DE2031686A1

DE2031686A1 - Verfahren zum Herstellen eines Matenalstreifens oder bandes aus einem Polymer

Info

Publication number: DE2031686A1
Application number: DE19702031686
Authority: DE
Inventors: Jamesjhaxted Essex Lloyd Ronald Sawbndgeworth Patchell Albert George Welwyn Garden City Hertfordshire Dow, (Großbritannien) M
Original assignee: Smith and Nephew Polyfabrik Ltd
Current assignee: Smith and Nephew Polyfabrik Ltd
Priority date: 1969-06-27
Filing date: 1970-06-26
Publication date: 1971-04-08
Also published as: ZA704257B; CA961613A; FR2051355A5; ES186792U; NL146544B; ES186792Y; NL7009515A; DK138804B; DE2031686B2; DK138804C; GB1279299A; ES381231A1; SE360037B

Description

PATENTANWÄLTE 2031 OO DÜSSELDORF 1

Malkastenstraße 2 DIPL.-ING. ALEX STENGER

Telefon (0211) 36 0514 DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

Unser Zeichen: 1 1 386 Datum: 25. Juni 1970

Smith & Nephew Polyfabrik limited > 3riecnQld₃Ue\son, L -<·:γ\ϊ\χ\\?ζ/^τ.η&.·\ϊ:,Λ, Brio'-field Mills

Verfahren zum Herstellen eines Materialstreifens oder

-bandes aus einem Polymer *

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Materialstreifens oder -bandes aus einem kalt ziehbaren thermoplastischen Polymer, wobei eine schmelzwarme Bahn des Materials durch einen zwischen zusammenwirkenden Bearbeitungswerkzeugen liegenden Durchlaufspalt geführt wird und wobei mindestens ein erstes der Bearbeitungswerkzeuge eine Walze ist, die eine unterhalb des polymeren Schmelzpunktes liegende Temperatur hat. Ein solches Verfahren dient insbesondere zur Herstellung vielfaseriger Garne. Die Begriffe "Bahn" und "Streifen" werden nachfolgend ungeachtet des handelsüblichen Ge- " brauches nur unter Berücksichtigung der Tatsache abwechselnd verwendet, daß unter "Streifen" eine schwerere Materialart verstanden wird, die oft in bestimmte längen unterteilt ist.

Die Herstellung von synthetischen Textilien erfordert Fäden von hoher Qualität und glattem, feinem Denier. Der übliche Weg, diese Eigenschaften sicherzustellen, besteht im Strangpressen einer Gruppe von Einzelfasern aus einer Spinndüse; Herzu 1st jedoch eine ganz besonders ausgebildete und sehr teure Einrichtung erforder-

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lieh, wenn die Faser die gewünschte gute Qualität haben ^: soll.

Es ist bekannt, gestreckte und aufgefaserte, flache Bandstreif en zur direkten Herstellung von Garnen zu verdrillen. Derartige Garne sind jedoch grob und ungleichmäßig und höchstens zur Herstellung von Bindfaden oder Stricken geeignet, nicht jedoch von Textilien besserer Qualität.

Die vorliegende Erfindung betrifft in einer Hinsicht das Auffasern eines gestreckten polymeren Bandes ₉ welches geprägt oder in einem vorbestimmten Raster^ profiliert ist, so daß sich ein kontrolliertes Aufspalten in ein glattes, gleichmäßig vielfaseriges Garn erreichen läßt» Mit der vorliegenden Erfindung jedoch läßt sich ein derartiges Garn herstellen, das von Natur aus eine beständige Kräuselung besitzt, durch die es als Material zur Herstellung von Textilien viel besser geeignet ist„ da sich zum Beispiel eine bessere Textur, eine bessere Festigkeit und ein besserer Griff des Gewebes ergeben»

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Bahn oder ein Band aus polymerem, faserförmigem Material, das im wesentlichen parallele Rillen auf' zumindest einer Seite aufweist und, über die Materialstärke gesehen, unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweist, die auf eine zwischen den beiden Flächen der Bahn wirkende Scherkraft zurückzuführen sind| die relative Materialstärke am Boden der Rillen ist so bemessen, daß die Bahn sich entlang den Rillen beim Strecken aufspaltet. Die Materialstärke, beträgt vorzugsweise weniger als 20 M . Der Streifen läßt sich infolge dieser Eigenschaften leicht zur Herstellung gekräuselter Fäden aufspalten. In einigen Fällen, was später noch ausführlich beschrieben wird, brau-

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chen die Rillen keine besondere Stärke zu erhalten, vorausgesetzt daß es entlang der Rillen verlaufende linien geringerer Festigkeit gibt.

Die Erfindung liegt in einem Verfahren zur Herstellung eines Materialstreifens oder -bandes aus einem kalt ziehbaren thermoplastischen Polymer, bei dem eine schmelzwärme Bahn des Materials durch einen zwischen zusammenwirkenden Bearbeitungswerkzeugen liegenden Durchlaufspalt geführt wird und bei dem mindestens ein erstes der Bearbeitungswerkzeuge eine Walze ist, die eine unterhalt» des " polieren Schmelzpunktes liegende Temperatur hat. Bei einem solchen Verfahren sollen erfindungsgemäß in dem Durchlaufspalt in der Bahn zwischen den beiden Bahnflächen Scherkräfte erzeugt werden, wobei mindestens eine Bahnfläche geritzt wird.

Der erwähnte Durchlaufspalt kann durch einen einzigen, zwischen zwei zusammenwirkenden Bearbeitungswerkzeugen liegenden Spalt gebildet sein, wie es später beschrieben wird, oder aus einem Spalt zum Ritzen der Bahn und einem weiteren,'von dem ersten Spalt getrennten Spalt zum Erzeugen der Scherkräfte bestehen, wobei die Reihen- | folge der Spalte beliebig ist.

Mindestens eines der Bearbeitungswerkzeuge hat eine von mindestens einem der anderen Bearbeitungswerkzeuge unterschiedliche Temperatur, die im polymeren Schmelzpunkt oder oberhalb desselben liegen sollte.

Während sich die Erfindung unter Herstellung von Rillen beliebiger Form auf der Bahn anwenden läßt, wobei die Rillen quer oder in einem bestimmten Winkel verlaufen und unterschiedliche Querschnittsformen haben können,

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hat es sich als besonders vorteilhaft bewährt, den Durchlaufspalt so auszubilden, daß gleichmäßig in Längsrichtung verlaufende Rillen hergestellt werden.

Wenn von einer zwischen den Bahnflächen wirkenden Scherkraft die Rede ist, so soll dies in weitestem Sinne bedeuten, daß die an einer Bahnfläche herrschenden Scherkraftverhältnisse sich von denen irgendeiner anderen Bahnfläche unterscheiden. Diese Scherkraftverhältnisse & können quer über die ganze Fläche gleichmäßig sein oder sich innerhalb der Fläche selbst unterscheiden^ wie es zum Beispiel zwischen dem Boden der Rillen oder den Seiten der Rillen oder der Spitze der dazwischenliegenden RillenrUcken der Fall sein kann.

Wahrscheinlich führt die am Boden der Rillen wirkende Scherkraft zu einer einfacheren nachfolgenden Aufspaltung und Auffaserung, während eine an beliebiger anderer Stelle der Rillen wirkende Scherkraft zu einer Kräuselung führt. Diese Auswirkungen sind in dem profilierten Streifen enthalten, wodurch er zu einem wertvollen Handelsartikel wird, aus dem sich leicht durch Auffaserung Fasern her- W stellen lassen, die in vielen Fällen von Natur aus gekräuselt sind.

Eine zur Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung geeignete Bahn hat vorzugsweise eine Stärke von 40 bis 800 M »

Obwohl zahlreiche Abwandlungen möglich sind, hat das erfindungsgemäße Verfahren drei besonders günstige Ausführimgöformen.

Bei einer ersten Ausführungsform wird der Spalt durch zwe*. ¥alzen gebildet, von denen eine Walze kälter ist als die andere, eine unterhalb des polymeren Schmelz-

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Punktes liegende Temperatur hat und mit kreisförmigen Umfangsrillen versehen ist, während die andere wärmere Walze eine glatte Mantelfläche hat. Beide Walzen drehen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Wenn von unterschiedlichen Walzengeschwindigkeiten die Rede ist, so sind hiermit die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten gemeint. Insbesondere bei der Anwendung von Polypropylen läßt sich die gerillte Walze zum Beispiel bei einer Temperatur zwischen O⁰C und 90⁰C betreiben, während die Walze mit der glatten Mantelfläche bei a

einer zwischen O⁰G und 25O°C liegenden Temperatur betrieben wird. Besonders geeignete Temperatüren bei der Anwendung dieses Materials sind 70⁰C für die gerillte Walze und 170⁰C für die Walze mit der patten Mantelfläche.

Im allgemeinen wird die Walze mit der glatten Mantelfläche bei einer oberhalb des polymeren Schmelzpunktes liegenden Temperatur betrieben, während die gerillte Walze eine soweit unterhalb des Schmelzpunktes liegende Temperatur hat, daß hierdurch eine Führung der gerillten Bahn auf der gerillten Walze beim Durchlaufen des Spaltes aufrechterhalten wird. Diese Temperaturen können j| für die kältere Walze im Bereich zwischen 0 und 25O⁰C und für die wärmere Walze im Bereich zwischen 0 und 3QO⁰C liegen. Da sich die Walzen nicht mit derselben Umfangsgeschwindigkeit drehen (geeignet sind Geschwindigkeitsabstufungen im Verhältnis 1:3 bis 3:1, obwohl, falls erforderlich, eine Walze stationär sein kann) und insbesondere für den Fall, daß die wärmere Walze die langsamere ist, entsteht ein Zug oder eine Scherkraft, die zwischen den Bahnflächen wirkt, auf der wärmeren Fläche. Dies führt zu einer Bildung von gekräuselten Fasern, wenn die Bahn oder das Band anschließend ge-

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streckt,' aufgefasert und durch Wärmebehandlung entspannt wird.

Die Ursache für diese Erscheinung liegt in der Veränderung der Ausrichtung der molekularen Ketten in derjenigen Schicht des Polymers, die der wärmeren Walze am nächsten liegt, gegenüber der Längsausrichtung im übrigen Teil der Bahn.

Bei einer zweiten Ausführungsform liegt der Spalt zwischen einer kälteren, gerillten Walze, die eine unterhalb des polymeren Schmelzpunktes liegende Temperatur hat, und einem Schaber, der eine gerade oder eine gezahnte Kante haben kann. Dieser Schaber wird sich erwärmen, er kann aber auch zusätzlich erwärmt oder gekühlt werden. Er erzeugt auf der Oberfläche der Bahn, die er berührt, eine Scherwirkung, die zu einem eventuellen Kräuseln der Fasern wie im vorigen Fall führt»

Bei einer dritten Ausführungsform liegt der Spalt zwischen einer kalten Walze mit glattem Walzenmantel, die eine unterhalb des polymeren Schmelzpunktes liegende Temperatur hat, und den Berührungspunkten mindestens eines Nadelkammes, der aus einer oder mehreren Reihen von Na-^:? dein besteht; es können dies aber auch die Berührungspunkte eines Schabers mit gezahnter Kante oder eines ähnlich geformten Teiles sein, hinter dem die Bahn zur Herstellung der Rillen vorbeigezogen wird. Die Nadeln können genau so wie bei dem Schaber, zusätzlich erhitzt oder gekühlt werden. Durch das Vorbeiführen der warmen Schmelze werden diese Nadeln erwärmt, so daß sie in dem Band Rillen erzeugen, wobei die Möglichkeit besteht, daß die Rillenseiten oder -boden sich zusammenschließen. Es ist bei dieser Ausführungsform ferner denkbar, verschie-

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dene Nadelreihen, eventuell sogar zueinander versetzt, anzuordnen und die Nadeln in eine Schwingbewegung zu versetzen.

Ganz bestimmte, bevorzugte Merkmale sind allen obengenannten Ausführungsformen gemeinsam. So sollten die Rillen auf den Walzen oder die Nadeln in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sein, daß je Zentimeter zwischen 2 und 200, vorzugsweisen zwischen 20 und 120 Rillen oder Nadeln vorhanden sind.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform, insbesondere wenn ein Nadelkamm Anwendung findet, kann der Streifen besser noch von den Nadeln durchdrungen als nur geritzt werden. Dennoch durchläuft der Streifen die Bearbeitungs vorrichtung als ein streifenförmiges Stück Polymer.

Bei zahlreichen praktischen Ausführungen sind die membranähnlich dünnnen Teile am Boden der Rillen vorzugsweise dünner als 20 ^a ,im allgemeinen dünner als 10 /Ia Stärken von 5 /U lassen sich leicht erreichen.

Während ein beliebiges, thermoplastisches Polymer verwendet werden kann, das Fasern bildet, sind auch Polyolefine wie zum Beispiel Polypropylene oder Äthylene hoher Dichte oder Mischungen aus diesen anwendbar. Geeignet sind auch Polyamide, Polyester wie zum Beispiel Polyaethylen-Terephtalester-Acrylnitril-Polymere oder Polyvinylidenchloride.

Es ist offensichtlich, daß einige der oben erwähnten Hilfsmittel bei der Anwendung miteinander kombiniert werden können. Es läßt sich zum Beispiel eine gekühlte, gerillte Walze zusammen mit einer wärmeren Walze mit

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glattem Walzenmantel bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit verwenden, um die Rillen herzustellen, jedoch ohne dabei eine zwischen den Balinflachen wirkende Scherkraft zu erzeugen, und es läßt sich ein Schaber oder natürlich auch eine Leiste mit einer Kante von kleinem Radius oder eine Walze mit kleinem Radius zusätzlich am Umfang der gerillten Walze anordnen, um einen Spalt zu bilden, der beim Entfernen des Streifens von der gerillten Walze eine Scherbeanspruchung auslöst.

Während der Streifen oder das Band nach der Herstellung mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens bereits für sich selbst ein mögliches Handelsprodukt ist, ist es natürlich ferner denkbar, die oben beschriebenen Verfahrens-' schritte mit der Streckung eines solchen Streifens, insbesondere wenn er bandförmig ist, in freier Bahn zu kombinieren (zum Beispiel direkt von der die Bahn tragenden Walze aus) und/oder hierbei den Streifen über eine beheizte Fläche zu ziehen und anschließend aufzufasern, um ein vielfaseriges Garn od.dgl, herzustellen. Eine derartige Streckung kann bis zu 2000 % betragen.

Falls es erforderlich ist, kann anschließend ein Entspannungsvorgang mit Hilfe einer Wärmebehandlung' erfolgen, um eine Kräuselung des Garns etwa in Schraubenlinienform zu erreichen»

Ein derartiges vielfaseriges Garn enthält eine bestimmte Anzahl von glatten Einzelfäden, was für die Auffaserung aus einem gestreckten, gerillten Streifenband charakteristisch ist, und hat im allgemeinen von Natur aus eine bleibende, im v/es entlichen schraubenlinienförmige und sich über die gan&e Länge erstreckende Kräuselung, die ihre Richtung selbsttätig ändert, sofern sie Gelegenheit

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dazu hat. .

Darüber hinaus wird durch die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines Materialstreifens oder -bahdes aus einem kalt ziehbaren thermoplastischen Polymer geschaffen, die gekennzeichnet ist durch eine Strangpresse mit einer flachen Ziehdüse zum Herstellen einer Bahn aus geschmolzenem Polymer und durch zusammenwirkende Bearbeitungswerkseuge, die einen zum Durchführen der Bahn dienenden Durchlaufspalt bilden und von denen mindestens eines eine Walze ist, wobei mindestens zwei zusammenwirkende I Bearbeitungswerkzeuge zur Erzeugung von zwischen den Bahnflächen wirkenden Scherkräften dienen und wobei mindestens ein Bearbeitungswerkzeug eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Rillung auf der Bahn aufweist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 als Prinzipdarstellung eine erste Ausführungsform der Vorrichtung j

Fig. 2 in derselben Darstellungsart eine zweite Ausführungsform j

Fig. 2a ein Einzelteil der Vorrichtung nach Fig. 2;

Fig. 3 in derselben Darstellungsart eine dritte AusfUhrungsform.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 wird eine Bahn 1 mittels einer Strangpresse 2 hergestellt und durch den zwischen zwei Walzen 3 und k bestehenden Spalt geführt, von wo

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aus die. Bahn 1 in den zwischen zwei weiteren Walzen 5 und 6 befindlichen Spalt gelangt. Bei dieser Ausführungsforin. kann ebenso wie bei den später beschriebenen Ausführungsformen angenommen v/erden, .daß die Bahn 1 gleichseitig oder später eine Bearbeitungsstation durchlauf ΐ," in der die Aufspaltung in Bänder erfolgt, daß eine weitere Bearbeitungsstation zum Strecken "vorgesehen ist und daß die gestreckten Bänder in einer Bearbeitungsstation in ein Yielfaseriges Material aufgefasert werden, zum Beispie L durch eine mechanische Vorrichtung oder eine Venturi-Düsej es können auch ein einen Entspannvorgang zur Erzielung einer Kräuselung bewirkender Yerfahrenssehritt und eine Aufwickelstation vorgesehen sein, Alle diese Vorrichtungen und Mittel zur Behandlung und Bearbeitung von stranggepreßtem Material sind bekannt und werden deshalb nicht im einzelnen beschrieben.

Die Walze 4 ist eine verhältnismäßig kalte Walze mit einer unterhalb des polymeren Schmelzpunktes liegenden Temperatur und mit kreisförmig um den Umfang verlaufenden Rillen, die zur Erzeugung von sich ergänzenden, längsgerichteten Rillen und Rücken auf einer Fläche der Bahn dient. Die Walze 3 ist eine Walze mit glatter Mantelfläche, die beheizt ist. Die von der Strangpresse 2 kommende Bahn 1 durchläuft direkt den zwischen den Walzen und 4 befindlichen Spalt? dieser läßt sich allerdings auch dadurch ersetzen, daß die Bahn 1 in einem bestimmten Winkel geführt wird, der vor dem Passieren des Spaltes eine Berührung der Bahn mit der einen oder anderen Walze zuläßt.

Die Walzen 3 und 4 können mit derselben Umfangsgeschwindigkeit umlaufen, wenn nur eine R±llung> nicht jedoch eine Scherbeanspruchung erzeugt werden soll₀ Im allge--

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. _t1 _ 2081686

meinen wird der Antrieb der Walzen 3 und 4 jedoch so ausge führt sein, daß die Walzen 3 und 4 mit Hilfe eines geeigneten Getriebes eine unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeit erhalten. Die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten können sum Beispiel so vorgegeben sein, daß die Walze 3 sich langsamer dreht als die Walze 4 (zum Beispiel mit einer um 10 % niedrigeren Umfangsgeschwindigkeit)? es ist aber auch denkbar, daß die Walze 3 sich schneller dreht als die Walze 4*

Die Walzen 5 und 6 können mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden wie die Walze 4 (oder auch die Walze 3), es ist jedoch von besonderem Vorteil, wenn die Walzen 5 und 6 eine höhere Umfangsgeschwindigkeit haben, da hierdurch eine Streckung, der Bahn erreicht wird.

Durch die in Fig. 1 strichpunktiert dargestellte, kreisförmige Linie soll angezeigt werden, daß die Walzen 5 und 6 auf einem schwenkbaren Arm oder Gestell angeordnet sein können, so daß die BaIm 1 in mehr oder weniger starkem Maße gestreckt wird, während sie einen entsprechend größeren oder kleineren Bereich 4a der Walze 4 berührt«. Die Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3 können im übrigen in ähnlicher Weise abgewandelt sein. Es ist aber auch denkbar, an dieser Stelle überhaupt keine Berührung vorzusehen, das heißt die gerillte Bahn senkrecht zu führen, obwohl es sich herausgestellt hat, daß eine gewisse Berührung im Bereich 4a wünschenswert ist.

Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß das Material des Streifens zueinander parallele_f längs gerichtete Rillen und Rücken in abwechselnder Reihenfolge erhält. Ein derartiger Streifen läßt sich natürlich auch als eine Viel-

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BADORIGMNAI.

zahl von vielfach gerillten Bändern (zum Beispiel 25 Rillen je Band) herstellen, und zwar durch Verfahren und Vorrichtungen, die für sich bekannt sind, insbesondere., durch einen Trennvorgang, der erfolgt, solange sich der Streifen noch mit der Walsse in Berührung befindet. Die Rillen können als dünne Membranen betrachtet werden, die, was später noch ausführlich beschrieben wird, während eines Streckvorganges und bei geeigneter Behandlung auf-*, reißen.

Die unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeit der Walzen 3 und h erzeugt eine zwischen den Flächen der Bahn 1 wirkende Scherbeanspruchung, die zu vorteilhaften Auswirkungen führt, was später noch ausführlich beschrieben wird. ' .

Während die Anwendbarkeit der Erfindung nicht auf bestimmte Abmessungen der Bahn und der Walzen oder auf bestimmte Materialien beschränkt ist, haben sich die nachfolgend als Beispiel genannten Werte als besonders geeignet herausgestellt:

Strangpreßtemperatur Düsenbreite

Breite des Düsenspaltes Material ·. - ■

Rillen

Walzendurchmesser Walz entemperaturen

Walsenumfangsgeschwin- ^;

digkeiti " : (a) Walze Ai 20 m/min;

Walze 3: 2 m/min weniger, d.h. 18 m/min oder .;-.-,;, .
(b) in Kombination mit (a): Walzen 5 und 6: 25 m/min

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25O⁰C	0,025 cm tief
50 cm
0,038 cm	70⁰C j 17O⁰G



Polypropylen-Schmelze, FlieiSindex 3_f,0
40 je cm,
25 cm
Walze 4 = Walze 3 =

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 läuft die aus der Strangpresse 2 austretende Bahn 1 aus warmer Schmelze durch den zwischen einer kalten Walze 7 (etwa 90⁰C) und einem Schaber 8 liegenden Spalt, wobei der Schaber 8 an einer Gegenplatte 9 befestigt ist. Der Schaber 8 kann zum Beispiel aus einem flexiblen Metallstreifen bestehen, der eine scharfe Kante 10 hat, und in Form einer ablaufenden Klinge mit der Walze 7 in Berührung stehen; in dem dargestellten Beispiel hat der Schaber 8 zu der senkrechten Ebene, in der die Bahn 1 transportiert wird, einen Anstellwinkel von etwa 30

Da die Bahn 1 noch warm ist, wird sich der Schaber 8während des Betriebes erhitzen. Der Schaber 8 kann, wenn es gewünscht wird, zusätzlich mit einer Beheizung oder einer Kühlung versehen werden.

Es wird wiederholt, daß die Walzen 5 und 6 eine höhere Umfangsgeschwindigkeit haben können, um die Bahn 1 um die Anlagefläche an der Walze 7 herum zu strecken.

Der Schaber 8 kann etwa 1,9 cm tief und 0,25 cm dick sein, wenn er zusammen mit einer Walze von 25 cm Durch- i messer angewendet wird.

Die Kraft, mit der der Schaber 8 an die Walze anzudrücken ist, ist unterschiedlich\ es ist jedoch eine Andruckkraft von etwa 0,7 kg je cm Berührungslinieein geeigneter tferb* Andere Bemessungen, Geschwindigfceitswerte und Merkmale tier Vorrichtung entsprechen den Angaben, die im Zusammenhang mit der zwei Walzen verwendenden Vorrichtung zuvor gemacht wurden,

natürlich, kann ein Sachkundiger den Walzen 3 und 4 dle-

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selbe Umfangsgeschwindigkeit geben und zugleich, eine Scherwirkung erreichen, wenn er diese Walzen 3 und 4; mit einem Schaber kombiniert, wie er als Schaber 8 _sin ,_.... Fig. 2 dargestellt ist, oder indem er vorzugsweise eineetwas dickere Klinge als den flexiblen Schaber verwendet, um die die Bahn herumgezogen und gestreckt wird.

Bei der AusfUhrungsform nach Fig. 3 ist der Schaber 8 der AusfUhrungsform nach Fig. 2 durch einen Hadelkamm 11 ersetzt, der je cm etwa 40 Nadeln 12 trägt und etwa dieselbe Länge hat wie eine Waise 13; bei dieser AusfUhrungsform hat diese eine glatte Mantelfläche und wird bei einer unterhalb des Schmelzpunktes liegenden Temperatur betrieben. Der Nadelkamm 11 wird mit einer Andruckkraft '/on etwa 0,7 kg je cm Andrucklinie gegen die Walze 13 gedrückt. Diese kann zum Beispiel 45 cm lang sein. Die Made In 12 haben einen Schaftdurchmesser von-0,2.5 cm und sind 2,5 cm lang, wobei sie auf etwa 0,63 cm abgeschrägt sind. Die Nadeln 12 haben einen runden Querschnitt und sind an eine Messingstange angelötet,

In jedem Fall erzeugen die in Fig. 1 bis 3 beschriebenen Vorrichtungen eine gerillte Bahn oder von dieser getrennte Bänder, die an unterschiedlichen Flächen infolge der Scherwirkung unterschiedliche Eigenschaften haben. Die für eine solche Bahn gewünschten Voraussetzungen sind folgende:

1, Die zwischen den Rillenrücken liegenden, membranartigen Rillenböden sollten vorzugsweise dünner sein als IO /Vt , sogar dünner als 5 /V\ ., Es liegt ferner im Erfinduiigsbe-. rsich, die Bahn aufzutrennen und einen Streifen aus parallelen Fäden herzustellen. Dieser Vorgang hängt zu einem bestimmten Ausmaß vom Druck und der Temperatur-ab,

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die zwischen den den Durclilaufspalt Mldenden, zusammenwirkenden Bearbeitungswerkzeugen herrschen, und läßt
sich mit den bei der AusführungsforiE nach Fig. 3 verwendeten Nadeln 11 leichter erreichen.

2. Über die Dicke der Bahn und in Richtungen auf die beiden Bahnflächen sollte infolge der Scherkraftwirkung innerhalb des Polymers eine unterschiedliche Struktur herrschen, wenn es durch oder über die Waise A (Fig. 1), den Schaber 8 (Fig. 2) oder den Nadelkamm 11 (Fig. 3) gezogen wird. -"

Die Bahn oder das Band, die bereits für sich selbständige Handelsartikel sein können, lassen sich zusätzlich
durch die im einzelnen bekannten Verfahren strecken.
Während es denkbar ist, bereits vorab aufgewickelte Bahnen oder Streifen zum Strecken zu verwenden, ist es natürlich sehr vorteilhaft, die Streckung der Streifen vorzunehmen, wenn diese von den Walzen 5 und 6 oder sogar von einem Schaber oder einer in der Nähe der Walze k angeordneten Kante von kleinem Radius ablaufen.

Die Kräuselung läßt sich dadurch verstärken, daß das Band ä über einem solchen Schaber und nicht auf freier Laufstrecke gestreckt wird.

Beim Strecken der Bänder neigen die zwischen den Rillenrücken liegenden membranähnlichen Rillenböden zu einem
sofortigen Aufspalten,, so daß ein langgestrecktes, vielfaseriges Material entsteht, welches lange, glatte Fäden
aufweist, deren Zahl der Zahl der auf dem Band vorhandenen Rillenrücken entspricht. Die Fäden ergeben ein glattes, gleichmäßigeres Garn als die rauhen, aufgefaserten
Gebilde, die man durch das Aufspalten eines Bandes er-

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hält, welches keine durch derartige Membranen getrennten ^: Rillenrücken aufweist. · ^:.

Darüber hinaus ist die sich durch die Materialstärke der Bahn erstreckende Scherbeanspruchung maßgeblich für die Gestalt einer ständigen schraubenlinienförmigen Krause* lung in dem vielfaserigen Material« Diese Kräuselung ist bestrebt, ihre Richtung selbsttätig zu verändern, so daß in einem aus dem vielfaserigen Material bestehenden Garn ein resultierendes Drehmoment nicht vorhanden ist«

Bei einem praktischen 'Versuch wurde- der in den Fig. 2 und 2a dargestellte Schaber 8 zur Herstellung einer Bahn von 112 [A. Di cfce verwendet, wobei die membranartigen Teile dünner als 10 /H waren« Ein mit 25 Rillen versehenes Band wurde bei einer Temperatur von 145⁰C in freier Bahnführung um 1100 % gestreckt« Eine auf bekannte Weise mit Hilfe von Luft vorgenommene Auf faserung (das gestreckte-Band wurde-.;, durch den S tr aiii einer Venturi-Düse geführt) führte zu einem hohen Auffaserungsgrad, und nachdem das hjuerbei entstehende vielfaserige Garn sich 2.k Stunden lang^ jfrei. entspannen konnte, ließen sich folgende Werte feststellen« ' ■

Denier der Fäden (ca.) : 13 .·- - ■

Krause je cm (bei anschließend, . . ■

ge s tr.eckt em Garn). _. .... 0,7 ■ Festigkeit der Kräuselung in % . .t _ 3»6| 2,5 Reißfestigkeit in g/den -..-,. «. 5._f0

Hin ähnlicher .Versuch wurde mit .einer Streclcung von 500 _;. Ιχίε hOO fa unternonraien und. ergab folgende Werte:-_s ,

Denier ^ _;..'_: ,_u ■=-.,.λ-,;- .■-=■- ;: ν·- ¹⁹- ■

Festigkeit der Eräus.elutifc. -in.-?i.,-.« *. . <2,2j 3_i;2 . Reißfestigkeit in g/den ' ι 4,5

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Bei einem ähnlichen Versuch wurde ein Nadelkamm mit 40 Nadeln je cm nach Fig. 3 verwendet. Es ergaben sich folgende Wertes ·

Denier ϊ 50

Krause je cm ϊ 0,3

Festigkeit der Kräuselung in % : 1,9

Reißfestigice it in g/den · : 4,7

Die Festigkeit der Kräuselung ist als Yerhälbnis der Rück-Ziehung des Garns zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belastungen von 0,1 g/den und 0,002 g/den ausgedrückt.

Es sind im Zusammenhang mit der Erfindung zahlreiche Abweichungen denkbar, die jedoch nicht anhand besonderer Zeichnungen erklärt zu werden brauchen» Die Bahn kann zum Beispiel aus zwei oder mehreren Polymeren bestehen, die bis zu einem gewissen Grade gegenüber einander unverträglich sind, wodurch das Aufspalten in Fäden erleichtert wird» Es können auch geschichtete Bahnen verwendet werden, indem zusätzliche Strangpressen angeordnet werden, deren Bahnen in einen gemeinsamen Spalt geführt werden, Es ist aber auch die Anwendung eines entsprechend vorgefertigten Streifens denkbar, der zum Beispiel als Verstärkung des durch die Nadeln zu ritzenden Materials über die Walze mit der glatten Mantelfläche geführt wird. Wenn eine gerillte Walze verwendet wird, können zusätzliche Rillen oder eine ähnliche Rasterung zum Herstellen von Texturen angeordnet sein. Es lassen sich ferner unterschiedliche Wirkungen bei unterschiedlichen Bahnstärken und/oder unterschiedlichen öcherkraftvoraussetzungen erhalten. Eine dickere Bahn kann einer Scherbeanspruchung ausgesetzt sein, die noch aaa Auffasern an den Rillenböden verbessern kann, die jedoch nicht zur Kräuselung der eventuell gebildeten Fasern ausreicht.

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Claims

Anspruches

Verfahren aum Herstellen eines Materialstreifens oder -bandes aus einem kalt ziehbaren thermoplastischen PoLymer, wobei eine schmelzwarme Bahn des Materials durch einen zwischen zusammenwirkenden Bearbeitungswerkzeugen liegenden Durchlaufspalt geführt wird und wobei mindestens ein erstes der Bearbeitungswerkzeuge eine Walze ist, die eine unterhalb des polymeren Schmelzpunktes liegende Temperatur hat, , dadurch gekennzeichnet , daß in dem Durchlaufspalt in der Bahn zwischen den beiden Bahnflächen Scherkräfte erzeugt werden und daß mindestens eine Bahnfläche geritzt wird,

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zweites Bearbeitungswerkzeug eine τοπ dem ersten Bearbeitungswerkzeug abweichende Temperatur erhält und daß diese am polymeren Schmelzpunkt oder darüber liegt.

3» Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Durchlaufspalt durchgehende Rillen auf der Bahnfläche hergestellt werden, die in Richtung der aus der Strangpresse austretenden Bahn verlaufen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,. dadurch gekennzeichnet, daß im Durchlaufspalt in beliebiger Reihenfolge ein zur Erzeugung der Scherkraft dienender Spalt und ein zur Erzeugung der Rillung dienender Spalt vorgesehen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch

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gekennzeichnet, daß der Durchlauf spalt aus einem einzigen, durch zwei zusammenwirkende Bearbeitungswerkzeuge gebildeten Spalt besteht, in dem die Scherkräfte und die Rillung erzeugt werden,

6. Verfahren nach Anspruch 5_r dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen zwei Waisen liegt,, von denen die eine kalter ist als die andere, eine unterhalb des polymeren Schmelzpunktes liegende Temperatur hat und mit kreisförmig um den Umfang verlaufenden Rillen g versehen ist, während die andere, wärmere Walze einen glatten Walzenmantel hat, daß beide Walzen mit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit umlaufen und daß die wärmere Walze eine niedrigere Umfangsgeschwindigkeit hat als die kältere.

7« Verfahren nach Anspruch 6_S dadurch gekennzeichnet_r. daß eine Walze mit glatter Mantelfläche eine oberhalb des polymeren Schmelzpunittes liegende Temperatur hat und daß die gerillte Waise eine so ausreichend unterhalb des polymeren Sclimelspuiiktes liegende Temperatur hat, daß das Aufliegen der Bahn-auf der gerillten Walze hinter dem Spalt erleichtert wird,.-, wo- (J durch sich das Rillenprofil bildet«

8. Verfahren-nach Anspruch 7_f dadurch gekennzeichnet, daß die Walze mit glatter Hantelfläche eine zwisehen 0° und 300⁰G liegende Temperatur hat, während die gerillte Waise eine zwischen 0° und 25O°C liegende Temperatur hat.

9« Verfahren nach Anspruch 7$dadurch gekennzeichnet_f daß die Bahn in einem Spalt geführt wird, der'durch eine gerillte Waise und einen Schaber gebildet

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der eine gerade oder gezahnte Kante aufweist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis S₉ dadurch gekennzeichnet, daß die gerillte Walze 2 bis 20O₉ vorzugsweise 20 bis 120 Nuten je cm Walzenlänge aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn durch einen Spalt geführt wird, der durch eine Walze mit glatter Mantelfläche und ein Bearbeitungswerkzeug gebildet istj, das aus einer Vorrichtung mit einer Reihe iron profilierten Spitzen besteht, über die die Bahn zur Erzeugung der Rillen gezogen wird, wobei die Vorrichtung ein Schaber mit gezahnter Kante oder mindestens ein Nadelkamm mit einer Reihe von Nadeln ist«,

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet ₉ daß die Rillen an ihren Seiten dicht zusammenliegen, jedoch über die länge der Bahn verlaufende Linien geringerer Festigkeit bilden«,

13» Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Reihen zueinander versetzt angeordneter Nadeln vorgesehen werden.

14. Verfahren nach Anspruch 11 ₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln in bezug auf die Bewegung der Bahn eine Schwingbewegung ausführen.

15, Verfahren nach Anspruch H₉ dadurch gekennzeichnet, daß auf der Bahn 2 bis 200, vorzugsweise 20 bis 120 hervorstehende Rillenrücken je cm hergestellt werden

16c Verfahren nach einem der vorhergehenden Ass Sprüche _s

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dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn an den Rillenböden eine Stärke von weniger als 20 Λλ , vorzugsweise weniger als 10 M hat.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn am Rillenboden vollständig durchgetrennt ist.

18. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn anschließend gestreckt

wird. *

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Streckung der Bahn bis zu 2000% erfolgt und die Bahn entlang den Rillen gespalten wird, so daß ein vielfaseriges Garn od.dgl, entsteht.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend ein Auflockerungsvorgang erfolgt, um eine Kräuselung des vielfaserigen Garns od.dgl. zu erzielen.

21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, | dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer ein Polypropylen, ein Polyaethylen, ein Polyamid, ein Polyester, ein Polyacrylnitril, ein Polyvinylidenchlorid oder eine Mischung aus diesen ist.

22. Materialbahn in Band- oder Streifenform aus einem kalt ziehbaren thermoplastischen Polymer, gekennzeichnet durch die Herstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 18.

23. Vielfaseriges Garn od.dgl., gekennzeichnet durch die

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Herstellung nach einem der Ansprüche 19 bis 21,

24. Garn nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß es eine bleibende, sich über seine ganze Länge erstreckende Kräuselung aufweist, die selbsttätig ihre Richtung ändert und im wesentlichen schraubenlinienförmig verläuft.

25. Stapelfaser oder nicht gewebtes Erzeugnis, gekennzeichnet durch die Herstellung aus einem Garn nach

™ Anspruch 23 oder 24,

26. Vorrichtung zur Herstellung einer Materialbahn aus einem kalt ziehbaren, thermoplastischen Polymer durch ein Verfahren nach Anspruch ^₉ gekennzeichnet durch eine Strangpresse (2) mit einer flachen Ziehdüse zum Herstellen einer Bahn (1) aus geschmolzenem. Polymer und durch zusammenwirkende Bearbeitungswerkzeuge (Walzen 3 bis 7, Schaber 8, Nadelkamm 11), die einen zum Durchführen der Bahn (1) dienenden Durchlaufspalt bilden und von denen mindestens eines eine Walze ist, wobei mindestens zwei zusammenwirkende Bearbeitungswerkzeuge (Walze 7» Schaber 8) zur Erzeugung von zwischen den Bahnflächen wirkenden Scherkräften dienen und wobei mindestens ein Bearbeitungswerkzeug (Nadelkamm 11) eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Rillung auf der Bahn (1) aufweist,

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Bearbeitungswerkzeuge (Waise 7^ Schaber 8) einen einzigen Spalt bilden und daß eines der Beartoei» tungswerkzeuge eine mit kreisförmigen, um den Umfang verlaufenden Rillen versehene Waise (7) ist„ während das andere Bearbeitungswerkzeug ein Schaber (8) ±st₉

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der auf der Walze (7) aufliegt.

28. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet _t daß zwei Bearbeitungswerkzeuge einen einzigen Spalt bilden und daß eines der Bearbeitungswerkzeuge eine Walze (13) mit glatter Mantelfläche ist, während das andere Bearbeitungswerkzeug eine mit profilierten Vor sprüngen versehene Vorrichtung (Nadelkamm 11) ist» hinter der die Bahn (1) vorbeigezogen wird.

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