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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von verfeinerten Kautschukfäden
Die Erfindung bezieht sich auf das Herstellen von verfeinerten Kautschukfäden. Es
wird dabei ohne Änderung der Querschnittsform ein Faden von geringerer Stärke aus
einem solchen von größerer Stärke erzeugt.
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In der Praxis wird ein Kautschukfaden im allgemeinen nach einem von
drei üblichen Verfahren hergestellt. Erstrens kann der Faden dadurch gewonnen werden,
daß Kautschukplatten in schmale Streifen oder Fäden -von gewünschter Breite geschnitten
werden. Nach einem zweiten Verfahren kann eine plastische Kautschukmasse oder ein
mittels Lösungsmittels hergestellter Kautschukkitt durch eine Matrize ,ausgestoßen
werden, wobei nach Entfernen des Lösungsmittels sein. Faden von verlangter Form
und Stärke zurückbleibt. Drittens kann ein Kautschukfaden unmittelbar aus seiner
wässerigen Kautschukdispersion erzeugt werden, indem man die wässerige Kautschukdispersion
durch eine Düse ausstößt oder ausströmen läßt und die Dispersion in der Form eines
Fadens von der Form der Düsenöffnung abzieht und koaguliert.
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Es ist ferner ein Verfahren zum urmittelbaren Herstellen von Kautschukfäden
aus wässerigen Kautschukdispersionen vorgeschlagen worden, bei welchem die Dispersion
durch eine Düse in ein Bad eines Ko,aguliermittels, wie z. B. Essigsäure oder Alkohol,
ausfließen gelassen und das Koagulat aus dem Bad in der Formeines fortlaufenden
Fadens abgezogen wird. Bei diesem Verfahren bestimmen die Größe und Form der Düse
weitgehend die Stärke und Form des fertigen Fadens. Die Form und Stärke des Fadens
kann dadurch geändert werden, daß. der Umriß und die Größe der Düse oder die Tiefe
.der Düsen unter der Oberfläche des Ko.aguhermittels oder das spezifische Gewicht
des Koaguliermittels oder die Abzugsgeschwindigkeit des Materials ,durch die D üse
geändert -werden. Eine übermäßige Steigerung der Abzugsgeschwindigkeit. des Materials
durch die D üse sucht den Durchmesser des Fadens, wie er sich in dem Koaguliermittel
bildet, zu verringern. Aber eine solche Änderung in der Stärke kann von einer unerwünschten
Änderung in der Querschnittsform des Fadens begleitet sein.
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Gemäß der Erfindung wird der urvulkanisierte oder vorvulkaniserte
Kautschulkfaden einem an sich bekannten Stufenstreckverfahren unterworfen, und vorhandene
Spannungen werden in der gestreckten Länge des Fadens durch Wärmeeinwirkung aufgehoben,
während der gestreckte Faden am Einziehen in der Längsrichtung gehindert wird, worauf
der Kautschukfaden vulkanisiert oder die Vulkanisation vollendet wird.
Gegebenenfalls
wird der unvulkanisierke oder vorvulkanisierte Kautschukfaden so gestreckt, daß
die Querschnittsmessungen vorübergehend kleiner als die gewünschten des endgültigen
herzustellenden Fadens sind; vorhandene Spannungen werden teilweise in vorstehend
beschriebener Weise aufgehoben, und dann läßt man den Faden sich einziehen, worauf
etwaige zurückgebliebene Spannungen aufgehoben werden können.
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Der gemäß der Erfindung in den Querschnittsabmessungen zu verringernde
Fadenkann irgendeine gegebene Gestalt haben; beispielsweise kann er aus einer Platte
herausgeschnitten oder aus einer plastischen Kautschukmasse oder aus einem durch
Lösungsmittel hergestellten Kautschukkitt ausgestoßen oder aus einer wässerigen
Kautschukdispersion oder auf andere Weise l@ergestellt sein,.
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Die Aufhebung der Spannungen durch Wärmeeinwirkung, während, der gestreckte
Faden am Einziehen in der Längsrichtung gehindert wird, kann z. B. in einem Heißwasserbad
stattfinden. Durch die Wärmebehandlung können, wie beschrieben, die Spannungen in
dem gestreckten Faden wenigstens zum Teil aufgehoben oder vollkommen. beseitigt
werden, wenn der Faden genau auf die gewünschte endgültige Stärke- gestreckt worden
ist. Im letzteren Fall kann das Trocknen und Wärmebebandeln des Fadens gleichzeitig
bewirkt werden.
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Es ist 'bekannt, dünnere Kautschukfäden aus dickeren Kautschukfäden
durch Ausziehen herzustellen, indem z. B. dickere Fäden abwechselnd. in die Länge
gezogen und dabei erwärmt werden. Bei dem bekannten Verfahren werden jedoch die
entstandenen inneren Spannungen nicht beseitigt.
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Durch das Verfahren gemäß. der Erfindung, bei dem eine Aufhebung der
inneren Spannrogen stattfindet, wexden verschiedene vorteilhafte Wirkungen erzielt.
Es wird unter dauernder Verminderung cler Querscbnittsabmessungen dieselbe Querschnittsform
des ursprünglichen Fadens beibehalten und die Möglichkeit geschaffen, eine große
Mannigfaltigkeit von Kautschuldädenstäxken aus einem Faden von größerer Stärke,
aber von der gewünschten Form zu erhalten.. So kann z. B. die Anzahl von Düsen von
jeder Farm, die für die Herstellung- verschiedener Fadenstärken durch Ausstoßen
von Kautschukmasse oder Yautschukkitt oder Ausströmentassen von Kautschukdispersion
erforderlich ist, bedeutend verringert werden. Ferner wird durch die Anwendung der
Erfindung ermöglicht, scharf begrenzte Fäden gewünschter Querschnittsform bei Verwendung
von Düsen zu erhalten. Bei dem Herstellen von sehr dünnen Kautschukfäden unter Verwendung
von Düsen war es erforderlich, die Fäden von den Düsen mit hoher Geschwindigkeit
abzuziehen. Hierdurch wird verhindert, daß die erzeugten Fäden scharf begrenzt-
sind. Bei der Anwendung der Erfindung ^können erst verhältnismäßig dicke Fäden mit
niedriger Geschwindigkeit hergestellt und aus diesen dann die gewünschten dünneren
Fäden erzeugt werden. Der Faden kann dabei unmittelbar aus der Formungsvorrichtung
in eine mit dieser zusammenarbeitenden Strecki°orrichtun& gehen.
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In der Zeichnung ist schaubildlich, teilweise weggebrochen, eine Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Ausführung der Erfindung beispielsweise dargestellt.
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. Gemäß der Zeichnung gehen Fäden T, die nach irgendeinem der üblichen,
obererwähnten Verfahren hergestellt sein können, über eine Führungswalze i und um
eine Tauchwalze 2 in einen Behälter 3, der Wasser von erhöhter Temperatur - :enthält,
und dann um eine Streckwalze 4 auf das Förderband 5. Das Förderband 5 geht über
Rollen 6 und 7 und um eine Leitrolle 8 und liefert den Faden an ein Förderband 9
ab, das um eine Rolle i o läuft. Bei der besonderen Ausführungsform der Erfindung
in der Zeichnung ist das Förderband 9 so angeordnet, daß es den Faden durch ein
hier nicht dargestelltes Trocknungsmittel, beispielsweise einen Heißluftkanal, führt.
Die relativen Geschwindigkeiten der verschiedenen Teile der Vorrichtung werden bei
der Beschreibung der Arbeitsweise des Verfahrens erörtert werden.
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Bei dem Gang des Verfahrens sei beispielsweise angenommen, daß ein-
Vierkantfaden von der Stärke 40, also von etwa o, 16 qcm, aus einem Vierkantfaden
von der Stärke 2o hergestellt werden soll. Umeinen Faden von der Stärke 40 zu erzeuken,
muß das Förderband g den Faden mit der -vierfachen Oberflächengeschwindigkeit von
der Führungswalze i empfangen, über welche der Faden von der Stärke 2o geht, denp.-die
Querschnitts-$äche eines Fadens von -der Stärke 4o ist 1/4 von der eines Fadens
von der Stärke 2o, und die Länge eines Fadens von der Starke 40 ist entsprechend
viern.al größer. Der Faden wird im Lauf seines Weges zwischen der Führungswalze
i und der Streckwalze 4 gestneckt und kann so entweder ganz zwischen der -Führungswalze
i und der Tauchwalze 2 oder ganz in dem Behälter 3 zwischen der Tauchwalze 2 und
der Streckwalze 4 gestreckt -werden, oder Streckvorgänge zwischen den Walzen i und
2 außerhalb des Bades 3 und zwischen den 'Walzen 2 und 4 innerhalb des Bades können
vereinigt werden. Die Walze 4 läuft mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die größer
ist als die Oberflächengeschwindigleit
des Förderbandes g. Die
Walze 2 läuft, wie oben beschrieben, mit einer gewissen Umfangsgeschwindigkeit,
die zwischen den Geschwindigkeiten der Walze i und der Walze 4 liegt, und kann so
geregelt werden, daß der Faden zwischen den Wallzen i und 2 ungestreckt oder bis
zu einem bestimmten Maße gestreckt gehalten wird, wie oben beschrieben. Die Walze
4 läuft mit einer größeren Geschwindigkeit als das Förderband 9 und streckt den
Faden auf eine geringere Stärke, als für den fertigen Faden verlangt wird. Das Förderband
5 läuft mit der gleichen Geschwindigkeit oder etwas schneller als das Förderband
g.
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Das heiße Wasser in dem Behälter 3 hebt einen Teil der Spannungen
in dem Kautschukfaden durch Wärmebehandlung auf. Die zurückbleibenden Spannungenwerden
dann durch Kontraktion des Kautschuks während des Ganges von der Walze 4 -auf das
Förderband 9 infolge der geringeren Geschwindigkeit des Förderbandes 9 gegenübler
der der Walze 4 aufgehoben. Die relativen Geschwindigkeiten der Walze 4 und der
Förderbänder 5 und 9 werden so eingestellt, daß der Faden auf dem Band 9 ohne Spannung
und ohne übermäßiges Schlaffwerden abgesetzt wird; zu diesem Zweck sind (in der
Zeichnung nicht dargestellte) Antriebsmittel mit Geschwindigkeitswechsel vorgesehen.
In der Praxis ist es zweckmäßig, die Walzen i o und 7 von einer gemeinsamen Welle
aus treiben zu lassen, die ihrerseits durch einen Motor getrieben wird, der durch
eine mit Geschwindigkeitswechsel arbeitende Steuereinrichtung wirkt. Die Walze 6
wird von der Walze 7 durch das Band 5 getrieben. Die Walze 4 wird von der Walze
6 durch eine geeignete Verbindung getrieben, die eine z%veite mit Geschwindigkeitswechsel
arbeitende Steuereinrichtung enthält.
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Ob der Faden richtig an das Förderband 9 abgeliefert wird, zeigt sich
durch die Bahn, welche der Faden beim Übergang von dem Band 5 auf das Band g beschreibt:
Falls .die Walze 4 zu langsam rotiert, hat der Faden das Bestreben, straff und von
dem. Brand 9 gehoben zu werden, und wird deshalb unter Spannung an das Band 9 abgegeben.
Falls die Walze 4 zu schnell umläuft und das Band 5 mit größerer Geschwindigkeit
als das Band 9 läuft, wird der Faden zunehmend schlaffer, wenn er von dem Band 5
auf das Band 9 gelangt, und fällt dann in Schleifen auf das Band g. Falls die Walze
4 zu schnell umläuft und die Geschwindigkeit des Bandes 5 der des Bandes 9 entspricht,
wird der Faden beim Gang von der Walze 4 auf das Band 5 locker, häuft sich an und
verwirrt sich :an dem Ende seiner freien Strecke.
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Die Walze 2 kann mit einer Umfangsgeschwindigkeit laufen, die nur
sehr wenig die der Walze i übiertiifft, oder kann mit einer Geschwindigkeit laufen,
die sich der der Walze 4 nähert, wobei es davon abhängig ist, ob es unter den Arbeitsverhältnissen
für das Beste gehalten wird, den Faden zu strecken, bevor er in das heiße Wasser
gelangt, oder dann, wenn er sich in dem heißen Wasser befindet, oder ihn fortschreibend
durch eine Aufeinanderfolge dieser Streckvorgänge zu strecken. Es ist erwünscht,
die Temperatur des Wassers in dem Behälter möglichst nahe dem Siedepunkt ohne Schädigung
des Fadens zu halten, um den Kautschuk rasch und wirksam zu erhitzen und dadurch
zu ermöglichen, daßdie Walze 4 mit geringeren Geschwindigkeiten läuft als nötig
wäre, falls kein Bad vorhanden wäre oder rin Bad mit weniger erhöhten Temperaturen
benutzt würde.
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Statt ein Wasserbad zu benutzen, kann der Faden dadurch einer Wärmebehandlung
unterworfen werden, daß @er durch einen Behälter mit .einer Flüssigkeit oder .einem
Gas bei der gewünschten Temperatur geführt wird, oder der Faden wird für kurze Zeit
der Wirkung eines flüssigen Lösungsmittels oder eines Kautschukquellmittels oder
den Dämpfen dieser Mittel ausgewtzt.
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Es ist ersichtlich, daßentweder das Förderband 5 oder das Förderband
9 oder beide Förderbänder zusammen fortgelassen werden können und statt dessen andere
Aufnahmeeinrichtungen für den Faden benutzt werden können. Beispielsweise kann der
Faden von der Walze 4 über eine mit entsprechender Geschwindigkeit umlaufende Führungswalze
laufen und dann auf eine Spule oder Trommel fast ohne Spannung saufgewickelt werden.
Oder das Förderband 5 kann benutzt werden, um den Faden .an irgendeine gewünschte
Vorrichtung, beispielsweise zum Aufwickeln, Trocknen, Vulkanisieren usw., abzuliefern.
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Das Verfahren beschränkt sich nicht notwendig auf eine einzige Streckung,
wie in der Zeichnung offenbart wird, sondern der' Streckprozeß kann nacheinander
üz einer Anzahl von Stufen entweder mit oder ohne .eine dazwischenliiegende Wärmebehandlung
ausgeführt werden. Beispielsweise kann eine Reihenfolge von Walzen, die mit ständig
wachsender Umfangsgeschwindigkeit umlaufen, zwischen die Walze i und die Walze 4
der Zeichnung eingeschaltet werden. Der Faden kann dann unter Spannung über eine
solche Walzenreibe entweder vor oder während der Behandlung mit Heißwasser oder
gleichzeitig gehen. Solches fortschreitende Strecken ist besonders erwünscht bei
flachen Fäden oder Bändern, iun eine bessere Kontrolle über das Verhältnis der Breite
des gestreckten Fadens zu seiner Dicke zu schaffen und dadurch im wesentlichen
eine
verhältnismäßige Verflachung des Querschnitts des Fadens zu verhüten.
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Wenn der Faden fortlaufend durch Ausströmenlassen einer wässerigen
Dispersion durch eine Düse in ein Koaguliernv.ttel geformt wird, kann der koagulierte
Faden unmittelbar von der Fadenformvorrichtung an die Streckvorrichtung geliefert
werden, und die beiden Maschinen arbeiten gleichzeitig, so daß die Erzeugung des
fertigen Fadens von irgendeiner gewünschten Größe aus dieser Dispersion fortlaufend
als ein einheitlichen Arbeitsgang ausgeführt werden kann.
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Das oben beschriebene Verfahren kann in verschiedener Weise abgeändeit
werden. Erforderlichenfälls können auch Fäden verwendet werden, die vulkanisierende
Zusatzstoffe enthalten, die das Vulkanisieren bei der Temperatur des Erhitzungsmittels
bewirken können; in diesem Fall kann das Strecken und das Erhitzen- von einer gleichzeitigen
Vulkanisierung des Fadens- begleitet sein. Das Wärmebehandlungsbad oder einanderes
Mittel kann selbst .einen oder mehrere vulkanisierende Zusatzstoffe enthalten, die
in den Faden wandern und .eine Vulkanisierung des Fadens gleichzeitig mit der Wärmebehandlung
oder nachher bewirken können.
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Die Bezeichnung Kautschuk in- der Beschreibung und den Ansprüchen
soll St-ifie einschließen, wie z. B. Kautschukersatzstoffe und kautschukähnliche
synthetische Stoffe, wie auch kautschukartige Naturstoffe, wie Balata, Guttapercha
u. dgl. Die Bezeichnung wässerige Kautschukdispersion, wie sie in der Beschreibung
und in den Ansprüchen benutzt wird, umfaßt natürliche Dispersionen, wie z. B. Kautschukmilcharten
und künstliche Dispersionen von Kautschukstoffen, wie sie oben beschrieben sind,
die nach Belieben behandelt oder zusammengesetzt sein können.