DE2537278B2

DE2537278B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Faservlieses

Info

Publication number: DE2537278B2
Application number: DE2537278A
Authority: DE
Inventors: Herbert W. Tallmadge Ohio Keuchel (V.St.A.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-08-23
Filing date: 1975-08-21
Publication date: 1978-03-16
Also published as: GB1525002A; DE2537278A1; US4085175A; DE2537278C3; CA1052966A; JPS5147170A; GB1525001A; JPS5824261B2

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.

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,

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,

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,

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.

Beispiel 1

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 —204,5^CC 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

Beispiel

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;

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).

Die Produktbreite betrug

Beispiel

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

Beispiel 5

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)

75/25 198,9

50/50 198,9

b) Vinylpropylen
Polymere

c) Polyäthylen
Polypropylen
(50/50)

d) Nylon 104,4
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

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.

Beispiel

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

Patentansprüche:

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.