DE2022323A1

DE2022323A1 - Verfahren zur Herstellung bauschiger Garne

Info

Publication number: DE2022323A1
Application number: DE19702022323
Authority: DE
Inventors: Kim Charles Whan
Original assignee: Hercules LLC
Current assignee: Hercules LLC
Priority date: 1969-05-06
Filing date: 1970-05-06
Publication date: 1970-11-19
Also published as: BE750089A; GB1267298A; FR2044770A1; JPS4923249B1; CA936323A; NL7006551A; AU1418970A

Description

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HERCULES INCORPORATED, Wilmington, Delaware / USA

Verfahren zur Herstellung bauschiger Garne

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichzeitigen Fibrillieren eines Films, um kontinuierliche Fäden zu bilden, und zum Bauschen der sich ergebenden Fäden.

In der USA-Patentschrift 3 457 611 ist eine Düsenvorrichtung zum Bauschen eines Garns beschrieben, das aus kontinuierlichen Fäden eines thermoplastischen Materials besteht. Diese Vorrichtung besitzt eine Bauschkammer, die an einem Ende offen ist und ein sich seitlich ver-

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schiebendes, siebartiges Element nahe dem offenen Ende der Kammer, das diese im wesentlichen verschliesst. Ein Strömungsmittelstrahl mündet in das gegenüberliegende Ende der Kammer und führt ein Garn mit, um es auf das siebartige Element zu transportieren. Das Strömungsmittel besitzt eine Temperatur, die ausreicht, um ohne Verlust der Orientierung das Garn zu erweichen und die Kammer ist relativ zu dem Strahl so dimensioniert, um eine begrenzte seitliche Bewegung des Strahls zuzulassen« Der Strahl und somit das Garn werden seitlich abgelenkt, wenn sie sich durch die Bauschkammer bewegen, wodurch die einzelnen Fäden des Garns auf dem siebartigen Element gefaltet werden, wobei die Palten die Kräuselungen dee endgültigen Garns bilden* Die Arbeitsweise ist derart, dass, wenn das siebartige Element im wesentlichen da· offene Ende der Kammer verschliesst und der Strömungsmittelstrahl g& .ingen wird, durch das Element auszutreten, der Strömungsmittelstrahl und somit das Garn kontinuierlich abgelenkt werden, da das Garn bestrebt ist, einen Teil des siebartigen Elements zu verstopfen, so dass der Strömungsmittelstrahl und das Garn zu einem anderen Teil abgelenkt werden, der wiederum von den Garn verstopft* wird, um sie wiederum abzulenken»

Es wurde festgestellt, dass die oben beschriebene Vorrichtung insbesondere zum gleichzeitigen Fibrillieren eines Films aus thermoplastischem Material und zum Bauschen der sich ergebenden Fäden geeignet ist. Bei einer geriefelten Bahn, wie sie in der USA-Patentschrift 3 470 685 beschrieben ist, bilden die Bahnteile zwischen den Rippen Schwächungslinien, wodurch

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die Bahn entsprechend den Rippen in kontinuierlich· Fäden fiforiliiert wird· Das Fibrillieren ist vorzugsweise vollkommen, so dass jede Rippe von den benachbarten Rippen getrennt wird und einen einzelnen Faden bildet. Mit der in der USA-Patentschrift 3 457 611 beschriebenen Vorrichtung erreicht man in der Kammer eine ausreichende Bearbeitung der Bahn» um im wesentlichen ein. vollkommenes Fibrillieren zu bewirken und erreicht dies vor der Krauselwirkung, um eine unregelmässige Kräuselung eines jeden einzelnen Faden» zuzulassen·

Die z.B. in der USA-Patentschrift 3 402 5^8 beschriebenen Düsenvorrichtungen zum gleichseitigen Fibrillieren und zum Bauschen von plastischen Filmen verwenden «ine Wirbelbildung für da· Fibrillieren und das Bauschen des Films.

Das Verfahren gecaäss der Erfindung seichs-et sich dagegen dadurch aus, dass «in« Bahn eines in Längsrichtung orientierten thermoplastischen Films gebildet wird, der sich in dessen Längsrichtung erstreckende, parallele und im gleichen Abstand voneinander angeordnet· und durch seitliche Stege mit vermindertem Durchmesser verbundene Rippen besitzt, dass die Bahn in Längsrichtung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zwangsläufig metätigt sugeführt wird, dass ein Strahl eines Strömungsmittels mit einer zum Plastifizieren der Bahn ausreichenden Temperatur ohne Verlust der Orientierung gebildet wird, wobei der Strahl die Bahn umgibt und sie in Längsrichtung Bit einer vorbestimmten Geschwindigkeit mitführt, dass der Strömungsmittel-

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strahl in eine Kammer gerichtet wird, die ein dem Strömungsmittelstrahl gegenüberliegendes offenes Ende und eine Querschnittsfläche aufweist, die ausreicht, um eine begrenzte seitliche Bewegung des Strömungsmittelstrahls zuzulassen, und dass eine siebartige Fläche seitlich dicht über das offene Ende der Kammer bewegt wird, um den Strömungsmittelstrahl aus der Kammer durch die siebartige Fläche mit einer wesentlich kleineren Geschwindigkeit als die vorbestimmte Geschwindigkeit austreten zu lassen, wodurch der Strahl und somit die Bahn in der Kammer unregelmässig mit einer hohen Geschwindigkeit abge-lenkt und dadurch fibrilliert werden, wobei die sich ergebenden Fäden auf die siebartige Fläche gefaltet werden. " j, wird also eine seitliche Ablenkung des Streiks mit einer hohen Geschwindigkeit vor dem Bauschen zum Fibrillieren verwendet, wonach die getrennten Fäden einzeln auf dem siebartigen Element ztun Kräuseln gefaltet werden· Durch Verwendung eines geriefelten Films erreicht man eine Kontinuität des Verfahrene genäse der Erfindung und die Herstellung von im wesentlichen gleichmäseigen Fäden, wobei der FiIa durch das Fibrillieren auf kontinuierliche Fäden reduziert wird.

In den Figuren'1 bis 4 der Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigt»

Fig. 1 eine schematiβehe Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung,

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Fig. 2 einen Vertikalschnitt der Düsenvorrichtung der Vorrichtung der Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt des plastischen Films, der für das Verfahren gemäss der Erfindung verwendet wird, und

Fig. k einen Querschnitt mehrerer gemäss dem Verfahren nach der Erfindung hergestellter Fäden.

Ein thermoplastischer Film wird in Form einer geriefelten Bahn R vorgesehen, die aus mehreren Rippen S besteht, die sich in Längsrichtung der Bahn im Abstand voneinander und parallel erstrecken und durch Stege W mit verminderter Dicke verbunden sind. Die Bahn R ist in Längsrichtung der Rippen S orientiert und besitzt daher seitlich einen geringen Verformungswiderstand. Die Stege ¥ bilden Schwächüngslinien, so dass bei einer Längsspaltung die Spaltung längs der Stege auftritt und nicht über die Rippen S wandert. Wenn daher die Bahn R völlig fibrilliert wird, wird sie auf die einzelnen Fäden F reduziert, von denen jeder aus einer der Rippen S der Bahn und einem Teil des Stegs V an jeder Seite davon besteht, wobei jeder der Stegteile mit einer Kante E endet, längs der der Steg gespalten wurde.

Die in den Zeichnungen dargestellte Vorrichtung, die im wesentlichen die gleiche ist, wie die in der oben erwähnten USA-Patentschrift 3 457 611 besteht aus zwei Zuführrollen 1, die die Bahn R von einer nicht gezeigten Quelle abziehen und zu·einer Düsenvorrichtung 2 fördern. Wie im folgenden erläutert wird, wird die

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Bahn R in der Düsenvorrichtung 2 f!brilliert, um mehrere einzelne gebauschte Fäden P zu erzeugen, die zusammen ein Gam Y bilden.

Von der Düsenvorrichtung 2 wird das Garn Y auf einem endlosen Sieb 3 abgelagert, das von zwei im Abstand befindlichen Rollen k und 5 in Richtung des Pfeils A angetrieben wird. Die Rolle k trägt das Sieb 3 unmittelbar unter der Düsenvorrichtung 2 und ein Bauschströmungsmittel kann das Sieb durchsetzen. Für diesen Zweck kann das Sieb aus Wellungen bestehen, die radial zu der Rolle k angeordnet sind, wie z.Bo bei Gautschrollen einer Langsiebpappenntaschine. Das Garn Y wird durch Haltewalzen 6 von. dem Sieb 3 abgezogen und läuft von dort zu einer nicht gezeigten Aufwickelmaschine.

Die Düsenvorrichtung 2 besteht aus einem Düsenkörper 8, der eine axiale Bohrung 9 besitzt, die einen zylindrischen Teil 10 in dem oberen Ende der Bohrung 9 aufweist, der in einen nach unten konvergierenden Teil führt, der aus einer oberen kegelstumpfförmigen Fläche 11 und einer unteren kegelstumpfförmigen Fläche 12 besteht, die zu der Achse des Düsenkörpers 8 unter einem spitzeren Winkel als die Fläche 11 verläuft. Die Bohrung 9 besitzt auch ein Kapillarrohr 13 und eine Bauschkammer 14, von denen beide vorzugsweise zylindrisch ausgebildet und wiederum am Ende der fläche 12 angeordnet sind, so dass das Kapillarrohr 13 eine sich in die Bauschkammer \k öffnende Düse bildet.

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In dem zylindrischen Teil 10 der Bohrung 9 ist ein Garnrohr 15 angeordnet, das genau koaxial zu der Bohrung 9 mittels zweier im Abstand angeordneter Führungsflächen 16 gehalten wird. Die Spitze 17 des Garnrohrs 15 ist kegelstumpfförmig ausgebildet und besitzt einen Konuswinkel entsprechend dem der unteren kegelstumpfförmigen Fläche 12 oder etwas kleiner als dieser, um einen nach unten konvergierenden ringförmigen Kanal 18 dazwischen zu bilden. Das Garnrohr 15 ist in Längsrichtung in der Bohrung 9 mittels eines Flansches 19 angeordnet, der auf der Oberfläche 20 eines abgesetzten und mit einem Aussengewinde versehenen oberen Teils 21 des Düsenkörpers 8 aufliegt· Ein Deckel 22 besitzt einen mit einem Innengewinde versehenen Rand 23, der auf den abgesetzten oberen Teil 21 des Düsenkörpers 8 geschraubt ist und der einen Deckelteil 2k besitzt, der auf dem Flansch 19 liegt und diesen gegen die Oberfläche 20 drückt. Eine Unterlegscheibe 25 ist zwischen des Flansch 19 und der Oberfläche 20 asigoordnet, ue das Garnrohr 15 genau in Längsrichtung in der Bohrung 9 anzuordnen. Der Deckel 22 bsitzt eine Fadenöse 26, die die Bahn R in die Bohrung 27 des Garnrohr· 15 führt.

Der Aussendurchaiesser des Garnrohrs 15 ist wesentlich kleiner als' der Durcheies β er des zylindrischen Teils 10 der Bohrung 9, um eine Ringkammer 29 zu bilden, die ■it de« Ringkanal 18 in Verbindung steht. Das Bauschstrttaungsaittel, das vorzugsweise Dampf ist, wird der Kaaaer 29 durch eine Bohrung 30 in dea Düsenkörper 8 »ugeführt. Die Bohrung 30 steht mit einer Bohrung 31

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in einem Haltearm 32 in Verbindung, der die Düsenvorrichtung trägt. Die Bohrung 31 wiederum ist durch eine flexible Leitung 3k mit einer nicht gezeigten DruckströmungsmittelqueHe verbunden·

Der Düsenkörper 8 ist direkt mit seiner Bodenflache 35 über der Rolle k angeordnet und der Ausgang der Bauschkammer ik ist somit unmittelbar über dem Sieb 3 angeordnet. Der Düsenkörper 8 ist durch Schrauben 36 an einem Ende des Haltearms 32 befestigt, der an seinem anderen Ende an einem Schwenkzapfen 37 ^an einer parallel zu der Achse der Rolle k verlaufenden Achse schwenkbar befestigt ist. Der Düsenkörper 8 kann sich somit frti uai die Achs· de· Schweaksapfene 37 zu dem Sieb 3 und . von diesem weg bewegen. Die Schwenkbewegung der Düsenvorrichtm -j in Richtung auf das Sieb 3 wird von einer Ans cn ladevorrichtung begrenzt, die einen Arm 38 (Fig. 1) besitzt, der an dem Düsönkörper befestigt ist, und einen Ära 4o, der an einem Gestell 41 befestigt ist. Die DUstnvorrichtung ist durch ihr Gewicht in ihre Anschlagstellung vorgespannt, das, wenn es nötig ist, durch eine Einrichtung, wie ζ·Β· einen DruckluftZylinder k2, unterstützt werden kann, der an dem Arm k'\ befestigt ist und einen Kolben besitzt, der an dem Arm 38 anliegt.

Beispiel

Als ein Beispiel eines besonderen Verfahrens gernäse der Erfindung wurde «in Süsenkörper 8 mit einer Bauschkammer 14 mit einem Durchmesser von etwa 6,35 nm und einer Tief· von etwa 6,35 ■«■ verwendet. Das Kapillarrohr hatte

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einen Durchmesser von etwa 2,38 nun und eine Länge von etwa 3,3 mm. Die Bohrung 2? des Garnrohre 15 besass einen Durchmesser von etwa 1,19 mm und der Konuswinkel» d.h. der Winkel zwischen den Seitenwänden an diametral gegenüberliegenden Stellen der kegelstumpfförmigen Fläche 12 und der Spitze 1? des Garnrohrs 15 betrug Λθ°. Das Garnrohr 15 war in Längsrichtung der Düse angeordnet, wobei sich die Bodenkante in der Höhe des Eingangs des Kapillarrohrs 13 befand. Die Anschlageinrichtung war so eingestellt, dass sie. den Düsenkörper 8 mit dessen Bodenfläche etwa O,127 mm über dem Sieb hielt. Der Düsenkörper 8 war in seine Anschlagstellung durch eine Gesamtkraft von etwa 0,907 kg vorgespannt.

Die Zuführrollen 1 wurden derart betrieben, dass sie die Bahn R mit einer Geschwindigkeit von etwa i4.0 m/min zuführte, während das Sieb 3 mit einer Oberflächengeschwindigkeit von etwa 4O,5^ ni/min betrieben wurde. Das Bauschströmungsmittel war gesättigter Dampf mit einem Druck von etwa 7 kg/cm und seine Temperatur betrug ⁰

Eine Bahn eines Polypropylenfilms wurde durch Extrudieren eines Filmstreifens mit einer Breite von etwa 50,8 mm und mit 67 Rippen hergestellt, die einen Durchmesser von 12 Mil aufwiesen und in Intervallen von 30 Mil voneinander entfernt waren; sie waren durch Stege mit einer Dicke von 2 Mil verbunden. Der asymmetrisch extrudierte Filmstreifen wurde mit einem Verhältnis von ViI zu einem Streifen schmelzgezogen, der etwa 38» 1 nun breit war, wobei di· Rippen eine Dicke

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von etwa 5 Mil hatten» Der schmelzgezogene Filmstreifen wurde mit einem Streckverhältnis von 6t1 orientiert, um die Bahn R zu erzeugen, die eine Gesamtbreite von etwa 1718 mm aufwies und in der die Rippen S eine durchschnittliche Gesamtdicke von etwa 2 Mil und einen Abstand von etwa 10 Mil besessen. Die Stege Y hatten eine durchschnittliche Dicke von etwa einen 3/4 Mil.

Das sich ergebende Produkt war im wesentlichen völlig fibrilliert und bildete kontinuierliche Fäden F entsprechend den Rippen S in der Bahn R und hatte eine regellose dreidimensionale Kräuselung.

Arbeitsweise

Der Strömungsmittelstrahl, der aus des Sapill. ohr 13 in die Bauschkammer 14 eintritt, bewegt sich mit einer hohen Geschwindigkeit relativ zu der Bahn R, die sich wiederum mit einer Geschwindigkeit bewegt, die z.B. mehr als dreimal so gross wie die Geschwindigkeit des Siebes 3* Der Strahl umgibt die Bahn R und reisst sie durch Reibung mit, um sie entgegen der durch die Zuführrollen 1 ausgeübten Beschränkung zu spannen und sie so mit der von Zuführrollen 1 bestimmten Geschwindigkeit zu befördern· Der Strahl neigt dazu, in einer geraden Linie.durch die Bauschkammer i4 zu verlaufen und durch das Sieb 3 auszutreten. Da Jedoch die Bahn R, die mit einer grosseren Geschwindigkeit zugeführt wird als sie von dem Sieb 3 abgeführt wird, »ich auf dem Sieb anhäuft, bildet sie ein Hindernis, das den Strahl seitlich zu einer Stelle an dem Sieb ablenkt, die nicht

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durch die angehäufte B»hn behindert ist. Wenn der Strahl abgelenkt wird, wird die Bahn R, die von dem Strahl mitgefUhrt wird, mit diesem abgelenkt·

Die Bahn R bzw· dl« Fäden P, auf die sie reduziert wurde, werden von dem Sieb 3 getragen« wenn dieses vorrückt, und die Fäden werden so zwischen den Sieb 3 und der Bodenfläche 35 der Düsenvorrichtung 2 zusammengepreeat und festgeklemmt. Soweit die Länge des Fadens F von der Kiemmetelle zu dem Ausgang des Kapillarrohrs 13 ausreicht, um ihn aufzunehmen, folgt der Faden dem abgelenkten Strahl. Dadurch wird der Faden von dem Sieb 3 an einer Stelle gehoben, an der er abgelegt, jedoch nicht festgeklemmt wurde, wenn der Strahl zu einer anderen Stelle abgelenkt wird, was zu einem längeren Weg füto «en Faden führen würde* Eventuell befindet eich in der Kammer 1*4 ein Fadenüberschuss, so dass keine seitliche Bewegung d@£ S&röisungsaitteletrahls einen Garnweg bestimmt, der lang genug ist um das Anheben der Fäden von dem Sieb zu erfordern. Dieser Faden wird somit endgültig abgelegt und von dem Sieb 3 aus der Kamaer getragen·

Die überschüssigen Längen der Fäden F bzw. der Bahn R in der Bauschkaoner Xk bewirken, dass der Strahl kontinuierlich Mit einer sehr hohen Geschwindigkeit abgelenkt wird, da er, wenn er zu einem ia wesentlichen freien Teil de« Siebes 3 abgelenkt wird, dl··· überschüssigen Längen eu dem neuen Teil des Siebes bewegt, so dass der neue Teil des Siebe« behindert und der Strahl wieder abgelenkt wird. Da· längsweis· Vorrücken

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der Bahn R ist sehr langsam relativ zu der Geschwindigkeit, mit der sie seitlich abgelenkt wird, so dass die Bahn wiederholt bearbeitet bzw. in der Kammer 14 herumgetrieben und dadurch längs der Stege W gespalten wird, um die Fäden F zu bilden. Die wiederholte Verformung der Bahn R, wenn sie seitlich hin- und herbewegt und auf das Sieb 3 gelegt und von diesem gehoben wird,
bringt die Bahn in tatäfchlich jede mögliche Richtung relativ zu dem Strömungsmittelstrahl und stellt dessen im wesentlichen völliges Fibrillieren sicher.

Die unregelmässige Kräuselung eines jeden einzelnen
Fadens F erfordert das völlige Fibrillieren.der Bahn R, bevor die Fäden endgültig auf dem Sieb 3 abgelegt und unter die Bodenfläche 35 der Düsenvorrichtung 2
transportiert werden. Wie in der oben erwähnten USA-Patentschrift 3 k57 611 erläutert wird, tritt die
Kräuselung in der beschriebenen Vorrichtung vermutlich im wesentlichen dann auf, wenn die Fäden auf
dem Sieb 3 gefaltet werden, wobei die vertikalen
Komponenten der FaJLten zusammengedrückt werden, wenn die Fäden unter die Bodenfläche 35 der Düsenvorrichtung 2 laufen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum gleichzeitigen Fibrillieren eines Films, um kontinuierliche Fäden zu bilden, und zum Bauschen . der sich ergebenden Fäden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bahn (R) eines in Längsrichtung orientierten thermoplastischen Films gebildet wird, der sich in dessen Längsrichtung erstreckende, parallele und im gleichen Abstand voneinander angeordnete und durch seitliche Stege (W) mit vermindertem Durchmesser verbundene Rippen (S) besitzt, dass die Bahn (R) in Längsrichtung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zwangsläufig betätigt zugeführt wird, dass ein Strahl eines Strömungsmittels mit einer zum Plastifizieren der Bahn (R) ausreichenden Temperatur ohne Verlust der Orientierung gebildet wird, wobei der Strahl die Bahn (R) umgibt und si» in Längsrichtung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit mitführt, dass der Strömungsmittelstrahl in eine Kammer (14) gerichtet wird, die ein dem Strömungsmittelstrahl gegenüberii6geiljd$a offe-nes Ende und eine Querachnittsflache aufweist, die . ausreicht, um ein* b*gr*nzie »oltXicixe Bewegung des Ströffiuiig»mittele»«trahl8 zuzulassen, und d«tas eine siebartige Fläch· (J). seitlich dicht über das offene Ende der Kammer (14) bewegt? wird, um den Strömungsmittelstrahl aus der Kammer (14) durch die siebartige Fläche (3) mit einer wesentlichfekloineren Geschwindigkeit als die vorbestimmte Geschwindigkeit austreten zu lassen, wodurch der Strahl und somit die Bahn (R) i.n

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der Kammer {Ik) umregelmässig mit einer hoben Geschwindigkeit abgelenkt und dadurch f!brilliert werden, wobei die sieb ergebenden Fäden auf die siebartige Fläche (3) gefaltet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bauseben von aus mehreren Fäden bestehenden Garnen aus tbermoplastxecbem Material der Strömungsmittelstrahl durch eine ungleicbmässige Ablagerung des Garns auf der siebartigen Fläche (3) von den dichteren Bereichen zu den weniger dichten Bereichen abgelenkt wird.

3« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bauseben von aus mehreren Fäden bestehenden Garnen auβ thermoplastischem Material die Bahn des Garns gegen die siebartige Fläche (3) gedrückt wird, wenn sie von dem Austrittebereich der Kammer wegbewegt wird.

h, Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Garnbabn auf der »iebartigen Fläche (3) elastisch zusammengedruckt wird« .

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