DE1965054C3 - Verfahren zur Herstellung von Vliesen aus Endlosfäden - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Vliesen aus Endlosfäden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 31 48 101 bekannt Bei diesem bekannten Verfahren dienen die beidseitig einströmenden Gasströme sowohl zur Herstellung der gegenseitigen Berührungspunkte, an denen die Fäden miteinander verschweißen, als auch zur Verminderung des Fadentiters. Außerdem befördern üie gleichzeitig die Fäden auf die Transportfläche. Dadurch ist es nicht möglich, die Verstreckung der Fäden, durch die die molekulare Orientierung der Filamente verändert wird, unabhängig von der Struktur des Vlieses, die durch die Zahl und Lage der Berührungspunkte sowie die Schlaufenlage der Fäden bestimmt wird, unabhängig voneinander einzustellen. Bei höheren Verstreokgraden sind außerdem erhebliche Energien notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Herstellungsverfahren der bekannten Gattung bei möglichst geringem Energieverbrauch Vliesstoffe mit hoher Einreiß- und Weiterreißfestigkeit herstellen zu könncm, das heißt Vliesstoffe, bei denen sowohl die Reißfestigkeit der Einzelfäden durch entsprechende molekulare Orientierung wunschgemäß gestaltet werden kann, ills auch die Festigkeit der Vliesstruktur als solche entsprechend gestaltbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemiiß darin, daß die Fäden nach Verlassen der Spinndüsen zu* nächst in einem Blasschacht der Einwirkung der beidseitigen Gasströme zum Zweck der Berührung und Verschweißung ausgesetzt werden, während die Fäden unter Zugspannung stehen, die durch Einwirkung einer anschließenden pneumatischen Abzugsvorrichtung auf die Fäden erzeugt wird, durch welche die Fäden auf die bewegte Fläche weiterbefördert werden. Dadurch wird eine Bündelung der Fäden erzielt, bevor die Fäden auf die Ablagefläche gelangen, ohne daß bereits eine s.arke gegenseitige Verschlingung der Fäden erfolgt ist Die Vliesstruktur des so hergestellten Vlieses unterscheidet sich daher von der gemäß US-PS 31 48 101 darin, daß Bündel von teilweise miteinander verschweißten Fäden vorliegen, während gemäß US-PS 31 48 101 eine netzari'^e Struktur von miteinander verschlungenen und an den Kreuzungsstellen verschweißten Einzelfäden vorliegt Die Bündelung von Fäden ist einerseits wünschenswert für die spätere Verwendung der Vliese, da man beispielsweise eine höhere Einreiß- und Weiterreißfestigkeit erzielt, als wenn die Fäden alle einzeln vorliegen. Dieses ist besonders dann erforderlich, wenn das Vlies genadelt oder perforiert wird, wie es beispielsweise bei Tuft-Teppichen geschieht Das Durchstoßen des Fadenverbandes schwächt die Reißfestigkeit des Vlieses, was durch eine Bündelung der Fäden vermindert wird. Andererseits ist es grundsätzlich wirtschaftlich, wenn man für mar ehe Anwendungsfälle, die ähnlich dem vorgenannten dickere Fäden bei gleichem Flächengewicht verlangen, zunächst dünnere Fäden spinnt und diese, bevor sie zu einem Vlies abgelegt werden, sich berühren läßt, damit sie mehr oder weniger gebündelt im Vlies vorliegen. Mit zunehmendem Fadendurchmesser nimmt nämlich die spezifische Zugkraft, die man durch die Luftströmung aufbringen kann, stetig ab. Günstige Bedingungen liegen beispielsweise bei Fadendurchmessern von etwa 20 μ vor. Vergrößert man den Fadendurchmesser bei gleichem Schmelzedurchsatz aus der Spinnbohrung, so sind immer höhere Luftgeschwindigkeiten und damit höhere Energieverbräuche zur Erzeugung von gleich festen Fäden nötig. Es ist daher in vielen Bereichen wirtschaftlicher, wenn man zunächst dünnere Fäden spinnt und diese zu Bündeln zusammenfaßt, wodurch dann dickere Fäden simuliert werden.

Aus der CH-PS 4 44 107 ist es zwar bekannt, einen Vliesstoff aus Mischfasern herzustellen, wobei Bündel von unterschiedlichen Filamenten aus eng benachbarten Düsenbohrungen ausgesponnen und der Einwirkung seitlicher Luftstrome ausgesetzt werden. Je nach dem Abstand der einzelnen Bohrungen voneinander kann die Verschweißung der Filamente zu einem Misch-Profilfaden oder die bloße mechanische Bündelung ohne Verschweißung erreicht werden. Aber die Einwirkung von seitlichen Luftströmen bei dem bekannten Verfahren dient dabei nicht der Bündelbildung und der Herbeiführung einer gegenseitigen zufälligen Berührung der Fäden, sondern lediglich der Kühlung bzw. Aufheizung der bereits abgezogenen Fäden.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung ist es wesentlich, daß die Bündelung im gespannten Zustand der Fäden erfolgt, und daß die Fäden dort zwar nicht mehr schmelzflüssig sind, aber doch noch eine gewisse Tem* peratur haben, die sie miteinander verschweißen oder Verkleben läßt. Würde man die Fäden zu früh, also kurz unterhalb der Spinndüse im nahezu vollständig schmelzflussigen Zustand zusammenbringen, so würden sich die gleichen Schwierigkeiten ergeben, als ob man von An* beginn dickere Fäden spinnt; Die Luftleistung müßte

zur Erzielung bestimmter Bruchfestigkeit und Bruchdehnung der Fäden entsprechend gesteigert werden. Bringt man sie zu spät zusammen, so findet eine Bündelung durch Verschweißen nicht mehr statt. Die Zusammenführung der Fäden in der Zone zwischen Abzugskanal und Auffangband ist ebenfalls nicht günstig, weil dort die Spannung auf die Fäden durch Verzögerung der Luftströmung bereits nachgelassen hat und ein Aneinanderfügen von mehreren Fäden wegen der dann langsameren Abkühlung zu einer Desorientierung der bereits erzielten molekularen Orientierung führen würde. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es nun, die Fäden so zu bündeln, wie es für die technologischen Werte der Fäden und für die spätere Verwendung des Vlieses sinnvoll ist

Man kann die Fäden zum Zwecke der Verschweißung und/oder des nochmaligen Verstreckens zwischen der Spinndüse und dem Luftkanal über ihre Erweichungstemperatur erwärmen. Es ist auch möglich, die Fäden zur Berührung turbulent oder gesteuert pulsierend quer anzublasen.

In der einzigen Figur ist schematisch das Verfahren wiedergegeben. Der Spinndüse 2 wird an nicht näher bezeichneter Stelle Schmelze des spinnbaren Rohstoffes zugeführt, die aus den Spinnöffnungen 1 austritt Handelt es sich um Runddüsen, so befinden sich die Spinnbohrungen auf konzentrischen Kreisen, bei Längs- und Rechteckdüsen sind zweckmäßigerv/eise mehr als eine Reihe von Bohrungen angebracht, denn dann gelingt es verhältnismäßig einfach, in der Abkühlzone 3, die zwisehen Spinndüse 2 und Abzugskanal 4 liegt, die Fäden miteinander in Berührung zu bringen und an den Berührungsstellen zu verschweißen oder zu verkleben. Der Luftkanal 4 wird in bekannter Weise über Schlitze 5 von einem Gas, vorzugsweise Luft versorgt, so daß eine in der Zeichnung abwärts gerichtete Strömung entsteht. Auf den Raum oberhalb des Kanals wird eine Saugwirkung ausgeübt (Injektorwirkung), die die Fäden in den Kanal einsaugt Die Fäden aus den nebeneinanderliegend^n Lochreihen oder -kränzen laufen konvergent auf diesen Kanal zu. In einem gewissen Abstand zum Luftkanal 4 befindet sich das luftdurchlässige Ablageband 6. Die Fadenschar wird in dieser Zone über dem Auffangband hin und her bewegt, um ein gleichmäßig schweres Vlies zu erzeugen. In dieser Zone sollten die Fäden bereits so weit ibgekühlt sein, daß hier wegen der immer geringer werdenden Luftgeschwindigkeit die Bündelung durch Verschweißen nicht mehr oder nur noch in geringem Maße auftritt.

Um breite Vliese zu erzenen, werden mehrere dieser Einheiten, bestehend aus Spinndüse, Blasschacht, Luftkanal und der hier nicht gezeigten Einrichtung zum Schwenken der Fadenschar nebeneinander in einer bestimmten Stellung zu dem beweglichen Auffangband angeordnet. Dabei is·« es möglich, aus benachbarten Spinndüsen chemisch und/oder physikalisch unterschiedliche Fäden aus/uspinnen und zu einem Vlies zu vermischen.

Die unregelmäßige Bündelung der Fäden beginnt in der Zone 3, in der Abkühl- oder Anblaszone. Hier wird im allgemeinen zur Abkühlung der Fäden LuIt quer durch die Fadenschar hindurchgeblasen, wie i:s der Pfeil 7 im oberen Teil dieser Zone zeigt. Bei den !bei der Spinnvlieserzeugung üblichen hohen Fadengeschwindigkeiten von mehr als 2000 m/min genügt es häufig, zur Abkühlung die Luftinenge zu ersetzen, die von den Fäden durch Reibungswirkitng mitgeschleppt wird, indem man sie von beiden Seiten dieses hier mit 8 bezeichneten Blasschachtes einführt wie es die Pfeile 9 zeigen. Für das gleichmäßige Spinnen ist es häufig von Vorteil, wenn man die Fäden direkt unterhalb der Düse noch nicht anbläst, dan.it eine Abkühlung der Spinndüse 1 an der Stirnseite vermieden wird. In diesem oberen Teil 10 ist es jedoch häufig vorteilhilft, wenn man Luft dort absaugt und dabei auch Zerfallsprodukte aus der Schmelze, wie monomere Dämpfe, abführt

Wenn bei einer Längsdüse, und das gleiche gilt auch für eine Runddüse, die Spinnbohrungen in mehr als zwei Reihen angeordnet sind, so kommt es durch die von der Luftströmung im Kanal 4 ausgeübten turbulenten Schwankungen, die sich auf die Fäden übertragen, bei nicht zu groß gewähltem gegenseitigem Abstand der Spinnbohrungen schon häufig zu regellosen Berührungen der Fäden und damit zu den gewünschten Verschweißungen. Durch die Queranblasung 7 bzw. das Einblasen 9 kann die Berührung jedoch verstärkt und vor allem gesteuert werden. So kann man die Kühlluft pulsierend einblasen. Einen wesentlichen Einfluß auf die Stärke der Bündelung hat auch die temperatur der Düse und damit die der austretenden Schmelze.

Die Bündelung geschieht im allgemeinen unregelmäßig, denn die vorher erwähnten turbulenten Schwankungen vom Luftkanal 4, aber auch eine gewisse Turbulenz, die i<n Unterschied zu anderen Spinnverfahren hier bewußt in der Zone 3 hervorgerufen werden kann, führen entsprechend dem statistischen Charakter der Turbulenz zu unregelmäßigen Bündelungen. Für viele Produktanwendungen sind diese und nicht die vollständige Verbindung von zwei oder mehreren Fäden in ihrer gesamten Länge erwünscht.

Beim Spinnen von Polypropylen ist es verhältnismäßig einfach, eine Fadenbündelung zu erzielen, denn die Fäden behalten lange ihre Kleb- oder Verschweißfähigkeit. Bei Polyamid und Polyester ist es häufig schwieriger, eine stärkere Bündelung zu erzielen. Nach der Erfindung kann man dann in tieferen Bereichen der Anblaszone 3 die Fäden durch Strahlen oder heiße Gasstrome nochmals erwärmen und sie dort, wo die Fadenscharen aus den verschiedenen Lochreihen schon dichter nebeneinander verlaufen, in Berührung miteinander bringen.

Diese zweite Erwärmung kann auch dazu -Jienen, daß man die Fäden dieser Stelle nochmal" verstreckt und damit bessere Festigkeiten erzielt. Die unten am Faden angreifende Kraft wird dabei gestuft zur Verstreckung eingesetzt: Ein Teil der Kraft wird in dieser zweiten Verstreckungszone verbraucht, ein weiterer gelangt in den Bereich unterhalb der Spinndüse, wo sich der Faden aus der Schmelze bildet (ein dritter Teil wird zur Überwindung der Reibung des Fadens an der umgebenden Atmosphäre verbraucht). Ein Fadenriß entsteht um leichtesten in der oberen Zone, wo der Fa den seine Endfestigkeit noch nicht erreicht hat. Wenr. dort nicht die gesamte Verstreckungskraft angreift, so ist die Gefahr des Fadenrisses vermindert.

Wenn es darauf ankommt, möglichst hohe Festigkeiten und geringe Dehrcngen zu erzielen, so müssen von der Luftströmung im Kanal 4 möglichst hohe Kräfte auf den oberen, verformbaren Teil der Fäden in der Nähe der Spinndüse ausgeübt werden. Die Fäden dürfen dann nicht eher zusammengeführt werden, als bis sie etwa ihre maximale Orientierung erreicht haben. Bei zu früher ZusamnUnlfuhnnig wird die Abkühlung Und damit die Einfrierung ides erreichten Orientierungszustandes behindert. Eine bereits erzielte Orientierung kann dadurch wieder verringert werden. Eine Ontimie·

rung des Verfahrens für das jeweils gewünschte Produkt kann leicht über das Experiment durch die Variation der verschiedenen Parameter wie Spinntemperatur, Anblasung, Abstand zwischen Spinndüse und Abzugsluftkanal, Temperatur bzw. Feuchtigkeit in der Zone 3 usw., gefunden werden.

Die Bündelung von Fäden ist für Vliese, die aus Gründen der WeiterreiOfestigkeil dickere Fäden haben sollen, im allgemeinen wirtschaftlicher, als wenn man durch höhere Luflgeschwindigkeiten hinreichend gute, dicke Fäden erzeugt. Auf der anderen Seite wird häufig eine Kombination von dünnen und dicken Fäden gewünscht, z. B. bei Filtern. Durch die unterschiedliche Orientierung an den Verschweißungsstetlen und denen, wo die Fäden nicht miteinander in Berührung stehen, ergeben sich weitere besondere Eigenschaften des Vüeses. Bei geringerer Orientierung und bei geringerer Kris!s!!:r:iist, die hssjfi" darr;:', in Einkisü" sieh!, haben die Fäden einen geringeren Erweichungspunkt. Dadurch können die Fäden, wenn sie durch Hitzeverschweißung miteinander zu einem Vlies verbunden werden sollen, an diesen Stellen verschweißt werden, ohne daß die übrigen Bereiche zuviel von ihrer Festigkeit aufgeben.

Auch beim Verfestigen des Vlieses durch Nadeln hat die Bündelung von Fäden große Vorteile. Ein Vlies mit etwa 15 μ Fadendicke würde durch die Nadeln zerschlagen werden, dagegen weichen größere Titer den Nadeln aus und werden verfilzt. Die Mischung aus dikken und dünnen Fäden, wobei die dicken durch Verschweißen simuliert werden, hat bei Nadelvliesen außerdem den Vorteil, daß sich die dünnen Fäden besser miteinander verhaken, den Verband gleichmäßiger füllen und beispielsweise bei Teppichböden, bei denen man eine Deckschicht auf das Spinnvlies aufnadelt, diese Deckschicht besser mit der Spinnvliesbasis verbunden ist. Die unterschiedliche Orientierung sowohl zwischen den Einzel- und Bündelfäden, als auch in verschiedenen Abschnitten dieser Fäden trägt zu einer weiteren Verbesserung derartiger Nadelvliese bei. Auf der einen Seite sollen feste und steife Fäden vorhanden sein, um dem Vlies Volumen und Elastizität zu geben, auf der anderen Seite sollen sich die Fäden beim Nadeln wiederum gut verfilzen und verziehen lassen, dqnn besonders bei Endlosfäden wird sonst der Vliesverband beim Nadeln zu stark zusammengedrückt Mil den regellos gebündelten Fäden lassen sich durch die unterschiedlichen Orientierungen beide Erfordernisse miteinander verbinden.

Eine Ausführungsform der Erfindung sei an folgendem Beispiel gegeben:

Beispiel

Aus einer Rechleck-Spinndüse, bei der 400 Spinnbohrüngen mit einem Durchmesser von 0,6 mm in drei Reihen parallel zueinander angeordnet waren, wurde Polypropylen mit einer Temperatur von 315° C ausgesponnen. Unterhalb der Düse wurde der Spinnrauch aus dem Bereich 10 in Fig. I abgesaugt. Der Abstand zwischen Spinndüse und Luftkanal 4 betrug etwa 13 m, der Durchsatz aus der einzelnen Spinnbohrung Ö,5g/mii. Die Luftgeschwindigkeit im Kanal betrug 9000 m/min, die Fäden wurden über seitwärts am Blasschacht 8 angebrachte Luftverteilüngsleitungert angeblasen mit Lufttemperaturen, die sich in Richtung des Fadenverlaufes von etwa 80 auf 20°C stetig erniedrigt. Die Bündelung der Fäden war etwa so, daß neben den Einzelfäden, die einen Titer von 2 bis 3 dtex hatten, im Mittel etwa 5 bis 10 Fäden unregelmäßig, d.h. längs kürzerer oder längerer Abschnitte, miteinander verbunden waren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Vliesen uus Endlosfäden eines schmelzspinnbaren synthetischen Materials, wobei die Fäden als im wesentlichen parallele Filamente die Spinndüsen verlassen und auf ihrem Weg zu einer das Vlies aufnehmenden und abtransportierenden bewegten Fläche durch Einwirkung von beidseitig gegen die Fäden gerichteten Gasströmen auf einer Wegstrecke, auf der die Fäden noch plastisch sind, im Fadenttter vermindert und an regellos verteilten Punkten in gegenseitige Berührung gebracht sowie auf die bewegte Fläche weiterbefördert werden, dadurch gekennzeichn e t, daß die Fäden nach Verlassen der Spinndüsen (1) zunächst in einem Blasschacht (8) der Einwirkung der beidseitigen Gasströme zum Zweck der Berührung und Verschweißung ausgesetzt werden, während die F^den unter Zugspannung stehen, die durch Einwirkung einer anschließenden pneumatischen Abzugsvorrichtung (4) auf die Fäden erzeugt wird, durch welche die Fäden auch auf die bewejfte Fläche (6) weiterbefördert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden zum Zwecke der Verschweißung und/oder des nochmaligen Verstreckens zwischen Spinndüse (1) und Luftkanal (4) über ihre Erweichungstemperatur erwärmt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden zur Berührung turbulent oder gesteuert pulsierend quer angeblasen werden.