DE3007761C2 - Verfahren zum Verjüngen der Endteile synthetischer Fasern - Google Patents

Verfahren zum Verjüngen der Endteile synthetischer Fasern

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Description

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfugung zu stellen, um in einer kurzen Zeit verjüngte synthetische Fasern, welche einen erwünschten Verjüngungsumriß aufweisen, herstellen zu können, und welches vorher erwähnte Nachteile, wie die Neigung zum Verbiegen und die Neigung aneinanderzukleben, überwindet. Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren zum Verjüngen der Endteile synthetischer Fasern durch Ätz- bzw. Lösebehandlung der Endteile der synthetischen Fasern mit einer Flüssigkeit, welche die Fasern anzugreifen vermag, zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ätzflüssigkeit, welche die Fasern ätzen oder lösen kann, einer Ultraschallvibration ausgesetzt wird, während die synthetischen Fasern mit ihrem Endteil mit vorbestimrnter Geschwindigkeit in die Ätzflüssigkeit eingeführt und wieder herausgenommen werden, wobei das Einführen und Herausnehmen abwechselnd wiederholt wird, um die Fasern an ihren Endteilen zu verjüngen, und dann die so verjüngten synchetiscnen Fasern in eine Waschflüssigkeit eingetaucht werden, während diese ebenfalls einer Ultraschallvibration ausgesetzt wird.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird analog der oben beschriebenen Behandlungsweise verfahren, mit der Ausnahme, daß Schleifmittelteilchen in der Ätzflüssigkeit suspendiert sind oder eine Schleifbürste oder ein anderes gleitfähiges reibendes Material darin vorgesehen ist wobei zusätzlich zur Ätzung die synthetischen Fasern an der Oberfläche entlang ihrer Länge durch ihre Auf- und Abbewegung, welche durch das wiederholte Eintauchen in und Herausnehmen aus der Ätzflüssigkeit erzeugt wird, gleitenderweise gerieben werden.
Der Grund, warum die Ätzfiüssigkeit beim Verjüngen der Endteile gebündelter synthetischer Fasern einer Ultraschallvibration ausgesetzt wird, ist der, daß die Oberflächer extur synthetischer Fasern durch die Ultraschallyibration der Ätzflüssigkeit angegriffen wird, um so das Ätzen oder Lösen der Fasern zu unterstützen, den Teil der Ätzflüssigkeit, in welchem die Fasern in hoher Konzentration gelöst werden, zu verteilen und die gesamte Ätzflüssigkeit in Folge der durch die Verteilung verursachte Konvektion in Bewegung zu halten In diesem Fall zeigen die erhaltenen verjüngten synthetischen Fasern keine Neigung unnötigerweise verbogen zu werden.
Da es schwierig ist, ü^ß Ultraschallwellen sich von innerhalb einer Flüssigkeit heraus in die Luft ausbreiten, ist die Gischwindigkeit des Ätzens oder Lösens synthetischer Fasern währen ihres Aufenthaltes in der Ätzflüssigkeit verschieden von der während ihres Aufenthaltes an der Luft. Somit können die synthetischen Fasern an ihrem Endteil durch Einführen mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in eine mit Schallvibration ausgesetzte Ätzflüssigkeit und Herausnehmen dieser mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit verjüngt werden, wobei das Einführen und Herausnehmen, wie erforderlich, wiederholt wird. Der Umriß der Verjüngung kann wie gewünscht durch Einregulierung der Geschwindigkeiten des Einführens und Herausnehmens Variiert Werden.
Der Grund, warum die Waschflüssigkeit einer Schallvibration ausgesetzt wird, ist der, daß die Ultraschallvibration sich iogar in sehr enge Zwischenräume, die von den Fasern umgeben werden, ausbreiten kann, um die Ätzfiüssigkeit enthaltenden Fasern anzugreifen und die in den Fasern verbleibende Ätzflüssigkeit zu verteilen, wobei ein vollständiges Waschen und Ätzen erzielt wird. Zur Erzeugung der Schallvibration (Saug- und Stoßwellen) wird bevorzugt eine Frequenz von 10 bis 50 KHz angewandt
Wie bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung erwähnt, können Schleifmittelteilchen mit Schalleigenschaften (wie Dichte) und einem zur Ätzflüssigkeit unterschiedlichem Trägheitsvermögen, welche weiterhin gegenüber der Ätzflüssigkeit chemische Beständigkeit aufweisen, oder eine Schleifbürste, welche aus einem dünnen Draht zusammengesetzt ist, als gleitfähiges reibendes Material unterhalb dem Flüssigkeitsspiegel der Ätzflüssigkeit vorhanden sein, um die durch Ultraschallvibration verursachte Ätzwirkung zu unterstützen, die Diffusion und Bewegung der Ätzflüssigkeit zu beschleunigen und die Ausführung der Ätzung wirksam zu kontroliieren.
Die Erfindung wird im einze'-'en anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei 7t*:gt
F i g. 1 eine graphische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ätzvorrichtung;
F i g. 2 eine graphische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Waschvorrichtung;
F i g. 3 eine graphische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ätz- und Abriebvorrichtung;
F i g. 4 eine graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ätz- und Abriebvorrichtung;
Fig.5 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Abriebvorrichtung gemäß F i g. 4; und
F i g. 6 eine Darstellung der Aushöhlungen, weiche auf der Oberfläche der synthetischen Fasern durch die Wirkung der Ultraschallvibration erzeugt werden.
Im einzelnen bedeuten in F i g. 1 und 2 die Ziffe·· 1 eine Ätzflüssigkeit zum Ätzen oder Lösen synthetischer Fasern, Ziffer 2 ein Ätzbecken, Ziffer 3 einen Ult-aschallvibrator, der am Boden des Ätzbeckens 2 vorgesehen ist. Ziffer 4 synthetische Fasern in einem Bündel, Ziffer 4a das Endteil der zu verjüngenden gebündelten Fasern 4, Ziffer 5 einen Bürstenhalter, der an den gebündelten synethetischen Fase/n 4 angebracht ist, Ziffer 6 eine Stange zum Tragen des Bürstenhalters 5, und Ziffer 7 eine Schraube zum Arretieren des Bürstenhalters 5 an der Stange 6, Ziffer 8 bedeutet eine Trägerplatte zum Tragen der Stange 6 mittels einer Feder 9. welche an ihrem oberen Ende an einer Absperrhalterung 10 befestigt ist. Die Stange 6 ist an ihrem oberen Ende mit einer Rolle 11 versehen, welche rotierbar in Kontakt steht mit einem Exzenter 12 (beispielsweise Durchmesser 14 mm; Exzentrizität 4 mm; Rotationsgefchwindigkeit 12U.p.m;n), rotierbar um die Rotationsachse 13. Durch leichte Rotation de? Exzenters 12 bewegen sich die gebündelten Fasern 4 abwärts, um in die Ätzflüssigkeit 1 eingetaucht zu werden und bewegen sich dann aufwärts, um herausgenommen zu werden, das Abwärts- und Aufwärtsbewegen wird abwechslungsweise wiederholt, wie erforderlich.
Anhand der F i g. 1 wird ein Verfahren zum Verjüngen der Enden gebündelter synthetischer Fasern 4, welche am Bürstenhalter 5 befestigt sind, erläutert. ω Der Bürstenhalter 5 mit den daran befestigten gebündelten Fasern 4 wird mittels einer Arretierschrau* be 7 an der Stange 6 arretiert. Durch Rotation des Exzenters 12 bewegt sich der zu verjüngende Endteil 4a
der gebündelten Fasern 4 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit abwärts, um eingetaucht zu werden in und bewegt sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit aufwärts, um aus der Ätzflüssigkeit 1 herausgenommen zu werden. Durch den Ultraschallvibrator 3 wird eine Ultraschallvibrator! erzeugt, das Abwärts- und Aufwärtsbewegen wird, wie erforderlich, wiederholt.
Die Geschwindigkeiten des Abwärts- und Aufwärtsbewegen der gebündelten Fasern 4 kann reguliert werden durch Variieren der Rotationsgeschwindigkeit des Ex2enters 12 und durch Verwendung eines Exzenters mit unterschiedlicher Form, wobei der Endteil der Fasern verjüngt werden kann, um die gewünschte Gestalt zu ergeben.
Die synthetischen Fasern 4 sind vorzugsweise solche, welche durch Formen eines Polyamidharzes, eines Polyesterharzes, eines Polyacrylharzes oder ähnlichem in Fasern ΪΓΐϊί einem Durchmesser VGn 0,03 biä 0,2 ΙΤϊϊΤϊ erhalten werden. Eine bevorzugte Ätzflüssigkeit 1 besteht beispielsweise aus einer Lösung aus Calciumchlorid (beispielsweise aus 50 Gewichtsteilen) und
Tabelle
15 m-Kresol (beispielsweise 60 Gewichtsteile) in Methanol (beispielsweise 100 Gewichtsteile) im Falle des Verjüngens von Polyamidfasern, im Falle des Verjüngens von Polyesterfasern kann es eine Lösung vofi Nätriüfrihydroxid sein, und im Falle des Verjüngens von Polyacrylfasern kann es Dimethylformamid sein.
Die gebündelten synthetischen Fasern 4, welche an ihrem Endteil in der Verjüngungs-Vorrichtung der F i g. 1 verjüngt worden sind, werden zum Waschbecken 15 der F i g. 2 zum Eintauchen in die Waschflüssigkeit 14 transportiert. Die Waschflüssigkeit 14 ist eine Flüssigkeit, welche die gebündelten Fasern 4 nicht ätzt oder löst und die Ätzflüssigkeit, welche durch die geätzten Fasern getragen wird, abwäscht, und kann z. B. vorzugsweise Methanol sein. Beim Waschvorgang wird die Waschflüssigkeit 14 durch den Ultraschallvibrator 3, welcher am Boden des Waschbeckens 15 vorgesehen ist,
i * IUUjljKl
Bevorzugte erfindungsgemäß verwendete Zusanv menstellungen von synthetischen Fasern, der Ätz- und Waschflüssigkeit sind in der folgenden Tabelle gezeigt.
Kombination Synthetische Fasern Atzflüssigkeit
1 Polyamidfasern (612 Nylon) Lösung von CaCI2 und
m-Kresol in Methanol
2 Polyamidfasern (66 Nylon) Lösung von CaCl2 in
Methanol
3 Polyesterfasern Heißes Phenol, heiße NaOH-
Lösung, m-Kresol oder eine
Mischung davon
4 Polyacrylfasern Heißes Dimethylformamid,
heißes Dimethylsulfoxid oder
eine Mischung davon
5 Polyvinylalkoholfasern Heißes Pyridin oder heißes
Phenol
6 Polyvinylchloridfasern Heißes Cyclohexanon, heißes
Dioxan oder eine Mischung
aus Aceton und CS2
7 Polyurethanfasern Phenol oder Chloralhydrat
Waschflüssigkeit
niedrig konzentrierte Ätzflüssigkeit Methanol — Wasser niedrig konzentrierte Ätzflüssigkeit -» Methanol -»Wasser niedrig konz. schwache Säure
(Essigsäure beispw.) - Wasser
niedrig konz. Ätzflüssigkeit
(Ruß oder Raumtemperatur)
- MEK -* Wasser
niedrig konz. Ätzflüssigkeit
(Ruß oder Raumtemperatur)
- MEK - Wasser
Ätzflüssigkeit (Raumtemperatur) -* Aceton -* Methanol -*■
Wasser
Phenol (Raumtemperatur) -*·
Methanol -» Wasser
Anmerkungen
(1) Injederder Zusammenstellungen 1 -7 ist die als Waschflüssigkeit in der niedrig konzentrierten Ätzflüssigkeit enthaltende Ätzflüssigiceit diese'be, wie die, welche zum Verjüngen der synthetischen Fasern verwendet wurde.
(2) Das Waschen kann mit Methanol oder Wasser alleine, in Abhängigkeit der Art der verwendeten Ätzflüssigkeit, oder mit Methanol und anschließend mit Wasser ausgeführt werden. Jedoch wird es bevorzugt zuerst mit einer niedrig konzentrierten Ätzflüssigkeit, zweitens mit Methanol und zuletzt mit Wasser ausgeführt.
Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung kann zusätzlich ein Schleifmittel, wie es aus Fig.3 und 4 ersichtlich ist verwendet werden. Der obere Teil der Verjüngungs-Vorrichtung der Fig.3 ist weggelassen, da es sich dabei im wesentlichen um denselben, wie in der Verjüngungs-Vorrichtung der F i g. 1 handelt Somit unterscheidet sich die Vorrichtung der F i g. 3 von der der F i g. 1 lediglich darin, daß die in der vorangehenden Vorrichtung verwendete Ätzflüssigkeit 1 Schleifmittelteilchen 16 darin suspendiert enthält und daß die gebündelten Fasern 4 durch die Schieifmitteiteilcnen 16 entlang der Oberfläche ihrer Länge gleitend gerieben werden, wenn sich die Fasern 4 auf- und abbewegen, um so die Verjüngungswirkung auf die Fasern zu unterstützen. Die Schleifmittelteilchen können vorzugsweise Calciumcarbonat-Partikelchen, Mikroglaskörnchen, Mikroglaskügelchen (feine, hohle Glaskügelchen), Borcarbid-Partikelchen, Mikrometallkörnchen oder Mikrometallkügelchen sein.
Die Verjüngungs-Vorrichtung der Fig.4 ist im wesentlichen dieselbe wie die der F i g. 3, mit Ausnahme, daß die Schleifmittelteilchen 16 durch eine Schleifbürste 17 ersetzt worden sind. In der Vorrichtung der F i g. 4 ist die Schleifbürste' 17 innerhalb der Ätzflüssigkeit 1 vorgesehen und der Endteü 4s der zu verjüngenden Fasern wird eingeführt in und herausgenommen aus der Bürste. Die Schleifbürste 17 besteht aus vielen dünnen Stäbchen (wie dünne korrosionsbeständige Stahl-,
Messing- oder Glasstäbchen), deren untere Enden an einem Träger befestigt sind. Wie in Fig.5 angedeutet ist, ist das oberrte Ende der dünnen Stäbchen abgerundet, so daß die freien obersten Enden der Fasern nicht mit denen der dünnen Stäbchen frontal zusammenstoßen. Durch Ausführen einer Auf- und Abbew-2£ung der Endteile 4a der Fasern auf diese Weise, wenden diese nicht nur durch die Ätzflüssigkeit) geätzt, sondern durch die Schleifbürste 17 gleitend gerieben urn so die Verjüngungswirkung zu vergrößern. Die Schleifbürste ist z. B. vorzugsweise zusammengesetzt aus dünnen korrosionsbeständigen Stahlstäbchen, deren untere Enden .in einem Träger befestigt sind, wobei der Durchmesser der Stäbchen und der dazwischen befindlichen Hohlräume je nach Art und Größe der zu verjüngenden Fasern ausgewählt werden kann.
Die so Verjüngten Fasern werden dann auf dieselbe Art, wie unter Bezugnahme auf Fig.2 erwähnt, gewaschen.
Auf den Endteilen 4a der Fasern bilden sich sehr feine Hohlräume !8. Diese Hohlraumbildung wird durch das Eintauchen der Endteile in die Ätzflüssigkeit, welche einer Ultraschallvibration ausgesetzt ist, verursacht. F i g. 6 zeigt eine vergrößerte Abbildung davon. Infolge der Hohlräume 18, welche sich auf den so erhaltenen verjüngten gebündelten Fasern ergebet^ weisen die Fasern einen weiteren Vorteil auf, indem sie ein vergrößertes Aufilähmevefmögen für eine Arislfichflüssigkeif, Körperpuder oder ähnlichem aufweisen, wenn sie als Appreturbürste oder ähnlichem verwendet werden.
Die sich ergebenden Vorteile bei der Durchführung der Erfindung sind wie folgt:
Ii Die Zeit für das Ätzen (einschließlich des Äbreibens) und die Zeit zum Waschen werden
iä bemerkenswert verkürzt.
2, Es werden verjüngte gebündelte Fasern mit einem zufriedenstellenden verjüngten Endteil erhalten.
3. Die Form der zu erhaltenden Verjüngung kann wahlweise einreguliert werden.
4. Infolge der Ultraschallvibration wird eine Hohlraumbildungswirkung erreicht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Verjüngen der Endteile synthetischer Fasern durch Ätz- bzw. Lösebehandlung der Endteile der synthetischen Fasern mit einer Flüssigkeit, welche die Fasern anzugreifen vermag, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzflüssigkeit, welche die Fasern ätzen oder lösen kann, einer Ultraschallvibration ausgesetzt wird, während die synthetischen Fasern mit ihrem Endteil mit vorbestimmter Geschwindigkeit in die Ätzflüssigkeit eingeführt und wieder herausgenommen werden, wobei das Einführen und Herausnehmen abwechselnd wiederholt wird, um die Fasern an ihren Endteilen zu verjüngen, und dann die so verjüngten synthetischen Fasern in eine Waschflüssigkeit eingetaucht werden, während diese ebenfalls einer Ultraschallvuiration ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekenn- a zeichnet, daß in der Ätzflüssigkeit Schleifmittelteilchen suspendiert sind, insbesondere Calciumcarbonat-Partikelchen, Mikroglaskörnchen, Mikroglaskügelchen, Borcarbid-Teilchen, Mikrometallkörnchen oder Mikrometallkügelchen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ätzflüssigkeit unterhalb des Flüssigkeitsspiegels als reibendes Material eine Schleifbürste angeordnet ist, insbesondere aus dünnen korrc-'unsbestandigen Stahl-, Messing- oder Glasstäbchen, deren unteres Ende an einem Träger befestigt ist.
4. Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle von Polyamidfasern als synthetische Fasern als Ätzflüssigkeit eine Lösung aus Calciumchlorid und m-Kresol in Methanol verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle von Polyesterfasern als synthetische Fasern als Ätzflüssigkeit eine Lösung aus Natriumhydroxid verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle von Polyacrylfasern als synthetische Fasern als Ätzflüssigkeit Dimethylformamid verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle von Polyvinylalkoholfasern als synthetische Fasern als Ätzflüssigkeit heißes Pyridin oder heißes Phenol verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle von Polyvinylchlondfasern als synthetische Fasern als Ätzflüssigkeit heißes Cyclohexanon, heißes Dioxan oder eine Mischung aus Aceton und Schwefelkohlenstoff verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle von Polyurethanfasern als synthetische Fasern als Ätzflüssigkeit Phenol oder Chloralhydrat verwendet wird,
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Waschflüssigkeit Methanol allein, Wasser allein oder Methanol Und Wasser getrennt aufeinanderfolgend Verwendet wird.
Anders als bei tierischem Haar, dessen Ende verjüngt ist, sind synethetische Fasern an ihrem Endteil nicht verjüngt, sondern weisen eine zylindrische Form entlang ihrer ganzen Länge auf. Es sind bereits verschiedene Verfahren zum Verjüngen der Endteile synthetischer Fasern vorgeschlagen worden, um sie für den Gebrauch als Malerpinsel, Schreibpinsel, Putzbürsten und ähnlichem zum Auftragen von Farben und Appretieren von Pudern bzw. Pulvern geeignet zu machen. Die bereits vorgeschlagenen Verfahren umfassen ein Verfahren, welches das Heißziehen synthetischer Fasern, um sie an einem Endteil zu verjüngen, beinhaltet, ein weiteres Verfahren, bei dem die Endteile synthetischer Fasern in einer Mühle gemahlen werden, um sie mechanisch zu verjüngen und ein Verfahren, bei dem ein Endteil synthetischer Fasern in einer Lösung eines chemischen Präparats, welches die Fasern anzugreifen vermag, geätzt oder gelöst wird.
Jedoch wird bei dem Verfahren des Heißziehens kein vollständiges Verjüngen eines Endteils synthetischer Fasern erreicht, da die heißgezogenen Fasern um zu erstarren abgekühlt und dann geschnitten werden, und das Verfahren des Mahlens ist darin nachteilig, daß es synthetische Fasern ergibt, welche an ihren Endteilen verjüngt sind, jedoch keine geglättete Oberfläche aufweisen.
In der japanischen Patentveröffentlichung 21 821/77 ist ein Verfahren beschrieben, welches beides, die Behandlung der Fasern mit einem chemischen Agens und das Mahlen dieser umfaßt Die japanische Patentveröffentlichung 40 195/75 beschreibt ein Verfahren, welches das Eintauchen eines Teils der Fasern in die Lösung eines chemischen Präparats, das Befeuchten des oberen Teils der Fasern mit der Lösung des chemischen Präparats unter Ausnutzung der Kapillarwirkung und das Erhöhen der Temperatur dieser Lösung umfaßt, um in der Lösung einen Temperaturgradienten zu erzeugen, wodurch der obere Teil der Fasern kjfeuchtet wird, und um die Geschwindigkeit der Ätzung des oberen befeuchteten Teils entlang seiner Länge unterschiedlich zu gestalten, um so die Fasern an ihrem oberen Teil zu verjüngen. Die japanische Patentveröffentlichung 29 239/76 beschreibt ein Verfahren, welches das Besprühen eines Endteiles der Fasern in senkrechter Richtung hierzu mit der Lösung eines chemischen Präparats beinhaltet. Das obige Verfahren, welches beide, das Heißziehen und das Mahlen umfaßt, und das Verfahren, welches das Besprühen mit einer Lösung eines chemischen Präparats beinhaltet, sind darin nachteilig, daß senkrecht zu den Fasern eine Reibungskrift ausgeübt wird, die Fasern durch diese Kraft verbogen werden und diese daher dazu neigen, plastische Verformungen zu verursachen, wobei der mit einem chemischen Mittel behandelte Teil der Fasern dazu neigt verbogen zu sein. Ferner ist das Verfahren, welches die Ausnützung der Kapillarwirkung .und der Temperaturdifferenz umfaßt, ebenso darin nachteilig, daß die behandelten Fasern lange Zeit benötigen, um gewaschen zu werden, und sie neigen dazu in Gruppen aneinanderzukleben und sich so wie sie sind zu verfestigen, da die Lösung mit dem chemischen Präparat zUffl Lösen des oberen Teils der Fasern nicht durch eine neue ersetzt wird.
Aus der FR-PS 12 05 142 ist ein Behandlungsverfahren mit Ultraschallvibration bekannt) welches die durch ein gasförmiges oder flüssiges Medium geführten synthetischen Fasern eine rauhe Oberfläche verleiht, wie sie für tierische und pflanzliche Fasern typisch ist.
60
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