit dem Zerfasern kombiniert werden, so dass eine besondere Zerfaserungsstufe unnötig ist. Es wurde festgestellt, dass die Schnitzel in üblicherweise in der fextilindustrie benutzte Eardiermaschinen eingespeist werden können und vollständig zerfasert werden, wobei dann die erhaltenen Stapelfasern die Kardiermaschine in Form eines gleichmässig zusammengesetzten, leicht zusammenhaftenden G-ewebes verlassen. Dieses kann direkt in Form von Flocken als Füllmaterial, beispielsweise für Kissen, verwendet oder versponnen und weiter zu Garn verarbeitet werden,

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Gegebenenfalls kann der Folienstreifen vor dem Zerschneiden verschiedenen Behandlungen unterworfen werden, beispielsweise Zerfasern mit leichtem Yerzwirnen, Stabilisieren, Veredeln oder Kräuseln. Unter Stabilisieren wird eine Behandlung verstanden, bei der die gestreckte Folie einige Zeit einer etwas erhöhten Temperatur ausgesetzt wird, um örtliche Inhomogenitäten, wie z.B. Spannnungsanhäufungen, zu eliminieren. Diese Behandlung wird im allgemeinen durchgeführt, indem man die Folie über einen Heissluftschacht laufen lässt.

Unter Veredeln versteht man eine Behandlung, bei der die Folie durch ein Bad gezogen und die Folie mit einer dünnen Schicht versehen wird, die die statische Aufladung der Folie verhindert und der Faser die gewünschte Glätte verleiht. Die Kräuselung der Folie wird durch mechanisches Riffeln oder Falten durchgeführt, womit erreicht wird, dass die aus diesen Folien hergestellten Stapelfasern verbesserte Fülleigenschaften zeigen.

Die Folienstreifen werden im allgemeinen durch Zerschneiden einer thermoplastischen Folie erhalten, die durch Extrudieren aus einem langen engen Mundstück mit beispielsweise einer Weite von 3o bis 1oo cm und anschliessendem Kühlen entsteht, aus dieser Folie entstehen die Streifen durch paralleles Zerschneiden. Die Breite der Filmstreifen kann je nach den Erfordernissen schwanken, beträgt jedoch im allgemeinen 5 bis 25 mm, vorzugsweise etwa 15 mm. Die Folienstreifen werden dann gestreckt, und ihre Weite hängt nun vom Ausmass des Streckens ab. Das Streckverhältnis liegt im allgemeinen zwischen 7 : 1 und 15 ι 1» vorzugsweise bei etwa 1o ·, Ί .

Geeignete Materialien zur Herstellung der Folie sind hochkristalline thermoplastische Kunststoffe, die Folien ergeben, die im gestreckten Zustand leicht aufgespalten werden können. Besonders geeignet sind Polypropylen und Polyäthylen hoher Dichte. Die Dicke der gereckten Folien hängt von der Anwendung der daraus erhaltenen Stapelfaser ab und kann zwischen o,oo5 und o,1 mm liegen. Gute Ergebnisse wurden mit Schnitzeln von einer länge zwischen 15 und 6o mm und einer Breite von 4 bis 1o mm, insbesondere 4 bis 6 mm, erhalten.

Die Erfindung soll im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert werden.

Aus einem Schneckenextruder 1o wird eine Polypropylenfolie 11 ausgepresst, die durch ein Kühlbad 12 läuft und dann durch die Schneideinrichtung 13, in der sie in parallel schmale Streifen gleicher Breite mit Hilfe von nebeneinander angeordneten Schneidmessern zerschnitten wird. Die Filmstreifen werden dann längs zwischen einem ersten Walzensatz 14 und einem zweiten, schneller drehenden Walzensatz 15 gestreckt. Zwischen den Walzen 14 und wird die Folie in einer Heissluftkammer 16 erwärmt. Zwischen den Walzen 15 und den folgenden Walzen 18 durchläuft die Folie bzw. die Folienstreifen eine Stabilisierungszone 17, bei der die Folie durch Heissluftbehandlung stabilisiert wird. Die gereckten und stabilisierten Folienstreifen werden im Bad 19 veredelt und anschliessend in der Einrichtung 2o gekräuselt. Anschliessend durchlaufen die Folienstreifen eine Schneideinrichtung 2t, die mit Schneidwalzen mit querstehenden Messern versehen ist. In der Schneideinrichtung 21 werden die Filmstreifen in rechtwinklige Schnitzel 23 geschnitten, deren Längsseite parallel zur

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Streokrichtung läuft. Die Dimensionen der Schnitzel 23 sind gleichmässig. Diese Schnitzel 23 fallen auf ein Förderband 22, las sie zu einer herkömmlichen Kardiermaschine 24 bringt. Diese enthält einen Zylinder 25, der mit Kamm- bzw. Kardierwalzen 28 und 2? und einer Abnahmewalze 26 verbunden ist. Der Zylinder 25 und die Walzen 26, 27 und 28 sind mit Kardiernadeln versehen, die die vom Förderband 22 über den Zylinder 25 abgenommenen Schnitzel in Streckrichtung der Schnitzel aufspaltet, so dass sich diese Schnitzel in eine grössere Zahl feiner Fasern aufteilen. Diese Fasern werden beim Durchgang durch die Kardiermaschine 24 gekrempelt, d.h., sie bilden ein lose zusammenhängendes Gewebe 3o, das aus Fasern, die mehr oder weniger in paralleler Richtung liegen und recht gleichmässige Abmessungen besitzen, besteht. Im allgemeinen wird eine Anzahl Kardiereinheiten, beispielsweise 6 oder mehr, hintereinander angeordnet, so dass die Fasern diese Einheiten hintereinander durchlaufen und das Gewebe die gewünschte Struktur und Homogenität erhält. Nach Entfernen des Gewebes 3o von der letzten Kardiereinheit durch einen Abnehmen 29 kann dieses zu Garn versponnen werden oder in Form von Flocken als Füllmittel benutzt werden. Es kann auch als nicht gewebtes Textilgewebe oder als Filzschicht benutzt oder weiter behandelt und beispielsweise durch Imprägnieren verstärkt werden.

Beispiel

Mit einem Schneckenextruder mit Schlitzpresswerkzeug wurde eine Polypropylenfolie erzeugt, die dann durch ein Kühlwasserbad geführt wurde. Die Weite der Folie betrug 45o mm, die Dicke o,o75 mm. Die Extrusionsgeschwindigkeit betrug 15 m/min,

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entsprechend einem Ausstoss von etwa 27 kg/h. Nach dem Kühlen wurde die Eolie längs in Streifen mit einer Breite von 15 mm (etwa 9ooo denier) geschnitten. Die Streifen wurden dann gestreckt mit einem Reckungsverhältnis von 1o : 1 in Heissluft bei einer Temperatur von i5o°C. Die Geschwindigkeit der Folienstreifen vor dem Strecken betrug 15 m/min, nach dem Strecken 15o m/min. Nach dem Streäcen" betrug die Polienstreifenbreite 5 mm, die Foliendicke o,o25 mm (etwa 9oo denier).

Die Folie wurde dann durch Heissluftbehandeln bei einer Temperatur von 14o°G stabilisiert und anschliessend in Streifen mit einer Länge von 4o mm geschnitten. Die bei der Kardieranlage anfallenden Pasern hatten folgende Dimensionen: Maximale Länge 4o mm

Dicke o,o25 mm

Breite o,1 bis 1,o mm.

Patcmtana-nriiohe

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Claims (9)

Pa tentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Stapelfasern aus Kunststoffolien, dadurch gekennz eichnet, dass in Längsrichtung gestreckte thermoplastische PoIienstreifen in Querrichtung in Schnitzel geschnitten werden, deren Länge der gewünschten maximalen Stapelfaserlänge entspricht und die Schnitzel zu Stapelfasern zerfasert werden,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die PoIianstreifen in Schnitzel etwa gleicher Dimensionen zerschnitten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die grösste Abmessung der Schnitzel parallel zur lOlienstreokrichtung läuft.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gestreckten PoIienstreifen vor dem Zerschneiden zu Schnitzel gekräuselt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnitzel in einer Kardiermaschine zu Stapelfasern zerfasert werden.

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6. Verfahr en nach Anspruch. 1 "bis 5, dadurch, g e Ic e η nzeich.net, dass die Polienstreifen vor dem Zerschneiden zu Schnitzel durch Verdrehen in die Porm faseriger Stränge
gebracht werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 "bis 6, dadurch g e k e η nzeichnet, dass die Schnitzel durch Zerschneiden von
übereinander angeordneten Polienstreifen erhalten werden und diese Streifen durch Zerschneiden von extrudierten Pollen in Längsrichtung in gleicher Breite anfallen.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch g e k e η nzeichnet, dass die Pollens tr eif en zu Schnitzel mit
einer Länge von 2o bis 6o mm zerschnitten werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man von Folien aus Polypropylen ausgeht.

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