DE2031686B2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von garnen oder fasern aus einer bahn eines kaltziehbaren polymers - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur herstellung von garnen oder fasern aus einer bahn eines kaltziehbaren polymersInfo
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Description
der Rillen oder den Seiten der Rillen oder der Spitze der dazwischenliegenden Rillenrücken 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. Eine zur Anwendung des
Verfahrens nach der Erfindung geeignete Bahn kann eine Stärke von 40 bis 800 μ aufweisen.
Obwohl zahlreiche Abwandlungen möglich sind, schlägt -,ich das erfindungsgemäße Verfahren in drei
besonders günstigen Ausführungsfurmen von Vorrichtungen
zur Herstellung von Garnen oder Fasern durch Verstrecken und Fibrillieren einer Bahn aus einem
kaltziehbaren thermoplastischen Polymer nieder. Bei der ersten Ausführungsform wird der Spalt durch
zwei Walzen gebildet, von denen eine Walze kälter ist als die andere, eine unterhalb des polymeren
Schmelzpunktes liegende Temperamr hat und mit kreisförmigen Umfangsrillen versehen ist, während
die andere wärmere Walze eine glätte Mantelfläche hat. Beide Walzen drehen sich mit unterschiedlichen
Umfangsgeschwindigkeiten, wobei die wärmere Walze eine niedrigere Umfangsgeschwindigkeit als die
kältere hat. Insbesondere bei der Anwendung von Polypropylen läßt sich die mit Rillen versehene Walze
z.B. bei einer Temperatur zwischen 0° C und 90° C betreiben, während die Walze mit der glatten Mantelfläche
bei einer zwischen 0° C und 250° C liegenden Temperatur betrieben wird. Besonders geeignete
Temperaturen bei der Anwendung von Polypropylen sind 70° C an der gerillten Walze und 170° C an der
Walze mit der glatten Mantelfläche.
Im allgemeinen wird die Walze mit der glatten
Mantelfläche bei einer oberhalb des polymeren Schmelzpunktes liegenden Temperatur betrieben,
während die gerillte Walze eine so weit unterhalb des Schmelzpunktes liegende Temperatur hat, daß hierdurch
eine Fuhrung der Bahn auf der gerillten Walze beim Durchlaufen des Spaltes aufrechterhalten wird.
Diese Temperaturen können für die kältere Walze im Bereich zwischen 0° C und 250" C und für die wärmere
Walze im Bereich zwischen 00C und 300° C liegen. Da sich die Walzen nicht mit derselben Umfangsgeschwindigkeit
drehen (geeignet sind Geschwindigkeitsabstufungen im Verhältnis 1:3 bis 3:1,
obwohl, falh erforderlich, eine Walze stationär sein
kann), entsteht eine Scherkraft, die zwischen den Bahnoberflächen wirkt, auf der wärmeren Fläche.
Dies führt zur Bildung von gekräuselten Fasern, wenn die Bahn anschließend gestreckt, aufgefasert und
durch Wärmebehandlung entspannt wird.
Beider zweiten Ausführungsform der Vorrichtung
der Erfindung ist der Spalt /wischen den zusammenwirkenden Bearbeitungswerk/eugen durch eine gerillte
Wabe und einen Sehaber gebildet, der eine ger
de oder ge/ahnte Kante aufweist. Dieser Schaber vird MCh erwärmen, er kann aber auch zusätzlich er
wärmt od.-1 gekühlt werden Fr erzeugt auf der Oberflaehe dei Bahn die er berührt, die beabsichtigte
Seherwirkung.
Bei der dritten Ausführungsform ist der Spalt zwischen den zusammenwirkenden Bearbeitungswerkzeugen
durch eine Walze mit glatter Mantelfläche und einem Bearbeitungswerkzeug gebildet, das aus einer
Vorrichtung mit einer Reihe von profilierten Spitzen besteht, über die die Bahn zur Erzeugung der Rillen
gezogen wird, wobei die Vorrichtung vorzugsweise ein Schaber mit einer gezahnten Kante oder mindestens
ein Nadelkamm mit einer Reihe von Nadeln ist. Die Nadeln können genauso wie der Schaber der vorbe-
S schriebenen Ausführungsform zusätzlich erhitzt oder gekühlt werden. Durch das, Vorbeiführen der warmen
Bahn werden diese Nadeln erwärmt, so daß sie Rillen erzeugen, wobei die Möglichkeit besteht, daß die Rillenseiten
oder -boden sich zusammenschließen. Es ist bei dieser Ausführungsform ferner vorteilhaft, verschiedene
Nadelreihen, eventueJl sogar zueinander versetzt, anzuordnen und die Nadeln in eine Schwingbewegung
zu versetzen.
Bestimmte Merkmale können mit Vorteil an allen
1S obengenannten Ausführungsformen verwendet werden.
So sollten die Rillen auf den Walzen oder die Nadeln in einem solchen Abstand voneinander angeordnet
sein, daß je Zentimeter zwischen 2 und 200, vorzugsweise zwischen 20 und 120 Rillen oder Nadeln
so vorhanden sind. Bei einer abgewandelten Ausführungsform,
insbesondere wenn ein Nadelkamm Anwendung findet, kann der Streifen besser noch von
den Nadeln durchdrungen als nur gerillt werden.
Bei zahlreichen praktischen Ausführungen sind die membranähnlich dünnen Teile am Boden der Rillen vorzugsweise dünner als 20 μ, im allgemeinen dünner als U) μ. Stärken von 5 μ lassen sich leicht erreichen.
Bei zahlreichen praktischen Ausführungen sind die membranähnlich dünnen Teile am Boden der Rillen vorzugsweise dünner als 20 μ, im allgemeinen dünner als U) μ. Stärken von 5 μ lassen sich leicht erreichen.
Es kann ein beliebiges, thermoplastisches Polymer
verwendet werden, das Fasern bildet. Zur Anwendung sind Polyolefine, wie z.B. Polypropylen oder Äthylen
hoher Dichte oder Mischungen aus diesen oder auch Polyamide, Polyester wie /. B. Polyäthylen-Terephthalester-Acrylnitril-Polymere
oder Polyvinylidenchloride geeignet.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform,
Fig. 2a ein Einzelteil der Vorrichtung nach Fig. 2. und
Fig. 2a ein Einzelteil der Vorrichtung nach Fig. 2. und
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform.
+5 Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 wird eine Bahn 1
mittels einer Strangpresse 2 hergestellt und durch den zwischen zwei Walzen 3 und 4 bestehenden Spalt geführt,
von wo aus die Bahn 1 in den zwischen zwei weiteren Walzen 5 und 6 befindlichen Spalt gelangt.
Bei dieser Ausführungsform kann ebenso wie bei den später beschriebenen Ausführungsformen angenommen
werden, daß die Bahn 1 gleichzeitig oder später eine Bearbeitungsstation durchläuft, in der die Aufspaltung
in Bänder erfolgt, daß eine weitere Bearbeitungsstation /um Strecken vorgesehen ist und daß die
gestreckten Bänder in einer Bearbeitungsstation in ein vielfaseriges Material aufgefasert werden, z.B. durch
eine mechanische Vorrichtung oder eine Venturi-Düse; es können auch eir. einen Fntspannvorgang zur
Erzielung einer K?äuselung bewirkender Verfahrensschritt und eine Aufwickelstalion 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 längsgerichteten Rippen 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 3 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 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 Bahn 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.
Obwohl 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:
2500C
Strangpreßtemperatur:
Düsenbreite:
Breite des Düsenspaltes:
Material:
Rillen:
Walzendurchmesser:
Walze ntemperaturen:
Walze ntemperaturen:
Walzenumfangsgeschwindigkeit:
50 cm
0,038 cm
Polypropylen-Schmelze,
Fließindex 3,0
40 je cm, 0.025 cm tief
25 cm
Walze 4 = 70 °C;
Walze 3 = 170 0C
(a) Walze 4: 20 m/min; Walze 3- 18 m/min
(b) in Kombination mit (a): Walzen 5 und 6: 25 m/min
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 und 2a läuft die aus der Strangpresse 2 austretende Bahn 1 durch
den zwischen einer kalten Walze 7 (etwa 90° C) und einem Schaber 8 liegenden Spalt, wobei der Schaber 8
an einer Gegenplatte 9 befestigt ist. Der Schaber 8 kann z. B. 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 Ebene, in der die Bahn 1 transportiert wird,
einen Anstellwinkel von etwa 30°.
Da die Bahn 1 noch warm ist, wird sich der Schaber 8 während des Betriebes erhitzen. Der Schaber 8
kann, wenn es gewünscht wird, zusätzlich mit einer Beheizung oder einer Kühlung versehen werden.
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 Berührungslinie ein geeigneter Wert. Andere Bemessungen, Ge.schwindigkeitswerte
und Merkmale der Vorrichtung entsprechen den Angaben, die im Zusammenhang mit der zwei Walzen verwendenden Vorrichtung zuvor
gemacht wurden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der Schaber
8 der Ausführungsform nach Fig. 2 durch einen Nadelkamm 11 ersetzt, der je cm etwa 40 Nadeln 12
trägt und etwa dieselbe Breite hat wie die Walze 13; bei dieser Ausführungsform hat diese eine glatte
Mantelfläche und wird bei einer unterhalb des Schmelzpunktes liegenden Temperatur betrieben.
ao Der Nadelkamm 11 wird mit einer Andruckkraft von etwa 0,7 kg je cm Andrucklinie gegen die Walze 13
gedruckt. Diese kann z.B. 45 cm lang sein. Die Nadeln 12 haben einen Schaftdurchmesser von 0,25 cm und
sind 2,5 cm lang, wobei sie auf etwa 0,63 cm abgeschrägt und an eine Messingstange angelötet sind.
Bei einem praktischen Versuch wurde der in den
Fig. 2 und 2a dargestellte Schaber 8 zur Herstellung
einer Bahn von 112 μ Dicke verwendet, wobei die membranartigen Teile dünner als 10 μ waren. Eine
mit 25 Rillen versehene Bahn wurde bei einer Temperatur von 145° C in freier Bahnführung um 1100%
gestreckt. Eine auf bekannte Weise mit Hilfe von Luft vorgenommene Auffaserung (die gestreckte Bahn
wurde durch den Strahl einer Venturi-Düse geführt) führte zu einem hohen Auffaserungsgrad, und nachdem
das hierbei entstehende vielfaserige Garn sich 24 Stunde lang frei entspannen konnte, ließen sich
folgende Werte feststellen:
Titer der Fäden: 13 den
Zahl der Kräuselungen: 0.7
Reißfestigkeit: 5,0 g/den
Ein ähnlicher Versuch wurde mit einer Streckung von 500 bis 600 % unternommen und ergab folgende
Werte:
Titer der Fäden: 19 den
Zahl der Kräuselungen: 0,4
Reißfestigkeit: 4,5 g/den
Bei einem ähnlichen Versuch wurde ein Nadelkamm mit 40 Nadeln je cm nach Fig. 3 verwendet. Es
ergaben sich folgende Werte:
Titer der Fäden: 50 den
Titer der Fäden: 50 den
Zahl der Kräuselungen: 0,3
Reißfestigkeit:
4,7 g/den
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung von Garnen oder Fasern durch Verstrecken und Fibrillieren einer
Bahn aus einem kaltziehbaren thermoplastischen Polymer, bei dem eine Bahn des Polymers durch
einen Spalt zwischen zusammenwirkenden Bearbeitungswerkzeugen geführt wird, deren eines
eine Form zur Ausbildung kontinuierlicher Längsrillen in der Bahn aulweist und deren anderes
glatt ist und deren mindestens eines eine Walze ist, wobei die Temperaturen der Bearbeitungswerkzeuge voneinander verschieden sind und die
Temperatur der Walze unterhalb des Schmelzpunktes des Polymeren liegt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bahn des Polvmeren in schmeizwarmem Zustand dem Spalt zugeführt
wird und daß in dem Spalt auf die beiden Oberflächen der Bahn unterschiedliche Scherkräfte dadurch
ausgeübt werden, daß die Bewegung der einen Oberfläche der Bahn verzögert ist.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen den zusammenwirkenden
Bearbeitungswerkzeugen durch zwei Walzen (3, 4) gebildet ist, von denen die eine (4) kälter ist
als die andere (3), eine unterhalb des Schmelzpunktes des Polymeren liegende Temperatur hat
und mit kreisföimig um ihren Umfang verlaufenden Rillen versehen ist, während die andere, wärmere
Walze (3) glatt ist, und daß beide Walzen (3. 4) mit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit
umlaufen, wobei die wärmere Walze (3) eine niedrigere Umfangsgeschwindigkeit hat als die
kältere (4).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die glatte, wärmere Walze (3)
eine oberhalb des polymeren Schmelzpunktes liegende Temperatur hat und daß die kältere Walze
(4) eine so ausreichend unterhalb des polymeren Schmelzpunktes liegende Temperatur hat, daß ein
Anliegen der Bahn (1) an der Walze (4) hinter dem Spalt erleichtert wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Spalt zwischen den zusammenwirkenden Bearbeitungswerkzeugen durch eine gerillte
Walze (7) und einen Schaber (8) gebildet ist, der eine gerade oder gezahnte Kante aufweist.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
gemäß Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt /wischen den zusammenwirkenden
Bearbeitungswerkzeugen durch eine Walze (13) mit glatter Mantelfläche und einen Schaber (8) mit
gezahnter Kante oder einen Nadclkamm (11) mit
einer Reihe von Nadeln gebildet ist.
<v Vorrichtung .lach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daü die Nadeln des Nadclkammcs (11) in mindestens zwei Reihen und zueinander
versetzt angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die iVtdeln des Nadelkammes
(11) in bezug auf di< Bewegung der Bahn (1) eine Schwingbeweguns: ausführen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Garnen oder Fasern
durch Verstrecken und Fibrillieren einer Bahn aus einem kaltziehbaren thermoplastischen Polymer, bei
dem eine Bahn des Polymers durch einen Spalt zwischen zusammenwirkenden Bearbeitungswerkzeugen
geführt wird, deren eines eine Form zur Ausbildung kontinuierlicher Längsrillen in der Bahn aufweist und
deren anderes glatt ist und deren mindestens eines
ίο eine Walze ist, wobei die Temperaturen der Bearbeitungswerkzeuge
voneinander verschieden sind und die Temperatur der Waize unterhalb des Schmelzpunktes
des Polymeren liegt. Ein solches Verfahren dient insbesondere zur Herstellung vielfaseriger Garne.
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; hierzu ist jedoch
so eine ganz besonders ausgebildete und sehr teure Einrichtung
erforderlich, wenn die Faser die gewünschte gute Qualität haben soll.
Es ist bekannt, gestreckte und aufgefaserte. flache Bandstreifen zur direkten Herstellung von Garnen zu
verdrillen. Derart hergestellte Garne sind jedoch grob und ungleichmäßig und höchstens zur Herstellung von
Bindfaden oder Stricken geeignet, nicht jedoch von Textilien besserer Qualität.
Aus der US-PS 2 728950 ist ein Verfahren der eingangs
genannten Art bekannt. Nachteiligerweise wird hierbei jedoch von einer bereits fertiggestellten Bahn
ausgegangen, in welche erst im Zustand des abgekühlten und ausgehärteten Polymers Längsrillen eingearbeitet
werden. Ein kontrolliertes Aufspalten und Auffasern der Bahn ist nicht ermöglicht. Auch ist mangels
des Vorhandenseins einer von Natur aus beständigen Kräuselung auch keine gute Eignung zur Herstellung
von Textilien gegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von
Garnen und Fasern durch Verstrecken und Fibrillieren einer Bahn aus einem kaltziehbaren thermoplastischen
Polymer bereitzustellen, durch welche ein gleichmäßiges Garn erzielt wird, das von Natur aus
eine beständige Kräuselung besitzt und zur Herstellung von Textilien besonders geeignet ist. Die Aufgabe
ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bahn des Polymeren in schmelzwarmem Zustand dem
Spalt zugeführt wird und daß in dem Spalt auf die beiden Oberflächen der Bahn unterschiedliche Scherkräfte
dadurch ausgeübt werden, daß die Bewegung der einen Oberfläche der Bahn verzögert ist.
Während sich die Lehre der 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, hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, den Durchlaufspalt so auszubilden, daß gleichmäßig in Längsrichtung verlaufende Rillen
hergestellt werden.
Wenn ··<■"! einer auf die Oberfläche der Bahn wirkend
w S Ii rkraft die Rede ist, soll dies in weitestem
SiMiu de :. iten, daß die an einer Bahnoberfläche
hen > her n Scherkraftverhältnisse sich von denen
dei ai;de 1 . Bahnoberfläche unterscheiden. Diese
Schi.·, st al rhältnisse können quer über die ganze
Ηικίι.-μΙί ι mäßig sein oder sich innerhalb der Fläche
selb:-' lint .neiden, wie es z. B. zwischen dem Boden
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB3275869 | 1969-06-27 | ||
GB32758/69A GB1279299A (en) | 1969-06-27 | 1969-06-27 | Production of films and multifilamentary yarns therefrom |
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DE2031686C3 DE2031686C3 (de) | 1977-09-08 |
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ZA704257B (en) | 1971-03-31 |
NL7009515A (de) | 1970-12-29 |
ES381231A1 (es) | 1973-04-01 |
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FR2051355A5 (de) | 1971-04-02 |
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Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |