DE1660615A1

DE1660615A1 - Verfahren zur Herstellung von Stapelfasern aus Filmen bzw. Folien thermoplastischer Polymerer

Info

Publication number: DE1660615A1
Application number: DE19671660615
Authority: DE
Inventors: Goppel Johan Michael
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1966-07-29
Filing date: 1967-07-27
Publication date: 1971-07-08
Also published as: US3470595A; NL6610696A; GB1159216A; BE701927A

Description

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DH.E.V.PECHMANN tm.»fo* 82 06 51" PATENTANWÄLTE TEI₁EO₁UMMiME₆SB- · FATkdUflWilill PBOTEOTPATENT MÜKCHKK

u-33 440 1660615

Beschreibung zu der Patentanmeldung

SHELL INTERNATIONALE RESEAHOH MAATSCHAPPIJ N.V. 30, Garel van Bylandtlaan, Den Haag / Niederlande

betreffend

Verfahren zur Herateilung von Stapelfasern aus Filmen bzw. Folien thermoplastischer Polymerer

Es ist bekannt, daß Filme thermoplastischer Polymerer, deren laoleküle durch Strecken orientiert wurden, leicht in Richtung der Streckung gespalten werden können. Diese Eigenschaft läßt sich dazu verwenden, um die Filme mechanisch in Fäden oder schmale Streifen zu spalten, die noch an einigen Punkten miteinander verbunden bleiben können. Diese Fäden ■bzw. Fasern oder schmalen Bänder lassen sich zur Herstellung von Garnen, Tauen, Spinnfäden, Geweben, Filzen und ähnlichen Faserstoffen verwenden.

in der deutschen Patentanmeldung S 108 317 wird ein Verfahren zur Herstellung von Stapelfasern beschrieben, bei dem in ähnlicher i/eise von der leichten Auf spaltbarkeit in υbreckrichtuny Gebrauch gemacht wird. Bei diesem Verfahren werden Streifen eines gestreckten, thermoplastischen Films

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quer zur ütreokrichtung in Schnitzel geschnitten, und diese Schnitzel werden dann in Fasern aufgespalten. Die länge der Schnitzel bestimmt die maximale Faserlänge.

Die Erfindung schafft nun ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Stapelfasern aus Filmen thermoplastischer Polymerer. Erfindungsgemäß wird ein erster Streifen eines thermoplastischen Polymerfilms in Querrichtung zur Bewegungsrichtung des Filmstreifens gestreckt, und anschließend in sogenannte zweite Streifen geschnitten, deren Längsrichtung mit der Richtung der Bewegung zusammenfällt, worauf man diese zweiten.Streifen schließlich in Fasern spaltet»

Die Richtung der Bewegung des Filmstreifens ist normalerweise die gleiche wie die Längsrichtung des Filmes.

Die Zerteilung in Schnitzel, wie sie beispielsweise nach dem Verfahren der oben genannten Patentanmeldung erfolgt, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren überflüssig.

Die Breite der Sekundärstreifen, auf die der Filmstreifen geschnitten wird, bestimmt die maximale Länge der Stapelfaser. Eine große Menge des flbrillierten bzw. zerfaserten Produktes besteht jedoch aus Fasern, deren Länge bedeutend kleiner ist als die Breite der Sekundärstreifen. Das Verhältnis zwischen Breite der Sekundärstreifen und der mittleren Faserlänge hängt von der Stärke des mechanischen Iibrillierungsverfahrens ab. :

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Die Breite der Sekundärstreifen wird auf der Basis der gewünschten mittleren Faserlänge ausgewählt, was von der für die Stapelfaser vorgesehenen Verwendungsart abhängt. Im allgemeinen liegt die Breite der Sekundärstreifen zwischen 50 und 250 mm, normalerweise zwischen 100 und 200 mm. Bei einer Breite der Sekundärstreifen von 150 mm beträgt die Länge des Großteils der lasern normalerweise zwischen 30 und 60 mm.

Was vorstehend im Hinblick auf die Breite der Sekundärstreifen und die mittlere Länge der Fasern gesagt wurde, gilt für den Fall, daß alle Sekundärstreifen die gleiche Breite haben. Mit den erforderlichen Abänderungen trifft dies auch dann zu, wenn Streifen mit untereinander verschiedener Breite aus ein und dem gleichen Filmstreifen geschnitten werden. Durch gleichzeitige Zerfaserung bzw. Fibrillierung von Sekundäretreifen verschiedener Breite kann man je nach Wunsch die Längsverteilung der Fasern in dem Produkt variieren.

Die Sekundärstreifen können auf verschiedene Art und Weise in Fasern aufgespalten werden, z.B. dadurch, daß man sie durch Friktionswalzen oder über Bürsten laufen läßt, oder mit umlaufenden Nadelstichen oder Holländern. Wenn die Stapelfaser kardiert werden soll, so kann das Aufspalten in Fasern mit dem Kardierverfahren kombiniert werden, sodaß eine getrennte Spaltvorrichtung für die Sekundäretreifen entfällt.

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Hierzu lassen sich die üblichen Kardiermaschinen verwenden. Eine Kardiermaschine "besteht normalerweise aus einem rotierenden Zylinder, der mit einer Anzahl ähnlicher, rotierender Walzen kleineren Durchmessers zusammenarbeitet, die als Flachsiebe (flats) oder Kämme bekannt sind. Der Zylinder und die mit diesem zusammenwirkenden Walzen sind mit Kardiernadeln versehen, die die Fibrillierung der Sekundärstreifen bewirken. Das Kardierverfahren kann gegebenenfalls wiederholt werden, um die Gleichförmigkeit des Gewebes zu erhöheno Zu diesem Zweck ist eine Anzahl von Kardiermaschinen, in manchen Fällen 6 oder noch mehr, hintereinander angeordnet, sodaß die Ware der Eeihe nach hindurchlaufen kann.

Das in Fasern aufgespaltete Material verläßt die Kardiermaschine in Form einer gleichförmig zusammengesetzten Bahn. Diese Bahn kann direkt in Form von Flocken als Füllmaterial, beispielsweise für Kissen, verwendet werden oder es kann zu einem Vorgespinst gezwirnt werden, welches dann zu einem Garn verarbeitet wird. Die oben genannte Bahn läßt sich ferner nach herkömmlichen Verfahren verstärken, d.h. die losen Fasern können miteinander zu Strukturen verbunden werden, die als solche direkt verwendet werden und als nicht gewebte Waren bekannt sind. Die losen Fasern können untereinander durch kurzes Erwärmen verbunden werden. Hierdurch wird die Oberfläche der Fasern erweicht, sodaß es zu einer Bindung an den Punkten kommt, an denen diese Fasern untereinander in Verbindung kommen, und diese Bindung wird dann während des anschließenden Ab-

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kühlens beibehaltene Oft ist es leichter.die Bindung durch ' Zusatz von thermoplastischem Material hervorzurufen, das einen niedrigeren Erweichungspunkt hat als die Fasern. Dieses letztgenannte thermoplastische Material wird vorzugsweise ebenfalls in Form von Fasern verwendet. Die Verstärkung der aus der ^addiermaschine kommenden Bahn läßt sich ferner auch durch Imprägnierung mit einer Lösung von harzartigem Material in einem flüchtigen Lösungsmittel erreichen, wobei das Lösungsmittel nach der Imprägnierung verdampft.

Die Primärstreifen, die erfindungsgemäß quer zu der Richtung der Bewegung gestreckt werden, erhält man normalerweise durch Extrusion aus einer langen, engen Düse. Auf dieses Verfahren folgt gewöhnlich eine Zerteilung der extrudierten Filmbahn in eine Anzahl paralleler Streifen durch Zerschneiden in Richtung der Bewegung. Die Breite des extrudierten Films kann beispielsweise zwischen 30 und 100 cm betragen. Die Breite der Primärbänder liegt gewöhnlich zwischen 5 und 25 cm. Diese Primärbänder werden in Querrichtung gestreckt, und zv/ar mit einem Streckverhältnis, das gewöhnlich zwischen 5i1 und 15*1 liegt.

Das Querstrecken kann dadurch erfolgen, daß man länge beider Seiten des Filmstreifens rechtwinklig Klammern anordnet. Hierbei werden diese Klammern so bewegt, daß die Entfernung zwischen zwei gegenüber angeordneten Klammern, zwischen denen der Film in seiner Breite liegt, ständig größer wird, bis die maximal gewünschte Breite erreicht ist.

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Zu diesem Zweck können die Klammern beispielsweise durch auseinandergehende Führungsvorrichtungen geleitet werden. Die Klammern an beiden Seiten des Filmstreifens werden vorzugsweise durch zwei Bndlosketten miteinander verbunden, von denen sich auf jeder Seite des Filmstreifens je eine befindet. Anstatt mit fest angeordneten Laufschienen für die Klammern kann diese Divergenz ebenfalls dadurch erreicht werden, daß man laufketten, auf die diese Klammern montiert sind, über entsprechend angeordnete Getrieberäder führt.

Die Dicke des Films kann ziemlich stark schwanken und richtet sich nach dem für die Faser vorgesehenen Verwendungszweck. Die Breite des gestreckten Films liegt nor-

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malerweise zwischen 0,05 und 1 mm.

Ein gestreckter Filmstreifen zieht sich natürlich senkrecht zur Streckrichtung gesehen etwas zusammen. Wird diese Kontraktion unterdrückt, so kommt es zusätzlich zu der Orientierung in Streckrichtung noch zu einer gewissen Orientierung senkrecht dazu, und diese Orientierung wirkt der Aufspaltung und Fibrillierung in Streckrichtung entgegen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Hauptorientierung des Films quer zur Bewegungsrichtung des Filme. Da normalerweise keine Möglichkeit zur Kontraktion in Richtung der Bewegung besteht, kommt es auch zu einer gewissen Orientierung in dieser Richtung.

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Um zu verhindern, daß die Orientierung in Bewegungsrichtung die Fibriliierung stört, kann man mehrere Vorsichtsmaßnahmen getrennt oder kombiniert treffent

a) Der Film kann in die Vorrichtung, in der die Querstreckung durchgeführt wird, gewellt eingeführt werden. Die Spitzen der Wellen oder -Korrugierungen sollten mit der Bewegungsrichtung des Films einen bestimmten Winkel bilden und vorzugsweise senkrecht dazu liegen.

b) Die an beiden Seiten des Filmstreifens angeordneten Klammern lassen sich so bewegen, daß aufeinanderfolgende Klammern an einer der beiden Seiten näher zueinanderkommen, während .der Abstand gegenüberliegender Klammern zunimmt·

c) Querschlitze und/oder Ritzen können in dem Filmstreifen vor oder gleichzeitig mit der Querstreckung gebildet werden. Die Schlitze und/oder Ritzen sollen vorzugsweise senkrecht zur Bewegungsrichtung des Filmes angeordnet sein. Die Querschlitze und Ritzen lassen sich dadurch bilden, daß man den Film mit rotierenden Walzen zusammenbringt, auf deren Oberfläche sich Zähne, Stifte, Borsten oder Sandpapier befinden· Wenn das Ritzen deB Filmsjdurchgeführt wird während dieser bewegt wird, so kann die Drehachse der Ritzwalzen zweckmäßigerweise in einem spitzen Winkel mit der Bewegungsrichtung des Films angeordnet sein, wobei die Drehgeschwindigkeit der Geschwindigkeit des Filmeβ so angepaßt ist, daß die Ritzen in der gewünschten Richtung gebildet werden.

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Gegebenen- oder erforderlichenfalls kann der Filmstreifen vor dem Zerschneiden in Sekundärstreifen einer oder mehreren Speziarbehandlungen unterworfen werden, wie beispielsweise einem Stabilisieren, einem Finish'en oder Kräuseln.

Unter Stabilisierung versteht man eine Behandlung, bei der der gestreckte Filmstreifen einige Zeit auf einer etwas erhöhten Temperatur gehalten wird, damit lokale Inhomogenitäten verringert oder vermieden werden, wie beispielsweise Spannungsanhäufungen. Eine solche Behandlung wird normalerweise dadurch erreicht, daß man den Filmstreifen durch einen Tunnel "schickt, durch den gleichzeitig heiße luft geleitet wird.

Unter Finishen versteht man eine Behandlung, bei der der Filmstreifen durch ein Bad geleitet wird, in welchem der Film eine dünne Schicht erhält, die eine statische Aufladung des Films unterdrückt und in dem gewünschten Maß eine Glättung der Faeeroberfläche bewirkt.

Beim Kräuseln wird der Filmstreifen mechanisch korrügiert oder gekräuselt, sodaß infolgedessen die Fülle der aus diesem Film hergestellten Stapelfaser zunimmt.

Das thermoplastische Polymer, aus dem Filme hergestellt werden, ist vorzugsweise ein Polyolefin mit zumindest 50 i> Kristallini tat. Die Kristallinität wird aus der

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Dichte bestimmte Äußerst geeignete Materialien sind Polyäthylen mit einer Dichte über 0,94 und Polypropylen·

Beispiel 1

Als Ausgangsmaterial wurde ein Polypropylen mit einer Viskositätszahl von 2,5, einer Isotaktizität von 97 i° und einer Kristallini tat von 63 fo verwendet. Dieses Polypropylen wurde zu einem Film mit einer Breite von 450 mm und einer Dicke von 0,2 mm extrudiert« Die Extrusionsgeschwindigkeit betrug 15m/min_e Hach Extrusion wurde der Film in einem Wasserbad gekühlt.

Der Film wurde in Hichtung der Bewegung in Streifen mit einer Breite von 110 mm geschnitten. Diese Filme wurden auf beiden Seiten eingespannt und in einen Ofen geführt, in dem die Klammern durch auseinanderstrebende Führungsvorrichtungen so geleitet wurden, daß sich die Entfernung zwischen zwei gegenüberliegenden Klammern, zwischen denen der Film in seiner Breite lag, versiebenfachte. Das Streckeüverhältnis betrug so 7*1. Die von dem Streifen in dem Ofen zurückgelegte Entfernung betrug 5 m. Die Yerweilzeit in dem Ofen lag bei 20 see. Im Ofen herrschte eine Lufttemperatur von 150⁰O. Durch die Streckung wurde der Film auf eine Dicke von 0,03 mm gebracht.

Der quergeatreckte Filmstreifen wurde sodann über Messer geführt und zu Sekundärstreifen mit einer Breite von 150 mm

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geschnitten. Jeder Sekundärstreifen wurde kontinuierlich zu einer Kardiermaschine geleitet, auf der er fibrilliert bzw. zerfasert wurde. Die Fasern in der gebildeten Bahn waren im wesentlichen 30 bis 60 mm lang.

Beispiel 2

Das Yerfahren war das gleiche wie im Beispiel 1, nur wurde hier der Filmstreifen durch die Messer in drei Sekundärstreifen mit einer Breite von 110 mm und zwei Sekundärstreifen mit einer Breite von 210 mm geschnitten. Auf diese Weise erhielt man eine breitere Verteilung der Faserlänge, und zwar lag sie im wesentlichen zwischen 20 und 85 mm.

Beispiel 3

Als Ausgangsmaterial wurde ein Polyäthylen mit einer Dichte von 0,95» einer Viskositätszahl von 1,5 und einer Kristallinität von 87 $ verwendet.

Aus diesem Polymer wurde ein Film hergestellt, der genauso wie dies im Beispiel 1 für den Polypropylenfilm beschrieben wurde, behandelt wurde. Der einzige Unterschied lag darin, daß die Temperatur der Luft in dem Ofen, in dem

ο das Streckverfahren durchgeführt wurde, 125 C betrug. Das Ergebnis war mit dem des Beispiels 1 identisch.

Patentansprüche 9549

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Stapelfasern von Filmen thermoplastischer Polymerer, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Streifen des Films quer zur Bewegungsrichtung streckt, dieses Material dann zu Sekundärstreifen schneidet, deren Längsrichtung mit der Bewegungsrichtung zusammenfällt, worauf man diese Sekundärstreifen schließlich in Fasern aufspaltet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gestreckte Streifen zu Sekundärstreifen verschiedener Breite geschnitten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ζ ei ohne t, daß die Sekundärstreifen 50 bis 250 mm breit sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g etenn · ζ ei chnet, daß die Sekundärstreifen auf einer Kardiermaschine zu Fasern gespalten werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Film vor seiner Querstreckung mit Quersqhlitzen und/oder Ritzen versehen wird.

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6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5> dadurch g e k e η η zeichnet, daß man als thermoplastisches Polymer ein Polyolefin mit zumindest 50 fo Kristallinitat verwendet.

7. Verfahren nach Anspruch b, dadurch g e k e η η ζ ei chnet, daß man als Polyolefin Polypropylen verwendet.

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