DE1817968A1

DE1817968A1 - Elastische mattenbahn aus einer vielzahl von in schlaufen liegenden, an ihren kreuzungsstellen miteinander verklebten faeden, die aus der schmelze gesponnen sind

Info

Publication number: DE1817968A1
Application number: DE19681817968
Authority: DE
Inventors: Hans Stapp; Helmut Dr Werner
Original assignee: ENKA GLANZSTOFF AG
Current assignee: ENKA GLANZSTOFF AG
Priority date: 1968-11-26
Filing date: 1968-11-26
Publication date: 1975-12-11
Also published as: DE1817968B2; DE1817968C3

Description

Aktenzeichens P 18 17 968.5 GW I44d DT

Ausscheidung

Elastische Mattenbahn aus einer Vielzahl von in Schlaufen liegenden, an ihren Kreuzungsstellen miteinander verklebten Fäden, die aus der Schmelze gesponnen sind.

Ausscheidung aus Patentanmeldung P 18 IO 921.2-26

Enka Glanzstoff AG Wuppertal

Die Erfindung betrifft eine elastische Mattenbahn aus einer Vielzahl von in Schlaufen liegenden, sich überkreuzenden synthetischen Fäden, die an den Kreuzungsstellen miteinander verklebt sind.

Eine solche Mattenbahn ist aus der GB-PS 915 353 bekannt. Sie liegt dort als Zwischenprodukt für die Weiterverarbeitung zu für Zigarettenfilter geeigneten Piltermaterialien vor. Die bekannte Mattenbahn besteht aus feintitrigen Fäden im Bereich von 2,6 bis 3,2 Denier, entsprechend einem Fadendurchmesser von 0,01 bis 0,03 mm, welche durch Lösungsspinnen und anschließendes Verstrecken hergestellt werden. Da lösungsgesponnene Fäden stark schwankende Titer aufweisen, besitzen die Fäden der bekannten Mattenbahn keine definierte Zugfestigkeit.

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Durch die Verstreckung werden die Fäden aus dem weitgehend amorphen in den kristallinen Zustand übergeführt; die Fäden verlieren einmal durch die starke Titerreduzierung, zum andern durch den Anstieg ihrer Kristallinität erheblich an Steifigkeit, so daß diese als Zwischenprodukt vorliegende bekannte Mattenbahn nur eine ganz geringe Elastizität besitzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung 1st es, eine Matte hoher Elastizität zur Verfügung zu stellen, d.h. eine Matte, die nach Be- und Entlastung nur einen geringen Höhenverlüst aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fäden in an eich bekannter Weise aus der Schmelze gesponnen und weitgehend amorph sind und einen Durchmesser von 0,1 bis 1,5 nun aufweisen.

Durch das Schmelzspinnen werden gleichmäßige Fadendurchmesser erreicht; damit weist die erfindungsgemäße Matt-.nbahn neben definierten Festigkeits- auch definierte Elastizihätseigenschaften auf. Der gegenüber den zur Herstellung der bekannten Mattenbahn benutzten Fäden- deutlich größere Fadendurchmesser und der weitgehend amorphe Zustand der erfindungsgemäß eingesetzten Fäden bewirkt eine erhebliche Erhöhung der Elastizität der erfindungsgemäßen gegenüber der bekannten Mattenbahn.

Die erfindungsgemäße elastische Mättenbahn kann über ihre gesamten Abmessungen ein gleichmäMges Gafüge haben, d.h. die Dichte der Mattenbahn ist In Länge, Breite und Höhe gleichmäßig, sie zeigt eine Annähernd gleiche Lage der Schlaufen

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über den gesamten Querschnitt, also auch zu den Oberflächen hin. Vorzugsweise liegen die Schlaufen an der Unterseite der Mattenbahn waagerecht bzw. nahezu waagerecht und bilden einen festen Verband, während die Schlaufenlagen zur Oberseite der Mattenbahn hin in ihrer Dichte abnehmen \ind die Schlaufen dort einen Winkel bie zu 90° gegenüber der Waagerechten bilden.

Eine weitere bevorzugte Form der erfindungsgemäßen elastischen Mattenbahn ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaufen an der Unter- und an der Oberseite der Mattenbahn waagerecht bzw. nahezu waagerecht liegen und einen festen Verband bilden, während die Schlaufen im Innern der Mattenbahn einen Winkel bis zu 90° gegenüber der Waagerechten bilden.

Die erfindungsgemäße elastische Mattenbahn läßt sich in einfacher Weise herstellen, indem man eine Polymerschmelze aus Düsenöffnungen, die in gleichmäßigem Abstand voneinander in wenigstens drei gegeneinander versetzten Reihen angeordnet βΐηά, in Form einer Fadenschar auf eine Kühlflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, auspreßt, wobei der Abstand zwischen Düsenboden und Badoberfläche 2 bis 30 cm, vorzugsweise 4 bis 20 cm beträgt, wonach die sich bildende Mattenbahn kontinuierlieh durch die Kühlflüssigkeit hindurch und anschließend aus dieser abgezogen wird.

Nach einer Variation des Verfahren bringt man die eich in Schlaufen auf der Badoberfläche ablegende Fadenschar gleichzeitig mit einem Körper mit glatter Oberfläche, der die Badoberfläche in einem Winkel von etwa 10 bis 80° schneidet, derart in Berührung, daß die Fäden einer der äußeren Reihen der Fadenschar etwa in der Schnittlinie zwischen der Badober-

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Ausscheldunq

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fläche und dem Körper auftreffen. Vorzugsweise verwendet man eine Anordnung, bei der die Fäden einer der äußeren Reihen der Fadenschar praktisch genau in der Schnittlinie zwischen Badoberfläche und Körper auftreffen. In diesem Fall bilden sich an der mit dem Körper in Berührung kommenden Oberfläche der Mattenbahn besonders gleichmäßige Fadenschlaufen aus, die waagerecht bzw. nahezu waagerecht liegen und einen festen Verband bilden. Verlegt man die Stelle, an der die Fäden der äußeren Fadenscharreihe mit dem Körper in Berührung kommen, etwas unterhalb die Wasseroberfläche, so erhält man zwar ebenfalls eine Mattenbahn mit einer glatten Oberfläche, bei der die Fadenschlaufen nahezu waagerecht, jedoch weniger dicht liegen.

Die Fäden der äußeren Fadenreihe können auch etwas oberhalb der Schnittlinie Badoberfläche/Körper mit dem Körper in Berührung gebracht werden. In diesem Fall ist jedoch zusätzlich Kühlflüssigkeit über den Körper auf die Fadenschar zu leiten und der lineare Abstand zwischen den Punkten, in denen die Fäden der äußeren Reihe mit dem Körper in Berührung kommen, und der Schnittlinie Badoberfläche/Körper sollte höchstens gleich dem linearen Abstand zwischen der äußeren und der benachbarten Fadenreihe sein.

Zur Durchführung der erläuterten Variationen des Verfahrens zur Herstellung von Mattenbahnen mit glatter Unterseite verwendet man vorzugsweise eine glatte ebene Platte. Es sind jedoch auch gekrümmte Platten oder Walzen brauchbar, wobei jedoch die Krümmung der Platte bzw. der Durchmesser der Walze so zu wählen ist, daß die Fäden nach dem Auftreffen auf den Körper eine gewisse Strecke in einem möglichst konstanten Winkel aus der Waagerechten abgelenkt werden.

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sscheldung

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 einerseits die Fäden der einen äußeren Fadenreihe mit einer Platte od.dgl. in Berührung bringt, während man von der gegenüberliegenden Seite her mittels einer drehbaren Walze einen geringen Druck auf die sich bildende Mattenbahn einwirken läßt. Hierbei ist darauf zu achten, daß die Fäden, am die mit der Walze in Berührung kommen, zwar noch plastisch verformbar, jedoch nicht mehr klebend sind. Man erreicht dies vorzugsweise dadurch, daß man die Walze wenigstens teilweise in die Badflüssigkeit eintauchen läßt.

Abgesehen von den bereits geschilderten Verfahrensvarianten, welche die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Produktes 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. V

In erster Linie ist der Durchmesser der Fäden zu erwähnen. Er kann in weiten Grenzen zwischen 0,1 und 1,5 nun 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 Fadendurch- messer durch den Abstand zwischen Düsenboden und Badoberfläche mitbestimmt werden. Es gilt im allgemeinen, daß dünnere Fäden zu weicheren Matten führen.

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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 Fäden sich generell zu einem dichteren Gefüge zusammenlegen, während mit zunehmendem Fadendurchmesser größere Schlaufen entstehen,die bei Einhaltung sonst gleicher Verfahrensbedingungen, zu einer sperrigeren Mattenkonstruktion führen.

Der Abstand zwischen Düsenboden und Badoberfläche kann zwischen 2 und 30 cm betragen, vorzugsweise bleibt man jedoch innerhalb der Grenzen von 4 bis 20 cm. Je geringer der Abstand ist, umso flacher und damit auch dichter legen sich die Fadenschlaufen ab. Ea 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. Andererseits sollte bei sehr feinen Fäden der Abstand zwischen 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 herankommen würde, wäre wegen der hohen Düsentemperatur die Verdampfung der Kühlflüssigkeit zu groß. Abstände von mehr als 30 cm verbieten sich, weil sonst bereits oberhalb der Badoberfläche eine zu starke Abkühlung der Fäden eintreten würde und die gewünschte Schlaufenablage der Fäden und einer 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 Abstand der Düsenöffnungen voneinander zu beeinflussen. Es ist überraschend, daß man bereits

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Mattenbahnen eines ausreichenden Zusammenhaltes erhält, wenn . man lediglich drei Fadenreihen auspreß*. 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 b eispielsweise als StoSsicherungsmaterial beim Verschicken empfindlicher Güter verwendet werden. Wenn man sie nach ihrer Fertigstellung mit einer Gummierungsmasse überzieht, lassen φ

sie sich auch als Gleitschutzunterlagen für Teppiche od.-dgl. verwenden.

Die oben erläuterte Variation des Herstellungsverfahrens, bei der 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 DurchfUhrungsform des Verfahrens werden die Fäden einer äußeren Reihe der Fadenschar etwa in der Schnitt- ^ linie zwischen Badoberfläche und Platte mit der Platte in Be- ■ rührung gebracht. Die beim Auftreffen auf Platte und Badoberfläche noch sehr plastischen Fäden dieser äußeren Reihe werden durch die Berührung mit der Platte "flachgelegt", d.h. die entstehenden Fadenschlaufen liegen an dieser, die 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, umso stärker wird auch die Lage der übrigen Fadenschlaufen beeinflußt. Während eine Mattenbahn, die ohne

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Verwendung einer Platte od.dgl. hergestellt wurde, ein gleichmäßiges Gefüge und über den gesamten Querschnitt die gleiche Dichte hat, sind Mattenbahnen, die nach der speziellen Ausführungsform des Verfahrens erzeugt wurden, 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, umso größer, je steiler die Stellung der Platte ist. Bei einem Winkel von etwa 75° zwischen Badoberfläche und Platte kann er bis zu 90° 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.

Möglichkeiten der Herstellung einer erfindungsgemäßen Mattenbahn werden anhand der Zeichnung erläutert:

Beispiel It *

Man verspinnt eine Polyamidschmelze mittels einer Düse, deren Offnungen einen Durchmesser von 250 my haben und in gleichen Abständen von 0,6 cm voneinander in 5 gegeneinander versetzten

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Reihen angeordnet sind, auf ein Wasserbad, dessen Temperatur auf etwa 40 gehalten wird. Der Abstand zwischen Düsenboden und Badoberfläche beträgt 15 cm. Die Anordnung ist in Abb. schematisch dargestellt. Die frischgeeponnenen 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 Mattenbank sinkt langsam in die Kühlflüssigkeit ein und erstarrt dabei vollständig. Sie wird nach einer Baddurchlaufstrecke ä 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 erfindungsgemäße Mattenbahn hat ein Quadratmetergewicht von 1 900 g, bei einer Dicke von etwa 30 mm. Dichte und Gefüge sind über den gesamten Querschnitt praktisch gleichmäßig, alle Oberflächen zeigen herausstehende Fadenschlaufen.

Beispiel 2 bis 10;

Man wiederholt Beispiel 1 unter Abwandlung einzelner Bedingungen und erhält Mattenbahnen mit den aus der Tabelle 1 ersichtlichtlichen Eigenschaften. Dabei zeigen die Beispiele 2 bis 5 den Ein- Q fluß des Abstandes der Düsenbohrungen, die Beispiele 6 bis 8 den Einfluß der Abzugsgeschwindigkeit und die Beispiele 9 und 10 den Einfluß des Abstandes zwischen Badoberfläche und Düsenboden.

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Tabelle

Beisp. Förder. Abzug Lochabst. Lochzahl Abst. Du „se Kaden-0 Oew. der g/min m/min mm Badobf. cm mm Matte g/m

Höhe der Elastizität Matte cm Höhenverlust

1	600	3,5	6	240	15	0,3	1	900	30	26,6	I
2	600	3,5	15	3*	10	1,0	1	8oo	¹2	16,5	1—' O
3	600	3,5	12	60	10	0,9	1	750	15	20,0	I
4	600·	3,5	6	122	10	0,4	1	800	20	25,0
5	600	3,5	5	168	10	0,2	1	800	22	27,1
6	600	4,8	5	168	10	0,25	1	450	15	20,0
7	600	6,2	5	168	10	0,25	1	170	12	16,5
8	600	9,0	5	168	10	0,25		900	8	J2,5
9	600	3,5	5	168	12	0,25	1	850	22	22,7
10	600	3,5	5	168	14	0,25	1	900	19	21,0

In der Tabelle 1st als Maß für die Elastizität der Höhenverlust in Prozent angegeben,

2 der festgestellt wird, wenn man ein Musterstück von 10 cm mit 10 kg belastet und

anschließend wieder entlastet.

Bei den Versuchen wurden konstant rehalten: der Lochdurchmesser der Düsenbohrungen_ mit 25O my und die Anzahl der Lochreihen, die jeweils 5 betrug. '

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Beispiele 11 bis 16;

Man verspinnt eine Polyamidschmelze 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 Untexseite, während die Schlaufen der Reihen · 2 bis 4 bzw. 5 gegenüber der Waagerechten 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. Einzelheiten der Versuchsdurchführung sind aus Tabelle 2 ersichtlich.

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	11
CPI	12
ο	13
OO	14
OI
ο	15
	16

Tabelle

Beisp. Pörder. Abzug Loch- Anz.d. Loch- Abst.DUse Faden-0 Gew.d. Höhe d. Elastizi- Winkel der

g/min e/min abst. Lochr. zahl Badobfl. naa Matte Matte tat « HO- Schlaufen

ma co g/n* am

600 3,5 5 5 168 11 0,35 I 925 20

360 1,5 5 4 142 12 0,30 930 19

360	2,7	5	4	142	12	0,30	760	15
360	5,0	5	4	142	12	0,30	63Ο	9
360	7,5	5	4	142	12	0,30	540	8
360	9,3	5	4	142	12	0,30	45Ο	8

henverlust	d. Reihe 4
%	bzw. 5
20	55°
27	85°
20	80°
22	80°
15	60°
15	45°

Die Versuche zeigen insbesondere, daß man lediglich durch Änderung der Förderung der Schmelze und/oder der Abzugsgeschwindigkeit die Eigenschaften des Endproduktes, wie Gewicht, Höhe, Elastizität und die Stellung der Schlaufenlagen merklich beeinflussen kann.

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Claims

Γ" Π

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Ausscheidung 1 ο ι η η C G

Aktenzeichen: P 18 17 968.5 ' ' ^ΌΌΟ

Enka Glanzstoff AG

Patentansprüche

Elastische Mattenbahn aus einer Vielzahl von in Schlaufen liegenden» sich überkreuzenden synthetischen Fäden, die an den Kreuzungsstellen miteinander verklebt sind, dadurch φ gekennzeichnet, daß die Fäden in an sich bekannter Weise aus der Schmelze gesponnen und weitgehend amorph sind und einen Durchmesser von 0,1 bis 1,5 mm aufweisen.

Elastische Mattenbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaufen an der Unterseite der Mattenbahn waagerecht bzw. nahezu waagerecht liegen und einen festen Verband bilden, während die Schlaufenlagen zur Oberseite der Kattenbahn hin in ihrer Dichte abnehmen und die Schlaufen dort einen Winkel von bis zu 90° gegenüber der Waagerechten bilden.

Elastische Mattenbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ^ daß die Schlaufen an der Unter- und an der Oberseite der Mattenbahn waagerecht bzw. nahezu waagerecht liegen und einen festen Verband bilden, während die Schlaufen im Innern der Mattenbahn einen Winkel von bis zu 90 gegenüber der Waagerechten bilden.

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