DE1942166C3

DE1942166C3 - Verfahren zum Fibrillieren eines Folienbandes

Info

Publication number: DE1942166C3
Application number: DE1942166A
Authority: DE
Inventors: John Geoffry Blacker; Henry Stanley Pontypool Monmouthshire Ostrowski; John Francis Lloyd Roberts
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1968-08-19
Filing date: 1969-08-19
Publication date: 1978-06-01
Also published as: FR2015928A1; NO127674B; DE1942166A1; GB1235122A; CH516019A; CA932513A; DK127604B; DE1942166B2; BR6911586D0; ZA695849B; SE348238B; US3771306A; AT311534B; BE737463A; NL6912566A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fibrillieren eines Folienbandes durch Hindurchführen eines fortlaufenden, unter Spannung stehenden Folienbandes durch Falschzwirnvorrichtungen.

Bei einem derartigen, durch die FR-PS 14 53 292 bekannten Verfahren wird das Folienband einer Falschzwirnvorrichtung zugeführt, welche aus zwei rotierenden Scheiben besteht, die das zu fibrillierende Folienband durch Berührungskontakt bewegen. Diese Scheiben laufen in entgegengesetzter Richtung um, und die Umlaufrichtung der einzelnen Scheiben wird in kurzen Intervallen umgekehrt. Diese Vorrichtung läßt eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit beim Fibrillieren eines Folienbandes nicht zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, das eine wirkungsvolle Fibrillierung eines faserbildenden Folienbandes bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Folienband der Einwirkung von mindestens zwei durch ein Strömungsmedium betriebenen Falschzwirnvorrichtungen derart ausgesetzt wird, daß die dem Folienband erteilte Verzwirnungsrichtung zwischen aufeinanderfolgenden Falschzwirnvorrichtungen vollkommen umgekehrt wird.

Es wird angenommen, daß die vollkommene Umkehrung der Verzwirnung in dem Material zwischen aufeinanderfolgenden Falschzwirnvorrichtungen durchgreifende Spannungs- und Schexkräfte hervorruft, wodurch eine sehr wirkungsvolle Fibrillierung stattfindet.

Es wurde gefunden, daß durch Einführung einer Falschverzwirnung in ein Band oder einen Streifen mit Hilfe von gegenläufig umlaufenden Strömen eines Mediums eine weit wirksamere Fibrillierung eines Bandes ergeben als durch Anwendung von mechanischen Falschverzwirnungsvorrichtungen, und zwar weil eine nicht definierte sekundäre Einwirkung des Mediums stattfindet, welche die Faserbildung vermehrt, welche durch die vollkommene Umkehrung der Verzwirnung in dem Strang hervorgerufen wird, so daß auf diese Weise eine verbesserte Gleichmäßigkeit der

ι ο Faserbildung stat tfindet.

Die gemäß der Erfindung zu fibrillierenden Folienbänder können aus irgendeinem polymeren Stoff, wie z. B. Polypropylen, Polyamid und Polyester bestehen.
Bänder mit verbesserter Fibrillierungstendenz enthal- > ten eine Vielzahl von in Abstand voneiander angeordneten Riefen, die parallel zur Längsrichtung der Orientierungsachse angeordnet sind. In gleicher Weise können auch fibrillierbare Bänder beim Verfahren der Erfindung verwendet werden, welche aus zwei ode·

.»ο mehr miteinander verbundenen Schichten bestehen, welche unterschiedliche Schrumpfeigenschaften besitzen.

In gewissen Fällen ist es vorteilhaft, die fibrillierbaren Folienbänder zu erwärmen, bevor diese durch die gegenläufigen Ströme des Mediums geführt werden.

Als Strömungsmedium wird beim Verfahren gemäß der Erfindung vorzugsweise Luft verwendet, jedoch können auch andere Medien, wie beispielsweise Dampf verwendet werden, welche keine schädliche Wirkung auf das zu behandelnde Band oder den Streifen ausüben.

Nach dem Verfahren der Erfindung behandelte

Bänder oder Streifen können direkt weiter verarbeitet werden, beispielsweise zur Herstellung von Schnüren oder Textilgegenständen, wobei auch ein gewisser

.15 Betrag einer möglichen Verzwirnung eingeführt werden kann, bevor die fibrillierten Stoffe weiter verwendet werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung läßt man die Verzwirnung, die man dem Gebilde durch die erste durch ein Strömungsmedium hervorgerufene Falschverzwirnung erteilt hat, über eine Heizzone zurücklaufen, welche vor der Falschverzwirnungsvorrichtung angeordnet ist. Wenn das Verfahren in dieser Weise durchgeführt wird, so wird mindestens ein Teil der zuerst eingeführten Verzwirnung in dem Band wärmefixiert, wobei diese fixierte Verzwirnung zeitweilig entfernt, umgekehrt und wiederum in der folgenden Falschverzwirnurigsvorrichtung aufgehoben wird. Wenn man ein derart behandeltes Band teilweise oder vollkommen erschlaffen läßt, so wird dieses das Bestreben haben, in den fixierten verzwirnten Zustand zurückzukehren, und auf diese Weise wird eine Bauschigkeit und Elastizität entwickelt. Die so entwikkelte Bauschigkeit kann fixiert werden, und die

ss elastischen Eigenschaften können durch eine weitere Wärmebehandlung unter geregelten Spannungs- oder teilweise Erschlaffungsbedingungen bei einer erhöhten Temperatur modifiziert werden, die gewöhnlich höher ist a'3 die erste Wärmefixirrungstemperatur. Die beschriebenen Wärmebehandlungen können kontinuierlich durch in geeigneter Weise angeordnete Heiz- und Erschlaffungsvorrichtungen durchgeführt werden, oder die zweite Wärmebehandlung kann auch mit einer Spule il^s fibrillierten Materials durchgeführt werden,

hs welche mit einer geringeren Geschwindigkeit als der Zuliefergeschwindigkeit aus der letzten Falschzwirnvorrichtung aufgewickelt worden ist, d. h., daß das Gebilde mit einer Überförderung der Aufwickelvorrich-

tung zugeführt worden ist, so daß durch diese Überförderung die notwendige Spannungserschlaffung durchgeführt werden kann.

Es ist auch möglich, mit mehr als zwei derartigen Falschzwirnvorrichtungen, beispielsweise mit vier Falschzwirnvorrichtungen zu arbeiten, d. h. also, daß der gesamte obige Vorgang wiederholt wird. Es hat sich gezeigt, daß hierdurch höhere Arbeitsgeschwindigkeiten oder ein wirtschaftlicherer Luftverbrauch ermöglicht wird. Außerdem wurde festgestellt, daß die Fibrillierung dabei von der Verarbeitungsgeschwindigkeit unabhängig ist.

Andere Versuche haben gezeigt, daß das Ausmaß der Fibrillierung vom Abstand der Falschzwirnvorrichtungen weitgehend unabhängig ist.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine sehr gute Fibrillierung mit verbesserter Gleichmäßigkeit erzielt was sich aus den niedrigen Fasertitern und den niedrigen Verhältnissen der Faserbrei/en zu den Faserstärken der fibrillierten Produkte ergibt. Weiterhin werden weniger freie Faserenden und Faserschlingen erzielt.

Der Erfindungsgegenstand wird nunmehr im einzelnen anhand von Beispielen in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch eine Apparatur zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, und

Fig.2 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung von zwei gegeneinander umlaufenden Wirbelströmen, und die

F i g. 2a und 2b zeigen Querschnitte durch die Vorrichtung der F i g. 2.

Konstruktionseinzelheiten einer Vorrichtung, wodurch mit Hilfe von im Gegensinn umlaufenden Wirbelströmen entgegenlaufende Falschverzwirr. jng;n erzielt werden können, sind in den F i g. 2, 2a und 2b dargestellt, wobei die Vorrichtung 11 aus einem U-förmigen Teil besteht, das parallelliegende Einzelteile 22, 22' aufweist, die Bohrungen 23, 23' enthalten, deren Achsen fluchten.

Die Bohrungen 23, 23' sind mit radial gerichteten, mit Bezug aufeinander ausgerichteten parallelwandigen Schlitzen 25, 25' versehen, welche das Einlegen des zu bearbeitenden Materials in die Vorrichtung erleichtern. Im Inneren der Vorrichtung 11 befindet sich eine Verteilerbohrung 29, die parallel zu den koaxialen Bohrungen 23,23' angeordnet ist. Die Verteilerbohrung 29 ist durch eine Leitung 31 mit einer Anlage zur Erzeugung des Druckmediums verbunden, die auf der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die Verteilerbohrüng 29 ist durch Leitungen 27, 27' mit den Bohrungen 23, 23' verbunden, wobei diese Leitungen 27,27' tangential und senkrecht zu den Achsen der Bohrungen 23, 23' verlaufen. Die Austrittsöffnungen der Leitungen 27, 27' sind derart mit Bezug auf die Wandungen der Bohrungen 23, 23' angeordnet, daß hierdurch Wirbelströme entstehen, welche in den Teilen 22, 22' der Vorrichtung 11 in entgegengesetzten RLntungen verlaufen.

Beim Betrieb der Vorrichtung wird das unter Diuck stehende Medium der Verteilerbohrung 29 zugeführt und gelangt von dort durch die Leitungen 27, 27' in die koaxialen Bohrungen 23, 23', worin im Gegensinn zueinander verlaufende Wirbelströme erzeugt werden. Durch die Bohrungen 23, 23' wird das zu fibrillierende Band ständig hindurchgeführt, und in jeder Bohrung wird durch die im Gegensinn verlaufenden Wirbelströme eine Falschverzwirnung erzeugt. Die Richtung der dem Band erteilten Falschverzwirnung wird in einem Punkt umgekehrt, welcher im wesentlichen in der Mitte zwischen den beiden parallel angeordneten Teilen 22, 22* liegt, wobei wirkungsvolle Querscherkräfte und Spannungen auf das Band ausgeübt werden, so daß dieser hierdurch fibrilliert und viele feine Fasern gebildet werden. In den folgenden Beispielen betragen die Durchmesser der Bohrungen 25 und 23' etwa 4,8 und die Durchmesser der Leitungen 27 und 27' etwa 1,6 mm.

ίο Es wurde gefunden, daß gleichmäßigere Produkte erhalten werden, wenn der Verzwirnungsumkenrpunkt in dem Streifen im wesentlichen stationär gehalten wird, und in dieser Hinsicht hat sich eine Apparatur gemäß F i g. 2 als besonders brauchbar erwiesen.

'⁵ Beispieli

Gemäß F i g. 1 wird ein unverstrecktes Band 1 aus einer Schmelzmischung von Polymeren, bestehend aus 95,5% Polyhexamethylenadipamid und 4,5% Polypropylen, mit einem Titer von 4860 den, einer Breite von 9,5 mm und einer Stärke von 0,055 mm verstreckt und fibrilliert. Das Band wird zunächst zwischen zwei Walzen 3 und 5 verstreckt, welche mit Trennrollen 4 und

6 zusammenwirken und verschiedene Umfangsgeschwindigkeiten besitzen, und zwar im Verhältnis von 1 : 5, so daß hierdurch ein verstrecktes orientiertes Band

7 mit einem Titer von 975 den, einer Breite von 5,0 mm und einer Stärke von 0,028 mm erzielt wird. Das verstreckte Band 7 wird unmittelbar und kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 18 m/Min, einer Heizzone 9 zugeführt und gelangt dann unter einer Spannung von 49 g in zwei im Gegensinn umlaufende Luftwirbelströme, welche durch die in F i g. 2 dargestellte Düsenvorrichtung 1; erzeugt werden. Hierbei wird mit Druckluft von 10,2 kg/cm² gearbeitet. Vor und hinter der Fibrillierungsvorrichtung 11 sind Führungen 13 und 15 angebracht, und zwar in solcher Lage, daß durch die Düsenvorrichtung U ein Wirbelballon in dem Band erzeugt wird, der 6 Schwingungsknoten aufweist, wobei sich ein Knoten 17 auf halbem Wege zwischen den im Gegensinn umlaufenden Wirbelströmen befindet, die durch die Vorrichtung 11 erzeugt werden. Nach der Fibrillierung des fibrillierten Bandes wird dieses mit konstanter Spannung auf einer Spule 19 aufgewickelt.

4s Das fibrillierte Band besitzt folgende Eigenschaften:

Titer des Produktes in den	1035
Mittlerer Titer der Fasern in den	12
Verhältnis von Faserbreite zur
Faserstärke (Wl T)	2,4
Freie Faserenden pro Zentimeter	1,5
Festigkeit (g/den)	1,6

Das fibrillierte Band besteht aus einem kompakten Bündel von im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Fasern (die schmalen Enden einiger Faserquerschnitte sind etwas abgerundet), die eine geringe Längenänderung hinsichtlich der Anzahl der Fasern besitzen und wenig freie Enden oder

ho Schlingen aufweisen.

Beispiel 2

Ei.ie gemäß der F i g. 1 etwas abgewandelte Apparatur wird dazu verwendet, ein Band aus Polyäthylente-(15 rephthalat zu verstrecken, zu fibrillieren und es bauschig zu machen. Das Polyethylenterephthalat besitzt eine innere Viskosität von 0,67 gemessen in o-Chlorphenol bei 25°C. Das Band ist in unverstrecktem Zustand 6 mm

breit und 0,044 mm stark. Die Apparatur der Fig. 1 ist hierbei in der Weise abgewandelt, daß Einrichtungen vorgesehen sind, wodurch die Vorschubwalze 3 auf eine Oberflächentemperatur von 100°C gebracht werden kann. Weiterhin ist eine 20 cm lange Heizplatte mit s einer Oberflächentemperatur von 200° C zwischen den Walzen 3 und 4 angebracht. Die Führung 13 ist hierbei weggelassen, so daß die Verzwirnung durch die Heizzone 9 zurücklaufen kann, die aus einer Heizplatte von 20 cm Länge mit einer Oberflächentemperatur von _K) 22O⁰C besteht.

Das Band wird zwischen den Walzen 3 und 5 mit einem Streckverhältnis von 5,8 :1 bei einer Streckgeschwindigkeit von 61 m/Min, verstreckt, um ein verstrecktes Band von 2,5 mm Breite und 0,013 mm Stärke zu ergeben. Die Vorrichtung zur Erzeugung der beiden im Gegensinn umlaufenden Wirbelströme wird mit Druckluft von 5,6 kg/cm² versorgt, und das fibrillierte Band wird mit einer Spannung von 60 g und einer Geschwindigkeit von 61 m/Min, aufgewickelt. :o

Das bauschige fibrillierte Produkt besitzt einen Titer von 600 den, wobei der mittlere Titer der Einzelfaser etwa 10 den beträgt.

Beispiel 3

Ein Band aus Polyethylenterephthalat mit einer inneren Viskosität von 0,65 und einer Stärke von 0,023 mm wird mit der im Beispiel 2 beschriebenen Apparatur verstreckt, wobei die Heizzone 9 fortgelassen wird und die Temperaturen der Förderwalze und yo der Zwischenheizplattenoberfläche 90 bzw. 220⁰C beträgt. Das Streckverhältnis beträgt hierbei 6,24 : 1 und die Streckgeschwindigkeit 65 m/min. Hierdurch wird ein verstrecktes Band von 3,4 mm Breite und 0,009 mm Stärke erhalten. (Titer 380 den). Das verstreckte Band wird in der im Beispiel 2 beschriebenen Weise fibrilliert, und es ergibt ein Produkt mit einem Titer von 390 den, wobei der Titer einer Einzelfaser im Mittel 5,5 beträgt.

B e i s ρ i e I 4

Ein Band aus Polyethylenterephthalat, wie es im Beispiel 2 verwendet wurde, wird nach diesem Beispiel 2 unter Verwendung eines 180° C warmen elektrischen Heizofens verstreckt, anstelle der Heizplatte 9, um ein verstrecktes Band von 2,4 χ 0,009 mm (270 den) zu ergeben, das nach Beispiel 2 fibrilliert und im erschlafften Zustand bei 200°C wärmebehandelt wird, um ein aufgebauschtes Material von 348 den mit einem mittleren Fasertiter von 4,0 den zu ergeben. so

Vergleichsbeispiele A und B

Ein verstrecktes Polyäthylenband, wie es im Beispiel 3 verwendet wird, wird mit Hilfe einer Serie von mechanisch wirkenden Falschzwirnköpfen fibrilliert. Im Beispiel A wird ein Falschzwirnröhrchen verwendet, wobei das Garn plötzlich innerhalb des Röhrchens seine Richtung ändert, und im Beispiel B wird mit zwei Falschzwirnbuchsen gearbeitet, wie sie in der britischen Patentschrift 7 97 051 beschrieben sind. In beiden Fällen wird mit jeder Vorrichtung derart gearbeitet, daß die dem Band erteilte Zwirnrichtung bei dem Durchgang umgekehrt wird. Weitere Einzelheiten über die mittleren Fasertiter der Produkte sind in der folgenden Tabelle angegeben:

Vorspannung (g)
Nachspannung (g)
Zwirnergeschwindigkeit (U/min)
Bandgeschwindigkeit (m/min)
Mittlerer Fadentiter (den)

Vergleichsbeispiel

A B

4 17

60 20

4000 6000

15 15

23 22

Aus dieser Tabelle ergibt sich, daß mechanische Falschzwirnvorrichtungen sowohl langsam arbeiten als auch eine ungenügende Fibrillierung herbeiführen.

Beispiel 5

Ein Mehrschichtenband von 5 mm Breite und 0,032 mm Stärke wird dadurch hergestellt, daß ein dünner Polyäthylenterephthalatfilm (innere Viskosität 0,65) auf einen ' dünnen gegossenen Film eines Polyesters, bestehend aus 80 Mol-% Äthylenterephthalat und 20 Mol-% Äthylenidophthalat, aufgegossen und dieser dann längs zu 5 mm breiten Bändern geschlitzt wird. Ein solches Band wird dann mit einem Streckverhältnis von 6,96 : 1 wie im Beispiel 2 beschrieben verstreckt (Zuführrollenoberflächentemperatur 8O⁰C), wodurch ein verstrecktes Band mit einem Titer von 275 den mit den Abmessungen von 1,9 χ 0,012 mm erhalten wird, das dann in der ir Beispiel 2 beschriebenen Weise fibrilliert wird. Wenn das fibrillierte Produkt bei 80° C wärmeerschlafft wird so entwickelt sich eine verbesserte Bauschigkeit. Das erschlaffte Material besitzt einen Gesamttiter von 305 den und einen mittleren Fasertiter von 8,8 den.

Beispiel 6

Es wird ein isotaktisches Polypropylenband mil parallelen Längsriefen hergestellt, und zwar durch Schmelzextrusion durch eine entsprechende Düse Dieses Band wird mit einem Streckverhältnis von 7 : 1 verstreckt. Das verstrerkte Band besitzt einen Titer vor 1830 den und eine Breite von 6,5 mm. Es wird in einei Vorrichtung fibrilliert, in der zwei im Gegensinr verlaufende Luftströme mit einem Luftdruck vor 4,6 kg/cm² erzeugt werden. Die Garngeschwindigkei beträgt hierbei 150 m/min und die Aufwickelspannunj 183 g. Es entsteht ein Produkt in Form eines offener Netzwerkes mit einem mittleren Fasertiter von 53 den.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patemanspruche:

1. Verfahren zum Fibrillieren eines Folienbandes durch Hindurchführen eines fortlaufenden, unter Spannung stehenden Folienbandes durch Falschzwirnvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienband der Einwirkung von mindestens zwei durch ein Strömungsmedium betriebenen Falschzwirnvorrichtungen derart ausgesetzt wird, daß die dem Folienband erteilte Verzwirnungsrichtung zwischen aufeinanderfolgenden Falschzwirnvorrichtungen vollkommen umgekehrt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienband ohne Verzwirnung erwärmt wird, bevor es in die Falschzwirnvurrichtunjen eingeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die erste Falschverzwirnungsvorrichtung erteilte Verzwirnung rücklaufen gelassen wird, bis über oder in eine Heizzone, welche sich vor den Falschverzwirnungsvorrichtungen befindet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienband nach dem Durchgang durch die Falschverzwirnungsvorrichtungen mindestens teilweise erschlaffen gelassen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erschlaffte Folienband einer weiteren Wärmebehandlung unterworfen wird.