DE2031304C3

DE2031304C3 - Method and apparatus for the production of fine filaments

Info

Publication number: DE2031304C3
Application number: DE2031304A
Authority: DE
Inventors: Wladyslaw Henry Manchester Lancashire Skoroszewski (Grossbritannien)
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1968-04-10
Filing date: 1970-06-24
Publication date: 1979-07-19
Also published as: DE2031304A1; FR2054589A2; NL7009252A; BE752461R; DE2031304B2; CH568413A5; FR2054589B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von feinen Filamenten aus einer Bahn eines molekular-orientierbaren Kunststoffes, bei dem die Bahn, die auf einer Seite oder auf beiden Seiten ein Rillenprofil in Längsrichtung aufweist nur durch Verstrecken aufgespalten wird, wobei man das Rillenprofil durch plastische Verformung mittels linienförmiger Druckbeanspruchung entlang nebeneinander liegender Linien erzeugt und dabei die Dicke der Bahn in ihren schwächsten Bereichen auf weniger als v,o des ursprünglichen Wertes verringert und dann die Aufspaltung vornimmtThe invention relates to a method and an apparatus for producing fine filaments from a web of a molecularly orientable plastic, in which the web, which is on one side or on both Sides have a groove profile in the longitudinal direction is only split by stretching Groove profile through plastic deformation by means of linear compressive stress alongside one another horizontal lines and the thickness of the web in its weakest areas to less than v, o des original value and then split it up

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind im Patent 1917 822.4 beschrieben.Such a method and apparatus are described in patent 1917 822.4.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Hauptpatent so weiterzubilden, daß es bezüglich des gewünschten Filamenttiters flexibler ist und daß trotz Verwendung von profilgebenden Vorrichtungen mit relativ grobem Profil sehr feine Filamente hergestellt werden können.The invention is based on the object of developing the method according to the main patent so that that it is more flexible with regard to the desired filament denier and that despite the use of profiling Devices with a relatively coarse profile can be made very fine filaments.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß man die Abkühlung der profilierten Bahn dadurch bewirkt daß man die glatte Oberfläche der Bahn mit einer beweglichen Kühl- und Abzugsvorrichtung in Berührung bringt durch die die Bahn gekühlt und von der profilgebenden Vorrichtung derart nach unten abgezogen wird, daß die Bahn zwischen der profilgebenden Vorrichtung und der Kühl- und Abzugsvorrichtung noch in wenigstens teilweise geschmolzenem Zustand ausgezogen wird.According to the invention, this object is achieved in that the profiled web is thereby cooled causes the smooth surface of the web with a movable cooling and take-off device in Contact brings the web cooled down by the and from the profiling device in this way is withdrawn that the web between the profiling device and the cooling and withdrawal device is still drawn out in at least partially molten state.

Der Grad des Abziehens kann innerhalb weiter Grenzen variiert werden, wobei man dann mit ein und derselben profilgebenden Vorrichtung profilierte Bahnen mit verschiedenen Querschnittsflächen erhält Das erfindungsgemäße Verfahren weist demnach eine größere Flexibilität auf, als das Verfahren nach der Hauptanmeidung. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß profilierte Bahnen von sehr kleiner Querschnittsfläche erhalten werden können mit Hilfe einer profilgebenden Vorrichtung, deren Oberflächenrippen oder -grate, wenn nicht erfindungsgemäß abgezogen würde, eine profilierte Bahn von erheblich größerem Querschnitt ergeben würden. Derartige profilgebende Vorrichtungen oder Elemente sind gewöhnlich leichter und preiswerter herzustellen als solche mit kleineren und enger im Abstand voneinander angeordneten Graten oder Rippen. Die bekannten Verfahren, nach denen Stahlwalzen als profilgebende Vorrichtungen hergestellt werden (die dann gewöhnlich zur Durchführung des Verfahrens nach der Hauptanmeldung verwendet werden) erfordern praktisch eine Begrenzung auf das Ausmaß, auf welches die Steigung der Grate reduziert werden kann.The degree of peeling can be varied within wide limits, with a and The same profiling device contains profiled webs with different cross-sectional areas The method according to the invention accordingly has greater flexibility than the method according to the Main avoidance. A particular advantage of the invention The method consists in that profiled webs of very small cross-sectional area are obtained can be with the help of a profiling device, their surface ribs or ridges, if not would be withdrawn according to the invention, result in a profiled web of considerably larger cross-section would. Such profiling devices or elements are usually lighter and cheaper as those with smaller and more closely spaced ridges or Ribs. The known methods by which steel rollers are produced as profiling devices (which are then usually used to carry out the procedure according to the main application) practically a limit on the extent to which the slope of the ridges can be reduced.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die bewegliche Kühl- und Abzugsvorrichtung eine Walze sein, die beispielsweise ähnlich der Kühlwalze ausgebildet ist wie sie bei üblichen Filmgießverfahren verwendet wird. Die Walze kann mit einem Antrieb versehen und in einer Stellung unterhalb des profilgebenden Teils der profilgebenden Vorrichtung derart befestigt sein, daß die noch heiße, aber schon profilierte Bahn im wesentlichen senkrecht nach unten geführt wird und tangential auf die Walzenoberfläche auftrifft.When carrying out the method according to the invention, the movable cooling and extraction device be a roller, which is formed, for example, similar to the cooling roller as in conventional Film casting process is used. The roller can be provided with a drive and in a position below of the profiling part of the profiling device be attached in such a way that the still hot, but already profiled web is guided essentially vertically downwards and tangentially to the roll surface hits.

Die bewegliche Kühl- und Abzugsvorrichtung bewirkt vorzugsweise das vollständige Abkühlen der Bahn zum festen Zustand, d.h. auf eine Temperatur, die erheblich unterhalb des Kristallschmelzpunktes des Polymeren liegt. Jedoch kann die profilierte Bahn gegebenenfalls vorgekühlt werden, z. B. zwischen dem profilgebenden Teil und der beweglichen Kühl- und Abzugsvorrichtung. Man kann so ein teilweises Kühlen bewirken, z. B. nur eine Oberfläche der Bahn (vorzugsweise die gekerbte Oberfläche) kühlen. Durch das Kühlen von nur einer Oberfläche der Bahn in der beschriebenen Weise kann man mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verfahrens der Bahn besondere Eigenschaften verleihen, 2. B. sie mil einer Textur versehenThe movable cooling and withdrawal device preferably effects the complete cooling of the web to the solid state, i.e. to a temperature well below the crystalline melting point of the Polymers. However, the profiled web can optionally be pre-cooled, e.g. B. between the profiling part and the movable cooling and extraction device. You can have a partial cooling cause z. B. only cool one surface of the web (preferably the notched surface). By the Cooling of only one surface of the web in the manner described can be achieved with the aid of the invention Process give the web special properties, 2. B. providing it with a texture

oder ihr eine Kräuselungsfähigkeit erteilen. Das partielle Abkühlen kann auf jede geeignete Weise erreicht werden, τ. R durch richtige A'jswahl der Arbeitstemperaturen des profilgebenden Vorrichtungsteils und/oder der Stützwalze oder durch besondere Kühleinrichtungen, z. B. einen Luftstrom der gegen eine Oberfläche der profilierten Bahn gerichtet ist Wenn die Kühl- und Abzugsvorrichtung eine Walze ist, kann diese von innen mit Wasser gekühlt werden, so daß sie mit einer relativ geringen Oberflächentemperatur von z. B. etwa 15°C läuftor give it a crimp ability. Partial cooling can be achieved in any suitable manner, τ. R by correct selection of the working temperatures of the profiling device part and / or the support roller or by special cooling devices, e.g. B. an air stream which is directed against a surface of the profiled web. If the cooling and haul-off device is a roller, this can be cooled from the inside with water, so that it has a relatively low surface temperature of, for. B. runs about 15 ° C

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hängt das MaB und der Zustand, in dem die profilierte Bahn im wenigstens teilweise geschmolzenen Zustand abgezogen wird, vom Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Umfangsgeschwindigkeit des profilgebenden Teils und der der Kühl- und Abzugsvorrichtung ab. Es können Einrichtungen vorbanden sein, um diese relativen Geschwindigkeiten an die Art des verwendeten Polymeren usw. anzupassen. Zum Beispiel ist eine Querschnittsverminderung von 20 bis 30% leicht zu erreichen und Verminderungen bis zu 50% oder mehr sind möglich. Ein wichtiger Faktor für die erfolgreiche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man die Bedingungen innerhalb der genannten Grenzen derart wählt, daß der Film nach dem Abkühlen spröde ist und durch Verstrecken und Spalten längs der Kerblinien zu feinen Filamenten aufgespalten werden kann, wobei die Fibrillierung wenigstens zum größten Teil spontan eintrittWhen carrying out the method according to the invention, the extent and the state in which the profiled web is withdrawn in the at least partially molten state, from the speed difference between the peripheral speed of the profiling part and that of the cooling and extraction device away. There may be facilities pre-banded to match these relative speeds to the nature of the polymers used, etc. to adapt. For example, a reduction in area of 20 to 30% is easy and reductions of up to 50% or more are possible. An important factor for that Successful implementation of the method according to the invention consists in that one meets the conditions within the limits mentioned so that the film is brittle and through after cooling Stretching and splitting along the score lines can be split into fine filaments, the Fibrillation occurs at least for the most part spontaneously

Die Erfindung sei anhand der Zeichnung näher erläutert; wie dargestellt, formt ein üblicher Schlitzdüsen-Extruderkopf 1 bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Polymeren eine heiße Polymerbahn 2 aus. Die Bahn 2 fließt nach unten in den Spalt, der zwischen einem profilgebenden Element in Form einer gerippten Walze 3 und einer glatten Stützwalze 4 gebildet wird. Die Walze 3 und 4 bilden einen Teil der profilgebenden Vorrichtung, die mit der im folgenden beschriebenen Ausnahme im allgemeinen der Vorrichtung nach dem Hauptpatent entspricht Unterhalb der Walzen 3 und 4 ist eine bewegliche Kühl- und Abzugsvorrichtung in Form einer Walze 5 angeordnet die mit Hilfe eines regelbaren Getriebes vom Antriebsmotor (nicht dargestellt) der profilgebenden Vorrichtung angetrieben wird. Vorzugsweise ist die Walze 5 in einer derartigen Stellung angeordnet, daß die profilierte Bahn 2¹ sich aus dem Spalt zwischen den Walzen 3 und 4 im wesentlichen senkrecht nach unten bewegt und die Walze 5 tangential berührt (wobei die ungekerbte Fläche der Bahn 2< der Walze 5 aufliegt, damit eine Beschädigung der Kerben der Bahn vermieden wird). Nachdem die Bahn 2* die Walze 5 berührt hat, läuft sie, gegebenenfalls über Führungsrollen, in die Verstreckvorrichtung. Bei der Durchführung des Verfahrens drehtThe invention will be explained in more detail with reference to the drawing; As shown, a conventional slot die extruder head 1 forms a hot polymer web 2 at a temperature above the melting point of the polymer. The web 2 flows downward into the gap which is formed between a profile-giving element in the form of a ribbed roller 3 and a smooth support roller 4. The rollers 3 and 4 form part of the profile-giving device which, with the exception described below, generally corresponds to the device according to the main patent adjustable gear is driven by the drive motor (not shown) of the profile-giving device. The roller 5 is preferably arranged in such a position that the profiled web 2 ¹ moves essentially vertically downward from the gap between the rollers 3 and 4 and touches the roller 5 tangentially (the unnotched surface of the web 2 <the roller 5 rests in order to avoid damaging the notches of the web). After the web 2 * has touched the roller 5, it runs, if necessary over guide rollers, into the stretching device. When performing the procedure turns

ίο sich die Walze 5 mit höherer Geschwindigkeit als die Walze 3, so daß auf die Bahn 2¹ ein Zug nach abwärts ausgeübt wird, was sich in einer Verminderung der Querschnittsfläche der Bahn auswirkt, deren Ausmaß vom Geschwindigkeitsunterschied zwischen den WaI-ίο the roller 5 at a higher speed than the roller 3, so that ^{a downward pull is exerted on the web 2 1} , which results in a reduction in the cross-sectional area of the web, the extent of which depends on the speed difference between the rollers

is zen 3 und 5 abhängt Es sind Einrichtungen vorgesehen, durch die die Walze 5 von innen wassergekühlt wird; somit verläßt die Bahn 2¹ die Walze 5 in festem Zustand bei einer Temperatur, bei der sie leicht gehandhabt werden kann, ohne daß man ein Brechen oder eineis zen 3 and 5 depends. Means are provided by which the roller 5 is water-cooled from the inside; thus the web 2 ¹ leaves the roll 5 in a solid state at a temperature at which it can be easily handled without breaking or breaking

Risk of deformation

Das Beispiel dient zur Erläuterung der Erfindung an einer besonderen Durchführungsform des Verfahrens.The example serves to explain the invention using a particular embodiment of the method.

example

Erfindungsgemäß wurden Polypropylenfilamente hergestellt, wobei außer einer profilgebenden Vorrichtung und einer beweglichen Kühl- und Abzugsvorrichtung noch eine handelsübliche Verstreckvorrichtung eingeschaltet war. Hierzu wurde eine Bahn aus geschmolzenem Polypropylen mit einen Schmelzindex von 3,5 bei etwa 290⁰C aus einer Schlitzdüse üblicher Art von 25,4 cm Breite (Spaltweite 0,635 tnm) in den Spalt zwischen den Walzen 3 und 4 extrudiert, wobei diese Walzen auf etwa 30⁰C bzw. etwa 100° C (und dieAccording to the invention, polypropylene filaments were produced, with a commercially available stretching device being switched on in addition to a profile-giving device and a movable cooling and take-off device. For this purpose, a web of molten polypropylene having a melt index of 3.5 usually about 290 ⁰ C from a slit type of 25.4 cm width (slit width 0.635 tnm) was extruded into the nip between the rollers 3 and 4, which rolls on about 30 ⁰ C or about 100 ° C (and the

Walze 5 auf etwa 15°C) gehalten wurden. Das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Walze 5 zu derjenigen der Walze 3 war derart bemessen, daß die Querschnittsfläche der profilierten Polypropylenbahn durch das Abziehen in der Schmelze um etwa 25% vermindert wurde. Nach dem Abziehen von Walze 15 wurde die Bahn in die Verstreckungsvorrichtung eingeführt, die im Verstreckungsverhältnis von 8 :1 bei 145° C betrieben wurde. Die verstreckte Bahn wurde mit einer Geschwindigkeit von 120cm/sec abgenommen,Roller 5 was kept at about 15 ° C). The ratio of the peripheral speed of the roller 5 to that of the roller 3 was dimensioned such that the cross-sectional area of the profiled polypropylene web was reduced by about 25% by pulling off in the melt. After pulling off roller 15 the web was fed into the stretching device in a stretching ratio of 8: 1 at 145 ° C was operated. The stretched web was with removed at a speed of 120cm / sec,

« wobei sich zeigte, daß eine vollständige Aufspaltung in feine Filamente erfolgt war. Die durchschnittliche Denierzahl der Filamente betrug 22.«Which showed that a complete split into fine filaments was made. The average denier of the filaments was 22.

1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of fine filaments from a web of a molecularly orientable one Plastic, in which the web, which has a grooved profile in the longitudinal direction on one side, only through Stretching is split up, whereby the groove profile is made by means of plastic deformation linienfönniger compressive stress generated along adjacent lines and thereby the to Thickness of the web in its weakest areas reduced to less than Vio of the original value and then undertakes the split, according to patent 1917 822.4, characterized in that that one causes the cooling of the profiled web by the fact that the smooth surface of the Bahc with a movable cooling and extraction device brings into contact, through which the web is cooled and by the profiling device is withdrawn downwards in such a way that the web between the profiling device and the Cooling and extraction device is still pulled out in at least partially molten state.

2. The method according to claim 1, characterized in that a KQhI and trigger device Roller is used.

3. The method according to claim 2, characterized in that the roller is provided with a drive and is attached in a position below the profile-forming device in such a way that the profiled Web is guided substantially vertically downwards and tangentially to the roll surface hits

4. The method according to claim 1-3, characterized in that the profiled web between the profiling device and the cooling and extraction device is already pre-cooled.

5. The method according to claim 4, characterized in that the profiled surface of the web is pre-cooled.

6. Apparatus for performing the method according to claim 1 to 3, with a profile-giving device and a device for stretching the profiled web coming from the profile-giving device, the device for generating the profiled web being a counter-drivable pair of pressure rollers made of steel and the surface at least a roller is occupied by ribs lying parallel and closely next to one another in the circumferential direction, which have rounded apices, characterized in that a movable cooling and take-off device (S) is additionally provided through which the web (2 ¹ ) is removed from the profile-giving device (3, 4) is deducted.

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