DK141445B - Fremgangsmåde til fremstilling af et ark- eller baneformet materiale med luv og apparat til udøvelse af fremgangsmåden. - Google Patents

Description

(§) (11) FREMLÆ60ELSESSKRIFT 141445 DANMARK («)lnt.CI.= D 04 H 11700 §(21) Ansøgning nr. 2293/77 (22) Indleveret den 25« m8.j 1977 (23) Lebedag 19- nov. 1971 (44) Ansøgningen fremlagt og

fremlseggeteesekriftet offtwiSlegjort den 17· ©Si?. 1 QUO

DIREKTORATET FOR _ _ PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begwet fra «ten '

20. nov. 1970, 55241/70, GB

20. nov. 1970, 55242/70, GB 24. dec. 1970, 61326/70, GB 24. dec. 1970, 61325/70, GB

(71) IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITED, Thames House North, Millbank,

Hendon SW1P 4QG, GB.

(72) Opfinder: Margaret Lilian Steel, Petrochemical & Polymer Laboratory,

The Heath, Runcorn, Cheshire, GB: William Telford Cross, Petrochemical & Polymer Laboratory, The Heath, Runcorn, Cheshire, GB: Stephen Edward Trueman, Petrochemical & Polymer Laboratory, The Heath, Run* corn, Cheshire, GB: David Malcolm Fisher, Petrochemical & Polymer La= boratory, The Heath, Runcorn, Cheshire, GB: Donald John Bye, Petrochemical & Polymer Laboratory, The Heath, Runcorn, Cheshire, GB: Glynn Arthur Wardle, Petrochemical & Polymer Laboratory, The Heath, Runcorn, Cheshire, GB: Barbara Job, Petrochemical & Polymer Laboratory, The Heath, Runcorn, Cheshire, GB.

(74) Fuldrrwgtig under segens behandling:

Firmaet Chas. Hude.

(54) Fremgangsmåde til fremstilling af et ark- eller baneformet materiale med luv og apparat til udøvelse af fremgangsmåden.

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af et ark- eller baneformet materiale med luv, ved hvilken fremgangsmåde fiberdannende termoplastmateriale indføres mellem en bærebane og en opvarmet valse, og bærebanen presses mod det termoplastiske materiale, så det binder til bærebanen og klæber til overfladen af den opvarmede valse, hvorhos det termoplastiske materiale skilles fra overfladen af den opvarmede valse, så der dannes fibre eller totter mellem bærebanen og den opvarmede valse, hvorefter de således dannede fibre eller totter hærder ved hjælp af en strøm af kølemedium og løsrives fra den opvarmede valse.

Fra beskrivelsen til dansk patent nr. 119-077 kendes en fremgangsmåde, ved hvilken det fiberdannende materiale føres gennem en valsespalte „ UU40 2 mellem to transportbånd, af hvilke det ene støtter det fiberdannende materiale, og det andet opvarmes af en varm valse og danner den varme overflade, hvortil fibrene midlertidigt hæfter. Transportbåndene forlader valsen tangentialt og fjerner sig fra hinanden, hvorved det fiberdannende materiale løsnes fra det ene bånd vinder fiber dannelse.

I rummet mellem de divergerende bånd indblæses køleluft for at fremkalde hærdning af fibrene ved løsrivningen fra det ene bånd. Ved denne fremgangsmåde er der en risiko for, at produktet får en uregelmæssig overflade, idet den spalte- eller kileformede afgangsåbning, hvori køleluften indblæses, er meget snæver, og køleluften ikke uforstyrret kan strømme bort.

Det er formålet med opfindelsen at anvise en fremgangsmåde af den omhandlede art,ved hjælp af hvilken der med større sikkerhed end hidtil kan opnås en regelmæssig luvflade vinder anvendelse af køling med luft eller en anden gas.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at strømmen af kølemedium rettes mod den side af bærebanen, som vender bort fra den opvarmede valse, og at det fiberdannende materiale afkøles, før fibrene har løsnet sig fra den opvarmede overflade.

Ved en porøs bærebane kan luften strømme gennem materialet, hvorved den ikke blot køler bedre, men også kan strømme bort mere jævnt, og uanset om en større eller mindre mængde køleluft trænger gennem bærebanen, er det en fordel, at luftstrømmen og luvfibrene under dannelse ikke gensidigt påvirker hinanden mekanisk, hvorved luftstrømmens retning ind mod og afkøling af bærebanen med luvfibrene kan styres med stor sikkerhed, hvilket er af betydning for fastlæggelse af det sted, hvor luvfibrene skal slippe den opvarmede overflade eller med andre ord for karakteren af den dannede luv. Styring af afkølingsgraden er også vigtig, fordi fibrene, hvis de er utilstrækkeligt afkølede, har tendens til at trække sig tilbage i stoffet, når de løsrives fra den opvarmede overflade.

Mængden og formen af fibrene, som danner luven, påvirkes af den hastighed, hvormed de afkøles og hærder , og af temperaturen af den varme overflade samt af den hastighed, hvormed bærebanen med det fiberdannende materiale adskilles fra overfladen. De mekaniske egenskaber af luvfibrene påvirkes af arten af det fiberdannende termo-plastmateriale og graden af strækningen af luvfibrene under dannel- 3 141445 sen. Ved at variere valget af polymermasse og bærebane og arbejdsbetingelserne irnder fremstillingen kan der* fremstilles produkter med varierende egenskaber, tekstur og udseende. Det har vist sigsærligt fordelagtigt at accelerere afkølingen af luvfibrene under deres op-trækning ved hjælp af en strøm af kølemedium, fortrinsvis eix gas, f. eks. atmosfærisk luft, eller en inert gas såsom nitrogen i tilftelde, hvor luftoxidation kan medføre vanskeligheder.

Karakteren af slutproduktet afhænger i høj grad af temperaturen af den optrukne fiberdannende' polymere på det tidspunkt, hvor det skilles fra den opvarmede overflade. Således kan graden af tilbagetrækningen af fibrene påvirke« af temperaturen på løsrivelsesstedet, som naturligvis er afhængig af temperaturen af den opvarmede overflade og af temperaturen, strømningshastigheden og retningen af det anvendte kølemedium. Strømmen af kølemediet kan varieres i banens bredderetning og eventuelt variere med tiden, idet en forøgelse af strømningshastigheden medfører en formindskelse af luvfihrenes længde og omvendt. Afstanden mellem det sted, hvor fibrene frembringes, og organerne for tilførsel af kølemedium kan varieres i tværretningen over bredden af produktet og/eller med tiden. Ændring af denne afstand kan således f.eks. anvendes til at ændre karakteren af fibrene, især deres krølningsgrad. Temperaturen af kølemediet (især på stedet, hvor fibrene dannes) kan varieres i hanens tværretning og eventuelt varieres med tiden, og organerne for tilførsel af kølemedium kan indbefatte en række åbninger eller en spalteformet dyse, der strækker sig på tværs af materialebanen. Den virkning, som fremkaldes ved hjælp af enhver af disse variable, kan modificeres med andre faktorer såsom retningen af dysespalten eller -åbningerne og deres afstand fra stedet, hvor luvfibrene danne«. Sædvanligvis kan der om ønsket anvendes en række dyseåhninger til dannelse af produkter med regelmæssige højdevariationer af luven i produktets tværretning.

I mange tilfælde foretrækkes det at vælge en særlig kombination af kølemedium og andre parametre og at indkøre processen, indtil der fås vedvarende eller stabile karakteregenskaber hos produktet. Det vil imidlertid forstås, at alle parametrene kan varieres på cyklisk måde til opnåelse af mønstrede eller andre uensartede virkninger. Hastigheden og den vinkel, hvorunder produktet aftrækkes, samt spændingen i produktet kan også påvirke karakteren af overfladestrukturen.

4 U1445

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan udøves på et apparat, der har en valse med glat eller ru overflade, varmeorganer til opvarmning af valsen, organer, til at tilføre og presse en bane af fiberdannende materiale samt en bærebane mod den opvarmede valse, organer til at føre materialet og bærebanen henholdsvis til og fra den opvarmede valse og organer til at rette en strøm af kølemedium mod samlingen af bærebane og fiberdannende materiale, og dette apparat er ifølge opfindelsen ejendommeligt ved, at køleorganerne er anbragt ved den bort fra den opvarmede valse vendende side af bærebanen på en sådan måde, at en strøm af kølemedium kan rettes ind i det område, hvor løsrivning af fibrene fra valsens overflade finder sted.

Som nævnt skal kølingen ske ved en strøm af et fluidum, fortrinsvis gas og specielt luft eller nitrogen, ved en temperatur under bærebanens. Det har vist sig hensigtsmæssigt, at trykluft ved omgivel- 2 sernes temperatur eller koldere og med et tryk mellem 0,70 kg/cm og 4,22 kg/cm , fortrinsvis mellem l,4l og 2,11 kg/cm , er velegnet som køleluftstrøm. Apparatet til udøvelse af fremgangsmåden kan endvidere være forsynet med et rør af godt varmeledende materiale, f.eks. kobber, hvorigennem der strømmer et kølemedium, f.eks. vand eller en anden væske eller en gas. Temperaturen af kølemediet vælges således, at man opnår den ønskede køling af bærebanen under hensyntagen til det anvendte materiale, bærebanens tykkelse, fremføringshastighed o.s.v.

Afkølingen udføres i et tilstrækkeligt langt tidsrum, før fibrene løsner sig fra den opvarmede overflade, til at hindre, at de trækker sig fuldstændigt sammen, så luvvirkningen går tabt. Temperaturen af køleorganerne afhænger af den temperaturformindskelse af produktet, som herved skal opnås, og der må endvidere tages hensyn til de anvendte materialer og temperaturen af den opvarmede overflade samt af tykkelsen af bærebanen og polymermaterialet, bærebanens fremføringshastighed og lignende faktorer.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende i forbindelse med tegningen, der skematisk og set fra siden viser en udførelsesform for et apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen i en 14U45 5 kontinuerlig proces og under køling af den side af bærebanen, som vender bort fra den opvarmede valse.

På tegningen betegner henvisningstallet 1 en bærebane f.eks. af tekstilmateriale såsom "Terylene"-voile, og 2 er en film af termoplastisk polymermasse, som føres ind i en spalte mellem to modsat løbende-valser 3 og 4. Overfladen af valserne kan oa ønsket være af metal, men det kan være fordelagtigt at anvende andre materialer med lavere termisk ledningsevne, f.eks. stentøj, keramik, beton eller glas. Overfladen kan være glat, men der kan dog også anvendes overflader, der er blevet gjort ru f.eks. ved slibning (f.eks. til frembringelse af en "satin"-virkning), skuring, sandblæsning eller rifling. Filmen 2, som eventuelt forvarmes til en pasaende temperatur over blødgø-ringspunktet, føres til spalten mellem valserne, af hvilke i det mindste den ene er drevet, og den adskilles fra valsen 4 af bærebanen 1. Valsen 3 opvarmes til en temperatur, ved hvilken det termoplasti-ske polymere materiale vil klæbe til den, idet varmen tilføres f.eks. ved opvarmning af det indre, f.eks. med elektricitet eller varm olie på sædvanlig måde. Valsen 4 har en elastisk eftergivende overflade og holdes fortrinsvis på en temperatur under blødgøringspunktet for termoplastmaterialet og indeholder om ønsket afkølingsorganer, f.eks. organer for tilførsel af væske eller gas til det indre af valsen ved en passende temperatur,for at hindre, at plastmateriale klæber til overfladen. Anvendelse af en ikke klæbende belægning på overfladen af valsen 4, f.eks. et tyndt lag af PTFE eller silicone kan være ønskelig. 5 er en dyse, et rør med slidser eller en række dyser, hvorfra der kan udsendes en strøm af kølemiddel, fortrinsvis komprimeret luft, ind mod den bort fra luvoverfladen vendende side af bærebanen. Kølevirkningen forøges, når bærebanen er porøs, således at luften gennem bærebanen kan trænge ind i fiber laget til afkøling af bærebanen og luvfibrene på et sted, før fibrene løsnes fra den opvarmede overflade. Et produkt med luvoverflade, som forlader valsespalten, er betegnet med henvisningstallet 6.

Den temperatur, hvortil polymermaterialet forvarmes (hvis forvarm-ning anvendes), og temperaturen af valserne samt temperaturen og ' trykket af kølemiddelstrømmen gennem dysen 5 vælges med henblik på karakteren af det anvendte termoplastmateriale og den krævede produkttype (f.eks. længde og tæthed af luvfibrene). Hvis materialet f.eks. er termoplastisk, og det er for varmt, kan det hænge ned i en bue, 6 141445 selv om dette kan undgås ved, at det tilføres i vertikal stilling til spalten. Der kan også ved en for høj temperatur ske nedbrydning af termoplasten, medmindre der tages forholdsregler. Hvor der kan ske luftoxidation, anvendes køling med en inert gas, f.eks. nitrogen, helium eller carbondioxid i stedet for luft, og når der anvendes meget oxygenfølsomme polymere, kan tildækning under anvendelse af nitrogen eller en anden passende inert gas være nødvendig. Hvis filmen ikke er varm nok, kan luven være af ringe kvalitet eller af diskontinuerlig karakter.

Temperaturen af den varme overflade påvirker karakteren af produktets luvfiberoverflade. Hvis filmen 2 f.eks. er en termoplastisk polymer, og den opvarmede valses temperatur overstiger den temperatur, ved hvilken der dannes individuelle fibre, har mere af det termoplas-tiske polymere materiale tendens til at klæbe til overfladen, hvilket først fører til smeltning af toppene af ved siden af hinanden liggende luvfibre og derefter til dannelse af en mere eller mindre kontinuerlig overflade over uregelmæssige arealer, og ved meget høje temperaturer kan noget af det termoplastiske polymere materiale blive ved med at klæbe til valsen og således ødelægge dens overflade. Hvis valsen 3 på den anden side er for kold, kan luvfiberdannelsen blive sparsom og uregelmæssig.

Temperaturen af valsen er mindre kritisk, men den må enten være kold nok til at hindre, at materialet klæber til den, men ikke så kold, at den øger viskositeten af plasten urimeligt og hindrer dens indtrængning i bærebanen, eller den må gøres ikke-klæbende, idet den enten i sig selv er af naturligt ikke-klæbende materiale eller har et overtræk af ikke-klæbende materiale, f.eks. "Fluon" ® eller en silicone.

Afkøling af bærebanen på undersiden kan eventuelt suppleres med anden afkøling, således at bærebanen med det luvdannende termoplast-materiale afkøles såvel på forsiden som på bagsiden. Den bort fra luvfladen vendende side af bærebanen kan yderligere afkøles ved, at den bringes i berøring med et rør, hvorigennem der ledes et kølemiddel. Røret er anbragt vinkelret på bevægelsesretningen for banen og parallelt med aksen i valsen 3»

Fiberdannende termoplastiske polymere, som kan anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, omfatter additionspolymere, f.eks.

141445 polymere og copolymere af ethylen, propylen, butadien, vinylchlorid, vinylacetat, vinylidenchlorid, acrylonitrll og styren og kqndensa-tlonspolymere f.eks. polyamider og polyestere, f.eks. af glycoler og aromatiske dicarboxylsyrer. Der kan anvendes blandinger af fiberdannende polymere.

Som særlige eksempler på termoplastiske polymere, der kan anvendes til fremstilling af luvmaterialerne, kan nævnes polyethylen, poly= propylen, nylon, polyethylenterephthalat og polyvinylchlorid. Tykkelsen af arket er ikke kritisk.

Andre termoplastiske materialer, som kan anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, er glasarter, især lavtsmeltende uorganiske glasarter.

Bærebanen kan være af et naturligt eller syntetisk materiale. F.eks. kan anvendes regenereret cellulose. Syntetiske materialer, hvoraf banen kan fremstilles, omfatter f.eks, de, der er beskrevet ovenfor som værende anvendelige som fiberdannende materiale. Det er naturligvis vigtigt, at der i det mindste er tilstrækkelig binding mellem det fiber dannende materiale og bærebanen til at forhindre, at de adskilles, når fibrene skilles fra den opvarmede overflade, og skønt dette kan ske uden særlig forbehandling af bærebanen, kan en vis behandling af dens overflade være fordelagtig, f.eks. kan der påføres et passende blødgøringsmiddel eller opløsningsmiddel. Det er ofte fordelagtigt at anvende et vævet tekstil som bærebane. Der er f. eks. blevet opnået tilfredsstillende resultater med hessian, bomuldsnet, glasfiberlærred og hørlærred. Bærebanen kan også være af andet materiale, f.eks. metal, karton eller papir, der er perforeret. Den kan også være af ekspanderet metal, ekspanderet plast eller extruder et plastnet. Plastskumark, f.eks. af polyurethan, har fået luvoverflade under anvendelse af forholdsvis tyndt (f.eks. 1-5 mm tykt) skum med åbne celler, men meget tykkere skum kan også anvendes.

Eksempel

Apparatet, der er vist på tegningen, blev anvendt til fremstilling af et produkt med luvoverflade ifølge opfindelsen. Bærebanen var ® 2 vævet "Terrylene* ** (30 g/m ) med perforeringer med 2 mm sidelængde. Termoplastmaterialet var en bane af lavvægtfylde polyethylen ("Alkathene"® ) med en tykkelse på 0,05 mm. Valsen 3 var opvarmet