DE2026767A1

DE2026767A1 - Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Fäden oder Garnen

Info

Publication number: DE2026767A1
Application number: DE19702026767
Authority: DE
Inventors: Jan; Asperen Frans Bernard Johan van; DeIft Dekker (Niederlande)
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1969-06-03
Filing date: 1970-06-01
Publication date: 1970-12-10
Also published as: FR2049715A5; CH523353A; NL6908384A; GB1317829A; CA947022A; BE750865A

Description

"Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Fäden oder Garnen"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Fäden oder Garnen, wobei eine durch einen Schlitz extrudierte Folie ,aus einem thermoplastischen Material, dessen Moleküle orientierbar sind und wobei die Oberflächen der Folie unterschiedliche Dehriungs-Spannungseigenschaften bei der gleichen Temperatur besitzen, verstreckt und fibrilliert oder zerfasert wird. Der Ausdruck "Fibrillieren", der im folgenden verwendet wird, bedeutet da£3 Aufspalten eines verstreckten Films oder einer verstreckben Folie in ein reguläres oder irreguläres Netzwerk von miteinander verbundenen Fasern, während der Ausdruck "Zerfasern" ein ähnliches Aufspalten in ausschließlich lose oder im wesentlichen ausschließlich lose Fasern bedeutet.

Ein derartiges Verfahren ist aus der niederländischen Patent-

0098 50/1875 - 2 -

anmeldung 6 612 238 bekannt. Nach diesem Verfahren ist das s" verwendete Ausgangsmaterial ein Laminat, das aus wenigstens zwei Schichten von makromolekularen Substanzen besteht, die unterschiedliche chemische und/oder physikalische Eigenschaften besitzen. Die Herstellung eines derartigen Laminats ist umständlich, insbesondere wenn zwei oder mehr unterschiedliche Ausgangsstoffe verwendet werden. Das Verfahren erfordert daher eine ziemlich komplexe Vorrichtung wegen der getrennten Plastifizierbehandlung. Außerdem wirft die Voraussetzung, daß die Schichten in einem derartigen Laminat so gut zusammenkleben sollten, daß die Haftung während des Verstreckens und Pibrillierens oder Zerfaserns intakt bleibt, Schwierigkeiten hinsichtlich der Wahl der Ausgangsstoffe und der Bestimmung der optimalen Verfahrensbedingungen auf.

Es wurde gefunden, daß diese Probleme, überwunden werden können, wenn man das Verfahren derart ausführt, daß das Extrudieren durch einen oder mehrere Schlitze geschieht, wobei von den beiden formgebenden Wänden der Schlitze die eine sich bezüglich der anderen Wand bewegt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Fäden oder Garnen durch Extrudieren eines thermoplastischen Materials, dessen Moleküle orientierbar sind, durch einen Schlitz zu einer Folie, dessen Oberflächen unterschiedliehe Dehnungs-Spannungseigenschaften bei der gleichen Temperatur besitzen, Verstrecken und Fibrillieren öder Zerfasern der Folie ist dadurch gekennzeichnet, daß man durch einen oder mehrere Schlitze extrudiert, bei denen die eine formgebende Wand sich bezüglich der anderen Wand bewegt.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet ebenfalls noch weitere Vorzüge. Z.B. erfordert die Induzierung von Kräuselungseigen»

009850/1875

ORIGINAL INSPECTED

schäften auf die Fäden oder Garne keine getrennte Nachbehandlung der Folie und/oder irgendeinen Zusatz. Außerdem kann das Xräuseln der Garne oder Fäden, die derart hergestellt werden, in verschiedener Hinsicht geändert werden, wie im einzelnen nachfolgend erläutert wird.

Es gibt gute Gründe für die Annahme, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Oberflächen der filmbildenden geschmolzenen Schicht während des Extrudierens Scherkräften ausgesetzt werden, die senkrecht zur Fließrichtung der Schmelze gerichtet sind. Überraschenderweise wird gefunden, daß die in der geschmolzenen Schicht induzierte Orientierung ausreicht, um einen befriedigenden Kräuselungseffekt in den Garnen oder Fäden, die nach dem Verstrecken und Fibrillieren oder Zerfasern erhalten werden, hervorzurufen. Es muß jedoch betont werden, daß der beanspruchte Schutz in keiner Weise von der Richtigkeit dieser theoretischen Erklärung der Wirkung der genannten Maßnahmen abhängt.

Es ist aus der niederländischen Patentanmeldung 6 715 1JO bekannt, daß das Extrudieren durch einen Schlitz unter Verwendung voneinander unabhängig beweglicher Schlitzwände geschehen kann. Gemäß dieser, veröffentlichten Patentanmeldung werden jedoch keine Faserprodukte hergestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in verschiedener Weise durchgeführt werden, wobei einzelne Folien verwendet werden können. Hinsichtlich der Verwendung von Laminaten kann das erfindungsgemäße Verfahren auch ohne Schwierigkeiten mit Laminaten durchgeführt werden, die aus zwei oder mehr Schichten aus unterschiedlichem Material bestehen. Das Verfahren ist jedoch besonders geeignet für die Verwendung von nur einem Ausgangsmaterial, auch in einer Ausführungsform, wobei ein Laminat verwendet wird.

■ - H -0 0 9850/1875

Die Richtung der relativen Bewegung kann in verschiedener Weise ausgewählt werden. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist jedoch bevorzugt, daß die relative Bewegung derart stattfindet, daß sie parallel zur geschmolzenen Schicht und senkrecht zur Strömungsrichtung des Materials gerichtet ist.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann außerdem gegebenenfalls von ein oder mehreren Schlitzen, die gerade, gekrümmt oder cyclisch, gewöhnlich im wesentlichen kreisförmig sind. Z.B. wird ein attraktives gekräuseltes Produkt erhalten, wenn ein oder mehrere gerade Schlitze verwendet werden, bei denen die eine formgebende Wand eine pulsierende Bewegung durchführt oder wobei beide formgebende Wände pulsierende Bewegungen durchführen in einer zufälligen und nicht einander entsprechenden Weise. Es ist bevorzugt, einen oder mehrere gerade Schlitze zu verwenden, die Extrudierlippen besitzen, die in entgegengesetzten Richtungen hin und her gleiten.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wenigstens ein ringförmiger Schlitz verwendet, wovon die eine Wand rotiert. In diesem Fall kann gegebenenfalls ein Extrudierkopf verwendet werden, der einen rotierenden Schaft und einen festen Dorn besitzt. In vielen Fällen ist es jedoch günstiger, einen rotierenden Dorn zu verwenden. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der ,zwei oder mehr konzentrisch angeordnete ringförmige Schlitze und ein rotierender Dorn.für den innersten Schlitz vorgesehen ist, in welchem Fall ein gegenläufig drehender Schaft für den äußersten Schlitz gegebenenfalls ebenfalls verwendet werden kann, obwohl dies in den meisten Fällen zur Erzielung eines zufriedenstellenden Ergebnisses nicht erforderlich ist. ' .. ν ...... _

0 0 9 8 5 0/1875

Wenn zwei oder mehr Schlitze verwendet werden, wird das geschmolzene Ausgangsmaterial durch diese Schlitze getrennt und in der Regel gleichzeitig extrudiert, um zu erreichen, daß sich die verschiedenen Schichten des Laminats bilden. In diesem Fall ist es häufig "bevorzugt, die Temperatur der geschmolzenen Masse nicht zu hoch auszuwählen. Eine geeignete Temperatur der Masse liegt im allgemeinen zwischen 20 und 100⁰C, vorzugsweise zwischen 30 und 60⁰C oberhalb des Schmelzbereichs· des Ausgangsmaterials. Nach dem Extrudieren werden die Schichten, von denen eine oder mehrere in geschmolzenem oder wenigstens plastischem Zustand s^vind, kombiniert, was gegebenenfalls unter Druck geschehen kann. Wenn ringförmige Schlitze verwendet werden, wird der erhaltene Filmschlauch vorzugsweise flach gelegt und der erfindungsgemäß erhaltene Doppelfilm wird einer weiteren Behandlung unterworfen, obwohl der Filmschlauch auch aufgeschnitten werden kann, wenn dies gewünscht wird.

In manchen Fällen ist es vorteilhaft, flache oder schlauchförmige Extrudate in Längsrichtung in Streifen der gewünschten Breite zu schneiden, z.B. einer Breite von 10 bis 100 mm, nachdem sie in üblicher Weise und vorzugsweise sehr schnell gekühlt worden sind und die. Streifen anschließend zu verstrecken. Diese Beihenfolge kann jedoch auch umgekehrt werden, also es kann vor dem Schneiden das Verstrecken erfolgen. Das Verfahren kann voll kontinuierlich durchgeführt werden, wobei verstreckte endlose Streifen hergestellt werden. Falls gewünscht, kann auch eine profilierte verstreckte Folie verwendet werden. In diesem Fall wird ein Monofil-Kräuselmaterial beim Aufspalten erhalten. Die verstreckten Produkte können als Garne verwendet werden, falls notwendig oder gewünscht nach Behandlungen, die bei der Garnherstellung üblich sind, wie beispielsweise dem Verzwirnen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die gekräuselten Fäden

0098 50/1875 - 6 -

oder Garne durch Verstrecken der Einzelfolie oder der laminierten Folie oder von Streifen aus der Folie und durch, anschliessendes Fibrillieren oder Auffasern der Folie oder der Folienstreifen durch Reiben, Schlagen, Reißen oder durch andere

erhalten,
mechanische Behandlungen/. Das Verstrecken von Folien oder Folienstreifen ist ein bekanntes Verfahren, wobei das üblicherweise verwendete Ausgangsmaterial eine Folie oder ein Streifen einer Dicke zwischen 0,01 und 3 nun ist. In den meisten Fällen ist eine Dicke vor dem Verstrecken von 0,03 bis 1 mm sehr geeignet. Im allgemeinen liegt das Verstreckungsverhältnis zwischen 1:3 und 1:20, insbesondere zwischen 1:5 und 1:15· Gegebenenfalls kann das Verstrecken in verschiedenen Stufen durchgeführt werden, obwohl dies beim erfindungsgemäßen Verfahren in der Regel keine Vorzüge bietet. In vielen Fällen wird das Verstrecken bei erhöhter Temperatur durchgeführt,

ausreichend
die / .weit unterhalb des Erweichungspunktes des Folienmateriäls oder bei der Verwendung von Laminaten unterhalb des Erweichungspunkts der Komponente mit dem niedrigsten Erweichungspunkt liegen soll. Das Fibrillieren oder Zerfasern des verstreckten Films oder Filmstreifens ist ebenfalls bekannt. Die Fäden, die sich beim Aufspalten der Folie bilden, können natürliche oder gesponnene synthetische Fasern bei vielen Anwendungen¹ ersetzen. Außer losen Fäden oder Fasern können reguläre oder irreguläre Netzwerke gebildet werden, wie bereits erwähnt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann jedes bekannte Aufspaltungsverfahren verwendet werden, z.B. ein Verzwirnen, Reiben, Schneiden, Behandlung mit einer oder mit mehreren Bürsten oder mit einem starken Gasstrom oder einem Strom von festen Teilchen. Ein bevorzugtes Aufspaltungsverfahren beim erfindungsgemäßen Verfahren besteht darin, daß man die verstreckte Folie oder die Folienstreifen über einen rotierenden Zylinder führt, dessen Oberfläche mit Stiften versehen ist und sich am Berührungspunkt in der gleichen Richtung wie die Folie "bewegt _t jedoch mit höherer-Lineargeschwindigkeit.

009850/1875 " " "

In manchen Fällen hat das in der beschriebenen Weise erhaltene aufgespaltene Produkt einen ausreichenden Kräuselungsgrad, daß es zu Kräuselgarnen oder Stoffen verarbeitet werden kann. Im allgemeinen ist es ratsam, die verstreckte Folie oder das aufgespaltene Produkt oder die daraus hergestellten Gegenstände, wie z.B. Garne oder Stoffe, einer Nachbehandlung zu unterwerfen, z.B. einer Wärmebehandlung, um den gewünschten Kräuselungsgrad zu entwickeln. Hervorragende Ergebnisse werden gewöhnlich durch eine kurze Behandlung mit Heißluft oder Wasserdampf erzielt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann jedes thermoplastische Material verwendet werden, das in der Form eines Gespinstes durch Verstrecken eine Molekülorientierung annehmen kann, z.B. Homo- und Copolymere von Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylacetat, Acrylnitril, Polyester und Polyamide. Bevorzugte Ausgangsstoffe sind Homo- und Copolymere von Lactonen, insbesondere Polypivalolacton, und solche von Monoolefinen, wie Äthylen und Propylen, insbesondere Niederdruck-Polyäthylen und -Polypropylen.

Die erfindungsgemäß hergestellten Fäden oder Garne haben eine füllige Kräuselung, deren Art und Grad geregelt werden kann und darüber'hinaus in einfacher Weise variierbar gemacht werden kann. Wie bekannt ist, ist eine übermäßig starke Kräuselung für einige Anwendungen nicht sehr erwünscht. Durch Anwendung eines einzelnen Schlitzes beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein mäßiger Kräüselungsgrad (ausge- -· drückt als die relative Längenverminderung im unbelasteten. Zustand)j z.B.von'v^-M's 20 %, erreicht. Im Gegensatz hierzu wird, wenn -zwB. ^!zwel konzentrische Schlitze Verwendet wer- l ■;. den, von denen der-Iiineröte einen rotierenden Dorn besitzt, ... ein Kräuselungsgrad¹ voit *2©ubis 50 % in vielten-Fällen, er- -anhalten. Die nach dem.' erfindiingsgemäßen Verfahren. erhaltene/,v·,-« Kräuselung ist'häufig-eine .stark schneckenförmig gewundene

0098 5 0/187 5 ■ " ⁸ "

Kräuselung. Außerdem kann auch eine variable Kräuselung und damit ein besonderer Effekt im Endprodukt, in technisch einfacher Weise durch Ändern der relativen Bewegung der Schlitzwände zueinander erreicht werden.

Wegen der genannten fülligen Kräuselung sind die erfindungsgemäß hergestellten Fäden oder Garne für verschiedene Anwendungen geeignet, z.B. als Polstermaterial für Kissen, Matratzen u.dgl. und als warmeisolierendes oder schalldämpfendes Material. Die Fasern oder Garne sind jedoch besonders für Textilartikel, wie Garne", Stoffe, Wirkwaren und nicht gewobene Faservlies- oder Filzwaren geeignet. Der beanspruchte Schutz erstreckt sich demnach auch auf ganz oder teilweise aus miteinander verbundenen Fäden oder Garnen hergestellte Textilprodukte, wobei die Fäden oder Garne erfindungsgemäß hergestellt worden sind.

Beispiel 1

Es wurden gekräuselte Polypropylenfasern durch Extrudieren des Ausgangsraaterials, eines Polypropylens mit einem Anfangsschmelzpunkt von 169°C und einem Schmelzindex von 1,5 g/10 min (gemessen gemäß ASTM D 1238, Bedingung L) durch einen einzelnen ringförmigen Schlitz mit einem rotierenden Dorn (Lineargeschwindigkeit 3,1 m/min) hergestellt. Der aufgeblasene Film wurde extrudiert und verstreckt unter den folgenden Bedingungen:

Temperatur der Masse	23O⁰C
Ausbeute	13 kg/h
Außendurchmesser des Schlitzes	80 mm
Schlitzbreite	1 mm
Abzugsgeschwindigkeit	6 m/min
Aufblasverhältnis	1:2
Foliendicke	70 ,um

009850/ 1 875

Verstreckungsverhältnis 1:8,5

Verstreckungstemperatur 125°C

Nach dem Zerfasern mit Hilfe einer Stiftwalze und einer Nachbehandlung durch Erhitzen in Heißluft über eine kurze Zeit wurde ein Fasernetzwerk erhalten, das eine voluminöse Kräuselung und einen Kräuselungsgrad von 10 % hatte.

Beispiel 2

Es wurden gekräuselte Polypropylenfasern unter den in Beispiel 1 genannten Bedingungen hergestellt mit der Ausnahme, daß zwei konzentrische Ringschlitze verwendet wurden, wobei der Innerste mit einem rotierenden Dorn versehen war.

Nach dem Auffasern und der Nachbehandlung gemäß Beispiel 1 wurde ein Netzwerk von ansehnlichen gekräuselten Fasern mit einer schneckenförmigen Kräuselung und einem Kräuselungsgrad von 30 % erhalten.

Beispiel 3

Es wurde ein Versuch unter den in Beispiel 2 genannten Bedingungen durchgeführt mit der Ausnahme, daß ein variabel drehbarer Dorn verwendet wurde. Es wurde ein 'Netzwerk von ansehnlichen gekräuselten Fasern mit schneckenförmiger Kräuselung erhalten, wobei der Kräuselungsgrad jedoch örtlich von 0 bis 30 variierte.

PATENOiANSPEUCHE :

- 10 009850/1875

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Fäden oder Garnen durch Extrudieren eines thermoplastischen Materials, dessen Moleküle orientierbar sind, durch einen Schlitz zu einer Folie, deren Oberflächen unterschiedliche Dehnungs-Spannungseigenschaften bei der gleichen Temperatur besitzen, Verstrecken und Fibrillieren oder Zerfasern der Folie, dadurch gekennzeichnet , daß man durch einen oder mehrere Schlitze extrudiert, bei denen die eine formgebende Wand sich bezüglich der anderen Wand bewegt.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die relative Bewegung parallel zur geschmolzenen Materialschicht und senkrecht zur Strömungsrichtung ausgerichtet ist.
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man einen oder mehrere gerade Schlitze verwendet, von denen die eine formgebende Wand sich pulsierend bewegt oder wobei beide formgebende Wände sich pulsierend in zufälliger und nicht entsprechender Weise bewegen.
4·) Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß man einen oder mehrere gerade Schlitze verwendet, die Extrudierlippen besitzen, die sich in entgegengesetzten Richtungen hin- und hergleitend bewegen.
5) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß man wenigstens einen ringförmigen Schlitz verwendet, bei dem die eine Wand sich dreht.
6) Verfahren nach Anspruch 5» dadurch g e k e η η -

- 11 009850/1875

- 11 - ■.·*... zeichnet , daß man einen rotierenden Dorn verwendet.
7) Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet , daß man zwei oder mehrere konzentrisch angeordnete ringförmige Schlitze mit einem rotierenden Dorn verwendet.
8) Verfahren nach Anspruch 7» dadurch ge k e η η zeichnet , daß man die verstreckte Folie oder das gespaltene Produkt eine kurze Zeit ej.ner Nachbehandlung mit Heißluft oder Wasserdampf unterwirft.
9) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß man die Nachbehandlung durchführt, nachdem das gespaltene Produkt zu einem Textilprodukt verarbeitet worden ist.
10) Verfahren nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet _T daß man als Ausgangsmaterial Polypivalolacton verwendet.
11) Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch ge k e η η zeichnet ., daß man als Ausgangsmaterial Niederdruck-Polyäthylen oder-Polypropylen verwendet.

009850/1875