DE1810921C3

DE1810921C3 - Verfahren zur Herstellung einer elastischen Mattenbahn

Info

Publication number: DE1810921C3
Application number: DE19681810921
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr 8751 Elsenfeld Stapp Hans 8751 Momlingen Werner
Original assignee: Enka Glanzstoff Ag, 5600 Wuppertal
Filing date: 1968-11-26
Publication date: 1977-12-29

Description

60 sogar unerwünscht ist; dann werden die Fäden mittels

changierender Luftdüsen od. dgl. in Schlaufenform abgelegt und das sich bildende Vlies mit einem Binder

)ie Erfindung betrifft, ein Verfahren zur Herstellung besprüht, worauf der Binder in einer nachfolgenden :r elastischen Mattenbahn, welche aus in Schlaufen thermischen Behandlungszone auskondensiert oder enden, einander überkreuzenden und an den Kreu- 65 getrocknet wird. All diese Verfahrensschritte sind an gsstellen miteinander verklebten Fäden besteht, zum Teil sehr aufwendige Vorrichtungen gebunden ch Ausspinnen einer Polymerschmelze aus Düsen- und haben einen erheblichen Energiebedarf,
lungen. Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein einfaches

f hren an die Hand zu geben, welches die Herstel-η elastischen Mattenbahnen, welche aus in ^1U"1 ^V?_n liegenden, einander überkreuzenden und an Kreuzungsstellen miteinander verklebten Fäden t ht erlaubt, ohne dabei die als nachteilig herausfalten Vi»rfahrensschritte, insbesondere Verstrecken, ? nräenieren und Trocknen, zu benötigen. n· CP Aufeabe wird beim Verfahren der eingangs

niese AUi5«^u*- "" —^c ~

rhriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, fß die Düsenöffnungen in gleichem Abstand von-

• nder in wenigstens drei gegeneinander versetzten iThen angeordnet sind, die Fäden in Form einer Fdenschar auf eine Kühlflüssigkeit, vorzugsweise Wasser ausgepreßt werden, wobei der Abstand zwi-

h Düsenboden und Badoberfläche 2 bis 30 cm f trügt und anschließend die sich bildende Mattenhhn kontinuierlich durch die Kühlflüssigkeit hin-Lch und aus dieser abgezogen wird.

Nach einer Variation des erfindungsgemäßen Verfahrens bringt man die sich in Schlaufen auf der Bad-

berfläche ablegende Fadenschar gleichzeitig mit einem Körper mit glatter Oberfläche, der die Badoberfläche

• einem Winkel von etwa 10 bis 80° schneidet, derart •n Berührung, daß die Fäden einer der äußeren Reihen dIr Fadenschar etwa in der Schnittlinie zwischen der Badoberfläche und dem Körper auftreffen.

Der Auftreffpunkt der Fäden der äußersten Reihe der Fadenschar liegt dabei vorzugsweise genau in der Schnittlinie zwischen Badoberfläche und dem Körper mit der glatten Oberfläche. In diesem Falle bnden sich an de' mit dem Körper in Berührung kommenden Oberfläche der Mattenbahn besonders gleichmäßige Fadenschlaufen aus, die waagerecht bzw. nahezu waagerecht liegen und einen festen Verband bilden.

Nach einer anderen besonders günstigen Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens bringt man die Fäden einer der äußeren Reihen der sich in Schlaufen auf der Badoberfläche ablegenden Fadenschar etwas unterhalb der Badoberfläche mit einem Körper mit Blätter Oberfläche in Berührung, der die Badoberfläche in einem Winkel von 10 bis 80° schneidet. Dabei erhält man ebenfalls eine elastische Mattenbahn mit einer glatten Oberfläche, bei der die Fadenschlaufen nahezu waagerecht, jedoch weniger dicht liegen.

Bei einer weiteren Variation des erfindungsgemäßen Verfahrens bringt man die Fäden einer der äußeren Reihen der aus den Düsenöffnungen austretenden Fadenschar etwas oberhalb der Badoberfläche mit einem Körper mit glatter Oberfläche in Berührung, der die Badoberfläche in einem Winkel von 10 bis 80 schneidet wobei der lineare Abstand zwischen den Punkten, in denen diese Fäden mit dem Körper in Berührung kommen, und der Schnittlinie zwischen Badoberfläche und Körper gleich oder geringer ist als der lineare Abstand zwischen der äußeren und der dieser benachbarten Fadenreihe und zusätzlich Kuh flüssigkeit über den Körper auf die Fäden geleitet wird. Zur Durchführung der erläuterten Variationen des Verfahrens zur Herstellung von Mattenbahnen mit Blatter Unterseite verwendet man vorzugsweise eine glatte ebene Platte. Es sind jedoch auch gekrümmte Platten oder Walzen brauchbar, wobei jedoch die Krümniun·» der Platte bzw. der Durchmesser der Walze so °zu wählen ist, daß die Fäden nach dem Auftreifen auf den Körper eine gewisse Strecke in einem möglichst konstanten Winkel aus der Waagerechten abgelenkt werden.
Wenn man eine Mattenbahn erzeugen will, die sowohl an der Unter- als auch an der Oberseite eine waagerechte bzw. nahezu waagerechte Schlaufenlage zeigt, so kann man dies dadurch erreichen, daß man von der der einen äußeren Reihe gegenüberliegenden Seite her mittels einer drehbaren Walze einen geringen Druck auf die sich bildende Mattenbahn ausübt, wobei die Fäden zum Zeitpunkt der Berührung mit der Walzenoberfläche noch plastisch verformbar, jedoch nicht mehr klebend sind. Man erreicht dies ίο vorzugsweise dadurch, daß man die Walze wenigstens teilweise in die Badflüssigkeit eintauchen läßt.

Abgesehen von den bereits geschilderten Verfahrensmerkmalen, die das Endprodukt beeinflussen, gibt es eine Vielzahl anderer Möglichkeiten, Mattenbahnen mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften herzustellen. In jedem Fall ist jedoch darauf zu achten, daß die Fäden, während sie die Schlaufen ausbilden, noch in einem Zustand sind, in dem sie an den Kreuzungspunkten oberflächlich miteinander verkleben. 2Q In erster Linie ist der Durchmesser der Fäden zu erwähnen. Er kann in weiten Grenzen zwischen 0,1 und 1,5 mm schwanken. Es ist selbstverständlich, daß die Dicke der Fäden in erster Linie durch die Schmelzeförderung, die Anzahl der Düsenbohrungen und den Durchmesser der Düsenöffnungen beeinflußt wird. Darüber hinaus kann — wenn auch in geringerem Maße — der Fadendurchmesser durch den Absland zwischen Düsenboden und Badoberfläche mitbestimmt werden. Es gilt im allgemeinen, daß dünnere Fäden zu weicheren Matten führen.

Auch auf die Dichte und Elastizität der Mattenbahn kann über den Fadendurchmesser Einfluß genommen werden. Unabhängig von anderen Faktoren, die hier wirksam werden, ist festzustellen, daß dünnere Faden sich generell zu einem dichteren Gefüge zusammenlegen während mit zunehmendem Fadendurchmesser größere Schlaufen entstehen, die bei Einhaltung sonstgleicher Verfahrensbedingungen zu einer sperrigeren Mattenkonstruktion führen.
Der Abstand zwischen Düsenboden und Badober-

fläche kann zwischen 2 und 30 cm betragen, vorzugsweise bleibt man jedoch innerhalb der Grenzen von 4 bis 20 cm. Je geringer der Abstand ist, um so flacher und damit auch dichter legen sich die Fadenschlaufen 45 ab. Es ist leicht einzusehen, daß es bei verhältnismäßig grobem Fadentiter dementsprechend im allgemeinen unzweckmäßig ist, einen Abstand an der unteren Grenze des angegebenen Bereiches zu wählen. Anderetseits sollte bei sehr feinen Fäden der Abstand zwischen 50 Düsenboden und Badoberfläche nicht mehr als etwa 15 cm betragen.

Ein Arbeiten außerhalb der angegebenen Grenzen verbietet sich jedoch in jedem Fall. Wenn man mit der Düse näher als 2 cm an die Oberfläche heran-55 kommen würde, wäre wegen der hohen Düsentemperatur die Verdampfung der Kühlflüssigkeit zu groß. Abstände von mehr als 30 cm verbieten sich, "'eil sonst bereits oberhalb der Badoberfläche eine zu starke Abkühlung der Fäden eintreten würde und die 60 gewünschte Schlaufenablage der Fäden und eine Verklebung an den Kreuzungsstellen nicht oder nicht in ausreichendem Maße garantiert werden könnte.

Art und Eigenschaften der Mattenbahn sind weiterhin auch durch die Anzahl der Fadenreihen und den 65 Abstand der Düsenöffnungen voneinander zu beeinflussen. Es ist überraschend, daß man bereits Mattenbahnen mit ausreichendem Zusammenhalt erhält, wenn man lediglich drei Fadenreihen auspreßt. Eine

selbstverständliche Voraussetzung ist dabei, daß in einem solchen Fall der Abstand der Düsenöffnungen voneinander nicht zu groß und die Einzelfäden nicht zu dünn sind. Mattenbahnen von relativ geringer Höhe und verhältnismäßig offener Struktur können beispielsweise als Stoßsicherungsmaterial beim Versand empfindlicher Güter verwendet werden. Wenn man sie nach ihrer Fertigstellung mit einer Gummierungsmasse überzieht, lassen sie sich auch als Gleitschutzunterlagen für Teppiche od. dgl. verwenden.

Die oben erläuterten Variationen des Herstellungsverfahrens, bei denen man in das Kühlbad eine Platte od. dgl. einsetzt, wendet man insbesondere bei dickeren Mattenbahnen an. Durch die Stellung der Platte, d. h. deren Neigung gegenüber der Badoberfläche hat man es in der Hand, Matten sehr unterschiedlicher Art zu erzeugen.

Nach der besonderen Durchführungsform des Verfahrens werden die Fäden einer äußeren Reihe der Fadenschar mit der Platte etwa in der Schnittlinie zwischen Badoberfläche und Platte in Berührung gebracht. Die beim Auftreffen auf Platte bzw. Badoberfläche noch sehr plastischen Fäden dieser äußeren Reihe werden durch die Berührung mit der Platte »flachgelegt«, d. h., die entstehenden Fadenschlaufen liegen an dieser, der Platte zugekehrten Seite der Matte waagerecht bzw. annähernd waagerecht. Sie sind außerdem fester miteinander verbunden als die übrigen Fadenschlaufen, da die Kreuzungsstellen dichter beieinander liegen. Je kleiner der Winkel ist, den die Platte mit der Badoberfläche bildet, um so stärker wird auch die Lage der übrigen Fadenschlaufen beeinflußt. Während eine Mattenbahn, die ohne Verwendung einer Platte od. dgl. hergestellt wurde, ein gleichmäßiges Gefüge und über den gesamten Querschnitt die gleiche Dichte hat, sind Mattenbahnen, die nach den speziellen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugt worden sind, unterschiedlich dicht. Zur Unterseite, also zu der beim Herstellungsprozeß mit der Platte in Berührung kommenden Oberfläche hin, nimmt die Dichte zu. Außerdem sind die Fadenschlaufenlagen unterschiedlich orientiert. Der Winkel, den sie mit der glatten Mattenunterseite bilden, nimmt zur Oberseite hin zu. Während die Schlaufen an der Unterseite der Matte, unabhängig von der Neigung der Platte, stets waagerecht bzw. nahezu waagerecht liegen, wird der Winkel, den die Fadenschlaufen zur Oberseite hin gegenüber der Waagerechten bilden, um so größer, je steiler die Stellung der Platte ist. Bei einem Winkel von etwa 75° zwischen Badoberfläche und Platte kann er bis zu 90°

Tabelle 1

betragen, sofern die Lage der Fadenschlaufen nicht auf andere Weise beeinflußt wird. Eine solche Beeinflussung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß man die Fäden der gegenüberliegenden Seite mit einer drehbaren Walze in Berührung bringt, mittels der auf die Mattenbahn ein gewisser Druck ausgeübt wird. Hierdurch kann man nicht nur eine Verdichtung des Gefüges herbeiführen, sondern auch — wie oben angedeutet — die Lage der Fadenschlaufen in gewünschter Weise beeinflussen. Es gelingt auf diese Weise, Mattenbahnen zu erzeugen, deren Ober- und Unterseite glatt erscheinen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend an Hand der Zeichnung durch einige Beispiele im einzelnen erläutert.

Beispiel 1

Man verspinnt eine Polyamidschmelze mittels einer Düse, deren Öffnungen einen Durchmesser von 250 μ haben und in gleichen Abständen von 0,6 cm voneinander in 5 gegeneinander versetzten Reihen angeordnet sind, auf ein Wasserbad, dessen Temperatur auf etwa 4O⁰C gehalten wird. Der Abstand zwischen Düsenboden und Badoberfläche beträgt 15 cm. Die Anordnung ist in Abb.l schematisch dargestellt. Die frischgesponnenen Fäden legen sich auf der Badoberfläche in Schlaufen ab und verkleben an den Kreuzungsstellen miteinander. Die Fäden haben einen Durchmesser von 0,3 mm und sind weitgehend amorph.

Die entstehende Mattenbahn sinkt langsam in die Kühlflüssigkeit ein und erstarrt dabei vollständig. Sie wird nach einer Baddurchlaufstrecke von 100 cm aus dem Bad abgezogen. Die Fadenschlaufen bilden eine Wirrlage, wobei jedoch die Mehrzahl der Schlaufen vorzugsweise senkrecht zur Laufrichtung der Matte liegt.

Die Mattenbahn hat ein Quadratmetergewicht von 1900 g, bei einer Dicke von etwa 30 mm. Dichte und Gefüge sind über den gesamten Querschnitt praktisch gleichmäßig, alle Oberflächen zeigen herausstehende Fadenschlaufen.

Beispiele 2 bis 10

Man wiederholt das Beispiel 1 unter Abwandlung einzelner Bedingungen und erhält Mattenbahnen mit den aus der Tabelle 1 ersichtlichen Eigenschaften.

Dabei zeigen die Beispiele 2 bis 5 den Einfluß des Abstandes der Düsenbohrungen, die Beispiele 6 bis 8

den Einfluß der Abzugsgeschwindigkeit und die Beispiele 9 und 10 den Einfluß des Abstandes zwischcr Badoberfläche und Düsenboden.

Beispiel	Förderung	Abzug	Lochabstand	Lochzahl	Abstand Düse	Fadcn-	Gewicht der	Höhe der	Elastizität
					Badoberfläche	Durch-	Malte	Matte	= Höhcn-
						mcsscr			vcrlust
	g/min	m/min	mm		cm	mm	g/m^!	mm	0/ /0
1	600	3,5	6	240	15	0,3	1900	30	26,6
2	600	3,5	15	36	10	1,0	1800	12	16,5
3	600	3,5	12	60	10	0,9	1750	15	20,0
4	600	3,5	6	122	10	0,4	1800	20	25,0
5	600	3,5	5	168	10	0,2	1800	22	27,1
6	600	4,8	5	168	10	0,25	1450	15	20,0
7	600	6,2	5	168	10	0,25	1170	12	16,5
8	600	9,0	5	168	10	0,25	900	8	12,5
9	600	3,5	5	168	12	0,25	1850	22	22,7
10	600	3,5	5	168	14	0,25	1900	19	21,0

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In der Tabelle ist als Maß für die Elastizität der Höhenverlust in Prozent angegeben, der festgestellt wird, wenn man ein Musterstück von 10 cm² mit 10 kg belastet und anschließend wieder entlastet.

Bei den Versuchen wurden konstant gehalten: der Lochdurchmesser der Düsenbohrungen mit 250 μ und die Anzahl der Lochreihen, die jeweils 5 betrug.

Beispiele 11 bis 16

Man verspinnt eine Polyamidschmclze entsprechend Beispiel 1 unter Abwandlung einzelner Verfahrensbedingungen auf ein Wasserbad, in das eine polierte Metallplatte eingesetzt ist. Die Anordnung ist in

Abb. 2 gezeigt. Die Fäden 1 der einen äußeren Reihe der Fadenschar treffen in der Schnittlinie der Badoberfläche 5 und der Platte 6 auf. Der Winkel zwischen Badoberfläche und Platte beträgt 45°. Die sich bildenden Fadenschlaufen werden durch die Platte aus der Fallinie abgelenkt. Die Schlaufen der äußeren Fadenreihe 1 legen sich waagerecht und bilden eine glatte Unterseite, während die Schlaufen der Reihen 2 bis 4 bzw. 5 gegenüber der Waagerechten ίο ansteigende Winkel zeigen, wobei der Winkel der an der Oberseite liegenden Schlaufen der Fadenreihe 4 bzw. 5, je nach Verfahrensbedingungen zwischen 45 und 85° beträgt. Die Einzelheiten der Versuchsdurchführung ist aus Tabelle 2 ersichtlich.

Tabelle 2

Beispiel	För	Abzug	Loch	Anzahl	Lochzahl Abstand	Düse	Faden-	Gewicht Höhe	Matte	Elastitität	Winkel der
	derung		abstand	der Loch		Badober	Durch	der Matte der		— Höhcn-	Schlaufen
				reihen		fläche	messer		mm	verlust	der Reihe 4
						cm			20		bzw. 5
	g/min	m/min	mm			11	mm	g/m*	19	o/ /O
11	600	3,5	5	5	168	12	0,35	1925	15	20	55°
12	360	1,5	5	4	142	12	0,30	930	9	27	85°
13	360	2,7	5	4	142	12	0,30	760	8	20	80°
14	360	5,0	5	4	142	12	0,30	630	8	22	80°
15	360	7,5	5	4	142	12	0,30	540	Förderung	15	60°
16	360	9,3	5	4	142	zeigen insbesondere, daß man lediglich durch	0,30	450	15	45°
Die Versuche	der Abzugsgeschwindigkeit die Eigenschatten	Änderung der	; der Schmelze und/ode
ι des	Endproduktes, wie Uewicht,	Höhe, Elastizität unc
der Schlaufenlagen merklich beeinflussen kann.

	2 Blatt Zeichnungen

		1 die Stelluni
Hierzu

Claims

1 2 Aus der GB-PS 11 78 809 ist es bekannt, aus i'y Patentansprüche: Schmelze frischgesponnene Fäden mit hohen Geschwin digkeiten von bis zu 7000 m/Min oder mehr abzuzieher

1. Verfahren zur Herstellung einer elastischen und die dabei erhaltenen, weitgehend verstreckter Mattenbahn, welche aus in Schlaufen liegenden, 5 Fäden — weil bei solch hohen Geschwindigkeiten eir einander überkreuzenden und an den Kreuzungs- ordnungsgemäßes Aufwickeln problematisch ist stellen miteinander verklebten Fäden besteht, auf einer Unterlage, welche kontinuierlich eingeroll durch Ausspinnen einer Polymerschmelze aus wird, in Form in Schlaufen liegenaer, einander über Düsenöffnungen, dadurch gekennzeich- kreuzender Fäden zu einer Matte abzulegen. Eine net, daß die Düsenöffnungen in gleichem Ab- io Verklebung der Fäden an ihren Kreuzungspunkter stand voneinander in wenigstens drei gegenein- ist nicht vorgesehen, ja sogar unerwünscht, da du ander versetzten Reihen angeordnet sind, die kontinuierlich eingerollte Matte spater wieder aufge Fäden in Form einer Fadenschar auf eine Kühl- rollt werden soll und die Fäden — mit geringerer Ge flüssigkeit, vorzugsweise Wasser ausgepreßt werden, schwindigkeit als bei ihrer Ablage — sich leich wobei der Abstand zwischen büsenboden und 15 wieder aus dem Fadenverband losen sollen. Da; Badoberfläche 2 bis 30 cm beträgt, und anschlie- gemäß GB-PS 11 78 809 hergestellte Zw.schenproduki ßend die sich bildende Mattenbahn kontinuierlich kann zwar im weitesten Sinne als Mattenbahn bedurch die Kühlflüssigkeit hindurch und aus dieser zeichnet werden, das Attribut »Elastisch« ist daraul abgezogen wird. jedoch nicht anwendbar, da die Faden, welche die

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 Matte bilden, weitgehend verstreckt sind, einen seh, zeichnet, daß man die sich in Schlaufen auf der geringen Durchmesser aufweisen und vor allem an den Badoberfläche ablegende Fadenschar gleichzeitig Kreuzungspunkten nicht miteinander verklebt sind, mit einem Körper mit glatter Oberfläche, der die Ähnlich beschreibt die CH-PS 3 40 165 ein Verfah-Badoberfläche in einem Winkel von 10 bis 80° ren zur Herstellung einer Mattenbahn aus schmelzschneidet, derart in Berührung bringt, daß die 25 gesponnenen, in Schlaufen liegenden und einander Fäden einer der äußeren Reihen der Fadenschar überkreuzenden Fäden. Die Wirrlage der Faden wird etwa in der Schnittlinie zwischen der Badoberfläche durch eine changierende Injektordüse bewirkt, welche und dem Körper auftreffen. die Fäden — nach vorherigem Zusammenfassen zu

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Fadenbüdeln — gegen die Sammelfläche schleudert, zeichnet, daß man die Fäden einer der äußeren 30 auf der sich die Mattenbahn bildet. Ein Verkleben der Reihen der sich in Schlaufen auf der Badoberfläche Fäden an ihren Kreuzungspunkten ist nicht vorgeablegenden Fadenschar etwas unterhalb der Bad- sehen, vielmehr wird die Mattenbahn unverfestigt aufoberfläche mit einem Körper mit glatter Oberfläche gewickelt und später als Verstärkungseinlage in Kunstin Berührung bringt, der die Badoberfläche in einem harze eingebettet.

Winkel von 10 bis 80° schneidet. 35 Aus der US-PS 28 55 634 und der US-PS 28 75 503

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ist es ebenfalls bekannt, aus der Schmelze frischzeichnet, daß man die Fäden einer der äußeren gesponnene Fäden insbesondere aus Glas mit hoher Reihen der aus den Düsenöffnungen austretenden Geschwindigkeit unter starker Reduzierung ihres Fadenschar etwas oberhalb der Badoberfläche mit Durchmessers abzuziehen und zu einer Mattenbahn einem Körper mit glatter Oberfläche in Berührung 40 abzulegen, welche aus in Schlaufen liegenden, einbringt, der die Badoberfläche in einem Winkel von ander überkreuzenden Fäden besteht. Diese Matten-10 bis 80° schneidet, wobei der lineare Abstand bahn wird mit einem Binder besprüht und anschließend zwischen den Punkten, in denen diese Fäden mit durch einen Ofen geführt, in dem der Binder eine dem Körper in Berührung kommen, und der Verklebung der Fäden an ihren Kreuzungsstellen Schnittlinie zwischen Badoberfläche und Körper 45 bewirkt.

gleich oder geringer ist als der lineare Abstand Schließlich ist es aus der CH-AS 1 355/64 auch

zwischen der äußeren und der dieser benachbarten bekannt, verstreckte schmelzgesponnene Fäden, von

Fadenreihe, und daß man zusätzlich Kühlflüssig- denen wenigstens 5 Gewichtsprozent potentiell kräusel-

keit über den Körper auf die Fäden leitet. bare Bikomponentenfaden mit einer potentiell klebe-

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- 50 fähigen Komponente sind, zu einem Wirrfaservlies zu zeichnet, daß man von der dieser äußeren Faden- verarbeiten und in anschließenden thermischen Bereihe gegenüberliegenden Seite her mittels einer handlungen zum einen die Kräuselung der Fäden drehbaren Walze einen geringen Druck auf die auszulösen und zum anderen eine Verklebung der sich bildende Mattenbahn ausübt, wobei die Fäden Fäden an ihren Kreuzungsstellen zu bewirken.

zum Zeitpunkt der Berührung mit der Walzen- 55 All diesen bekannten Verfahren haftet der Nachteil oberfläche noch plastisch verformbar, jedoch nicht an, daß sie zu kompliziert sind. Die Fäden werden in mehr klebend sind. der Regel erst verstreckt, wodurch ihr Durchmesser

sich erheblich verringert und sie einen textlien Griff bekommen, der bei elastischen Mattenbabnen meist