DE2537278B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Faservlieses - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines FaservliesesInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Faservlieses nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem Extruder
mit kreisförmiger Matrize, ringförmiger Abschreckvorrichtung und einer Verstreckvorrichtung zum biaxialen
Verstrecken.
In jüngster Zeit hat das Auffasern von extrudierten polymeren Materialien die Aufmerksamkeit der Textilindustrie
auf sich gezogen, da die anschließende Auffaserung von Extrudaten zu höheren Produktionsausbeuten bei geringeren Ausrüstungskosten und
insbesondere zu niedrigerem Energieverbrauch führt im Vergleich zu Polymeren, die zur Bildung von Filamentgarn,
Kabeln, Stapel- und Mono-Filamenten in Mehrloch-Spinnverfahren extrudiert werden. Der primäre
wirtschaftliche Vorteil der Auffaserungstechnik beruht ίο auf der direkten Umwandlung einer Polymerschmelze
in ein Textilprodukt ohne Spinnvorgang und den damit notwendigerweise verbundenen Verfahrensschritten.
Polyolefine, insbesondere Polypropylen und Polyäthylenharze sind für die Auffaserung besonders gut
geeignet. Das Polyolefinharz wird in einer Reihe von Verfahrensstufen durch einen Schmelzgießprozeß in
einem unorienlierten FUm eingesetzt und kann in einer Heißstreckzone einachsig orientiert und zur Hersteilung
eines fibrillierten Produkts mechanisch bearbeitet werden.
Auch die zweiachsige Orientierung ist bekannt. So beschreibt die C3-PS 12 48 265 ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Herstellung eines Faservlieses aus einem Kunstharzmaterial. Dieses bekannte Verfahren
sieht die Linear-Extrusion des geschmolzenen Materials durch eine Ringmatrize als geradliniges zellulares Rohr
vor, das unmittelbar am Materialaustriit verfestigt und dann biaxial über einen doppelkonischen Dorn verstreckt
wird, wobei die einzelnen Zellen aufbrechen. Es
jo entsteht ein zweidimensionales Vlies, das im wesentlichen frei von sich überlappenden Fasern, jedoch durch
das erst nach der Abkühlung erfolgende Aufspleißen inhärente Spannungen im Netzwerk aufweist.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung von Vliesen aus kleinsten Fasern und insbesondere aus einem gleichmäßigen, ausgeglichenen Fasernetzwerk im oben angegebenen Sinn und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung von Vliesen aus kleinsten Fasern und insbesondere aus einem gleichmäßigen, ausgeglichenen Fasernetzwerk im oben angegebenen Sinn und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen.
Die Lösung dieser technischen Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß nach der Lehre der Patentansprüche,
für die vorteilhafte Weiterbildungen in Unteransprüchen gekennzeichnet sind.
Gemäß der Erfindung läßt sich also ein fibrilliertes polymeres Produkt nach einem Verfahren herstellen, daß das Extrudieren eines geschmolzenen Polymeren durch eine kreisringförmige Matrize in Radialrichtung vorsieht, um dadurch noch im oder am Austritt aus der Matrize ein netzstrukturartiges Produkt zu erzeugen,
Gemäß der Erfindung läßt sich also ein fibrilliertes polymeres Produkt nach einem Verfahren herstellen, daß das Extrudieren eines geschmolzenen Polymeren durch eine kreisringförmige Matrize in Radialrichtung vorsieht, um dadurch noch im oder am Austritt aus der Matrize ein netzstrukturartiges Produkt zu erzeugen,
so das im Moment des Entstehens noch weitgehend schmelzfluss!0 oder mindestens n!asiisch ist. Das
geschmolzene Polymere umfaßt eine Mischung, die ein geschmolzenes thermoplastisches Polymeres und einen
Schäumzusatz enthält, der gasförmig ist oder bei Extrusionstemperatur ein Gas entwickelt. Nach dem
Austritt aus der kreisrunden Extrusionsmatrize wird das Extrudat abgeschreckt, vorzugsweise beidseitig unter
Verwendung von zwei parallel zueinander und einander gegenüberstehenden Ring-Luftdüsen, und auf eine
Temperatur gebracht, die deutlich unter der Schmelztemperatur des Polymeren liegt. Anschließend erfolgt
ein Recken bei einer über der Glasumwandlungstemperatur, jedoch unter dem Schmelzpunkt des Polymeren
liegenden Temperatur, um den Reck- bzw. Verstreck-Vorgang zu erleichtern und die Kristallorientierung des
polymeren Materials zu fördern, vorzugsweise unter Verwendung eines beheizten Rings. Solche Erwärmungsmaßnahmen
nach einer Abschreckung zur Er-
leichterung des VerStreckens und zur Verbesserung bestimmter Kristallorientierungen sind beispielsweise
aus der GB-PS 1192132 bekannt, jedoch nicht bei
einem Verfahren mit Radialextrusion, bei dem das Netzwerk bereits in der Matrize vorliegt. Im allgemeinen
fällt die zu bevorzugende Orientierungstemperatur mit der Temperatur zusammen, bei der sich der höchste
Grad an Kristallinität für ein bestimmtes Polymersystem ergibt. Es sei jedoch betont, daß sich auch
nichtkristalline Harze orientieren lassen. Das Extrudat wird sodann abgekühlt, und zwar auf eine Temperatur,
die nennenswert unter der Schmelztemperatur des Polymeren liegt und wird gleichförmig gereckt,
vorzugsweise über die Außenseite eines Rings oder über
die Außenseite von Rollen unter Ausnutzung der elastischen Dehnung. Das Produkt kann sodann
aufgenommen oder wahlweise vor der Aufnahme geschlitzt: werden, um eine weitgehend flache Faserstruktur
zu erhalten.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß sich Stoffe von viellageriger Fadenstärke herstellen lassen, da ein
Druck senkrecht zur Materialaustrittsrichtung, verursacht durch Dornrecken, nicht beteiligt ist. Die radiale
Abschwächung erzeugt Filamente aus geschmolzenem Schaum und bewirkt eine Reckung ohne äußeren Druck,
so daß insgesamt ein dreidimensionales Netzwerkprodukt erhalten wird. Die dritte Dimension, also die
Stärke, läßt sich durch die Schmelzflußeigenschaften des Polymeren, die Dicke und die Zellstruktur des
ursprünglichen Schaums und die Abkühlgeschwindigkeit während des Abschreckens überwachen. £ine
zusätzliche Vibration während der Abschreckung, d. h. während der Verdünnung der noch mehr oder weniger
schmelzflüssigen Fasern, vergrößert die Verflechtung der Fasern und führt zu zusätzlichen Faserüberkreuzungspunkten.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein hoher Grad an Faserverdünnung oder
-Schwächung en eicht.
Die dadurch entstehenden, ausgeglichenen Fasernetzwerke weisen eine im wesentlichen gleichförmige
Zellstruktur auf, derart, daß sich daraus einfach sehr gleichförmige Produkte herstellen lassen. Anwendungsbereiche
solcher gleichmäßiger Netzwerke umfassen Faservliese, dekorative Leichtstoffe, klebefähige und
verschweißbare Stoffe, industrielle Vorlagestoffe wie Stützunterlagen für die Teppichherstellung sowie
Verpackungsstoffe. Als ein anderes Anwendungsgebiet seien Isolierstoffe und Bespannungen erwähnt. Auch als
Ausgangspunkt für die Garnherstellung und zur Gewinnung von Stapelfasern eignen sich solche
Fasernetzwerke.
Der Polymerschmelze können vor der Extrusion außer einem Schäumzusatz noch andere Additive, wie
Desodorisationsmittel, eine Farbkomponente oder ein Verstärkungszusatz beigegeben sein. Das Extrudat kann
spinngefärbt oder — wenn Stückfärbung bevorzugt wird — mit einer Zusammensetzung zur Verbesserung
der Farbaufnahmefähigkeit versetzt sein.
Das Verfahren und die zu seiner Durchführung gemäß der Erfindung geeignete Vorrichtung eignen sich
im Prinzip für alle thermoplastischen Harze, die sich durch Schmelzextrusion zu Formartikeln verwandeln
lassen. Als Beispiele für geeignete Polymermaterialien sei auf die folgenden hingewiesen: Polymere und/oder
Copolymere von Vinylidenzusammensetzungen wie Äthylen, Propylen, Butylen, Methyl-3-Butylen, Styrol,
Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Tetrafluoräthylen, Hexafluorpropylen, Methylmethacrylat und Methylacrylat,
Polyamide wie Polyhexamethylenadipamid und Polycaprolactam, Polyacetal, thermoplastische Polyurethane,
Celluloseester des Essigsäureäthylesters der Propionsäure, der Buttersäure und dergleichen, Polycarbonaihar^e
und ähnliche Harze, die sich im Zusammenhang mit der Erfindung als besonders anpassungsfähig und
geeignet erwiesen haben, umfassen insbesondere solche hoher Dichte, wie Polyäthylen und Polypropylen,
thermoplastische Polyurethane, lineare Polyester wie Polyäthylenterephthalat, Nyloncopolymere, Vinylpolymere
und Copolymere sowie Nylonterpolymere. Grundsätzlich ist ein Polymermaterial zu bevorzugen,
das bei bzw. nach der Extrusion einen hohen Grad an Orientierung aufweist.
Als Schäumzusätze kommt eine große Palette von festen oder flüssigen Stoffen in Frage, die verdampfen
oder sich bei der Extrusionstemperatur in gasförmige Produkte zersetzen. Auch leicht verdampfende Flüssigkeiten
können verwendet werden. Unter den Feststoffen, die eingesetzt werden können, befinden sich solche
wie Azoisobuttersäuredinitril, Diazoaminobenzol, 1,3 bis (p-Xenyl)-Triazin, Azodicarbonamid und ähnliche
Azo-Verbindungen, die sich bei Temperaturen unter der Extrusionstemperatur der Zusammensetzung zersetzen.
Andere feste Schäumzusätze umfassen Ammoniumoxalat, Oxalsäure, Natrium-Bicarbonat und ölsäure,
Ammoniumbicarbonat und Mischungen aus Ammoniumcarbonat und Natriumnitrit. Leicht verdampfende
Flüssigkeit, die sich als Schäumzusätze eignen, umfassen Aceton, Methylethylketon, Ethylacetat, Methylchlorid,
Ethylchlorid, Chloroform, Methylenchlorid und Methylenbromid. Schäumzusätze, die normalerweise als
gasförmige Zusammensetzungen vorliegen, sind solche wie Stickstoff, Kohlendioxyd, Ammoniak, Methan,
Äthan, Propan, Äthylen, Propylen und gasförmige halogenierte Kohlenwasserstoffe. Eine andere Klasse
von Schäumzusätzen umfaßt fluorinierte Kohlenwasserstoffverbindungen mit einem bis vier Kohlenstoffatomen,
die ebenfalls Chlor und Brom enthalten können. Beispiele für solche Treibzusätze sind
Dichlordifluormethan,
Dichlorfluormethan,
Chlorfluormethan,
Difluormethan,
Chlorpentafluoräthan,
,2-Dichlortetrafluoräthan,
,1 -Dichlortetrafluoräthan,
, 1,2-Trichlortrifluoräthan,
,1,1 -Trichlortrifluoräthan,
,2-Dichlortetrafluoräthan,
,1 -Dichlortetrafluoräthan,
, 1,2-Trichlortrifluoräthan,
,1,1 -Trichlortrifluoräthan,
2Ch!or 1,1,1 -Trifiuoräthan,
2-Chlor-1,1,1,2-Tetraf luoräthan,
-Chlor-1,1,2,2-Tetrafluoräthan,
,2- Dichlor-1,1,2-Trif luoräthan,
-Chlor-1,1,2,2-Tetrafluoräthan,
,2- Dichlor-1,1,2-Trif luoräthan,
1 -Chlor-1,1,2-Trifiuoräthan,
1 -Chlor-1,1 -Difluoräthan,
Perfluorcyclobutan,
Perfluorpropan,
1,1,1-Trifluorpropan,
1-Fluorpropan,
2-Fluorpropan,
1,1,1,2,2-Pentafluorpropan,
'.,1,1,3,3-Pentafluorpropan,
1,1,1,2,3,3-Hexafluorpropan,
1,1,1-Trifluor-3-chlorpropan,
Trifluor-methyläthylen,
Perfluorpropan und
Perfluorcyclobuten.
Die Menge des einzusetzenden Schäumzusatzes kann mit der gewünschten Dichte des Schaums und der
Größe der Fasern variieren, wobei eine geringere Dichte einen größeren Anteil an Schaumzusatz
erfordert. Weitere Parameter sind die Beschaffenheit des thermoplastischen Harzes und des eingesetzten
Schäumzusatzes. Im aligemeinen wird sich eine Konzentration des Schäumzusatzes in einem Bereich
von etwa 0,25 bis etwa 10 Gew.-% bezogen auf das thermoplastische Harz empfehlen. ι ο
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Möglichkeit zur Orientierung der Fasern und der
Verbindungspunkte nur durch den Widerstand der Fasern gegen Verdünnung oder Schwächung beim
eigentlichen Reckvorgang begrenzt, da äußere oder sonstige Reibungswiderstände im ganzen Herstellungsvorgang
weitgehend nicht auftreten. Die Polymerfaserorientierung läßt sich damit auf den höchstmöglichen
Grad optimieren, der nur begrenzt ist durch die inhärenten Eigenschaften des Polymersystems. Für ein
gegebenes Orientierungssystem wird eine Faser dann als bis zum höchstmöglichen Grad orientiert angesehen,
wenn ein weiteres Recken, also ein weiteres Verdünnen der Faser zum Bruch führt. Der maximale Zug für den
Reckvorgang muß damit gerade noch unter dem i<,
Bruchwert der Faser bei Streckbedingungen liegen. Bei der radialen Extrusion und Expansion gemäß der
Erfindung ist eine solche optimale Streckung bis zum höchstmöglichen Grad unter Beachtung des heterogenen
Aufbaus der Faseranordnung möglich. Der Prozeß kann bis zu dem Punkt extrem weiter getrieben werden
an dem einige Fasern in der Bahn während des Reckvorgangs bereits brechen. Die Kunststoff-Schaunistreckung
durch radiale Expansion erlaubt damit maximale Zugspannung für den Streckvorgang für j>
einige Fasern des Vlieses.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen beispielshalber erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die schematische Darstellung eines wesentlichen
Teils einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
F i g. 2 in graphischer Darstellung bestimmte Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Durch einen Extruder 1 mit kreisrunder Matrize 2 wird ein schmelzflüssiges Polymermaterial radial 4">
extrudiert, um ein Fasernetzwerk 3 zu erzeugen. Dieses faserige Netzwerk wird nach Austritt aus der Matrize
weiter geschwächt und vorzugsweise von beiden Seiten abgeschreckt durch zwei parallel und einander gegenüberstehend
angeordnete Luftringe 4a und 4b, wodurch das Netzwerk weiter verdünnt wird und vom schmelzflüssigen
oder halbschmelzflüssigen Zustand in ein plastisches und/oder im wesentlichen festes Polymersubstrat
überwechselt. Das Fasernetzwerk läuft sodann über einen beheizten Ring 5, durch den es auf eine
optimale Temperatur für das Verstrecken und Orientieren erwärmt wird, in der Zone D (F ig. 2) läuft das
Netzwerk zwangsweise unter gleichzeitiger Reckung und unter Ausnützung der elastischen Dehnung über
einen gekühlten Ring oder drehende Rollen 6. mi
Diese soweit beschriebene Vorrichtung und der bei deren Gebrauch ablaufende Verfahrensgang stellen
geeignete Mittel zur Erleichterung der Herstellung ausgeglichener Fasernclzwcrkc dar. Von dem beheizten
Ring 5 aus wird das zellulare Netzwerk zwangsweise μ iiber die Außenseite eines gekühlten Rings geführt und
miltels elastischer Dehnung gezogen bzw. gestreckt. Der Winkel λ, in dem eins zylindrische zcllstrukturartige
Netzwerk über den gekühlten Dehnungsring läuft, sollte im Bereich von etwa 75 bis 125°, vorzugsweise im
Bereich von etwa 85° bis 95°, liegen. Das gesamte Reckoder Verzugsverhältnis liegt für das zylindrische
zellulare Netzwerk im Bereich von etwa 1,5 : 1 bis 8:1. Das Reckverhältnis kann aus dem Verhältnis A
(anfänglicher Durchmesser des zylindrischen Extruders) zu B (Enddurchmesser des zellularen Extrudats)
ermittelt werden.
Die F i g. 2 veranschaulicht in graphischer Darstellung
die Verfahrensstufen gemäß der Erfindung. In der Zone A wird die polymere Schmelze unter Druck durch
die Radiälniatrize extrudiert. In der Zone B wird das
geschäumte Extrudat abgeschreckt und durch einen Ziehvorgang in der Materialstärke weiter geschwächt
so daß es von einem mehr oder weniger schmelzflüssigen in ein plastisches bis zu einem festen Fasernetzwerk
übergeht. Das Netzwerk läuft sodann in der Zone C über einen beheizten Ring. Dort erfolgt eine gewisse
Wiedererwärmung des verfestigten Extrudats, um das Heißrecken, die Orientierung und die Kristallisation zu
erleichtern. Das Extrudat wird sodann in der Zone L durch elastische Dehnung über einen Kühlring oder
rotierende Rollen gezogen, wodurch das verfestigte kalte Netzwerk gereckt wird, um schließlich das
gewünschte ausgeglichene Fasernetzwerk zu erhalten.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fasernetzwerke enthalten einachsig orientierte
Fasern und Verknüpfungen oder Verbindungspunktc aus biaxial orientierten Filmstücken mit Fasern, die in
der Ebene des Produkts liegen. Die Fasern sind primär in Fertigungsrichtung (Extrusionsrichtung) orientiert
und die biaxial orientierten Filmstücke sind in Querrichtung, d. h. senkrecht zur Extrusionsrichtung
orientiert. Die Fasern weisen einen weitgehend ungleichmäßigen Querschnitt auf. während die Filmoder
Bahnmaterialstückchen im wesentlichen wie ein Stück Streifen oder Band aussehen und einen relativ
flachen Querschnitt besitzen. Die Film- oder Laminatstückchen lassen sich als durchsichtige extrem dünne
Filmpartikel charakterisieren. Die Verknüpfungspunktc sind wesentlich fester als die Mehrheit der untereinander
verbundenen Fasern oder Filamente. Das Gleichgewicht im biaxialen Verhalten der Fasern verbessert das
Festigkeits- insbesondere Zugfestigkeitsverhältnis, d. h. das Verhältnis Filamentfestigkeit zur Festigkeit der
Verbindungspunkte, was bei noch höherem Radialrekken und einem höheren Orientierungsgrad noch
ansteigt.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden nachfolgend einige spezifische Beispiele beschrieben. Es
sei jedoch betont, daß diese Beispiele nur zur weiteren Erläuterung des Erfindungsgedankens gedacht sind, und
den Umfang des Erfindungsgedankens nicht beschränken. Alle Teile sind durch das Gewicht und — soweit
nichts anderes angegeben — alle Temperaturen in Grad Celsius angegeben.
Polypropylen-Polymer-Pcllets(vertrieben durch Hercules
Company unter dem Handelsnamen Profax 6323) mit einem Schmelzindex von 12 wurden mit I Gcw.-%
Azodicarbonamid (Gelogen AZ-Uniroyal) als Blähzusatz
versetzt. Dieses so verschnittene Polymere wurde in den Einfülltrichter eines Extruders mit ca. 980 mm
Durchmesser eingebracht, der eine eingängige Schnekkc mit gleichförmiger Steigung aufwies, die bei einer
Drehzahl von etwa 30 U/min betrieben wurde. Der
Extruder war mil einer Radialniatrize entsprechend
I"ig. 1 versehen, die einen Durchmesser von 33cm
aufwies. Von der Rückseite aus betrachtet waren tempcraturgcrcgeltc Zonen von 199 — 204.5—204,5—
204,5 —204,5CC vorgesehen, d. h. die Temperatur wurde r>
also auf 204,5°C gehalten.
Das Polymere wurde — wie aus F i g. 1 erkennbar — mit einem Durchsatz von 27 kg/h cxtrudiert. Die
extrudicrte thermoplastische Schmelze wurde in einem überwachten Vorgang bis unter die Schmelztemperatur
abgekühlt unter Verwendung von zwei gegenüberstehenden Luftringen, die durch ein 18,6-kW-Gebläse
versorgt wurden. Die Luftringe wiesen einstellbare Luftspalte auf, die auf 2 mm eingestellt waren. Die
Lufttemperatur wurde auf etwa 26,7°C gehalten. Das ι r,
Extrudat wurde sodann mit der Oberfläche eines elektrisch beheizten Rings in Kontakt gebracht, der
einen Innendurchmesser von 55,9 cm und einen Außendurchmesser von 76.2 cm aufwies (vergleiche
I" ig. 1). um das faserige Exirudai auf eine Temperatur
von 93,3 bis 1100C aufzuheizen. Das Extrudat passierte
sodann einen gekühlten Ring (vergleiche Fig. 1) mit 77,3 cm Durchmesser, der durch zirkulierendes Kühlwasser
auf 8,9°C gehalten wurde. Das zylindrische Extrudat wurde durch cLstische Ausdehnung über die ?ί
Außenseite dieses Rings gezogen. Um die Orientierung in Fertigungsrichtung möglichst klein und die biaxiale
Unter Verwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung wurden die folgenden Polypropylenhiirzc
extrudicrt:
Orientierung möglichst groß zu machen, war dei gekühlte Ring mit Teflon® (Tetrafluoräthylen) über/.o
gen worden, um die Reibung zu vermindern. Durcl dieses Passieren über den gekühlten Ring wurde da;
Polypropylen-Extrudat biaxial orientiert auf ein Deh nungsverhältnis von 2,35 :1, wobei ein erheblicher Grac
an Orientierung der Kristallstruktur erreicht wurde.
Das biaxial orientierte Extrudat wurde sodann durch eine interne Streich- oder Faltvorrichtung kolabicrt, um
eine zweüagige flache Bahnstruktur zu erhalten, die durch ein Paar von Klemmwalzen mit einer Geschwin
digkeit von 41,15 m/min abgezogen und zu einen' 101,6 cm breiten Ballen mittels einer zugspannungs
überwachten Haspel aufgewickelt.
Das erhaltene Material war sehr faserig, und das Flachengewicht betrug (Doppelschicht) 20,4 g/m2 unc
wies ein Bruchfestigkeitsverhältnis (Streifendehnprobe in Fertigungsrichtung/Slreifendehnungsprobe in Quer
richtung) von 6 : 1 auf.
Eine größere Menge dieses Erzeugnisses wurde erfolgreich als Pikeebespannung für die Herstellung vor
isolierenden Steppstoffen verwendet.
Andere Teile dieses Produkts wurden einem weiterer Verarbeitungsgang unterworfen und bei hoher Ge
schwindigkeil zu einer blumigen, glattflächigen unc rechtwinklig gewebten Seitentextur prägegebondet.
Harz | Schmelzindex | Kühlring Dehnungsdurchmesser (cm) |
Verarbeitungsgeschwindigkeit bei der Bahnbildung (m/min) |
MD/TD Festigkeits verhältnis*) (Durchschnitt) |
A B C |
1,2 4,0 12 |
88,9; 101,6 88,9; 101,6 88,9; 101,6 |
15,24-27,43 30,48-36,58 30,48; 36,58: 45,72 |
9/2,7 4/0,7 4/0,7 |
D | 33 | 88,9; 101,6 | 30,48; zu weich für Durchlauf | 4/0,7 |
*) MD/TD - Machine Direction/Transverse Direction (Verhältnis Fertigungsrichtung zu Querrichtung) geprüft an einerr
gefalteten und gebondeten Material. Die Versuche wurden mit 2,54 cm breiten Proben durchgeführt, und die Ergebnisse
werden erfaßt als Streifenzugfestigkeit in Belastung (Lb oder kg), beim Bruch pro Flächengewicht des Produkts in Ounze/Yard
bzw. g/m2.
Die Harze wurden während der Extrusion durch Einspritzen von Freon l-"-12indcn Extruder unter Drucl·
mittels einer Einspritzpumpe geschäumt, die von der Firma Wallace & Ticrnan Company geliefert war.
B e i s ρ i c I
Unter Verwendung der in Verbindung mit Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung wurde Polyethylenterephthalat
(Goodyear Chemical Company - VFR 35-99 — I. V. of 0,98) in ein Netzwerk unter folgenden
Herstcllungsbcdingungen umgewandelt:
Extrusions- und Aufnahmegeschwindigkeit — 30,5 45,7 m/min.
Blähsystem — Freon F-12 Einspritzung;
Extrusionstemperatur — Regler auf 264,4"C (540" F) eingestellt;
Expansionsring-Durchmesscr — 88,9 cm;
Extrusionstemperatur — Regler auf 264,4"C (540" F) eingestellt;
Expansionsring-Durchmesscr — 88,9 cm;
Das Produkt wies eine faserige biaxial orientierte Netzwerkstruktur mit einem Flächengewicht vor
20.4 g/m2 auf (zweilagig flach). Die MD/TD-Festigkei
des gebondeten Netzwerks betrug etwa 4/0,5 ( Inchstreifcn, Ib/ t); ).
121,9 cm (gedoppelt).
121,9 cm (gedoppelt).
Die Produktbreite betrug
Mit genau der Anordnung von Beispiel 3 wurde zunächst ein linear orientiertes System auf Ballen
gewickelt. Biaxialcs Extrusionsreckcn gefolgt von linearem Recken und Orientierung wurde in einem
kontinuierlichen System durchgeführt.
Man erhielt ein im wesentlichen linear orientierte Produkt, das noch faseriger und poröser war und eim
offenere Struktur aufwies im Vergleich mit einem durcl Linearextrusion gefolgt von Lincarreckcn erhaltend
Produkt.
ίο
Unter Einsatz der Vorrichtung nach Beispiel 1 wurden die folgenden polymeren Systeme in biaxial orientierte
Netzwerke umgewandelt:
Polymersysteme
Extrusions- Blähsysteme temperatur
Radialer Durchmesser Aufwickel-
Mairizen- des Expan- und llerdurchmesser
sionsrings stellungsgcschw.
(cm) (cm) (m/min)
Produkt
a) Polypropylen
(hochdichtes
Polyäthylen)
Polyäthylen)
75/25 198,9
50/50 198,9
b) Vinylpropylen
Polymere
Polymere
c) Polyäthylen
Polypropylen
(50/50)
Polypropylen
(50/50)
d) Nylon 104,4
Copolymer
Copolymer
Celogen AZ 1 % 33,2 l.Celogenr/o 33,2
2. Freon, F-12
3. Freon, F-114
4. Wasser
193,3/198,9 Natrium- 33,2
bicarbonat
182,2/193,3 Freon, F-114 33,2
1. Wasser 33,2
2. F-12
80,0; 88,9; 30,5; 36,6; leine Faserbahn 88,9 36,6 sehr feine Faserbahn
80,0
80,0
80,0
77,5
18,3 sehr leine
Faserbahn
18,3 mittelfeine weiche
Bahn
9,14 sehr feine
Faserbahn
a) Hercules 6323-PP; SD60-050 - verwandte Polyäthylene hoher Dichte.
b) Luftprodukte - 400 Reihen Copolymer.
c) Northern Petro Chemical Company LPDE.
d) Harze aus Europa bezogen - eine schweißbare Harzart.
Unter Verwendung der Vorrichtung nach Beispiel 1 wurde ein modifizierter innerer Abschreckring verwendet,
wobei die Ringkonfiguration zur Radialausdehniing für ein bestimmtes Harz bestimmt wurde, nämlich
Polypropylen (Profax 6323 Hercules M. I. - 12). Das Extrusions- und Radialausdchiuingssysicm wies einen
SeheibendurchmessLT der Matri/e von 33,2 cm und des
Expansionsrings von 88,9 cm auf. Die Abziehgesehwindigkeit
wurde konstant bei etwa 30,5 m/min erhalten.
a in Grad | Streifenfestigkeit ( | !"-Streifen) | 0,8 |
(siehe Fig. 1) | (MD gelaltete lOlagige Zusammen | 0,6 | |
setzung) Ib/ —ι | 0,3 | ||
MD TD | weniger als 0,1 | ||
90 | 4 | ||
80 | 4,2 | ||
70 | 4,0 | ||
0*) | 4,5 | ||
*) Der Wert a = 0 wurde mit einer herkömmlichen, lür die
Herstellung geschäumter Filmmatcrialicn geeigneter Matrize von 10,16 cm Durchmesser erreicht, die eine zusätzliche innere
Kühlung ermöglichte.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung eines Faservlieses, bei dem ein thermoplastisches Polymer unter Zusatz
eines Schäummittels ringförmig extrudiert wird, das Extrudat abgekühlt, anschließend biaxial verstreckt
und unter weiterer Dehnung als schlauchförmiges Netzwerk abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Extrusion in radialer Richtung derart erfolgt, daß ein zunächst noch plastisches
Netzwerk entsteht, das unter Aufrechterhaltung einer radialen Zugspannung in ringförmig aufeinanderfolgende
Zonen zunächst auf eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes abgeschreckt,
dann auf eine Temperatur zwischen dem Glasumwandlungspunkt und dem Schmelzpunkt erwärmt
und anschließend unter Abkühlung und Richtungsänderung abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schäummittel in einer Konzentration
im Bereich von 0,25 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Polymere eingesetzt wird.
3. Verfahren zur Herstellung eines Faservlieses nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Abziehen unter einer Richtungsänderung zwischen 75° und 125° erfolgt.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
einem Extruder mit kreisförmiger Matrize, ringförmiger Abschreckvorrichtung und Verstreckvorrichtung
zum biaxialen Verstrecken, gekennzeichnet durch eine Matrize (2) mit radialem Materialausschnitt,
durch ein Paar von in Parallelrichtung einander gegenüberstehenden ringförrrigen Abschreckvorrichtungen
(4a, 4b), die eine in Radialrichtung außerhalb der Matrize liegende ringförmige
Abkühlstrecke gewährleisten, eine scheibenförmige Heizvorrichtung (5) für das Extrudat, und durch eine
in Radialrichtung außerhalb der kreisförmigen Radialmatrize und der Heizeinrichtung (5) angeordnete
ringförmige gekühlte Abzugs- und Umlenkvorrichtung (6), mittels der sich das Extrudat in einem
Winkel von etwa 75 bis 125° zur Extrusionsrichtung abziehen läßt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers der
Radialmatrize (2) zum Durchmesser der Abzugsvorrichtung (6) im Bereich von 1 : 1,5 bis 1 :8 liegt.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abschreckvorrichtungen (4a, 4b) zwei in Parallelrichtung einander gegenüberstehende Ring-Luftdüsen
sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abzugs- und Umlenkvorrichtung (6) eine Mehrzahl ringförmig angeordneter drehbarer Rollen aufweist.
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