DE1917822A1

DE1917822A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunstfasern

Info

Publication number: DE1917822A1
Application number: DE19691917822
Authority: DE
Inventors: Skoroszweski Wladyslaw Henry; Vernon Brian James
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1968-04-10
Filing date: 1969-04-08
Publication date: 1969-11-06
Also published as: CH520216A; CA1046722A; BE731190A; MX3205E; NL6905427A; ATA340669A; DE1917822C3; FR2007423A1; AT331957B; DE1917822B2

Description

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Beschre Ibung zu der Patentanmeldung

SHELL· INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ H.V. 30 Carel van Bylanitlaan, Haag/ Hiederlwade

betreffend

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von

Kunstfasern

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Fasern einschließlich Stapelfasern und Garnen aus Kunststoff und auf daraus angefertigte Textilwaren einschließlich Seilen und anderen Seilerv/aren sowie auf die hierfür erforderliche Vorrichtung. Unter "Kunstfasern* sind hier Fasern aus nolekular-orientierbaren organischen Polymerisaten, insbesondere (aber keineswegs ausschließlich) aus Polyolefinen und anderen Olefincopolymerisaten, wie Polypropylen und Polyäthylen hoher Dichte, zu verstehen.

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Es ist bekannt, daß man molekular-orientlerbare organische Polymerisate in Porm von l-olien, die durch Verstrocken in einer Richtung orientiert worden sind, i'ioriliieren kann und zwar in langen Spaltlinien, die in der Crientierungsrlchtung verlaufen, aber in der Querrichtung, senkrecht zur Orientierung, regellos angeordnet sind. Das Aufspalten in Fibrillen erreicht man s.J. indem die in eine Richtung orientierte Folie verdreht oder einer mechanischen Behandlung, z.B. Bürsten oder einer Gebläseoehc.ndlung unterworfen wird; eine solche 3ehandlung wird im folgenden als eine Fibrillen bildende 3ehandlung bezeichnet. Gegebenenfalls kenn die Folie vor dieser mechanischen Jehandlung in der Orientierungsrichtung geschlitzt, geritzt oder gekerbt werden, um die Fibrillenoildung zu verstärken und die Regellosigkeit der Abstände der opaitlinien zu verringern. Die allgemeinen G rund ζ U ge der E ibrilleryiiind seit vielen Jahren oekannt; es ^r?/urde aber und wird noch immer sehr viel Arbeit auf die Lösung der Probleme verwendet, die auftreten, wenn die allgemeinen GrundzUge des Herstellungsverfahrens auf "feine Fasern", d.h. Pasern mit extrem • kleinem Querschnitt, z*B. 5 bis 90 Denier-Fasern aus molekular-orientierbaren organischen Polymeren angewendet v/erden. Un mit den ni.ch den üolichen "Mehrlochdüsen-Verfahren" hergestellten Fcsern konkurrieren zu können, müssen die.durch Fibrillieren hergestelltenPasorn gute und beständige Qualität cufv;eisen und zu vergleichbc.ren oder niederen Kosten nach zuverlässigen und praktisch durchführbaren Arbeitsweisen 1ιβΓ3ίβ11οεΓ sein.

Es wurde nun festgestellt,, daß .sehr feine I-asern εαιε rnolekularorientieruaren organischen polymeren, z.B. Polyolefinen und Olefinkopolymeren (einschließlich Polymermc-.ssen) durch ge-

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steuertes Fibrillieren einer entsprechenden Folie hergestellt werden können, die in der nachstehend beschriebenen V/eise im Querschnitt profiliert worden ist. Die Profilierung bewirkt in der Längsrichtung verlaufende Teile der Folie, die die Vorläufer der gewünschten fasern sind und.durch ebenfalls in Längsrichtung verlaufende Folienteile mit geringerer Dicke voneinander getrennt sind, die die Vorläufer von vorgegebenen Spnltlinien sind, entlang denen dai:n die Fibriliierung erfolgt. Der Begriff "gesteuertes fibrillieren" gibt an, daß entlang diesen vorgegebenen Spaltstrecken ein Aufspalten in Fibrillen erfolgt, bei

entstehen
dem schiff'f definierte Fr.sern/ uie praktisch frei sind von anhängenden seitlich abstehenden fibrillen; dieser Begriff wird viel verwendet, um einen Unterschied gegenüber uem regellosen fibrillieren zu kennzeichnen, das in Längsrichtung, aber nicht in vorgegebenen Spaltlinien erfolgt und bei dem Fasern mit seitlich abstehenden fibrillen entstehen, selbst wenn die folie vor dem fibrillieren geritzt, gekerbt oder eingeschnitten worden ist. Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung für die Herstellung von feinen Polypropylenfasern, für die sich in den letzten Jahren sehr viele wirtschaftlich interessante Verwendungsmöglichkeiten auf dem Textilsektor, z.B. bei der Teppichherstellung ergeben haben; die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Material beschränkt.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung besteht ein Verfahren zum Herstellen von synthetischen Fasern darih'j^daß man eine endlose Bahn bzw. Bahnmaterial aus einem molekular-orientierbaren organischen Polymeren bei einer Temperatur unter seinem Kristallschmelzpunkt oder eine Folie des Polymeren bei einer

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Temperatur über seinem Kristallschmelzpunkt unter Druck zwischen zwei gegenläufigen Weizen hindurchfuhrt, die nicht-nachgiebige Oberflächen haben und von denen mindestens eine εη ihrer Oberfläche eng benachbarte und parallel verlaufende Erhebungen, wie Rippen oder Wülste, aufweist, deren einwärts gerichteten Seiten zu einem Scheitel, oder einer Spitze zusammenlaufen und die Seiten von benachbarten Erhebungen, Vertiefungen oder Mulden bilden/ daß man gegebenenfalls die profilierte Ware während und/oder nach dem Berühren mit den Walzen auf eine Temperatur unter dem Kristallschmelzpunkt daß Polymerisat abkühlt, verstreckt, um eine Orientierung zu bewirken und während und/oder nach dem Verstrecken Bedingungen unterwirft, die zu einem gesteuerten Aufspalten in Fibrillen der Ware führen, um die synthetischen Fasern zu bilden. Die Erfindung umfaßt auch die erhaltenen synthetischen Fasern selbst* die kontinuierliche Fasern oder durch Hacken oder Schneiden der Endlosfasern zu kurzen Längen erhaltene Stapelfasern sein können, sowie die daraus hergestellten Garne, Textilwaren und Seile sowie Seilerwaren. Derartige Fasern können einen Denier von z.B. 5 bis 90 aufweisen und lassen sich ausgezeichnet handhaben, haben ein vorzügliches Aussehen und gute Festigkeit i die Reißlänge beträgt z.B. bis zu 7 g/Den. '

Bei diesem Verfahren entstehen auf der Ware längsverlaufende dicke Bereiche, die die Vorläufer der gewünschten synthetischen Fasern sind und die durch längsverlaufende dünne Bereiche voneinander getrennt sind, die die Vorläufer von regelmäßigen Spaltwegen sind, entlang denen die kontrollierte Fibrillierung dann stattfindet. Das Verstrecken bewirkt eine Molekular-Orientierung und Verringerung des Querschnittes der Ware und die fibrillende Behandlung bewirkt eine ge-

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steuerte Fibrillierung, hervorgerufen durch das Profil der verstreckten W ure.

Die Verwendung von 2 Walzen mit härten Oberflächen, z.B. aus Stahl, ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, weil allgemein hohe Drucke erforderlich sind, um die notwendigen Rillen in einer Ware aus organischem Polymeren, wie z.B. Nylon oder einem Polyolefin oder Olefinkopolymeren, wie z.B. Polypropylen zu formen. Um die erforderlichen Rillen-auszubilden, muß ein Druck aufgewandt werden, der von dem Polymeren und der angewandten formgebenden Temperatur abhängt. Die benötigten Drucke sind derart, daß bei der Verwendung einer Walze mit nachgiebiger Fläche als Stützwalze für die gerippte Walze nur ein gewelltes Produkt erhalten wird, nicht aber die gewünschten Rillen. Eine solche gewellte Ware verhält sich dann beim Fibrillieren ähnlich wie eine flache Ware und die auftretende Fibrillenbildung ist keine gesteuerte Fibrillenbildung. Zwar kann der zum Prägen der Rillen erforderliche Druck durch Erhöhung der Temperatur der Ware verringert werden, aber der auf diese Weise erzielbaren Druckverminderung ist eine Grenze gesetzt. Selbstverständlich ist es bei der Verwendung von Walzen mit nicht-nachgiebigen Flächen, z.B. Stahlwalzen, wesentlich, daß Rillen geprägt, die Ware aber nicht eingeschnitten wird, da beim Einschneiden der Ware die Gefahr besteht, daß die Walzen verstärkt abgenutzt oder schwer beschädigt werden, da ja dann die Erhebungen der einen Walze in Berührung kommen mit der Oberfläche der anderen Walze. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise kontinuierlich durchgeführt und die Ware kann entweder nur uuf einer Seite oder auf beiden Seiten profiliert, d.h. mit Rillen geprägt werden; bevorzugt wird die Ausführungs-

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form, bei der lediglich die eine Fläche geprägt wird. Sollen jedoch auf beiden Flächen der Bahn die Rillen geprägt weden, so τ/erden die Walzen so montiert, daß die Lage der Erhebungen auf den gegenüberliegenden Walzenflächen genau aufeinander abgestimmt wird. Vorzugsweise wird die-Bahn über ihre Gesamtbreite hin profiliert, so

daß die gesamte Ware in Fasern überführt werdentonn. Die

Polymerbahn kann aber auch nur teilweise profiliert werden, wobei dann vor oder nach dem Verstrecken die nicht-profilierten Teile durch Schlitzen entfernt werden müssen; diese Arbeltswelse kompliziert aber das Verfahren und führt normalerweise zu einem Materialverlust.

Oemäö einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt eine Vorrichtung für die Herstellung von synthetischen Pasern eine

profilgebende Einheit, Mittel zum Verstrecken der von dieser Einheit erzeugten profilierten Polymerbahn und Mittel zürn Fibrillieren der vorstreckten Ware; die profilgebende Einheit umfaßt afei gegenläufige Walzen mit nichtnachgiebigen Oberflächen, von denen mindestens die eine zahlreiche dicht nebeneinander parallel angeordnete Rippen mit einwärts gerichteten, zu einem Scheitel zusammenlaufenden Selten aufweist, wobei die Seiten von benachbarten Rippen Vertiefungen bilden, sowie MIttel, um eine Druckberührung zwischen der sich bewegenden endlosen Polymerbahn bzw. der folienartigen Polymermatte und der(den) profilgebenden Walze(n) auszuüben. Vorzugsweise weist die Vorrichtung auch Mittel zum Fibrillieren einer verstreckten Bahn

auf, die einen längeren Kanal mit vermindertem Querschnitt sowie Einrichtungen zum Durchziehen der verstreckten Bahn, zusammen mit einem gleichsinnigen Luftstrom,bei hoher

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Geschwindigkeit umfassen» Die bevorzugte Vorrichtung umfaßt auch einen Extruder mit schlitzförmigem oder ringförmigem Munds tue Ic, um die Polymerisatmasse in Form einer endlosen Bahn bzw_f eines Böhnmsterials zu produzieren.

Die Erfindung-schließt auch eine, /profilgebende Einheit per se ein. Soloh eine Einheit kann in Verbindung mit einer üblichen, im Zuge eines kontinuierlichen Produktions·- vorguices arbeitenden Verstreckungsvorrichtung und }6der„r bekannten oder geeigneten Fibrillierungövorrichtung verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der profilgebenden Einheit kann die Prägewalze oder können beide Prägewalzen angetrieben werden, außerdem sind Mittel vorgesehen, um die Walzen schräg zueinender einzustellen.

Die profilgebende Einheit umfaßt vorzugsweise eine nicht mit Rippen versehende Stützwalze, die versteilbar ist gegenüber einer antreibbaren, rotierbar auf einer feststehenden Achse montierten Prägewalze, sowie hydraulisch oder pneumatisch betriebene Mittel zum Schrägeinstellen, die auf die Stützwalze oder ähnliches einwirken und mit denen sich der Druck im Walzenspalt zwischen den Walzen einstellen läßt. Bei einer zweckmäßigen Anordnung ist die Prägewelze, die durch geeignete Antriebsmittel, z.B. einen Elektromotor, rotiert wird, neben der Stützwalze angeordnet, wobei dafür oorge getragen wird, daß beide Walzen genau aufeinander abgestimmt in Stellung gebracht werden, so daß ihre Achsen während des Produktionsvorganges tatsächlich parcllel sind. Diese Einstellung kann mit Hilfe eines Hydraulikmechanismus erfolgen, der auch den erforder-

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lichen Druck auf die heiße Wr.re während der Profilgebung 'liefert.

Vorzugsweise kann ein Wärmeübertragungsmedium durch eine oder beide Walzen zirkulieren. In einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform ist des Profil der Rippen auf-der (den) Prägewelze(n) so ausgebildet, daß der Abstand der Rippen 0,076 bis 0,254 mm und die Tiefe der Mulden zwischen benachbarten Rippen 0,05 bis C,5 mm beträgt. Die Rippen verlaufen normalerweise ohne Unterbrechung um die Walze, es kenn aber auch jede Rippe durch kurze,ebene, d.h. nicht mit Rippen versehene Teile der Walzenfläche ihrer Länge nach in einen oder mehrere Abschnitte unterteilt sein, wobei die ebenen Teile unregelmäßig über die Breite der Walze angeordnet sind. Diese Anordnung ist von Vorteil, wenn z.B. ein Garn geformt werden soll, das zu Bindfaden verdreht wird, die als solche oder bei der Herstellung von Seilen oder Seilerwaren verwendet werden, da dadurch die einzelnen Fesern ^; im erhaltenen Garn nicht vollständig voneinander getrennt sind und auf diese Weise die I-estlgkeit des Bindfadens erhöht wird.

Bei der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens bedeutet der Begriff "Walze" meistens einen Zylinder oder eine Trommel, er umfaßt aber auch einen endlosen Riemen mit den erforderlichen nicht-nachgiebigen Eigenschaften.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die profilierte Ware mit beliebigen oder geeigneten Verstreekungsvörrichtungen gestreckt, z.B. lOfecfa, mit dem Ergebnis, daß das Polymerisat darin orientiert und der Querschnitt der -Bahn entsprechend verringert wird. Infolgedessen

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bricht die verstreckte Ware beim Fibrillieren unter Bildung zahlreicher feiner Fasern, deren jede durch einen "Buckel" in der/rer streckten profilierten Bahn vorgebildet war. Das Verstrecken kann z.B. mit Walzenpaaren (sog. "Qodef-walzen) erfolgen, ζ v/i sehen denen ein Heißluftofen, angeordnet ist, durch den die Bahn gezogen wird. Das zweite Paar Godetwalzen rotiert sohneiler als das erste, und zwar derart, daß das gewünschte Verstreckverhältnis erzielt wird, Typische Verstreckverhältnisse, die auf Polypropylen anwendbar sind, liegen bei 5 ι 1 bis 12 ι I? der Heißluftofen kann bei 140 bis 15O⁰O betrieben werden. . ■ * ·

Infolge der Profilierung der verstreckten Bahn spaltet sich diese unter entsprechenden Bedingungen in vorgegebene Fibrillen auf. Ein besonderer Vorzug des erfindungsgeraaßen Verfahrens liegt darin, daß häufig diese Bedingungen durch mechanische Beeinflussung der Bahn während des Verstreckvorganges eingestellt werden können. In vielen Fällen, z.B. bei Polypropylenbahnen, spaltet sich die profliierte Bahn während des Durchgangs durch die zweite Godet-Einheit spontan in Fäden auf; teilweise kann das Aufspalten auch Im Heißluftofen erfolgen. Gegebenenfalls jedoch können die Bedingungen für das gesteuerte Aufspalten der Bahn in Pibrillen auch erst nach dem Verstrecken der Ware geschaffen werden, wobei die Fibrillierung auf beliebige, gegebenenfalls bekannte Welse durchgeführt werden kann. So kann z.B. die verstreckte Bahn auf einer

üblichen HochleIstungszwirnmaschine, z.B. der ⁿTravrlmack"-Sisalzwirnmaschine verzwirnt werden. Vorzugsweise erfolgt jedoch

die Fibrillierung mit Hilfe einer Gebläsebehandlung, indem die verstreckte Bahn durch einen längeren Kanal mit verringertem Querschnitt geführt wird, durch den gleichzeitig

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ein Luftstrom hoher Geschwindigkeit in Laufrichtung der Ware geblasen wird. So wurden z.B. gute Ergebnisse erzielt, wenn die Ware durch einen Luftsauger geführt wurde, z.B. durch die üblicherweise als "Abfallsanimier" bekennte Vorrichtung, die mit etwa 5*6 atü betrieben wird. Auf diese Weise kann man das Aufhaspeln zwischen Verstrecken und Fibrillieren vermeiden, da der Luftgebläse-Fibrillator wirksam bei Durchsatzgeschwindigkeiten arbeiten kann, die gleich sind der Geschwindigkeit, mit der die verstreckte Ware das zweite Godet-Walzenpaar verläßt; diese Geschwindigkeiten können z.B. bei 67 bis 135 m/min liegen. -.

Obwohl sich die Beschreibung Überwiegend auf kontinuierliche Fäden und daraus hergestellte Garne bezieht, läßt sich die Erfindung selbstverständlich auch auf die Herstellung von Stapelfasern anwenden, z.B. durch Zerhacken oder Zerschneiden der in der Fibrillierungsstufe gebildeten kontinuierlichen Fäden in kurze Längen; diese Stapelfasern köpnen dann in üblicher Weise weiterverarbeitet werden.

Gegebenenfalls können statt einer endlosen Bahn bzw. eines Behnmaterials oder einer Folie mehrere endlose 3ahnen bzv/, Bahnmaterialien in die profilgebende Vorrichtung geführt wepden, die dann während dem profilgebenden Arbeit.-jschritt vereinigt v/erden. So können z.B. zwei derartige Bahnen mit Hilfe eines schlitzförmigen, tasi Extrusions-Kundstückes aus Polymerisaten mit verschiedenen Eigenschaften, z.B. unterschiedlichem Molekulargewicht oder unterschiedlicher chemischer Beschaffenheit geformt werden; die heißen Bahnen werden denn durch den Spalt zwischen Prägewalze und Stützwalze geführt und werden dabei zu einer einzigen Zweikomponentenbahn vereinigt und gleichzeitig in der erfindungsgemäßen Welse mit

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Profil versehen. Hs können such einzelne .lehnen zu einer einzigen heißen Zweikornponentenbahn zusamriiengegeben werden, bevor sie mit der Prägewr-lze in 3erührung kommen, indem z.3. eine Kehrlochdüse verwendet wird oder die getrennten Schmelzen der beiden Polymerisate im Düsenkopf unmittelbar vor dem Mundstück zusf.rnmen^ebracht v/erden.

Vorzugsweise sollen die Rippen die Art von Profil aufweisen, die am besten rls schrrfer Scheitel oder scharfe Spitze beschrieben wird, de bei ist selbstverständlich "scharf" auch so zu verstehen, d?ß die Spitze oder der Scheitel etwas abgerundet ist oder einen kleinen FlUchenoereich aufweist. Des Profil der Rippen soll derart sein, daß die Ware so mit Rillen versehen, d.h. geprägt wird, daß ihr Querschnittsprofil zahlreiche euseinanderliegende "Buckel" aufweist, die alle ein geeignetes "faserbildendes" Profil haben und durch enge "Mulden" verbunden sind, deren Dicke vorzugsweise weniger als 1/10, häufig weniger als 1/20 der ursprünglichen Dicke der Ware beträgt. Die 3uckel sind die Vorläufer der in der Endstufe erhaltenen Fasern und die Mulden sind die Vorläufer der vorgegebenen Speltwege, entlang denen die verstreckte V.'i-re während der gesteuerten iibrillierung aufspaltet. Wie bereits gesagt, kann dieses Spelten beim Streckvorgang erfolgen und in vielen Bällen findet ein spontanes Aufbrechen in Fäden statt, so daß eine anschließende getrennte Fibrilllerungsbehandlung nicht erforderlich ist. Eine eigene Fibrillierung kann in den Fällen durchgeführt werden, in denen beim Verstrecken die Aufspaltung nicht vollständig oder sogar kaum erfolgt. Die schließlich erhaltenen feinen Fasern können einen Denier von 5 bis 90 auf-

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weisen; diese Fasern Ir sjsen sich ausgezeichnet handhaben, erzeugen ein gutes Aussehen und gute Festigkeit, z.3.

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Vorzugsweise sind die Hippen so ausgebildet, daß ihr Abstand Ο,ογό bis C,254 mm und die Tiefe der Mulden zwischen zwei benachbarten Rippen C,0^ bis 0,5 mm beträgt« Vorzugsweise laufen die Rippen ohne Unterbrechung um die Walze herum, sie können eher auch durch unregelmäßig über die W&lzenflache verteilte ebene Bereiche in einen oder mehrere Abschnitte unterteilt rein. Dieso '-.nordnung bietet Vorteile, wenn z.B. ein Garn gebildet werden soll, das dann zu ;3indfε-den verdreht wird, der als solcher oder "bei der Herstellung von Seilerwaren verwendet v;ird, da die einzelnen Fasern in dem erhaltenen Garn nicht ,ollstandig voneinander getrennt sind und auf diete V/eise die lestigkeit des Bindfadens verstärkt wird.

Wie bereits -angegeben, gibt es zwei Hauptauriführungsformen des erfindungsgemäße: 7erfahrens, die sich nach dem physikalischen Zustciid des or--e nischen Polymerisates richten. In der ersten Ausführungsior.i. wird eine endlose Βείιη bzw. ein J3shn*- materiel boi einer '-Y-: 10erltür unter dem Kriiitallschrnelzpunkt zwi&chen den V'clzon hindurchgeführt; bei der zweiten Ausführungsform wird eine ίclienartige Masse ¹On zu.lindest teilweise fließfähigem Polymerisat verarm;! \ et.

V.'onn bei der Durchführung der ersten Ausiührur.gsform die endlose 3shn. bzw» Dalmnateri&l νährend den Prägevorgeng f^ine erhöhte Temperatu) aufvieiaen soll, muß die endlose 3ähn Law. Bahnmateria.1 su;rdndest teilv^eise vor dem Prägen vorerwärmt v.erden, da, wenn lediglich eine Geheizte V/alz-e oder zwei beheizte Walzen verwendet werden, die Zeit _s die benötigt v;ird,

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um ein solches lokalisiertes Erwärmen zu bewirken den maximalen Durchsatz des Verfahrens stark einschränkt. Der Maximaldurchsatz kann unter solchen Bedingungen vreniger als 1/10 des Durchsatzes betragen, der erzielbar ist, wenn die Ware vorerwärmt wird. Selbstverständlich kann, falls die Ware z.B. in der ersten Verfahrensstufe erzeugt vairde, der Produktionsablauf so eingerichtet vierdai, daß die Bahn noch die erforderliche Temperatur aufweist, uenn sie mit den Walzen in Berührung kommt. Im Falle von Polypropylen kann die Bahn z.B. auf 80 bis 1^O⁰C vorervrärmt werden, bevor sie durch den Walzenspalt geführt wird; dabei ist natürlich darauf zu achten, daß die Temperatur nicht so hoch ist, daß sich die Bahn nicht mehr mit der erforderlichen Zugspannung von der Vorratswalze ab- und durch die Vorwärmeanlage hindurchziehen, bzw. aus der ersten Stufe (falls sie z.B. durch Folienblasen erzeugt wird) abziehen läßt; diese erste Stufe kann übrigens Hand in Hand mit den" übrigen Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben werden. Je nach der Art des Polymerisates, aus dem die Bahn gebildet wird und je nach der Durchsatzgeschviindigkeit, mit der das Verfahren betrieben wird, kann es von Vorteil sein, wenn eine der Walzen oder beide beheizt werden. Gegebenenfalls kann es allerdings auch von Vorteil sein, Wärme von einer oder beiden Walzen abzuleiten; vorzugsweise ist daher dafür gesorgt, daß ein Wärme« Übertragungsmedium durch die Walzen geleitet werden kann. Es muß auch darauf geachtet werden, daß die Achsen der Walzen in der richtigen Stellung zueinander angeordnet sind. Selbstverständlich soll beim Durchgang durch den Walzenspalt über die gesamte wirksame Länge der Spalten hinweg überall ein gleichmäßiger Durck auf die Bahn ausgeübt v/erden, so daß sie eine .gleichmäßige Prägung erhält. Hierzu sind Eins teil vorr ichtung en vor-

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gesehen, mit denen sich die Stellung der einen Walze gegenüber der anderen senkrecht zu den Achsen beider Walzen regulieren läßt, so daß der erforderliche gleichmäßige Druck auf die Ware ausgeübt v/erden kann.

Gemäß einer ersten Ausführungsforra des erfindungsgemäßen Verfahrens sollte die "Ware,-die z.B. in Form eines Streifens eines Bandes oder einer endlosen schmalen Bahn den Prägewal-, zen zugeführt wird, Foliendicke aufweisen die im Falle von . Polypropylen 25 bis 200/U betragen kann. Die Bahn kann auf bekannte Weise, z.B. durch Schneiden oder Schlitzen eines Folienschlauches gebildet v/erden und soll praktisch möglichst breit sein, so daß sie gerade noch gehandhabt v/erden kann. Es kann von Vorteil sein, gemäß der britischen Patentschrift 1 093 018 oder der britischen Patentanmeldungen

5h 139/67 und 61 899/68 hergestellte Folien zu verwenden. Bei der Herstellung von .Zweikomponentenfasern kann eine Schichtfolie verwendet werden oder die Laminierung kann gleichzeitig mit der Prägung erfolgen, indem zwei oder

mehr verschiedene Bahnen in den Walzenspalt eingeführt werden. Diese Bahnen können aus unterschiedlichen Polymerisaten oder aus verschiedenen physikalischen Formen des gleichen Polymeren bestehen. Man kann auch einen synthetischen Faden

mit "Seele" erzeugen, indem man in den Walzenspalt drei Bahnen aus polymerem Material einführt, von denen die mittlere den Kern oder die Seele und die beiden äußeren die^Hülle^ "bilden. "Erfolgt das Laminieren gleichzeitig mit dem Prägen, so soll die Gesamtdicke der kombinierten einzelnen Bahnen in dem oben bei der Verarbeitung von Einzelbahnen angegebenen Bereich liegen und es können auch in diesem Falle die Walzen beheizt werden, un die einzelnen Bahnen miteinander zu verbinden, während das Schichtmaterial durch den Walzenspalt geführt

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wird ^

Es ist wesertlich, d: -3 die Rippen der Prägewalze (κ) oder ähnlichen Vorrichtungen das oben angegebene Profil aufweisen, wobei der Scheitel, d.h. die Spitze jeder Rippe vorzugsweise abgerundet und dor Boden der Mulden zwischen den einzelnen Rippen vorzugsweise Konkav ist. Der Boden'der Vertiefungen krrin einen wesentlich größeren Krümmungsradius aufweisen ί U die Spitzen. Es ist nicht wesentlich, daß die Bode nierümmun: regelmäßig, z.B. Teil eines Kreises ist. Bevorzugt wird iUr die Rippen ein Profil, wie es durch des Standard-"Whitwcrth"-Sjhneckengewindeprofil mit einer Gangzahl von z.B. ^C ^¹ erzeugt wird; es können aber auch andere SchneckenprofiIe verwendet werden, vorausgesetzt, dr.B sie den oben engojebeuen Profi!bedingungen entsprechen. So ist beifipiel "v.'eise ein viereckiges Gewinde ungeeigret.

Weist nur eine der beiden 'Walzen Rippen auf ihrer Oberfläche auf, so 1:-nn diese Wal ze über oder neben der glc;te.^!: Walze (Stützw; l';:c) montiert sein und sollte-die angetriebene Walze sein. Um r q Vu:.r& zu glätten und die Spannung besser steuern zu könne;-, keim die Bahn utr eine unterhalb der Prägwalze angeordnete Leitwr.lze, z.B. um 2/3 ihres -Umftngei? geführt werden, je-cr sie in den VJalzenspelt eintritt; dies ist eber ni oht unbodingt- erforderlich, αεηη, v/enn die Ware mit einer b^nd-IIeiz-Vorrichtung vorerwärmt wird.

Bei der zwe-itu: Aas führungsform des erfindungsgeinäßen Verfahrens liegt die ί eigenartige Poly.rnerisetme&se allgemein als endloses 3&hnmateri«?l vor, kann .ε-.ber auch gleichzeitig während des Trägervorganges gebildet.werden. Die Temperatur des Polymerisaces soll -unmittelbar bevor es in Druckbeiülirunr

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mit ddn Prägeelementen gebracht wird, in einem Bereich zwischen KristallscJarnelzpunkt des Polymerisates und 15O darüber liegen, z.B.,Polypropylen zwischen etwa I50 und Die Druckberührung soll nicht so stark sein, daß das Bahn- ' material während des Prägens eingeschnitten wird, der Druck muß aber ausreichen, damit die gerillten Teile des geprägten Materials wesentlich dünner sind als die zwischen den Rillen liegenden "Buckel". Die Buckel werden dadurch gebildet, daß Polymerisat in die Vertiefungen zwischen benachbarten Rippen des Trägerelementes einfließt und diese ausfüllt,und der Kontaktdruck soll so bemessen sein, daß dieser Vorgang stattfindet. Als Beispiel für die Größenordnung des erforderlichen Druckes für die gewünschte Berührung mit dem Trägerelement sei angegeben, daß gute Ergebnisse mit BerUhrungsdrucken>35 kg/cm" erzielt werden.

Das endlose 3ahnmaterial, das geprägt werden soll, kann z.B. durch übliches SchlitzdUsen-Extrudieren, das dem erfindungsgemäßen Verfahren als erster Arbeitsgang eingegliedert wird, geformt werden; das Extruder-Mundstück wird dann so zu der Prägewalze angeordnet, daß z.B. das heiße, extrudierte Material abwärts in den von Prägewalze und Stützwalze gebildeten Schlitz fließt; es kann aber auch abwärts auf eine der beiden Walzen fließen. Auf diese V/eise kann das extrudierte Material, das bei der dafür erforderlichen Temperatur nicht ausreichend fest ist, um selbst den geringen Spannungenzu widerstehen, die beim Ziehen über Walzen oder beim Abhaften auftreten, ohne Schwierigkeit gehandhabt werden. Selbstverständlich läßt sich ein Vorerwärmen eines vorgeformten polymeren 3ahnmateriels über seinen Kristallschmelzpunkt vor dem InberUhrung b ringen mit der Prägewalze nur schwer vornehmen; die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens

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in dieser Weise wird zwar nicht εusgeschlossen, wird jedoch vorzugsweise vermieden. Bei der Temperatur des Bahnmaterials, · wenn es mit der Prägewalze in Berührung tritt, kann das gewünschte Rillenprofil genau in geprägtem Behnmaterlal reproduziert werden, vorausgesetzt, daß der erforderliche IJerührungs druckwie oben angegeben auf das Material auogeübt wird. Eine genaue Prägung ist wichtig, damit gleichmäßig feine Fasern erhalten werden· Sobald die erforderlichen Rillen in dem Bahnmsterial eingeprägt worden sind, kunn durch Abkühlen oder Abschrecken das erhaltene Rillenprofil "fixiert" und das Material derweiteren Handhabung zugänglich gemacht werden. Infolgedessen wird das heiße Material vorzugsweise so bald wie möglich nach dem Einprägen der Rillen auf eine Temperatur unterhalb seines Kristallschmelzpunktes, z.B. wesentlich unterhalb des Kristellschmelzpunktes»abgeschreckt» Das Abkühlen oder Abschrecken erfolgt z.B. durch Umlaufenlsssen einer wärmeübertragendenFlüssigkeit, z.3. Wasser, durch die Prägewalze und/oder durch die Stützwalze. Vorzugsweise sind beide Walzen so ausgebildet, daß die wärmeübertragende Flüssigkeit darin umlaufen kenn, so daß die Walzenflächen bei der Durchführung des Verfahrens bei jeder beliebigen Temperatur gehalten werden können. Hierdurch kann auch die Oberfläche des geprägtentfeteriales unterschiedlich gekühlt werden und diese Arbeitsweise wird in manchen Fällen angewandt, damit sich die erhaltenen Fasern von selbst kräuseln.

Das Bahnmaterial kann mit den genannten Rillen auf einer Seite oder auf beiden Seiten geprägt werden. Im letzteren Falle können zwei Prägewalzen verwendet werden, die beide an ihrer Oberfläche die erforderlichen Rippen mit im gleichen Abstand und allgemein auch mit gleichem Profil aufweisen.

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So kenn z.B. das heiße Material durch den Spelt zwischen zwei Fräsewalzen geführt.-'werden» die genau zueinander angeordnet sind, so daß die Spitzen der jeweiligen Rippen des Material in genru gegenüberliegender Stellung prägen. Urn- jedoch unnötige Komplikationen zu vermeiden, werden vorzugsweise die Rillen-.in. nur eine Fläche des Materiales eingeprägt, es sei denn, daß Fasern mit besonderem Querschnitt, der nur durch Prägen beider Flächen erzielt werden kann, hergestellt werden sollen» Im allgemeinen werden aber Fasern mit kreisförmigem Querschnitt gewünscht und diese lassen sich leicht durch Prägen nur einer Seite des Materiales erzielen.

Das Bahnmateriül kann beliebig passend breit sein und allgemein wird die Breite nur durch das Strangpressverfahren beschränkt* nach dem das Material hergestellt wird. Es ist ein besonderer Vorzug des erfindungsgemä3en Verfahrens, daß ziemlich breite, z-.3, bis zu 1 m breite Öidlosbahnen In viele Fasern, z.B. bis zu .12 COO Fasern überführt werden können, je nach der Breite des Materials und dem Denier der Faser. Auf diese Welse läßt sich ein großer Faserausstoß aus einer einzigen Herstelluhgsstraße erzielen, die nur eine Prägeanlage umfaßt. Das der Prägevorrichtung zugeführte heiße Material kann 25 bis 200 μ stark sein; andere Stärken sind aber nicht ausgeschlossen.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand schematlscher Zeichnungen und an AusfUhrungs'oeispielen näher erläutert. _v .

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Fig. I zeigt das Fließschema zur Durchführung der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ;

Fig. II zeigt ein geeignetes Rippenprofil der in der Anordnung gem. Fig. I verwendeten Prägewalze;

Fig.III zeigt eine Prägevorrichtung; ■ .

Fig. IV zeigt das Fließschema zur Durchführung der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. V zeigt ein geeignetes Rippenprofil der in der Prägeeinheit gemäß Fig. IV verwendeten Prägewalze;

Fig. Vl "Ist eine Seitenansicht der einen Seite der er-^J:- flndungsgemäßen Prägevorrichtung und

Fig.VII ist eine Aufsicht auf die Prägevorrichtung gemäß Fig .VI.

Gemäß Fig. Γ wird das erfindungsgemäße Verfahren in drei aufeinanderfolgenden Stufen durchgeführt, nämlich Prägen (A), Verstrecken (B) und Fibrillieren (C). In der ersten Stufe (A) wird über eine Speiserolle 1 eine endlose Bahn .2 aus molekular-orientierbarem organischen Polymerisat durch den Spalt zwischen Prägewalze 3 mit dicht stehenden parallelen Rippen auf der Oberfläche und Stützwaise ^ mit glatter Oberfläche hindurchgeführt. Beide Vialzen 3 und k sind aus Stahl,

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so daß sie die erforderlichen, nicht-nachgiebigen Oberflächen aufweisen, damit die gewünschten Rillen in die Flache der endlosen Bahn 2 eingeprägt werden können, ohne die Bahn zu zerschneiden; das Zerschneiden wird dadurch vermieden, daß die Stützwalze 4 mit Bezug auf die Prägewalze 3 sorgfältig in die richtige Lage gebracht wird. Das aus dem Walzenspalt austretende geprägte Bahnmateriel 2 gelangt'über einer Gleit- oder Spannrolle 5 zu der ersten Walze einer üblichen Godet-Elnheit 6, die bei laufendem Betrieb die erforderliche Spannung im Bahnmeterial 2, 2 erzeugt, um es durch den Spalt zwischen den Walzen 3 und 4 hindurchzuziehen. Das Bahnmaterial 2 wird aus der ersten Godet-Einheit 6 durch einen üblichen Heizofen 7 mit Hilfe einer zweiten Godet-Einheit 8 abgezogen, die mit höherer Geschwindigkeit arbeitet als die Einheit 6, so deß das Bahnmaterial 2 verstreckt wird* Dieses Verstrecken bewirkt eine Molekularorientierung im Bahnmaterial 2 und außerdem eine merkliche Verringerung seines Querschnittes in einem Ausmaß, das vom angewandten ,Verstreckungsverhältnis abhängt. Das Profil des verstreckten Bahnmaterlais 2 , das von der letzten Walze der zweiten Godet-Einheit 8 abgezogen wird, weist die gleiche Form auf wie das Profil des Bahnmaterials 2 vor dem Verstrecken, da das Verstrecken eine gleichmäßige Verringerung des Querschnittes des Bahnmaterials bewirkt. Wenn das Bahnmaterial während dem Prägevorgang nicht durchgeschnitten wird, kann es ohne Nachteil beim Verstrecken etwas geschlitzt werden; die vollständige Aufteilung des Materials in einzelne Fasern mit jeweils einem Afazugsquerschnltt entsprechend dem der "Buckel" des geprägten Materials erfolgt

11 jedoch erst beim Durchgang der verstreckten Bahn 2 durch eine Ansaugvorrichtung 9, in der die Fibriliierung stattfindet unter Bildung eines Garns 2 aus einzelnen Fasern,

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das dann auf der Spule 10 aufgehaspelt wird. Zwar kann . bei diesem Verfahren das endlose Bahnmaterial 2 zufrieden* , stellend bei Raumtemperatur verarbeitet werden» vorzugsweise wird es aber auf einer Temperatur unter dem Kristallschmelzpunkt des Polymerisates vorerwärmt; dies erfoJLgt *. mit Hilfe eines Vorerwärmers, der im Fließschema Cf . angegeben ist und von beliebiger Ausführung sein kann« vorausgesetzt, daß bei den Durohsatzgeschwindigkeiten_p mit denen gefahren wird. Wärme auf das Material übertragen wird, ■ .;- - ":-■■'■: - -: /- '

Fig. 3OE zeigt im vergrößerten Mafia tab eine bevorzugte Aus-· bildung des Hippenprofils der Prägewalze 2* Wie man sieht, sind die kennzeichnenden Merkmale des Profils zunächst das Fehlen von spitzen Winkeln oder abgefischten Stellen an den abgerundeten Spitzen, und dann eine Breite "Xⁿ der

• Spitzen, die bewirkt, daß die Spitzen der Rippen der Prägewalze 3 ausreichend fest sind und zwischen benachbarten "Buckel" des geprägten Bahnmattriftle, 2 möglichst wenig "Steg"

, stehenbleibt, der den vorgegebenen längsverlftufenden Weg , darstellt« entlang dem das geprägte*Material bei der ansohließenden Fibrillierungsbehandlurig gespalten- wird» Di* Stärke des Bannmaterial» 2 in di«*te Sttgberaich kann etwa 1/20 der Stärk* des Bahnmaterial« vor dem f^ftgen betragen und.die Tiefe der Rippen in der mit Rippen versehenen Prägewalze 3 (d.h. die Dimension Z in Flg. 1|)soll so sein, daß das Material der endlosen Bahn während des Prägen»in die Vertiefungen der Prägewalze 3 einfließt und aie ausfüllt. Allgemein wird der Denier der erhaltenen Fasern oder Fäden durch die Grüß« der. Buckel in der endlosen Bahn 2 und dem Abzugsverhältnis beim Verstrecken bestimrotf beide parameter

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können innerhalb ausreichend vreiter Grenzen variiert werden, um Fasern oder Fäden mit entsprechend weiten Denierbereich herstellen zu können.

Fig. HX der beigefügten Zeichnungen zeigt die wesentlichen Arbeitsteile der Vorrichtung, die bei der Durchführung der folgenden Beispiele 1 C und 2 verwendet wurde. Di® Vorrichtung entspricht in ihrem Aufbau einem horizontalen Walzwerk, das die Prägewalze 3 auf ihrer getriebenen Helle trägt· Die Stützwalze 4 ist rotierbar als Leitrolle in einem Rahmen 13 montiert, der von dem Tisch 1Λ des Walzwerkes getragen wird; auf diese Weise läßt sich die Stellung der Walze ^ genau auf die Prägewalze 3 einstellen. Die endlose Bahn 2 aus polymeren* Material, die beim Durchgang durcta den Walzenspalt zwischen Prägewalze 3 und Stützwalze & geprägt wird, wird von einer Vorratsvralze i abgezogen und das erhaltene geprägte Bahnmaterial 2 wird in eine nicht gezeigte übliche Vers tr eckungs anlage geführt. Das von der Vorratsrolle 1 abgezogene Bahnmaterial 2 kann geg©fe©neiafalls vorerwärmt werden, indem es um einen nicht gezeigtem Band-»Erw£rmer geführt wird, bevor es in den Spalt zwischen den Walzen 3 und 4- eintritt; dabei muß die wärmeabgebende Oberfläche des Sand« Er v/ärmer s der Bahngeschwindigkeit des Bahnmaterials 2 entsprechen. Zwar wurden gute Ergebnisse bei Verwendung dieser Vorrichtung erzielt, selbstverständlich kann aber euch eine speziell für die Durchführung des erfln-' dungsgemäßen Verfahrens entwickelte Vorrichtung verwendet werden und dazu wird auf" die in Fig. VI und VII tile» d®rg@gebene Vorrichtung verwiesen. Vort©iihaftenieise sind die Malzen übereinander angeordnet, wie es bei äer InFIg. Ill gezeigten Vorrichtung der Fall 1st.

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Bei dem iß Pig. IY wiedergegebenen Fließschema wird das Verfahren in zwei aufeinanderfolgenden Stufen durchgeführt und zwar Prägen (A) und Verstrecken und Fibrillieren (B). In der ersten Stufe (A) tritt aus der Strangpresse 1 mit schlitzförmigem Mundstück ein endloses Bahnmaterial 2 aus molekular-orientierbarem organischem Polymerisat bei einer Temperatur oberhalb seines Kristallschmelzpunktes aus und wird in den Spalt zwischen einer Prägewalze 3 mit dicht stehenden* parallel laufenden Rippen auf der Oberfläche und einer Stützwalze 4 mit glatter Oberfläche eingeführt. Beide Walzen 3 und 4 sind aus Stahl, so daß sie unnachgiebige Oberflächen haben und die gewünschten Rillen in die Oberfläche des Bahnmaterials 2 eingeprägt werden können, ohne das Material zu zerschneidenj das Zerschneiden wird vermieden, indem die Stellung der Stützwalze 4 sorgfältig auf die Prägewalze 3 abgestimmt wird. Die aus dem Spalt austretende, mit Rillen versehene Bahn 2 wird über eine Leitrolle 5 zu der ereten Walze einer üblichen Godet-Einheit 6 geführt, die im Betrieb die notwendige Spannung erzeugt, um das Bahnmaterial 2, 2¹ durch äen Spalt zwischen den Walzen 3 und 4 hindurchzuziehen. Bas Bahnstück 2 wird von der ersten Gödet-Einheit 6 mit Hilfe einer zweiten Godet-Einheit 8, die mit höherer Geschwindigkeit läuft als die Einheit 6, durch einen üblichen Heizofen 7 hindurch abgezogen, so daß die Bahn im Abschnitt 2 verstreckt wird. Das Verstrecken bewirkt eine Molekular-ßrientierung des Bahnmaterials und außerdem eine merkliche Verringerung seines Querschnittes, deren Ausmaß vom gewählten Verstreckverhältnis abhängt. Überraschenderweise ist in vielen Fällen das Bahnstück 2 aufgrund der mechanischen Beanspruchung, der es während seines Durchgangs durch die zweite Godet-Einheit 8 ausgesetzt war, bereits in ELbrillen aufgespalten;

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*wf; in der Tat kenn dieses Fibrillieren bereits im Ofen einsetzen, in dem die Verstreekung stettfindet. Auf diese Vieise erfolgt eine spontane und vollständige Trennung des Bahnmeterials in einzelne Fasern, von denen jede einen verringerten Querschnitt entsprechend dem Querschnitt der Buckel in dem geprägten Material aufweist. Wird jedoch eine vollständige Trennung auf diese Weise nicht erzielt, so wird des verstreckte Eahnmaterial 2 durch eine in gestrichelten Linien angegebene Ansaugvorrichtung 9 geführt, in der die Fibrillterung stattfindet oder beendet wird. In beiden Fällen wird das erhaltene Garn 111 *

2 aus Einzelfasern auf der Spule 10 aufgewickelt.

Fig. γ zeigt in vergrößertem Maßstab die Ausbildung des Rippenprofils der/Prägewalze 5, die zwar allgemein bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Anwendung kommen kann, sich jedoch besonders für die zweite Ausführungsform eignet» Die charakteristischen Merkmale des Profils sind im wesent- · liehen die gleichen wie sie für das Profil gemäß fig» II angegeben wurden und Infolgedessen treffen die dort gemachten Angaben auch hler zu* Es sei aber darauf hingewiesen, daß das Profil gemäß Fig, V schmalere Vertiefungen und etwas schärfer ausgeprägte, aber immer noch leicht abgerundete Spitzen aufweist» Die Spitzen von ähnlichen bevorzugten Profilen können in einer kleinen flachen Oberfläche enden. .

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Die in den Fig. VI und VII dargestellte Prägeeinheit besteht aus einer Vorrichtung mit einem Hauptrahmen 11, der von auf der Basis 13 angeordneten Ständern 12 getragen* wird und einem Nebenrahmen 14, der an den Schwenkpunkten 15 schwenkbar am Hauptrahmen 11 angeordnet ist. Der Hauptrahmen 11 trägt eine stählerne Bippenwalze 3, die über einen Treibriemen 1? von einem Elektromotor 16 angetrieben wird und in Lagern 18 ruht. Der Nebenrahmen 14 trägt eine in Walzenlagern 19 ruhende Stützwalze 4 und beide Walzen und 4 sind so eingerichtet, daß ein Wärmeübertragungsmedium darin zirkulieren kann, das über die Zuleitungen 20 und 21 eintritt und über die Ableitungen 22 und 23 austritt. Der Nebenrahmen 14 wird um seine Sehwenkpunkte 15 bewegt mit Hilfe von zwei PreBluftzylIndern 24 und 25, die bei 26 und 27 an der Basis 13 und bei 28 und 29 an dem Nebenrahmen 14 schwenkbar befestigt sind. Oberhalb der Schwenkpunkte 28 und 29 ist ein Drehstab 30 angeordnet, der sich zwischen den beiden Seltenplatten 14 und 14 des Nebenrahmens 14 erstreckt und an seinem einen Ende

an der Seitenplatte 14 befestigt ist. Das andere Ende des. Drehstabes ragt mit leichtem Spiel durch ein Loch in der anderen Seitenplatte 14¹¹ so daß geringe Differenzen in der Anhebegeschwindigkeit zwischen den Preßluftzylindern 24 und 25 ausgeglichen werden können. Die Seitenplatten 14 und 14 des Nebenrahmens 14' werden im Abstand und parallel gehalten durch die Stützwalze 14. In dem Hauptrahmen 11 ist eine Leerlaufrolle 5 vorgesehen, die das Abführen der profilierten Bahn zur Verstreokstufe unterstützt.

Beim Arbeiten der in Fig. 6 und 7 dargestellten Vorrichtung werden die Preßluftzylinder 24 und 25 betätigt um die Stützwalze 4 in Arbeitsstellung zu bringen, in der sie in leichtem Abstand,' der von der gewünschten Bahndicke abhängt, mit der Hippenwalze %3 susammexuarbeltet. In den

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Spalt zwischen den Weizen'3 und 4 wird nun eine Polymerbahn extrudiert, während die HaIz e 3 durch den Notor 16 angetrieben wird. Unter der Reibungswirkung der in den Spalt eintretenden heißen Bahn dreht sich die Walze *f in entgegengesetzter Richtung zu der Walze 3. Bei der im folgenden Beispiel verwendeten Vorrichtung werden dann die Preßluftzylinder 2k und 25 unter Druck von z.B. 5»6 6,3 atü gesetzt um die Stützwalze k gegen die Bippenwalze anzudrücken, so daß die heiße Bahn in deren Hippen hineingedrückt und auf diese V/eise mit dem beabsichtigten Profil versehen wird.

Das erfindungsgeciäße Verfahren hat den Vorteil der Einfachheit und Zuverlässigkeit beim Arbeiten und gewährleistet eine genaue Profilierung und infolgedessen keine oder höchstens sehr geringe Unterschiede im Denier zwischen den hergestellten einzelnen Fasern. Unter der Voraussetzung von im wesentlichen konstanten Bahndiaensionen, die sich leicht erreichen lassen, zeigen die erfindungsgemäß hergestellten Einzelfasern im allgemeinen keine oder höchstens geringe Schwankungen im Denier über die ganze Länge_# und auch zwischen den verschiedenen, aus einem üblichen Bahnmaterial gewonnenen Pasern läßt sich keine bedeutende Schwankung im Denier feststellen. Aufgrund des genau gesteuerten Pibrillierens bei ihrer Herstellung können diese Pasern außerdem in einer Porra erzeugt werden, in der sie im wesentlichen von anhängenden Päserchen frei sind.

Die erfindungsgemäß hergestellten Fasern und Garne finden Verwendung auf verschiedenen Textilgebieten, z.B. zur Herstellung von Gebrauchstextilien, wie Eöbel- oder Vorhangstoffen, Teppichen und Sicherheitsgurten und in der industriellen Herstellung von Bindfäden, Seilen und Tauen.

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- 27 - IA-36 096 Die Beispiele erläutern die Erfindung näher.

Beispiel 1

^ Es wurden folgende Vergleichsversuche durchgeführt: A. Ein Polypropylen mit einem Schmelzindex von 3,2 g/10 min wurde bei einer Hassentemperatür von 250⁰C und einer Extrusionsgeschwindigkeit für den Film von 17 m/min durch einen Schlitz extrudiert. Die extrudierte und noch nicht gehärtete Schmelze (Temperatur 195°C) wurde zwischen einer Stahlwalze und einer dagegen gepreßten Stützwalze" aus Hartgummi hindurch geführt. Die Stahlwalze war mit Rillen (parallel zur Laufrichtung) profiliert, die eine Tiefe von 200/U und eine Breite von ^SOO λχ hatten.

Es erwies sich als unmöglich, den viskosen Film ausreichend zu profilieren. Durch Längsverεtreckung (Verstreckverhältnis i;9, Ofentemperatur 16O°C) und Plbrillierung erhielt man ein Produkt, was ungenügend In regelmäßige kontinuierliche Fadenstränge aufgeteilt war»

Bei längerem Betrieb zeigte es sich außerdem, daß die Hartgummiwaise nicht ausreichend gekühlt werden konnte. Die allmählich ansteigende Temperatur bewirkte, daß der Film an der Hartguramiwalze hängen blieb, was sich zuerst dadurch bemerkbar machte, daß der Film eine Neigung zur Wellenbildung entwickelte.

B _% Ein ebenso unbefriedigendes Resultat erhielt man bei Wiederholung des unter A beschriebenen Versuches, auch dann wenn der Film auf Umgebungstemperatur (ca. 25°C) abgekühlt und im festen Zustand zwischen den Walzen hindurch •geführt wurde.

C ι Die unter A und B beschriebenen Versuche wurden unter gleichen Bedingungen auf der gleichen Vorrichtung

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wiederholt, wobei jedoch die Hartgummiwalze durch eine unprofilierte Stahlwalze ersetzt worden war.

* In beiden Fällen zeigte sich Im Film die gewünschte bleibende Profilierung aus dicken und dünnen Abschnitten und beim Verstrecken und Fibrillieren erhielt man ein brauchbares und gleichmäßig geschlitztes Produkt aus kontinuierlichen Einzelfäden, Eereits während des Verstreckens trat eine wesentliche Spaltung ein,

Beispiel 2

Aus einem unter der geschützten Handelsbezeichnung Shell "Carlona" KZ6l erhältlichen Polypropylen mit dem Schmelzindex von 3,5 wurden mit einer Ausstoßgeschwindigkeit von 122 m/min Polypropylenfasern von etwa 20 den hergestellt, viozu eine Vorrichtung mit einer Profilierungseinheit der in Fig. III dargestellten Art, eine V erstrecke in-, heit bekannter Bauart und eine Fibrilliereinheit, umfassend einen Standardabfallsammler, gespeist mit Luft unter einem Druck von 5,6 aiii j verwendet wurden. Die Profillerungseinrichtung für die Bahn umfaßte zwei feste Stahlwalzen von ca. 10 cm Länge und 6,k cm Durchmesser, deren eine mit parallel laufenden Oberflächenrillen versehen war, die dadurch hergestellt worden waren, daß man Rinnen von 0,1 mmTiefe in einem Abstand von 0,38 mm in die Oberfläche der Walze eingedreht hatte.

jcm. Beim Betrieb wurde eine 7,6\breite und J3 Ai dicke

Polypropylenbahn unter leichter Spannung durch einen auf 11O°C gehaltenen Vorerhitzer und dann um die untere (Leerlauf- )Walze in die Spalte derart geleitet, daß die vorerhitzte Bahn etwa 2/3 der Oberfläche der unteren Walze berührte. Die die Spalte verlassende profilierte Bahn lief zurück über die obere (gerillte) Walze, um an derSeite der Profilierungseinheit aufgenommen zu werden, die derjenigen.

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an der sie eingeleitet worden war entgegengesetzt war; die profilierte Bahn passierte dann den ersten Godetsatz der Verstreckeinheit. Diese Einheit wurde betrieben mit einem Veratreckverhältnis von 10 : 1 und einer Ofentemperatur von 15O⁰C. Die verstreckte Bahn wurde dann durch die Fibrin ierungseinheit geleltetj in welcher durch Aufschlitzen der Bahn. zu Flbrillen das gewünschte Garn erzeugt wurde, das dann aufgewunden wurde.

In einer Modifikation des oben beschriebenen Verfahrens, bei welcher eine 0,09mm dicke Bahn und ein Verstreckverhältnis von 9 5 1 verwendet wurden, wurde die verstreckte Bahn aufgewunden und dann in einem getrennten Arbeitsgang einer "Trawlmack¹¹ -Has chine, d.h. einer schweren Zwirnmas chine vom Sisaltyp, die bei etwa 30 m/min arbeitetjzugeleitet, worin sie mit einer Drehung je Zoll zu Garn verarbeitet wurde. Während des Verzwirnens erfolgte eine gesteuerte Fibrilllerung, aufgrund deren die verstreckte Bahn sich in Einzelfasern aufspaltete; das resultierende Garn hatte einen Denier von ^ 85** (g/9 000 m), eine Zähigkeit von 5»2 g/den und eine Bruchdehnung von 13,5 %'% die Einzelfasern hatten einen Denier von 31.

Beispiel 3 " ■

Aus Polypropylen vom Schmelzindex 3*5 (Handelsprodukt, geschützte Bezeichnung "Carlona" P, Grade KZ6l) wurden Polypropylenfasern vom mittleren Denier von 30 hergestellt, viozu eine Vorrichtung verwendet wurde, die eine Profilierungseinheit gemäß Fig. V und eine bekannte Verstreckeinheit umfaßte. Die Profilierungseinheit umfaßte eine angetriebene feste Stahl walze von etv?a 25 cm Länge und ¹^ cm Durchmesser, die an der Oberfläche mit 2*K) parallelen Rillen versehen war, die sich über eine Länge -von 15 era der Oberfläche erstreckten. Die Rillen waren erzeugt worden durch Präzisionsschleifen zu

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einer Standard Vfhitworth-Form von 40 TPX (Spuren je Zoll) und hatten einen Abstand von 0,32 mm, eine Tiefe von 0,195 ram und einen Innenwinkel (siehe Fig. V) von 55°. An jeder Seite des Hillenbereiches war die Rillenwalze mit einer Schulter versehen, derart, daß die Schultern gerade etwas höher als die Rillen waren, so daß sie einen Schutswall gegen zufällige Beschädigung der Rillen aufgrund einer Berührung mit der Stützwalze darstellten.

Poly-. Eine Ιό,5 cm breite und 0,076 mm dicke Bahn aus/Fropylen

wurde aus einem oberhalb der Profilierungseinheit angeordneten 5 cm rShaw-Extruder ausgepresst, derart, daß sie senkrecht nach unten in die Spalte zwischen &©r Rillenwalze und der Stützwaise mit einer Geschwindigkeit von rund 9 m/min herabfiel. Durch die Rillenroll© wurd© Uasser im Umlauf gehalten um sie während des Arbeitsganges bei 15°C zn halten, während man die Stützrolle bei einer höheren Temperatur, nänlich 90⁰C, umlaufen ließ. Der auf die BaIm bei ihrem Durchgang zwischen den !falzen ausgeübte Berührungsdruck betrug etwa 70,3 kg/cm (berechnet auf der Basis von 5₈6 atü Luftdruck in den Druckluftzylindern, von denen jeder einen Kolben von 7,6 cm Durchmesser aufwies!

Nach Verlassen der Walzen wurde die resultierende, mit einem Profil versehene Bahn dem ersten Godet-Satz der Verstreckeinheit zugeleitet. Die letztere wurde mit einem Verstreckverhältnis von 8 : 1 und bei einer Ofen-(d.h. Verstreck-) temperatur von 1^5°C betrieben. Die vorstreckte 3ahn wurde mit einer Geschwindigkeit von rund 82 m/nin abgenommen und es zeigte sich, daß sie aufgrund einer gesteuerten ?ibrillierung während, der Zeit, in der sie den zweiten Godet-Satz verlassen hatte vollkommen in Einzelfäden aufgespalten worden war. Das erhaltene Garn wurde dann in Form eines Taus von 10 000 Denier aufgewunden. Der mittlere Denier dar Fasern »rar 30.

S ö S -6 ij S / s 5 6 #

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Ira Zusammenhang mit dem oben beschriebenen Arbeitsgang können noch folgende zusätzliche Daten angegeben werden:

Schneckenpresse "

Schnecke L/D =22 : 1, Kompressionsverhältnis

3 5:1 210/230/2 W2 50/260/270⁰C

Schneckendrehzahl I3 Umdr./min ^{Zylinder Duse} Düsenbreite 25»^ cm Ablösung am Düsen- _{Λ QQ} _„ ausfluß 0,38mm

Physikalische Eigenschaften Zugeigenschaften, gemessen am 10 000-Denier-Tau Zähigkeit 5,1 g/den

Bruchdehnung 21 %

Zugeigenschaften der Einseifasern: Zähigkeit ca. 6 g/den

Bruchdehnung 19 %

Gemäß einer Abwandlung des oben beschriebenen Arbeitsganges wird die verstreckte Bahn aufgewunden und dann in einem getrennten Arbeitsgang einer bei etwa 30 m/min betriebenen schweren Zwirnmaschine zugeführt.

Patentansprüche

7286XX23

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Claims

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DR. ING. D. BEHRENS *^

Pat en ta η Sprüche - ^

1. Verfahren zur Herstellung von Kunstfasern aus einer folienartigen Kunststoffbahn, dadurch gekennzeichnet ι daß man eine endlose Bahn aus einem molekularorientierbaren organischen Polymeren bei einer Temperatur unteröeinem KristallBchmelzpunkt oder eine folienartige Kasse des Polymeren bei einer Temperatur über seinem Kristallschmelzpunkt unter Drück durch die zvilschen zwei gegehläufigenWalzen mit unnachgiebiger Oberfläche gebildete Spalte hindurchführt, wobei eine der Walzen an ihrer Oberfläche mit einer Vielzahl von eng aneinander liegenden und parallel verlaufenden Rillen versehen ist, deren einwärts gerichteten Seiten zu einem Gipfel oder Scheitel zusammenlaufen und bei denen die Seiten benachbarter Erhebungen Mulden bilden, worauf man gegebenenfalls die nunmehr mit einem Profil versehene Bahn während und/oder nach Berührung mit den Walzen auf eine Temperatur unterhalb des Kristailschmelzpunktes des Polymeren abkühlt, die profilierte Bahn verstreckt, um eine Orientierung zu bewirken, und sie viährend und/oder nach dem Verstrecken Bedingungen unterwirft, die zu einem gesteuerten Aufspalten in Fibrillen und dadurch zur Bildung der Kunstfasern führen,

2. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß man die. Bahn vor dem Durchgang durch die Walzen vorerhitzt. -

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gel en η zeichnet, daß man eine Bahn verwendet, die in einem

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vorangehenden Stadium des Verfahrens mit Hilfe der Filrablastechnik gebildet wurde.

k. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine folienartige !lasse verwendet, die in einem vorangehenden Stadium des Verfahrens durch Strangpressen über eine schlitzförmige Düse gebildet wurde.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4', dadurch gekennzeichnet , daß die Bahn bzw. die folienartige Kasse mit der oder den Prägewalzen dadurch unter Druck in Berührung gebracht wird, daß man die Stützwalze an die Prägewalze bzw. die beiden Prägewalzen gegeneinander andrückt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man Prägewalzen verwendet, bei welchen das Profil der Rillen so gestaltet 1st, daß der Abstand der Rillen 0,075 his i,25 mm und die Tiefe der zwischen benachbarten Rillen gebildeten Ilulden 0,05 bis 0,5 mm betragen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß man die Bahn derart bearbeitet, daß ihre dünnsten Teile weniger als 1/10 ihrer Dicke vor der Profilgebung aufweisen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß man die profilierte und verstreckte Bahn zwecks Aufspaltung in Pibrillen durch einen langgestreckten Durchgang von engem Querschnitt führt, durch welchen ein Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit in der Richtung der Bahnbewegung geblasen wird.

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9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß man eine Bahn verwendet, die aus einem Laminat von zwei oder mehr Polyraerf iliaen besteht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß man eine Bahn verwendet, bei welcher das Laminat aus Polymeren gebildet ist, die sich in ihren chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften unterschei den und die derart im Strang verpresst wurden, daß eine Schicht des einen Polymeren vor Kontakt mit der Profiliereinrichtung vereinigt wird mit einer Schicht eines anderen Polymeren.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß man durch eine oder beide Walzen ein Wärmeübertre.gungsmedium zirkulieren

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzelc hnet, daß man als Polymeres Polypropylen oder Polyäthylen von hoher Dichte verwendet.

13. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die resultierenden Fasern zu Stapelfasern zerkleinert oder zerschnitten werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die resultierenden Fasern zu einem Garn verzwirnt werden.

15. Verfahren nach Anspruch Ib₉ dadurch g e~ Ic e η η ~ zeichnet , daß man Prägewalzen verwendet, bei welchen die Rillen der Länge nach' in zwei oder mehr durch kurze, nicht gerillte Oberflächenteile getrennte Abschnitte

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geteilt sind, wobei die nichtgeriliten Teile quer über die Breite der Walze versetzt^?'angeordnet sind, derart,daß die resultierenden Fasern nicht völlig voneinander getrennt sind.

16. . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß das Aufspalten in Fibrillen durch Verzwirnen bewirkt Wird, derart, daß die resultierenden Fasern in Form eines Garns anfallen.

17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16 _s g e "k e η η ζ e i c h η e t durch eine profilgebende Einrichtung und Einrichtungen zum Aufspalten einer verstreckten Bahn in Fibrillen, wobei die profilgebende Einrichtung zwei gegenläufige Halsen (3» ^) mit unnachgiebigen Oberflächen, von denen mindestens eine an ihreröberfläeh© eine größere Anzahl von eng nebeneinander und parallel verlaufenden Rillen aufweist, bei welchen die einwärts gerichteten Selten zu einem Gipfel zusammenlaufen und die Seiten benachbarter Rillen Ilulden bilden, sowie Einrichtungen (Zh) _r die einen Druckkontakt zwischen einer durchlaufenden EaIm oder folienartigen Hasse aus Polymerisat (2) und der bzu. den profilgebenden Walze (n) bewirken_f umfasst.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch g e kennzeichnet , daß die Einrichtungen zur Aufspaltung einer verstreckteii Bahn in Fibrillen einen langgestreckten Durchgang (9) von verengtem Querschnitt umfassen, der Einrichtungen ztiia DüTchleiten einer vers treckten Bahn gemeinsam mit einem gleichlaufenden Luftstpom von hoher Geschwindigkeit aufiieist."

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19. Vorrichtung ; nach Anspruch Ü7 Oder 18, ge je :βη η - .-/. ζ e 1 c h η e t durch eine Strangpresse mit schlitz*, -öder ringförmiger Düse zur Erzeugung der Polymer masse in Form i einer Bahn, .- . ■.--../. -.-■..■-.: -.-■. . :■- ;·;,.- ..-. . .--v-' :.· i: '.."

20. Zur Verwendung in der Vorrichtung nach einem der . > Ansprüche 17 oder 18 geeignete Einheit zum Aufprägen, eines . Profiles auf eine Kunststoffbahn, dadurch g e Ic e ϊι η - = zeichnet , daß die mit Rillen versehene Walze (3) bzw. die beiden mit Rillen.versehenen Walzen (3, M-) ange*· trieben .wird bzw. werden und daß Einrichtungen (24) zum ; Andrücken der V/alzen aneinander vorgesehen, sind. ν

21. Profilgebende Einheit nach. Anspruch 20 > ge - ■*■ ■; k e η η ζ e lohnet durch eine nicht mit Rillen} ver- : sehene Stützrolle, (», die. gegen eine auf einer festen Achse drehbar angeordnete, mit Rillen versehene. Walze C3) ;. bevfegt werden i:ann, und dadurch, daß die £um. Andrücken be*. stimmten Einrichtungen einen hydraulischen oder pneumatischen Hechanismus (2^·) umfassen, der auf die Stützrolle oder dergleichen einwirkt und in der Spalte zwischen beiden Walzen oder dergleichen einen einstellbaren Druck bewirkt..

22. Profilgebende Einheit nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Walze bzw. die V/alzen (3, ^) zur Zirkulation eines Wärmeübertragungsmediums in ihren Inneren geeignet ist bzw. sind.

23. Profilgebende Einheit nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Rillen bei der bzw. den gerillten Walze(n) (3, k) derart ausgestaltet ist, daß der Abstand der Rillen 0,075 tis" 1,25 mm und die Tiefe dep Mulden zwischen benachbarten Rillen 0,05 bis 0,5 mm betragen.

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24. . Profilgebende Einheit nach einem der Ansprüche 20 bis 23, gekennzeichnet durch eine auf einem festliegenden Rahmen (11) angeordnete und zum Rotationsantrieb geeignete, mit Rillen versehene Walze (3) und eine glatte (ungerillte) Walze (4), die auf einem bewegbaren Rahmen (14) schwenkbar gegenüber dem festliegenden Rahmen (4) derart angeordnet ist, da/3 sie gegen diesen Rahmen durch Andrückeinrichtungen (24) bewegt werden kann.

25. Profilgebende Einheit nach Anspruch 24, g.e kennzeiohnet durch einen beweglichen Rahmen (14) der von zwei gegenüberliegenden Seitenteilen (14 , 14 ) gebildet wird, von welchen Jedes ein Lager (19) für eines der Enden der glatten Walze oder dergleichen trägt und ein Paar an den Seitenteilen angeordneten Mechanismen (24) aus Zylinder und Kolben, wobei die Seltenteile verbunden sind durch einen an dem einen Seltenteil befestigten, jedoch in eine Ausnehmung Im anderen Seitenteil mit Spiel eingepassten Drehstab _3oj„

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