DE2555275A1 - Verfahren zur herstellung von faeden oder fasern aus kunststoffen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von faeden oder fasern aus kunststoffenInfo
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Description
- Γ ■ ,·.; ί. :V'lOL'_
Chemiefaser Lenzing Aktiengesellschaft Lenzing, Österreich
Verfahren zur Herstellung von Fäden oder Fasern aus Kunststoffen
609828/0549
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fäden oder Fasern aus Kunststoffen, insbesondere aus hochschmelzenden
oder nichtschmelzenden, bzw. aus schwerlöslichen oder un-. löslichen Polymeren, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen.
Für die Herstellung von Fasern oder Fäden aus hochschmelzenden oder nichtschmelzenden bzw. aus schwerlöslichen oder unlöslichen
Polymeren sind die herkömmlichen Schmelzspinnverfahren oder Lösungsspinnverfahren nicht geeignet. Fasern und Fäden aus
solchen Polymeren sind aber wegen ihrer besonderen Eigenschaften vielfach von großem technischen Interesse. Beispielsweise zeichnen
sich Fasern und Fäden aus Polytetrafluoräthylen durch eine
hohe Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit sowie durch einen sehr niedrigen Haft-Reibungskoeffizienten aus und v/erden daher
trotz ihres relativ hohen Preises zur Herstellung technischer Spezialartikel, wie z.B. geflochtener Dichtungspackungen für
.Stopfbüchsen, Gewebe und Filze für die Filtration aggressiver
Gase oder Flüssigkeiten, eingesetzt.
Fäden aus Polytetrafluoräthylen werden üblicherweise nach
einem Suspensions- oder Matrixspinnverfahren hergestellt, welches darin besteht, daß feinste Teilchen des Polymeren in Viskose
suspendiert und mit ihr versponnen werden. Nach dem Verspinnen werden die Cellulosefäden einer Wärmebehandlung unterzogen,
bei der sich die Matrix zersetzt und die Rolytetrafluoräthyienteilchen
zusammensintern. Es entstehen dadurch verstreckbare Fäden. Sie sind ursprünglich durch Kohlenstoffreste dunkelbraungefärbt,
können aber durch einen besonderen Bleichprozeß unter Festigkeitsverlust in ein helles Produkt umgewandelt
werden.
In der OE-PS 290.710 ist ein Verfahren beschrieben, das die kontinuierliche Herstellung von Fasern und Fäden aus einer Polymerfolie
gestattet. Nach diesem Verfahren wird eine Folie mittels quer zu ihrer Laufrichtung angeordneter Schneidwerkzeuge
unter gleichzeitigem Recken zu Fäden aufgespalten. Die Folien
können in bekannter Weise, im Falle von Polytetrafluoräthylen, durch Pastenextrusion oder durch Abschälen zylindrischer Polytetraf
luoräthylen-Sinterb locke hergestellt sein.
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Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, Nachteile bekannter Verfahren zu vermeiden und Fäden bzw. Fasern
mit gleichmäßigen feinen Einzeltitern zu erzielen und die Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit zu erhöhen. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein zylindrischer Formkörper
des Kunststoffes gegenüber einem eine Anzahl von Ritzkanten aufweisenden Ritzwerkzeug und gegenüber einem in Drehrichtung
dahinter angeordneten Schälmesser rotieren gelassen Wird, worauf die abgeschälte Schar von parallelen Fäden ein-
oder mehrstufig, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Erwärmung, verstreckt wird und gegebenenfalls die Fäden zu Stapelfasern
geschnitten oder zu kurzstapeliger Flocke zermahlen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch besondere
Einfachheit, durch Vermeiden von.Schmelz- und Löseprozessen sowie durch Fortfall komplizierter Apparaturen aus.
Das vor der Angriffslinie des Schälmessers angeordnete
Ritzwerkzeug ritzt die Oberfläche des rotierenden zylindrischen Kunststofformkorpers in der Weise an, daß an der Oberfläche
des Formkörpers eine Vielzahl paralleler eng nebeneinander verlaufender Rillen entsteht. Das nachfolgende Schälmesser
schält dann keine zusammenhängende Folie, sondern eine parallele Schar von Einzelfilamenten ab, die anschließend verstreckt
und aufgespult oder gegebenenfalls zu Stapelfasern geschnitten werden. Der Anstelldruck des Ritzwerkzeuges wird
zweckmäßig so eingestellt, daß die Ritztiefe etwas größer ist als die Schältiefe.
Vorzugsweise wird ein Gesamtstreckverhältnis zwischen 1 : 2 und 1 ; 8 angewandt.
Zweckmäßig erfolgt die Erwärmung der Fadenschar mittels Heizbügel, Heißluft, Dampf, hochsiedender Flüssigkeiten o. dgl.,
wobei je nach Art des Kunststoffes die Temperatur des Heizmediums zwischen 1OO und 450° gehalten wird.
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Die Dicke der abgeschälten Folien bzw. Fäden soll vorteilhaft 0,005 bis 0,02 ram betragen. Es können Einzelfadentiter von
beispielsweise 3 bis 7 dtex gleichmäßig, zuverlässig und betriebssicher hergestellt werden. Die Ritzwerkzeuge sind über
einen langen Zeitraum störungsfrei zu gebrauchen; sie nützen sich nur sehr langsam ab.
Die Erfindung umfaßt weiters Einrichtungen zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, mit einer Drehvorrichtung, insbesondere
einer Drehbank, auf deren Dorn ein zylindrischer Formkörper aus Kunststoff aufsteckbar ist, und einem auf dem Support
der Drehbank befestigten Folienschälmesser. Erfindungsgemäß
ist dem Schälmesser ein Ritzwerkzeug mit in Umfangsrichtung angeordneten parallelen Ritzkanten vorgeschaltet, wobei der
Abstand der Ritzkanten zweckmäßig 0,05 bis 2 mm beträgt; hinter dem Schälmesser sind Führungs— und Fördereinrichtungen zum Abziehen
der abgeschälten Fadenschar, eine ein- oder mehrstufige
Streckvorrichtung und gegebenenfalls eine Schneideinrichtung
vorgesehen.
Zweckmäßig kann als Ritzwerkzeug ein Rasierklingenpaket oder ein Stahlband mit sägezahnartigen Ritzkanten verwendet
werden. Es kann als Ritzwerkzeug auch eine Walze mit peripher verlaufenden Ritzkanten verwendet werden.
Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Beispieles schematisch erläutert. Fig. 1 zeigt das Verfahrensschema. Die
Fig. 2 veranschaulicht in schaubildlicher Darstellung die Fadenbildung, und die Fig. 2a und 2b zeigen vergrößerte Darstellungen
von Ritzwerkzeugen.
Mit 1 ist ein zylindrischer Block aus Kunststoff, insbesondere aus gesintertem Polytetrafluoräthylen bezeichnet, der auf
dem Dorn einer Drehbank aufgesteckt und fixiert ist. Die Drehbank ist mit einer automatischen Drehzahlregelung ausgerüstet,
so daß die Blockumfangsgeschwindigkeit unabhängig vom Blockradius konstant gehalten werden kann. Auf dem Support der Dreh-
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bank ist ein Schälmesser 3 befestigt/ welches je nach dem eingestellten
Vorschub Folien bestimmter Dicke (vorzugsweise im ' Bereich von 0,005 bis 0,02 mm) abschälen kann. Solche Folienschälmaschinen
mit einer Drehbank und einem Schälmesser sind an sich bekannt.
Erfindungsgemäß ist vor der Angriffslinie des Schälmessers
ein Ritzwerkzeug angeordnet, welches (in nicht näher dargestellter Weise) gegen die Oberfläche des zylindrischen Kunststoffblockes
schwenk- bzw. anstellbar ist. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird als Ritzwerkzeug 2 ein Rasierklingenpaket
verwendet, -wobei der Abstand der einzelnen Klingenschneidkanten voneinander 0,05 bis 2 mm beträgt. Die Umfangsgeschwindigkeit
des Blockes ist variabel und beträgt, vorzugsweise 20 bis 50 m/min. Anstelle eines Rasierklingenpaketes können
auch Stahlbänder mit sägezahnartigem Profil, wie in den Fig. 2a und 2b dargestellt, verwendet werden. In der eingeschwenkten
Stellung werden in die Oberfläche des Zylinders parallele Rillen eingeritzt,.die etwas tiefer sein sollen, als die Dicke
der abzuschälenden Folie, so daß sich hinter dem Schälmesser 3 eine parallele Fadenschar 4 bildet. Diese Fadenschar wird einem
Walzentrio 5 zugeführt, das zugleich als Lieferwerk für die nachfolgende Verstreckung dient. Die Hauptverstreckung der Fadenschar,
vorzugsweise in einem Verhältnis von 1:4, erfolgt "zwischen
dem Trio 5 und einem Trio 6, wobei die Fadenschar über einen Heizbügel 7 geführt wird. Daraufhin folgt eine Nachverstreckung
der Fadenschar zwischen dem Walzentrio 6 und einem weiteren Walzentrio 8 über einen Heizbügel 9, wobei das Verstreckungsverhältnis
vorzugsweise 4 : 4,2 beträgt. Hinter dem Walzentrio 8 wird die Fadenschar durch einen Fadenführer 10 zu
einem Kabel zusammengefaßt und entweder bei Herstellung von trockenem Seidengarn direkt dem Haspel 15 zugeführt oder - nach
einer anderen Ausführungsform bei Herstellung von imprägniertem Garn - vor der Aufwicklung durch eine oder zwei Imprägniervorrichtungen
geführt, wobei mit 11 Umlenkstäbe, mit 12 ein Tauchbad, mit 13 ein Abpreßduo und mit 14 eine Trockenhaspel angedeutet
sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die folgenden
Beispiele noch näher erläutert:
Beispiel 1: Von einem 100 mm breiten zylindrischen Sinterblock aus Polytetrafluoräthylen werden nach Anritzen der
zylindrischen Oberfläche mit einem sägezahnartigen Ritzwerkzeug, dessen Zahnspitzenabstand 0,25 mm beträgt, mit einer Geschwindigkeit
von 40 m/min 400 Filamente in einer Stärke von 0,020 mm abgeschält, bei Temperaturen zwischen 250 und 380° C zweistufig
im Gesamtverhältnis von 1 : 4,2 verstreckt und mit ca. 168 m/min aufgespult. Man erhält dabei ein weißes Polytetrafluoräthylen-Garn
mit einem Garntiter von 10.000 dtex und einem Einzelfadentiter von 25 dtex.
Beispiel 2: Von einem 100 mm breiten zylindrischen Sinterblock
aus Polytetrafluoräthylen werden nach Anritzen der zylindrischen Oberfläche mit einem sägezahnartigen Ritzwerkzeug,
dessen Zahnspitzenabstand 0,125 mm beträgt, mit einer Geschwindigkeit von 50 m/min 800 Filamente in einer Stärke von 0,010 mm
abgeschält, in vier gleiche Fadenscharen unterteilt, bei Temperaturen zwischen 250 und 380° C zweistufig im Gesamtverhältnis
von 1 : 5,3 verstreckt und mit 265 m/min auf vier Spulstellen aufgespult. Man erhält auf diese Weise vier identische weiße
Garne mit Garntitern von 1000 dtex und Einzelfadentitern von 5 dtex.
Beispiel 3: Von einem 100 mm breiten zylindrischen Sinterblock
aus Polytetrafluoräthylen werden nach Anritzen der zylindrischen Oberfläche mit einem sägezahnartigen Ritzwerkzeug,
dessen Zahnspitzenabstand 0,10 mm beträgt, mit einer Geschwindigkeit von 30 m/min 1000 Filamente in einer Stärke von 0,008
mm abgeschält, bei Temperaturen zwischen 250 und 380° C zweistufig
im Gesamtverhältnis von 1 : 4,2 verstreckt und mit etwa 126 m/min aufgespult. Man erhält dabei ein weißes Polytetrafluorathylen-Garn
mit einem Garntiter von 4.000 dtex und einem Einzelfadentiter von 4 dtex.
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25bb275
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, definierte
Fäden ohne Verhängungen, einheitlichen Titers, erwünschtenfalls
auch kleinen Titers, herzustellen. Es können Fäden aus speziellen, insbesondere temperaturbeständigen und
besonders chemikalienbeständigen Polymeren mit hoher Reißfestigkeit hergestellt werden, die in hervorragender Weise
für technische Einsatzzwecke geeignet sind. Weiters können die Fäden für bestimmte Anwendungsgebiete mit Präparationen
imprägniert werden.
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Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung von Fäden oder Fasern aus Kunststoffen,
insbesondere aus hochschmelzenden oder nichtschmelzenden bzw. aus schwerlöslichen oder unlöslichen
Polymeren, wie Polytetrafluoräthylen, dadurch gekennzeichnet,
daß ein zylindrischer Formkörper des Kunststoffes gegenüber einem eine Anzahl von Ritzkanten aufweisenden
Ritzwerkzeug und gegenüber einem in Drehrichtung dahinter angeordneten Schälmesser rotieren gelassen wird, worauf
die abgeschälte Schar von parallelen Fäden ein- oder mehrstufig, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Erwärmung verstreckt
wird und gegebenenfalls die Fäden zu Stapelfasern geschnitten oder zu kurzstapeliger Flocke zermahlen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gesamtstreckverhältnis zwischen 1 : 2 und 1 : 8 angewendet
wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Erwärmung der Fadenschar mittels Heizbügel, Heißluft, Dampf, hochsiedender Flüssigkeiten o. dgl. erfolgt,
wobei die Temperatur des Heizmediums zwischen 100 und 450 C beträgt.
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen
1 bis 3 mit einer Drehvorrichtung, insbesondere einer Drehbank, auf deren Dorn ein zylindrischer Formkörper
aus Kunststoff aufsteckbar ist, und einem auf dem Support der Drehbank befestigten Folienschälmesser, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Schälmesser (3) ein Ritzwerkzeug (2) mit in Umfangsrichtung angeordneten parallelen Ritzkanten vorgeordnet
ist, wobei der Abstand der Ritzkanten zweckmäßig 0,05 bis 2 mm beträgt und daß hinter dem Schälmesser Führungs-
und Fördereinrichtungen (5, 6, 8) zum Abziehen der
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- Sf -
abgeschälten Fadenschar, eine ein- oder mehrstufige Streckvorrichtung
(7, 9) und gegebenenfalls eine Schneideinrichtung vorgesehen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Ritzwerkzeug ein Rasierklingenpaket vorgesehen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Ritzwerkzeug ein Stahlband mit sagezahnartxgen Ritzkanten
vorgesehen ist.
609828/0543
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