DE2029761C3 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Querrecken einer orientierten Bahn aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Querrecken einer vorzugsweise in Längsrich tung orientierten Bahn aus thermoplastischem, insbesondere geschäumtem Kunststoff mit zwei drehbaren Walzen, weiche in ihrer Umfangsrichtung verlaufende !Rippen aufweisen, die mit seillichem Abstand voneinander ineinander eingreif en.

Es ist allgemein bekannt, daß in Längsrichtung orientierte Bahnen aus Kunststoff im Anschluß an eine Längsstreckung durch Querrcckung zerfasert werden können (GB-PS 810001). Wenn die Querreckung jedoch durch einfaches Einspannen und Auseinanderriehen der Bahnränder erfolgt, kann es leicht zu größeren Rissen in der Bahn kommen. Wenn aber in einem Bahnabschnitt einmal ein Längsriß entstanden ist, fOhrt dies dazu, daß die danebenliegenden Bahnbereiche eicht zerfasert werden, weil sie dem Querzug ohne Widerstand nachgeben könnea Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten ist es bekannt (GB-PS 9 41 723), die Bahn zwischen Gummibändern einzuspannen, um die !Zugkräfte gleichmäßig fiber die Breite der Bahn verteilt Ui diese einleiten zu können. Abel auch hierbei treten Hoch eine beträchtliche Anzahl von Längsrissen auf, so daß als zusätzliche Maßnahme vorgeschlagen wurde, 4Üe Bahn in mehreren nebeneinanderliegenden Längsfaltungen zwischen die Gummibänder einzuspannen, so datt bei übermäßigen Spannungen eine Ausgleichs-•chleife zur Verfügung steht Bei diesem bekannten Verfahren können die Streckkräfte jedoch nur einigermaßen gleichmäßig in die Bahn eingeleitet werden, !renn die Gummibänder über ihre Länge hin gleichmäßig gedehnt werden, also keine Fehlstellen oder Schwächungsstellen besitzen. Außerdem kann auch ihre Lebensdauer nur kurz sein. Wenn aber die Bahn mit einer Mehrzahl von Längsfaltungen zwischen die Gummibänder eingebracht wird, tritt in den durch die Paltungen gebildeten Ausgleichsschleifen keine Zerfaserung auf, da diese Bereiche nicht gedehnt werden.

Ferner ist es bekannt, zum Offnen und Weichmachen nachbehandelter und getrockneter Kunstfadenstränge diese nacheinander durch den Spalt zwischen Walzenpaaren hindurcnzuführen, die jeweils aus einer harten und einer weichen Walze bestehen, wobei beide Walzen gegeneinandergedrückt werden (DT-PS 7 16 279). Eine derartige Vorrichtung ist jedoch nicht zum Zerfasern einer Bahn geeignet, denn durch die Preßwirkung würde ein Bahnmaterial in einzelne Rippen zerschnitten werden.

Ferner ist eine in der eingangs erwähnten Art ausgebildete Vorrichtung bekannt (DTPS 8 30413), welche zum stetigen Ausrecken von Kunststoffolien in der Querrichtung da Bahn dient Hierzu wird die Folienbahn durch zwei angetriebene, scharf ineinandergreifende Riffelwalzen geführt, deren einzelne konzentrisch nebeneinanderliegende Rippen sich im Walzenspalt nicht berühren, sondern mit geringem, allerdings noch ein Mehrfaches der Foliendicke betragendem Abstand aneinander vorbeilaufen. Dabei ist der seitliche Abstand der Rippen voneinander im Verhältnis zur Tiefe, mit der sie im Walzenspalt ineinandergreifen, gering. Die Flanken der Rippen sind vorzugsweise hohl geschliffen, damit die Folie im Walzenspalt nur auf dem schmalen, gut abgerundeten und geglätteten Umfangsrand der Rippen aufliegt und sich im übrigen frei dehnen kann. Eine gute Abrundung und Glättung der Umfangsränder der Rippen ist bei der bekannten Vorrichtung erforderlich, um auch an den Kontaktflächen derRippen ir.it der Folie eine Reckung durch ein wenn auch geringfügiges Nachrutschen der Folie im Bereich dieser Kontaktflächen zu erzielen. Mit der bekannten Vorrichtung läßt sich jedoch kein gleichmäßiges Zerfasern einer Bahn erzielen, denn durch die Glättung der Umfangsränder der Rippen können sich die Zugkräfte in einem Bahnabschnitt zwischen zwei benachbarten Rippen verschiedener Walzen auf den benachbarten Bahnabschnitt übertragen, so daß ein in dem einen Bahnabschnitt entstehender größerer Riß, welcher wegen der erstrebten Zerfaserung des Materials leicht auftreten kann, in diesem Bahnabschnitt unter Verringerung der Reckspannung in dem benachbarten Bahnabschnitt aufgeweitet und weiter vergrößert wird. Dann kann aber auch in dem benachbarten Bahnabschnitt keine gleichmäßige Zerfaserung der Bahn mehr stattfinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zuletzt erwähnte bekannte Vorrichtung so zu verbessern, daß mit ihr eine in Längsrichtung orientierte Bahn durch das Querrecken gleichmäßig zerfasert werden kann.

Dies wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß zum Zerfasern der Bahn durch dasQuerrcckcn die Rippen an ihrem Umfangsrand leicht aufgerauht oder geriffelt sind und daß zur Veränderung der Eindringtiefe der Rippen die Achsen der Walzen unabhängig voneinander einstellbar sind.

Durch die erhndungsgemaüe Aufrauhung oder Riffelung der Rippen an ihrem Umfangsrand wird dort die Reibung stark vergrößert und dadurch erreicht, daß jeder Bahnabschnitt gesondert von den anderen gleichzeitig gereckten Bahnabschnitten gereckt und dabei zerfasert wird, weil sich die Zugkräfte in einem Bahnabschnitt zwischen, zwei benachbarten Rippen verschiedener Walzen nicht wesentlich auf den benachbarten Bahnabschnitt (übertragen könnea Durch die Einstellung der Achsen der Walzen zur Veränderung der Eindringtiefe der Rippen kann das Ausmaß der Zerfaserung bestimmt werden, wie es weiter unten im Zusammenhang mit der Beschreibung von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert ist

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die mit der crfindnngsgemäßen Vorrichtung hergestellten Fasennaterialien als unverwebte Erzeugnisse oder als Garne Verwendung finden und sie können im weiten Bereich, unterschiedliche Foraen aufweisen, die zum Teil von der Beschaffenheit des Ausgangsmaterials, spezieller jedoch von der verwendeten Zerfaseningseinrichtung abhängig sind. Der Grad der Zerfaserung hängt von einer Reihe weiter unten beschriebener Faktoren ab. Beispielsweise können Faservliese oder Faserbahnen hergestellt werden.

Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zerfasern einer in Längsrichtung orientierten Bahn ist in der Zeichnung dargestellt

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Paares drehbarer Walzen,

Fig.2 einen Schnitt durch das Walzenpaar entlang der linie A-A"in Fig. 1. Die Art und Weise, in der die orientierte, extrudierte und geschäumte Thermoplastbahn die Walzen passiert, ist ebenfalls dargestellt;

F i g. 3 zeigt einen Teilschnitt durch das Walzenpaar. Die Fig. stellt auch dar, wie die Rippen der einen Walze mit denen der anderen kämmen, und die Art und Weise, in der die orientierte Thermoplastbahn beim Durchgang durch den Spalt zwischen den Walzen gereckt wird.

Die Einrichtung enthält ein Paar drehbarer Walzen f und 2, von denen jede in regelmäßigen Abständen Umfangsrippen 3 aufweist, deren äußere Oberflächen leicht aufgerauht sind. Die Walzen sind so angeordnet, daß die Rippen der einen Walze in die Zwischenräume der Rippen der anderen Walze hineinragen. Die Achsen der Walzen sind unabhängig voneinander einstellbar, so daß die Eindringtiefe oder der Oberdeckungsgrad der Rippen variiert werden kann.

Beim Betrieb wird die Thermoplastbahn zwischen den Walzen in Pfeiirtchtung bewegt und der Einwirkung der ineinandergreifenden Rippen ausgesetzt Die Walzen sind gegenläufig angetrieben, so daß die ineinandergreifenden Teile der Rippen sich in der gleichen Richtung bewegen. Die Thermoplastbahn wird von den Walzen als zerfasertes Material abgezogen.

Es ist vorteilhaft, eine anfängliche Quer-Streckkraft auf die Thermoplastbahn aufzubringen, so daß sich außerdem ein Verbreitern der Bahn ergibt, wenn sie den Spalt zwischen den beiden sich drehenden Walzen passiert Die anfängliche Streckkraft kann dadurch zur Einwirkimg gebracht werden, daß die Bahn Ober eine Spannstange, die in einer Quer zur Bahn verlaufenden Richtung gekrümmt ist, und Ober eine zugehörige Spannwalze geführt wird, bevor sie durch den Spalt zwischen den sich drehenden Walzen hindurchgeht Ein Beispiel der Einrichtung, welche bei diesem bevorzugten Verfahren angewendet werden kann, ist ebenfalls in der Zeichnung dargestellt Hierzu zeigt

F i g. 4 eine Seitenansicht einer gekrümmten Spannstange, einer, drehbaren Spannwalze und drehbarer Walzen, wie in den F i g. 1,2 und 3 dargestellt und

F i g. S eine Vorderansicht der Spannstange gemäß F ig. 4.

Beim Betrieb wird die Thermoplastbahn 4 über die Spannstange 5 in Pfeilrichtung geführt Die Spannstange 5 (Ibt eine transversale Streckkraft auf die Thermoplastbahn 4 aus. Darauf ist die Thermoplastbahn um eine drehbare Spannwalze 6 geführt, welche die Thermoplastbahn einebnet, bevor sie durch den Spalt .zwischen einem Paar sich drehender Walzen 1, 2 geleitet und von den Waizeä mittels eines Transportmechanismus (nicht gezeigt) abgezogen wird.
Die Geometrie der Rippen und der Rippenabstand

s werden von einer Reihe von Faktoren bestimmt Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß die Einstellung der Walzen den Grad der Eingriffstiefe der Rippen variiert In der. Fig.3 sind der Grad der Eingriffstiefe mit d, der Abstand zweier benachbarter Rippen einer Walze mit

ίο w, die Tiefe der Rippen nut y, die Länge der Thermoplastbahn zwischen zwei miteinander kämmenden benachbarten Rippen mit ρ und der Abstand zwischea zwei miteinander kämmenden Rippen mit χ bezeichnet Das Verhältnis R = 2p/»; ist ein Maß für die

■s Quer-Streckkraft, welcher die Thermoplastbahn beim Durchgang zwischen den Walzen ausgesetzt ist Diese Streckkraft zerfasert die Bahn.

Das Verhältnis R kann andererseits durch die Eingriffstiefe t/der Rippen ausgedrückt werden:

R = 2p;» -^ 2 In² 4

* f

4d²

Aus der Gleichung (1) ist ersichtlich, daß das Verhältnis R von der Eindringtiefe d der Rippen abhängig ist Je größer der Wert (/für einen gegebenen Rippenabstend w ist, desto größer ist die auf die Thermoplastbahn aufgebrachte Streckkraft Die Einstellung der Walzenachsen, mit welcher die Eingriffstiefe der Rippen geändert werden kann, ist also eine Einflußgröße für das Ausmaß der Zerfaserung.

Eine andere wichtige Überlegung für die Auslegung der Geometrie und des Abstands der Rippen bildet die Dicke der zu zerfasernden Bahn. Daher ist der Abstand χ zwischen benachbarten kämmenden Rippen vorzugsweise gleich oder größer als die Dicke der Bahn. Die Tiefe y der Rippen ist vorzugsweise gleich oder größer als der Abstand w zwischen benachbarten Rippen einer Walze. Im allgemeinen haben die Rippen eine Tiefe y von 3 bis 26 mm, jedoch hängt der geeignete Wert y von der Stärke der zu zerfasernden Bahn und dem erforderlichen Eingriffsgrad ab, da der Wert (/durch die Rippentiefe .^begrenzt wird.

Die Rippen sind so schwach, wie es im Hinblick darauf, daß sie die Bahn nicht zerschneiden sollen, gangbar ist Das heißt, daß sie üblicherweise eine Dicke von etwa 0,8 bis 5 mm besitzen, beispielsweise zwischen 1,6 und 3 sus. Danüt eine gleichmäßige Zerfaserung der Bahn erreicht wird, sind die Rippen mit Vorteil in regelmäßigen Abständen angeordnet, vorzugsweise in Abständen wvon etwa 5 bis 10 nun.

Vorzugsweise sind die Rippen dünne plattenähnliche Vorsprünge, die mit der Walze integral verbunden sind, jeduvh ist es auch möglich, eine Anzahl von Scheiben und zylindrischen Segmenten zu einer derartigen Form zusammenzusetzen.

Die äußere Oberfläche der Rippen, nämlich die, weiche in direkten Kontakt mit der Bahn gelangt, ist leicht aufgerauht oder geriffelt ausgeführt, um zu gewährleisten, daß ein seitliches Rutschen der zwischen den Walzen hindurchgehenden Bahn nicht auftritt Die Abmessungen der Walzen sind von denen der durch sie hindurchgeführten Bahn abhängig; ihre Länge ist mindestens so breit wie die Breite der Bahn. Grundsätzlich wird ein relativ 'oroßpr niimhm»««»- a*~

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Querrecken euter vorzugsweise in Längsrichtung orientierten Bahn aus thermoplastischem, · insbesondere geschäumtem Kunststoff mit zwei drehbaren Walzen, welche in ihrer Umfangsrichtung verlaufende Rippen aufweisen, die fnit seitlichem Abstand voneinander ineinander eingreifen, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß zum Zerfasern der Bahn (4) durch das Querrecken die Rippen (5) an ihrem Umfangsrand leicht aufgerauht oder geriffelt sind und daß zur Veränderung der Eindringtiefe der Rippen (3) die Achsen der Walzen (1,2) unabhängig ■ s voneinander einsteilbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (3) eine Dicke von etwa 1,6 bis 32 mm haben und in gegenseitigen Abständen von etwa 4,5 bis 9,5 mm angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daS der Durchmesser der Walzen (1, 2) etwa 50 bis 203 mm beträgt