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Brückner-Maschinenbau Gernot Brückner, Tittmoning =================================================
Vorrichtung zum Zerfasern von verstreckten Kunststoff-Folien Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Zerfasern von verstreckten Kunststoff-Folien mit einer rotierenden
Walze, die an ihrem Umfang in Berührung mit der Folie kommende Nadeln trägt, deren
Umfangsgeschwindigkeit größer als die Bewegungsgeschwindigkeit der Folie ist.
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Für verschiedene Produktionszweige, beispielsweise in der Textilindustrieg
werden Kunststoff-Fasern benötigt, die durch Zerfasern (Fibrillieren) von verstreckten
Kunststoff-Folien hergestellt werden.
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Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen die Zerfaserung (Fibrillierung)
der Folien mittels rotierender Walzen erfolgt, deren Nadeln in mehreren, über den
Walzenumfang verteilten, etwa parallel zur Walzenaehse verlaufenden Reihen angeordnet
sind, wobei die Nadeln benachbarter Reihen gegeneinander versetzt angeordnet sind.
Die Nadelwalze wird längs einer verhältnismäig großen Umfangs zone von der Folie
umschlungen, Die Umfangsgeschwindigkeit der Nadelwalze ist dabei nur wenig größer
als die Bewegungsgeschwindigkeit der Folie. Der Hauptnachteil dieser bekannten Vorrichtungen
besteht darin, daß die mit Nadeln besetzten Walzen (Nadelwalzen) wegen der erforderlichen
großen Zahl der Nadeln in ihrer
Herstellung sehr teuer sind.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der bei vereinfachter Nadelwalze eine
verbesserte Zerfaserung erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Winkel
der von der Folie durchlaufenden Walzen-Umschlingungszone zwischen 10 und 30°, vorzugsweise
zwischen 15 und 250 liegt, daß ferner die Nadeln in Form einer Schraubenlinie am
Walzenumfang angeordnet sind und die Drehzanl der Walze so groß ist,
daß alle Nadeln der Walze eine quer zur Transportriehtung der Folie verlaufende
Linie auf der Oberfläche der Folie während ihres Hindurchlaufens durch die Walzen-Umschlingungszone
wenigstens einmal-passieren.
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Da die erfindungsgemäße Nadelwalze nur eine verhaltnismäßig geringe
Zahl von Nadeln aufweist, ergeben sich sehr niedrige Herstellungskosten; zugleich
verringert sich mit der Zahl der Nadeln die Gefahr von Nadelbeschädigungen und dadurch
bedingten Betriebsstörungen.
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Die Bestückung der Walze mit einer einzigen, in ei ner Schraubenlinie
angeordneten Nadelreihe und die @ahl einer gegenüber der bekannten Vorrichtung viesentlich
kleineren Umschlingungszone bedingt eine Erhöhung der Walzendrehzahl und damit verbunden
eine Erhhung der Relativgeschwindigkeit zwischen. den Nadeln und der Folie. Hiergegen
bestanden in der Fachwelt bisher Bedenken, da bei den bekannten Vorrichtungen (mit
zahlreichen Nadeln, einer großen Umschlingungszone und einer niedrigen Relativgeschwindigkeit)
eine Erhöhung der Nadelgeschwindigkeit vielfach zu Strukturveränderungen sowie zum
Abreissen
und Aufwickeln einzelner Fasern führte.
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Bei den der Erfindung zugrunde liegenden Versuchen hat sich dagegen
überraschend herausgestellt, daß sich durch die geringe Nadelzahl, die kleine Umschlingungszone
und die hohe Relativgeschwindigkeit eine wesentlich Verbesserte Zerfaserung ergibt.
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Erfindungsgemäß ist es besonders günstig, wenn die Walze eine solche
Drehzahl aufweist daß dle Linie auf der Oberfläche der Folie während ihres Hindurchlaufens
durch die Walzen-Umschlingungszone höchstens dreimal von allen Nadeln der Walze
passiert wird. Bei noch höheren Drehzahlen der Nadelwalze ist unter Umständen mit
einer ungleichmäßigen Zerfaserung zu rechnen.
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Um die Beanspruchung der Nadeln möglichs' gering zu halten, ist bei
einer Vorrichtung, bei der die Drehrichtung der Walze gleichsinnig mit der Bewegungsrichtung
der Folie ist, erfindungsgemäß vorgesehen1 daß die Nadeln mindestens im. Bereich
ihrer äußeren Enden gegenüber der radialen Lae entgegen der Walzendrehrichtung um
einen Winkel zwischen 10 und 500 vorzugsweise zwischen 20 und 400 geneigt sind0
Diese und weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden 3eschreibung
eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles hervor. Es zeigen
Fig.1 eine Prinzipdarstellung uerschnitt) einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig.2
eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Nadel-Walze:
Fig.3 und 4 Ausschnitte
"A" aus der Fig.1.
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Die in der Fig.1 im Prinzip veranschaulichte Vorrichtung zum Zerfasern
von verstreckten Kunststoff-Folien enthält eine in Pfeilrichtung 7 drehende Nadelwalze
1 sowie eine untere und eine obere Umlenkwalze 2 bzw.
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3, über die eine in Pfeilrichtung 8 transportierte Kunststoff-Folie
4 geführt wird. Die Nadelwalze 1 weist am Umfang in Form einer einzigen Schraubenlinie
5 angeordnete Nadeln 6 auf (vgl. Fig.2), die mindestens im Bereich ihrer äußeren
Enden gegenüber der radialen Lage (r) entgegen der Walzendrehrichtung um einen Winkel
ß geneigt sind.
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Der Winkel ß liegt zwischen 10 und 50°, vorzugsweise zwischen 20 und
und (vgl. Fig.3 und 4). Die Nadeln können dabe entweder geradlinig (wie in Fig.3)
oder gekrümmt (wie in Fig.4) ausgebildet sein.
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Die in Pfe lrichtung 8 transportierte Folie berührt den Walzenumfang
nur in einer verhältnismäßig kleinen Walzen-Umschlingungszone, deren Winkel a zweckmäßig
zwisenen 10 und 30°, vorzugsweise zwischen 15 und 25° liegt.
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Peim Zerfasern (Fibrillieren) einer Kunststoff-Folie 4 mit der erfindungsgemäken
Vorrichtung ist die Drehzahl der Nadelwalze 1 so groß; daß alle Nadeln 6 der Walze
ernte quer zufl Transportrichtung der Folie 4 (Pfeilrichtung 7) verlaufende Linie
(beispielsweise 4') auf der @@erfläche der Folie während ihres Hindurchlaufens durch
die Valzen-Umschlingungszone wenigstens einmal passieren.
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@as @edeutet also, daß die Naielwalze 1 wenigstens eine Umdrenung
ausführt, während die Linie 4' die Walzen-Umsch@ingungszone (Winkelα) durchläuft.
Die mit verhältnismäßig hoher Umfangsgeschwindigkeit mit der in Pfeilrichtung 8
geförderten Folie 4 in Berührung kommenden Nadeln 6 bewirken das gute Zerfasern
der Kunststoff-Folie.
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Wie die der Erfindung zugrunde liegenden Versuche zeigen, läßt die
Qualität der aus der Folie hergestellten zerfaserten (fibrillierten) Garne stark
nach, wenn die Relativgeschwindigkeit zwischen den Nadeln und der Folie eine bestimmte
Grenze überschreitet, d.h. wenn sie so hoch gewählt wird, daß jede Nadel 6 der Walze
1 die Linie 4' der Folie 4 öfter als etwa dreimal passiert.
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Bei den Versuchen wurden unter anderem mit einer Nadelwalze von 180
min Durchmesser und einer Walzen-Umschlingungszone (Winkel) von etwa 200 folgende
Resultate erzielt (Werte weitgehend abgerundet): In der nachstehenden Tabelle bedeuten
a = effektive Drehzahl der Nadelwalze [U/min] b = Umfangsgeschwindigkeit der Nadeln
auf der Nadelwalze [m/min] c = Bewegungsgeschwindigkeit der Folie [m/min] d = Relativgeschwindigkeit
zwischen Nadelwalze und Folie (b:c) e = Zahl der Umurehungen der Nadelwalze während
des Hindurchlaufens einer Querlinie 4' der Folie durch die Walzen-Umschlingungszone.
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Versuch a b c d e I )6Ö 210 5 42:1 13 II 810 460 25 18:1 TII 31fl,
460 15 30:1 1 IV 1780 1005 5 201:1 @@,2 Die beste Zerfaserung der Kunststoff-Folie
ergab sion beim Versuch II. Ein deutlicher @ualitat@@@fall war - aus@ehend vom Erg@bnis
des Versuches II - bei der Zerfaserung
des Versuches I zu erkennen.
Vollkommen unbrauchbar war dagegen das Ergebnis von Versuch IV, dessen flbrilliertes
Material sehr ungleichmäßig war una unzerfaserte Folienstreifen (sogenannte Bändchen)
enthielt.
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Es kann also zusammenfassend gesagt werden, daß sich mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung die besten Zerfaserergebnisse erzielen lassen, -wenn die Nadelwalze
während des Hindurchlaufens der (gedachten) Querlinie auf der Folie durch die Walzen-Umschlingungszone
nur etwa ein bis zwei Umdrehungen ausführt.