DE2555275B2

DE2555275B2 - Verfahren zur Herstellung von Fäden oder Fasern aus Kunststoffen

Info

Publication number: DE2555275B2
Application number: DE2555275A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr. Gotschy; Johannes Dr. Seewalchen Kraessig; Franz Dr. Ried Sasshofer; Adalbert Wimmer
Original assignee: Chemiefaser Lenzing AG
Current assignee: Lenzing AG
Priority date: 1975-01-03
Filing date: 1975-12-09
Publication date: 1978-05-03
Also published as: JPS5830406B2; FR2296713B1; JPS5188727A; ATA2075A; AT340561B; DE2555275A1; DE2555275C3; IT1052628B; FR2296713A1; GB1525980A; US4025598A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von Filamenten oder Fasern aus Kunststoffen, insbesondere aus hochschmelzenden oder nichtschmelzenden bzw. aus schwerlöslichen oder unlöslichen Polymeren, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen.

Für die Herstellung von Fasern oder Filamenten aus hochschmelzenden oder nichtschmelzenden bzw. aus schwerlöslichen oder unlöslichen Polymeren sind die herkömmlichen Schmelzspinnverfahren oder Lösungsspinnverfahren nicht geeignet. Fasern aus solchen Polymeren sind aber wegen ihrer besonderen Eigenschaften vielfach von großem technischem Interesse. Beispielsweise zeichnen sich Fasern aus Polytetrafluoräthylen durch eine hohe Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit sowie durch einen sehr niedrigen Haft-Reibungskoeffizienten aus und werden 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.

In der OE-PS 2 90 710 ist ein Verfahren beschrieben, das die kontinuierliche Herstellung von Fasern und Filamenten aus einer Polymerfolie gestattet. Nach diesem Verfahren wird eine Folie mittels quer zu ihrer Laufrichtung angeordneter Schneidwerkzeuge unter gleichzeitigem Recken zu Filamenten aufgespalten.

Bei diesem Verfahren ergibt sich die Schwierigkeit, daß eine Vorverstreckung der Folie erforderlich ist, weil unverstreckte Folien für den Spaltvorgang eine zu geringe Festigkeit aufweisen, und daß die Schneidwerkzeuge beim Spalten der heißen vorverstreckten Folie stark beansprucht werden. Weiters ist es schwierig, auf diese Weise dünne Filamente herzustellen.

H) Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Nachteile bzw. Schwierigkeiten zu vermeiden und ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe Filamente oder Fasern mit gleichmäßigen feinen Titern erzeugt werden und wobei die Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit erhöht wird. Im besonderen soll auch die Standzeit der Werkzeuge verlängert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein zylindrischer Formkörper des Kunststoffes gegenüber einem eine Anzahl von Ritzkanten aufweist» senden Ritzwerkzeug und gegenüber einem in Drehrichtung dahinter angeordneten Schälmesser rotieren gelassen wird, worauf die abgeschälte Schar von parallelen Filamenten ein- oder mehrstufig, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Erwärmung verstreckt wird

-^r> und gegebenenfalls die Filamente 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 Kunststofformkörpers in der Weise an, daß an der Oberfläche des Formkörpers eine Vielzahl

^J5 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

^A0 Stapelfasern geschnitten werden. Der Anstelldruck des Ritzwerkzeuges wird zweckmäßig so eingestellt, daß die Ritztiefe etwas größer ist als die Schältiefe.

Ein Gesamtstreckverhältnis zwischen 1 :2 und 1 :8 hat sich für die Verstreckung der Filamente als vorteilhaft erwiesen.

Zweckmäßig erfolgt die Erwärmung der Fadenschar mittels Heizbügel, Heißluft, Dampf, hochsiedender Flüssigkeiten od. dgl, wobei je nach Art des Kunststoffes die Temperatur des Heizmediums zwischen 100 und 450° C gehalten wird.

Die Dicke der abgeschälten Filamente soll vorteilhaft 0,005 bis 0,02 mm betragen. Es können Einzeltiter 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 ferner eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Drehvorrichtung, insbesondere einer Drehbank,

^fau 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 Ritzkan-

"⁵ ten vorgeordnet, wobei der Abstand der Ritzkanten zweckmäßig 0,05 bis 2 mm beträgt, und hinter dem Schälmesser sind Führungs- und Fördereinrichtungen zum Abziehen der abgeschälten Filamentschar, 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. F i g. 1 zeigt da"; Verfahrensschema. Die F i g. 2 veranschaulicht in schaubildlicher Darstellung die Filamentbildung, und die F i g. 2a und 2b zeigen vergrößerte Darstellungen von Ritzwerkzeugen.

Mit 1 ist ein zylindrischer Block aus Kunststoff, insbesondere aus gesintertem Polytetrafluorethylen 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 Drehbank 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 2 angeordnet, welches (in nicht näher dargestellter Weise) gegen die Oberfläche des zylindrischen Kunststoffblockes schwenk- bzw. anstellbar ist. Bei der in F i g. ?. 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 Filamentschar 4 bildet. Diese Filamentschar wird einem Walzentrio 5 zugeführt, das zugleich als Lieferwerk für die nachfolgende Verstreckung dient. Die Hauptverstreckung der Filamentschar, vorzugsweise in einem Verhältnis von 1 :4, erfolgt zwischen dem Trio 5 und einem Trio 6, wobei die Filamentschar über einen Heizbügel 7 geführt wird. Daraufhin folgt eine Nachverstreckung 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 Filamentschar durch einen Fadenführer 10 zu einem Kabel zusammengefaßt und entweder bei Herstellung von trockenem Filamentgarn direkt dem Haspel 15 zugeführt oder — nach einer anderen A'isführungsform 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

ίο Trockenhaspel angedeutet sind.

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 etwa 168 m/min aufgespult. Man erhält dabei ein weißes Polytetrafluoräthylen-Garn mit einem Garntiter von 10 000 dtex und einem Einzeltiter von 25 dtex.

Beispiel 2

Von einem 100 mm breiten zylindrischen Sinterblock aus Polytetrafluoräthylen werden nach Anritzen der

in 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 Filamentscharen unterteilt, bei Temperatu-

r> ren zwischen 250 und 38O⁰C 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 Einzeltitern 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 Polytetrafluoräthylen-Garn mit einem Garntiter von 4000 dtex und einem Einzeltiter von 4 dtex.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Filamenten 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 Filamenten ein- oder mehrstufig, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Erwärmung verstreckt wird und gegebenenfalls die Filamente zu Stapelfasern geschnitten oder zu kurzstapeliger Flocke zermahlen werden.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 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 0,05 bis 2 mm beträgt, und daß hinter dem Schälmesser Führungs- und Fördereinrichtungen (5, 6, 8) zum Abziehen der abgeschälten Filamentschar, eine ein- oder mehrstufige Streckvorrichtung (7, 9) und gegebenenfalls eine Schneideinrichtung vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Ritzwerkzeug ein Rasierklingenpaket vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Ritzwerkzeug ein Stahlband mit sägezahnartigen Ritzkanten vorgesehen ist.