DE1660565B1 - Vorrichtung zum Zerfasern von verstreckten Filmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerfasern von verstreckten Filmen mit zwei hintereinander angeordneten drehbaren Walzenpaaren, von denen das zweite Paar eine höhere Umfangsgeschwindigkeit als das erste Paar hat, und mit einer zwischen den beiden Walzenpaaren angeordneten Zerfaserungseinrichtung, deren vorspringende Teile die Folie während des Zerfaserungsvorganges bei nur einmaliger Berührung nicht durchdringen.

Ein gängiges Verfahren zur Herstellung von gespaltenen Fasern aus einem gestreckten FUm ist in der japanischen Patentschrift 239708 beschrieben. Das Verfahren besteht darin, daß man den Film mehrmals einer gleitenden Reibung, einem Zug und einem Druck in der Richtung senkrecht zur Streckrichtung unterwirft, wodurch der Film unter Bildung eines fadenförmigen Materials parallel zur Streckrichtung gespalten wird. In der USA.-Patentschrift 2954587 ist ein ähnliches Verfahren wie in der genannten japanischen Patentschrift beschrieben.

In der USA.-Patentschrift 2 185789 ist die Herstellung von Fäden und Fasern aus in einer Richtung gestreckten polymeren Filmen angegeben. Hierbei werden die Filme unter Reibung bearbeitet, verdrillt, mit Bürsten behandelt und gerieben.

In den USA.-Patentschriften 2 853 741 und 2 980 982 sind Verfahren zum Zerreißen von nach einer Achse orientierten Filmen zu fibrillierten Faservliesen angegeben. Insbesondere wird der Film zwischen einer sich drehenden Bürste und einer stationären Bürste, deren Borsten etwas in die Borsten der Drehbürste eingreifen, geleitet.

Weiterhin ist es auf dem Gebiet der synthetischen Fasern und Filme bekannt, daß durch Längsstrekkung in einer Achsenrichtung die Festigkeit in Längsrichtung entsprechend dem Streckverhältnis erhöht wird, während sich die Festigkeit in Querrichtung vermindert, wodurch die Faser oder der Film leicht spaltbar wird.

Bei der vorstehend genannten Patentliteratur besteht die Erfindung insbesondere darin, daß eine Kraft in Querrichtung oder mit Bürsten ausgeübt wird, wodurch der gestreckte Film gespalten wird.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, die es erlaubt, gespaltene Fasern aus einem gestreckten Film herzustellen, ohne daß eine nennenswerte Querkraft angewendet werden muß oder der Film unter Durchlöcherung mit den Borsten einer Bürste zerschlissen werden muß.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die drehbare Zerfaserungseinrichtung aus mindestens einer Stabfeile besteht, die mit einer höheren als der Laufgeschwindigkeit des Films entsprechenden Geschwindigkeit rotiert, und daß Umlenkwalzen zur Einstellung des Umschlingungswinkels des Films um die Zerfaserungseinrichtung vorgesehen sind.

Der gestreckte Film läuft hierbei mit gleitender Reibung unter Umschlingung der gekrümmten Oberfläche der Stabfeile, wobei durch die gezackte Oberfläche der Feile Spannungsdifferenzen auf dem Film erzeugt werden. Besonders in den Teilen des Films, die sich in Berührung mit den vorspringenden Teilen der Feile bewegen, sind die Spannungen höher als in den Teilen, die sich entlang der Vertiefungen der Feile bewegen. Wenn sich also beim Passieren der vorspringenden Teile Spannungsdifferenzen ausbilden, so erzeugen diese eine Scherspannung zwischen den über die vorspringenden bzw. über die vertieften Teile laufenden Filmteile, wodurch der Film entsprechend der Feinheit der Feile gespalten wird.

So erhalten die durch das Spalten des Films gemäß der Erfindung erhaltenen Fasern bei einer entsprechenden Spannung des Films eine Netzstruktur. Bei zu niedriger Spannung wird der Film nicht gut zerfasert, und bei einer zu hohen Spannung kann der Film die Reibung mit der Oberfläche der Feile nicht aushalten und reißt. Die Spannung wird entsprechend der Dicke und der Festigkeit des zu verwendenden gestreckten Films an Hand von Versuchen ermittelt.

Man erhält ein befriedigendes Ergebnis ohne Faserbruch, wenn man die Feile so über den Film führt, daß der Film durch die Feile nicht durchbohrt wird. Der Film kann natürlich auch auf beiden Flächen mit der Feile in Berührung kommen. Wird eine handelsübliche Rundstabfeile mit einem Muster wie bei einem Köpergewebe verwendet, so wird der Film senkrecht zur Längsrichtung der Feile einer gleitenden Reibung unterworfen. Wenn der Film auf der feststehenden Oberfläche einer Feile nur in einer Richtung mit einem Berührungswinkel von weniger als 180° geführt wird, entstehen lange Fasern. Wird der Film in gleitender Reibung über die Oberfläche einer sich drehenden Feile geleitet, so wird er in kurze Fasern zerfasert. Ist die Feile mit einem engen Muster versehen und durchlöchern die vorstehenden Teile den Film nicht, so besteht wenig Möglichkeit, daß sich die fibrillierten Fasern um die sich drehende Feile wickeln. Sollen Filme zu Fasern mit geringerem Titer gespalten werden, so überschreitet die Umfangsgeschwindigkeit der sich drehenden Rundstabfeile die Laufgeschwindigkeit des gestreckten Films

gewöhnlich um so mehr, je kleiner die Größe der gebildeten Fasern ist. Bei einer zu hohen Umfangsgeschwindigkeit der Feile brechen jedoch die aus dem Film erzeugten Fibrillen, wobei sich Flore und lange Fasern bilden. Gewöhnlich wird, wenn die Gleitreibungsgeschwindigkeit der sich drehenden Feile, d. h. die Oberflächengeschwindigkeit der Feile, das dreibis fünffache der Laufgeschwindigkeit des Films beträgt, der Film zu Fasern zerkleinert, deren Mindestgröße der Feinheit der Feile entspricht.

Die Feilenmusterung soll um so weiter sein, je größer der Durchmesser der Stabfeile ist. Ist der Durchmesser der Stabfeile klein, so ist eine feinere Feilenmusterung günstiger. Die Musterung der Feile wird zweckmäßig in Abhängigkeit vom Durchmesser der Stabfeile, von der Stärke des Films und vom gewünschten Titer der gespaltenen Fasern gewählt.

Gestreckte Filme können mit einer Geschwindigkeit von mehr als 100 m/min zu Fasern gespalten werden, auch wenn man den Film nur in einer Riehtung auf der Oberfläche einer einzigen, sich drehenden Rundstabfeile einer gleitenden Reibung unterwirft. Der Film kann aber auch über die Oberfläche mehrerer, in Reihe angeordneter, sich drehender Feilen mit gleitender Reibung bewegt werden. In diesem Fall kann die Drehgeschwindigkeit jeder einzelnen Feile herabgesetzt werden, je größer die Anzahl der Feilen ist. Bei mehreren Feilen können diese parallel zueinander angeordnet werden, und die gleiche ebene Fläche des Films geht nacheinander über sie hinweg, wobei Richtungsänderungswalzen zwischengeschaltet werden, um einen geeigneten Berührungswinkel zu gewährleisten. Man kann aber auch mehrere Feilen, die jeweils um ihre eigene Achse drehbar sind, in Form einer Käfigwalze anordnen, die sich wiederum um ihre Achse drehen kann.

Die Erfindung ist an Hand der nachstehenden Zeichnungen erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung, für die die einzelnen Stufen des Überleitens eines gestreckten Films unter gleitender Reibung mit Spannung über die gekrümmte Oberfläche einer sich um ihre eigene Achse drehenden Stabfeile sowie das Aufwickeln der so erzeugten Fasern angegeben ist;

F i g. 2 zeigt schenatisch eine weitere Vorrichtung mit einer Vielzahl von Stabfeilen, die jeweils um ihre eigene Achse drehbar und in Form einer sich um ihre Achse drehbaren Käfigwalze angeordnet sind;

F i g. 3 zeigt im vergrößerten Maßstab einen Querschnitt durch die Anordnung von F i g. 2.

Nach F i g. 1 läuft der von den Druckwalzen 2 und 3 mit Gummiauflage kommende gestreckte Film 1 unter gleitender Reibung in einem Berührungswinkel, der durch die Lage der vor und hinter der Stabfeile 5 angeordneten und sich drehenden Umlenkwalzen 4 und 6 bestimmt ist, über die gekrümmte Oberfläche der sich drehenden Stabfeile 5, worauf der zerfaserte Film zwischen den Druckwalzen 7 und 8 am Ausgang aufgenommen wird, von denen eine aus Metall und die andere aus Gummi besteht. Durch Einstellung einer Differenz von einigen Prozent zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der Druckwalzen am Eingang und am Ausgang wird dem Film, der sich unter gleitender Reibung über die gekrümmte Oberfläche der Stabfeile 5 bewegt, die richtige Spannung gegeben. Der Film wird in Fasern gespalten, während er gleitend über die Feilenoberfläche läuft, und die eine Netzstruktur aufweisenden Fasern werden in an sich bekannter Weise verdrillt auf eine Spule 9 gewickelt. Die Stabfeile wird, wie schon gesagt, gedreht. Man kann aber auch eine Vielzahl von Stabfeilen parallel anordnen, wobei man Umlenkwalzen zwischenschaltet, und der gestreckte Film kann nacheinander über die Stabfeilen geleitet werden, wobei er mehrmals gespalten wird. Natürlich kann man auch mehrere gestreckte, parallele Bänder durch diese Vorrichtung leiten, die dann gleichzeitig gespalten werden, wobei jedes Band getrennt aufgewickelt wird.

F i g. 2 zeigt an Stelle der nach F i g. 1 verwendeten Stabfeile eine Käfigwalze 10, die durch Zusammenbau mehrerer Stabfeilen erhalten wurde.

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Käfigwalze 10 entlang der Linie A-A von Fig. 2. In der Käfigwalze sind mehrere Stabfeilen 5 in gleichen Abständen auf dem gleichen Umfang zwischen zwei kreisförmigen Platten 12 und 13, die auf der Achse 11 befestigt sind, angeordnet. Die Feilen stehen in Leerlaufverbindung mit der Walzenachse 11. Die auf jeder Feilenachse fest angebrachten Planetenräder 14 sind am Sonnenrad 15 angeordnet, das nicht zusammen mit der Achse 11 angetrieben wird. Die Feilen 5 drehen sich bei Drehung der Achse 11 um dieselbe, und gleichzeitig bei Drehung des Sonnenrades 15 um ihre eigene Achse. Dieses Feilensystem wird bei der Zerfaserung von Filmen bevorzugt verwendet. Bei Verwendung von Stabfeilen, die sich um die Achse des Käfigs und um ihre eigenen Achsen drehen, wie es in F i g. 3 angegeben ist, wird, wenn die Oberflächengeschwindigkeit der Käfigwalze 10 gleich der Laufgeschwindigkeit des gestreckten Films ist, nur der Filmteil, der mit der Stabfeile in Berührung steht, in Fasern gespalten, während der Filmteil, der nicht mit der Feile in Berührung steht, nicht gespalten wird. Je höher die Drehgeschwindigkeit der Oberflächen der Käfigwalze 10 gegenüber der Laufgeschwindigkeit des Films ist, desto geringer wird der Anteil des ungespaltenen Filmteils. Wird die Drehung der Käfigwalze 10 schneller und drehen sich die Stabfeilen mit einer solchen Geschwindigkeit, daß der Filmteil, der durch die den vorausgehenden Querstab bildenden Feile gespalten wird, mit der den nächsten Querstab bildenden Stabfeile in Berührung kommt, so wird der laufende Film über die ganze Fläche gespalten. Wird ein periodisch ungespaltener Filmteil benötigt, so kann man dies dadurch leicht erreichen, daß man die Oberflächengeschwindigkeit der Käfigwalze 10 und die Laufgeschwindigkeit des Films entsprechend variiert. Auf diese Weise kann ein Produkt erhalten werden, in dem ungespaltene Teile periodisch im gestreckten Film auftreten.

Es können nicht nur gewöhnliche Stahlfeilen, sondern auch Feilen, die durch Aufbringen von Sandpapier um einen Rundstab erhalten wurden, verwendet werden. Auch Rundstäbe mit kleinen feilenartigen Erhöhungen auf der Oberfläche können erfindungsgemäß verwendet werden, wenn die Erhöhungen so kurz und klein sind, daß sie den laufenden Film nicht durchlöchern oder den Film bei der nur einmal erfolgenden Berührung nicht spalten können.

Die Erfindung läßt sich für beliebige gestreckte Filme aus faserbildenden Polymeren, wie Polypropylen, Polyäthylen mit hoher Dichte, Polyvinylchlorid, Polyvinylalkohol, Polyacrylnitril, Polyester, Polyamide, Viskose, Celluloseacetat, Polyvinylidenchlorid oder deren Mischpolymerisate, anwenden. Ist der Film breit, so bilden die gespaltenen Fasern ein brei-

tes Wirrvlies mit einer Netzstruktur aus kurzen Fasern. Bei schmalen Bändern kann man Garne erzeugen, indem man die Bänder nach dem Spalten verdrillt.

Das nachstehende Beispiel dient zur Erläuterang der Erfindung.

Ein Film aus Polyäthylen mit hoher Dichte, Polypropylen, Polyvinylchlorid od. dgl. wird mit dem größtmöglichen Streckverhältnis in einer Richtung gestreckt (z. B. um das Sechs- bis Zehnfache), wodurch ein gestrecktes Band mit einer Stärke von 10 bis 20 μ und einer Breite von 5 bis 8 mm erhalten wird. Bei der in Fig. 1 angegebenen Vorrichtung wurde eine Stabfeile mit einem Durchmesser von 6 mm und einer Oberfläche wie bei einem Köpergewebe verwendet. Die Oberflächengeschwindigkeit der Feile wurde auf das Drei- bis Fünffache der Laufgeschwindigkeit des Films eingestellt. Die Laufgeschwindigkeit des gestreckten Bandes betrug 60 bis 100 m/min. Der Berührungswinkel des Bandes mit der Feilenoberfläche (d. h. der Winkel zwischen der Zuleitungsbahn und der Ableitungsbahn des Films) betrug 60°. Die Oberflächengeschwindigkeit der Druckwalzen am Ausgang war etwa 5 % höher als die der Druckwalzen am Eingang. Unter diesen Bedingungen wurde der Film unter gleitender Reibung mit Spannung über die Feilenoberfläche geleitet. Der Film wurde zu Fasern mit einem sehr feinen Titer und einer Netzstruktur gespalten. Wurde das Produkt nach dem Verdrillen auf eine Spule einer Spindel gewickelt, so wurde ein als Rohgarn bestens geeignetes Produkt erhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zerfasern von verstreckten Filmen mit zwei hintereinander angeordneten drehbaren Walzenpaaren, von denen das zweite Paar eine höhere Umfangsgeschwindigkeit als das erste Paar hat, und mit einer zwischen den beiden Walzenpaaren angeordneten Zerfaserungseinrichtung, deren vorspringende Teile die Folie während des Zerfaserungsvorgangs bei nur einmaliger Berührung nicht durchdringen, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Zerfaserungseinrichtung aus mindestens einer Stabfeile (S) besteht, die mit einer höheren als der Laufgeschwindigkeit des Films entsprechenden Geschwindigkeit rotiert und daß Umlenkwalzen (4, 6) zur Einstellung des Umschlingungswinkels des Films um die Zerfaserungseinrichtung vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stabfeilen (5) in gleichen Abständen am Umfang einer drehbaren zylindrischen Käfigwalze (10) angeordnet sind und selbst unabhängig von der Käfigwalze (10) drehbar sind.