DE2002850A1 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Fasern und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

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DrWeiter Moll· Chemiefaser Lenzsing
Patentanwälte Aktiengesellschaft

in Lenzing (Osterreich)

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Fasern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von lasern aus einer Polymerfolie, insbesondere aus einer Polyäthylen-, Polypropylen-, Polyester-, Polyamid-, Polyacrylnitril-, Pölytetrafluoräthyien- oder Polyvinylehloridfolie, durch Zerteilen der Folie mittels quer zur Förderrichtung der Folie angeordneter Schneidwerkzeuge und Recken.

Es sind bereits Verfahren bekannt, mit denen Folien in fadenförmige Gebilde aufgespalten oder aufgesplittert werden. Diese Aufspaltung oder Aufsplitterung erfolgt unter i^uerbeanspruchung, wie Drehen, Kitschein, Querdehnen oder durch Führen über Nadelwalzen. Bei den bekannten Verfahren können nur Folien verwendet werden, die eine hohe Spleißneigungaufweisen, d. h. die hoch verstreckt sind. Im allgemeinen kommen nur Polyolefine als Folienmaterial in Frage, Die nötige hohe Verstrekkung der aufzuspleißenden Folie bedingt eine geringe Reißdehnung der daraus hergestellten Fäden, die für textile Einsatzzwecke meist unerwünscht ist. Ein weiterer hiermit verbundener Nachteil besteht darin, daß die so hergestellten Fäden auf Grund ihrer weiterbestehenden Fibrillierungsneiguhg beim Gebrauch weiter auf splittern und "so zu unerwünschter Flusenbildung Anlaß geben. Der Unterschied im Durchmesser der erhal-

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tenen Fäden und somit der Variationskoeffizient des Titers ist relativ groß und gestattet ihre textile Anwendung nur im beschränkten Maße.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten durch Schaffung eines Verfahrens, mit dem die Herstellung von Fasern gleichmäßiger bzw. regelmäßiger Feinheit möglich ist, unter Verwendung von Folien, die nicht hoch verstreckt sind, bei welchem Verfahren auch andere Ausgangsstoffe als Polyolefine eingesetzt werden können. Weiters bezweckt die Erfindung die Hervorbringung wertvoller Eigenschaften der hergestellten Fasern, insbesondere im Hinblick auf die Reißdehnung, Heißfestigkeit, Kräuselung und Titergleichmäßigkeit, um die Fasern besser für textile Anwendungszwecke geeignet zu machen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Fasern aus einer Polymerfolie, insbesondere aus einer Polyäthylen-, Polypropylen-, Polyester-, Polyamid-, Polyacrylnitril-, Polytetrafluorethylen- oder Polyvinylchloridfolie, durch Zerteilen der Folie mittels quer zur Förderrichtung der Folie angeordneter Schneidwerkzeuge und Recken, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Zerteilen der Folie und das Recken gleichzeitig erfolgt, wobei die zur Erzeugung der Reckkraft notwendige Bremsung am Anfang der Reckzone durch die Schneidwerkzeuge selbst, die in einem Abstand von weniger als 0,5 inm voneinander angeordnet sind, hervorgerufen wird. ,

Zweckmäßig wird die Folie im unmittelbaren Zerteil- und Reckbereich ein- oder beidseitig beheizt.

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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zwecks Herstellung einer Kräuselung nach Art einer Kantenkräuselung die Folie im unmittelbaren Zerteilbereich einseitig beheizt und die entstehenden Fasern werden unter einem stumpfen '.Knickwinkel' von den Schneidwerkzeugen abgezogen.

Die Folie kann vor dem Zerteilen vorverstreckt werden. Falls erwünscht, kann das Endlosfasermaterial in Stapelfasern geschnitten werden.

Die Erfindung umfaßt weiters eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Einrichtung zur Zuführung einer Folienbähn zu einer eine Anzahl von nebeneinander angeordneten Schneidwerkzeugen aufweisenden Zerteiieinrichtung für das entstehende Fasermaterial, welche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schneidwerkzeuge in einem Abstand von weniger als Ö,5 mm voneinander angeordnet sind, wobei durch diese eine Bremswirkung auf die Folie ausübbar ist, und daß hinter der Zerteileinrichtung eine mit größerer Geschwindigkeit angetriebene Abzugseinrichtung vorgesehen ist, als der Zulaufgeschwindigkeit der Folie entspricht.

Zur Erzielung von Fasermaterial gleicher Feinheit (Denier) werden die Schneidwerkzeuge in gleichen Abständen voneinander angeordnet. Eine Anordnung der Schneidwerkzeuge in ungleichen Abständen erfolgt dann, wenn Fasermaterial verschiedener Feinheit hergestellt werden soll.

Die Schneidwerkzeuge können an einem feststehenden Band ausgebildet und ein- oder beidseitig der Folienbahn angeordnet sein. Zweckmäßig sind zwei oder mehrere'Reiben von Schneidwerkzeugen hintereinander, d. tu in Laufrichtung der Folie angeordnet, welche quer

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zur Folienbahn gegeneinander versetzt sind. Vorteilhaft sind die Schneidwerkzeuge an beheizbaren Trägern befestigt.

Im Reckbereich zwischen der Zerteileinrichtung und der Abzugseinrichtung kann ein- oder beidseitig des Fasermaterials eine beheizbare Führungseinrichtung vorgesehen sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren und eine zu seiner Durchführung geeignete Vorrichtung sind in der Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt Fig. 1 das Verfahrensschema, Fig. 2 eine Seitenansicht der Zerteileinrichtung. In den Fig. 3a und 3b bzw. 4a und 4b sind zwei Ausführungsformen von Schneidorganen Jeweils in otirn- und Seitenansicht dargestellt.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Folienrolle bezeichnet, von der mittels des Trios 2 die Folie 3 abgezogen und über vertikal und horizontal bewegliche, gegebenenfalls beheizte Spannstifte 4 geführt wird. Die Folie 3 wird von den Stiften 4 über die Zerteileinrichtung 5 geführt und von hier in später noch näher zu beschreibender weise unter Einhaltung eines stumpfen Knickwinkels Q vom Trio 7 abgenommen, wobei zwischen der Zerteileinrichtung 5 und dem Trio 7 eine in Kontakt mit den hergestellten Liultifilamenten 8 (Fadenschar) befindliche, gegebenenfalls beheizte Führungseinrichtung 6 vorgesehen sein kann. Das Äbzugstrio 7 läuft mit größerer Geschwindigkeit als das Trio 2, so daß die Abzugsgeschwindigkeit der Ivmlt!filamente hinter der Zerteileinrichtung 5 größer ist als die Zulaufgeschwindigkeit der Folie, aus diesem Grund erfolgt die Zerteilung der Folie in Fasern und das Abziehen der inultifilamente unter Spannung, wobei ein bestimmtes Heckverhältnis eingehalten wird, welches einerseits

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von der Art des Folienmaterials und anderseits von den gewünschten Fasereigenschaften abhängt. Das Reckver- ' hältnis "beträgt in der Regel mehr als 1 : 2; "bei Verwendung von Polyolefinen kann es 1 : 5 bis 1 : 10 betragen, bei Verwendung von Polyestern oder Polyamiden 1 : 2 bis 1 : 5. Die hergestellten Multifilamente sind im Gegensatz zu den nach.bekannten Verfahren hergestellten Fäden nicht hoch verstreckt, sie haben daher keine Neigung zu weiterem Fibrillieren und eine höhere Heißdehnung als die bekannten Fasern. Während des Reckens wird die Oberfläche der Multifilamente geglättet. Ihre Kristallinität bzw. Orientierung kann durch das angewendete Reckverhältnis in Verbindung mit der Einwirkung M von Wärme im Reckbereich in optimaler Weise geregelt "^'

werden.

Vom Äbzugstrio 7 gelangen die Multifilamente in eine Thermofixiereinrichtung .9? in der sie auf eine Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur erhitzt werden, um ihre Eigenschaften permanent zu machen. Die Fäden werden schließlich über ein weiteres Trio 10 auf einer Rolle 11 spannungsgeregelt aufgewickelt. -

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Zerteileinrichtung 5 im einzelnen dargestellt. Sie umfaßt die Schneidorgane 12, welche in den Fig. Ja und * ^ 3b in Seiten- und Stirnansicht dargestellt sind, eine Heizplatte 13, die aus gut wärmeleitfähigem Material, . wie Silber oder Kupfer, besteht, und ein durch Heizkörper 14 und15beheiztes Gehäuse 16, in dem die Schneidorgane 12 und die Heizplatte 13 eingesetzt sind. Zwischen den Schneidorganen 12 und der Heizplatte 13 ist eine dünne Isolierschicht 17 vorgesehen', die es ermöglicht, gegebenenfalls die Schneidorgane 12 und die Heizplatte 13 auf verschieden hoher Temperatur zu hai-" ten. Die Schneidorgane bestehen bei dem dargestellten " ■

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Beispiel aus an dem Band 18 ausgebildeten Schneidwerkzeugen 19· Diese Schneidwerkzeuge sind in einem Abstand von weniger als 0,5 mm voneinander angeordnet, so daß sie eine Bremswirkung auf die Folie ausüben, die umso größer ist, je enger der Abstand der Schneidwerkzeuge voneinander ist. Ein in der Praxis bewährter Abstand der Schneidwerkzeuge beträgt 0,1 mm. Die Schneidwerkzeuge können in gleichen Abständen voneinander angeordnet sein, wobei man Fasermaterial gleicher Feinheit erhält. Sie können auch in ungleichen Abständen voneinander angeordnet sein, wobei man in Abhängigkeit von diesen Abständen eine bestimmte Titermischung erhält. SoI-che bestimmte Titermischungen können für Teppichgarn erwünscht sein. Die Höhe der wirksamen Schneidwerkzeuge wird entsprechend der Folienstärke gewählt, sie soll ein Mehrfaches der Folienstärke betragen.

Eine andere Ausführungsform einer Zerteileinrichtung ist in den Fig. 4a und 4b erläutert. Die Zerteileinrichtung besteht hier aus einer eine Hohlwelle 21 auf v/eisenden Walze 22, die peripher angeordnete Schneidwerkzeuge 23 aufweist. Die Hohlwelle ist für den Durchfluß eines Heizmediums vorgesehen.

Die Temperaturen der Schneid- und Heizeinrichtungen sind auf Art und Zustand des in Folienform vorliegenden Polymeren und der Laufgeschwindigkeit und Dicke der Folie einzustellen. Sie liegen im allgemeinen in der Nähe der Erweichungstemperatur des Polymeren und sind in einem engen Bereich, vorzugsweise +2 C konstant zu halten.

Bei Herstellung von gekräuselten Fasern läßt sich der Grad der Einkräuselung in Abhängigkeit vom Erwärmungsgrad, Abzugswinkel, Laufgeschwindigkeit und Art

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der Thermofixierung in weitem Maße verändern.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß dieses in unmittelbarem Anschluß an den Extrusionsprozeß der Folie zur Anwendung gelangen und eine beabsichtigte Vorverstreckung gegebenenfalls eine Verfahrensstufe darstellen kann. Hervorzuheben ist ferner der bedeutende wirtschaftliche Vorteil, wenn eine durch Breitschlitzextrusion erzeugte Folie unter Anwendung des erfindungsgemaßen Verfahrens in voller Bahnbreite zu gleichmäßigen, verstreckten Fäden aufgetrennt wird. Das Verfahren zeichnet sich ferner durch seine geringe Anfälligkeit gegen Störungen aus. M Hervorzuheben ist, daß ein einmal auftretender Fadenbruch nicht wie beim Düsenspinnen durch das Auftreten von Folymtrpatzen eine Unterbrechung zur Folge hat, die Bruchstelle bedingt vielmehr keine Unterbrechung des Aufwickelvorganges.

Der Polymerisationsgrad, der für das erfindungsgemäße Verfahren verwendeten Folien, ihre Kristallinität und Orientierung brauchen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht in engen Grenzen zu liegen. Vielmehr lassen sich die Verfahrensbedingungen in weiten Grenzen den Folieneigenschaften anpassen. So laßt sich beispielsweise eine ungenügend erscheinende Vor- ijj orientierung durch die weiter oben angeführte, im erfindungsgemäßen Verfahren kontinuierlich durchführbare Vorverstreckung auf das nötige Ausmaß erhöhen.

Beispiel: Eine unverstreckte 100 m breite und 0,07 mm dicke Polypropylenfolie wurde mit einer Geschwindigkeit von 15 m/min der erfindungsgemäßen Schneideinrichtung, wie in der Zeichnung dargestellt, mit einem Abstand der Schneidwerkzeuge von 0,12 mm, zugeführt und zu Einzelfäden getrennt. Hierbei wurde die Temperatur des Heiz-

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körpers 14 auf 250° C, die des Heizkörpers 15 auf 280° C und die der Heizeinrichtung 6 auf 125° C gehalten. Der Abzug der Fäden erfolgte mit einer Geschwindigkeit von 130 m/min. Die Thermofixierung der Fäden erfolgte in spannungsfreiem Zustand bei 145° C.

Die schraubenförmig gekräuselten Fäden wiesen bei einem Titer von 9,6 dtex eine Reißfestigkeit von 4,8 p/dtex und eine Reißdehnung von 15>7 % auf. Sie zeichnen sich durch eine hohe Gleichmäßigkeit ihrer Eigenschaften, im besonderen ihres Titers, aus.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte sind für die verschiedensten textlien Anwendungsgebiete geeignet. Bevorzugte Anwendungen liegen auf den Gebieten texturierter Endlosgarne, Endloswirrvliese und gekräuselter Stapelfasern.

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Claims (11)

1. Patent ansprüch e

   Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Fasern aus einer Polymerfolie, insbesondere aus einer Polyäthylen-, Polypropylen-, Polyester-, Polyamid-, Polyacrylnitril-, Polytetrafluoräthylen- oder Polyvinylchloridfolie, durch Zerteilen der."Holle mittels quer zur Förderrichtung der Folie angeordneter Schneidwerkzeuge und Recken, dadurch gekennzeichnet , daß das Zerteilen der Folie und das Recken gleichzeitig erfolgt, wobei die zur Erzeugung der Reckkraft notwendige Bremsung am Anfang der β ReckzOne durch die Schneidwerkzeuge selbst, die in einem Abstand von weniger als 0,5 mm voneinander angeordnet sind, hervorgerufen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie im unmittelbaren Zerteil- und Reckbereich ein- oder beidseitig beheizt wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie im unmittelbaren Zerteilbereich einseitig beheizt und die entstehenden Fasern unter einem stumpfen Knickwinkel von den Schneidwerk- g* zeugen abgezogen werden, wodurch eine Kräuselung nach Art einer Kantenlrrauselung erzeugt wird.
4. 4* Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Folie vor dem Zerteilen vorverstreekt wird.
5. 5« Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge-■ kennzeichnet, daß das Endlosfasermaterial in Stapelfasern geschnitten wird. ' ...'■'

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6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 mit einer Einrichtung zur Zuführung einer Folienbahn zu einer eine Anzahl von nebeneinander angeordneten Schneidwerkzeugen aufweisenden Zerteileinrichtung für das entstehende Fasermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidwerkzeuge (19) in einem Abstand von weniger als 0,5 um voneinander angeordnet sind, wobei durch diese eine Bremswirkung auf die Folie (3) ausübbar ist, und daß hinter der Zerteileinrichtung (5) eine mit größerer Geschwindigkeit angetriebene Abzugseinrichtung (7) vorgesehen ist, als der Zulaufgeschwindigkeit der Folie (3) entspricht.
7. 7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung von Fasermaterial gleicher Feinheit (Denier)die Schneidwerkzeuge (19) in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung von Fasermaterial verschiedener Feinheit (Denier) die Schneidwerkzeuge (19) i& ungleichen Abständen voneinander angeordnet sind.
9. 9· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sehneidwerkzeuge (19) an einem feststehenden Band (18) ausgebildet sind.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidwerkzeuge (19) ein- oder beidseitig der Folienbahn angeordnet sind.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Reihen von Schneidwerkzeugen (19) hintereinander, d. h. in Laufrichtung der Folie

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    (3) angeordnet sind, welche quer zur Folienbahn gegeneinander versetzt sind,

    12, Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidwerkzeuge (19) an beheizbaren Tragern befestigt sind. ■

    13» Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Reckbereich zwischen der Zerteileinrichtung (5) und der Abzugseinrichtung (7) ein- oder beidseitig des Fasermaterials eine beheizbare Führungseinrichtung (6) vorgesehen ist.

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