DK167694B1 - Fremgangsmaade til fremstilling af roerformede fiberemner - Google Patents

Description

DK 167694 B1 i

Opfindelsen omhandler en fremgangsmåde til fremstilling af rørformede fiberemner og af den i krav l's indledning angivne art.

Stangformede fiberemner anvendt som kerne i filtskrivere, ' ' 5 filtre osv. er hidtil blevet fremstillet"ved overskæring af valket filt af uld eller af kemiske eller syntetiske fibre fremstillet ved anvendelse af et bindemiddel eller ved mekanisk sammenfletning til foreskrevne dimensioner og profiler. For tobaksfiltre og lignende er der anvendt 10 en fremgangsmåde omfattende en aflejring af triacetin på krympet blår til at blødgøre og formgive de resulterende produkter til stænger. Endvidere er der i de senere år fremstillet forskellige fibervarer ved anvendelse af varm-smeltningsklæbelige sammensatte fibre.

15 Fra eksempelvis U.S.A-patentskrift nr. 4 270 962 kendes en fremgangsmåde til fremstilling af stangformede fiberva-_rer ved opvarmning af et fiberbundt rummende mindst 20 v.ægt-?o klæbelige fibre ved at indføre fiberbundtet i en opvarmningszone gennem en langstrakt transportzone beståen-20 de af et enkelt hult rør, der er omgivet af den opvarmede zone, tilføre varme på ydersiden af fiberbundtet ved at lede varme imod ydersiden af transportzonen og indføre varme gennem det indre af fiberbundtet ved at lede opvarmet gas udad gennem det indre af transportzonen i en retning 25 modsat den indadgående bevægelse af fiberbundtet gennem transportzonen. Ved denne fremgangsmåde kan der fremstilles faste stangformede fiberemner, men ikke hule fiberemner.

Fra U.S. A.-patentskrifter na nr. 4 10Q 009 og 4 197 156 kendes en fremgangsmåde til fremstilling af hule cylindriske 30 fibervarer stabiliseret ved varmklæbning, hvor en streng af rynkede fiberlag på et transportbånd føres gennem en opvarmningszone og opvarmes således, at en komponent med lavere smeltepunkt af sammensat fiber i den nederste del af strengen i berøring med transportbåndet ikke er i smel- 2

UK 10/034· b I

tet stand og en komponent ved lavt smeltepunkt i strengens øverste parti er i smeltet stand under optagning af strengen fra transportbåndet, hvorefter .strengen op-vikles på en bom således, at dens øverste overflade op-5 tager vindingens inderside under yderligere opvarmning af"s'trengen, hvorefter den opviklede vare afkøles og bommen udtrækkes fra det formgivne emne. Ved denne fremgangsmåde kan der kun fremstilles formgivne emner, der både er hårde og har en stor diameter og tykkelse, og 10 den omfatter forholdsvis komplicerede arbejdstrin.

Opfindelsen har til formål at tilvejebringe en fremgangsmåde af den indledningsvis angivne art, der afhjælper disse ulemper. Dette opnås ifølge opfindelsen ved udøvelsen af de i krav l's kendetegnende del angivne arbejdstrin.

15 Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse med tegningen, hvor: fi'g. 1 er en skematisk afbildning af en udførelsesform for e;t apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, fig. 2 viser to snit gennem fig. 1 langs linien A-A, 20 fig. 3 er to forstørrede afbildninger af de-t på fig. 1 ind- kredsede parti B, og i fig. 4 viser en udførelsesform for udøvelsen af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Ved udøvelsen af fremgangsmåden ifølge opfindelsen skal 25 der anvendes varmsmelteklæbelige sammensatte fibre, hvor dex består en forskel på 10 °C eller mere mellem smeltepunkterne for de forskellige komponenter, og hvor en komponent med lavt smeltepunkt udgør mindst en del af hver fibers overflade og udviser varmsmelteklæbelighed. I en v 30 foretrukken udførelsesform skal der anvendes sammensatte 3 DK 167694 B1 fibre med en smeltepunktsforskel på 20 °C eller mere og en overflade/kerne-struktur, hvor fiberomkredspartiet, set i tværsnit, for komponenten med.lavt smeltepunkt andrager 50¾ - 100¾. Sådanne sammensætninger omfatter poly-5 propylen/polyethylen, polypropylen/ethylenvinylacetat- copolymerereller deres forsæbede produkter eller blandinger af disse med polyethylen, polyester/polypropylen, nylon 6/nylon 66 og lignende. Opvarmningen foretages ved varmsmeltklæbningstemperaturen, en temperatur mellem de 10 to sammensatte komponenters smeltepunkter, hvor komponen ten med det lave smeltepunkt smelter og sammenklæber, medens dens fibrøse form forbliver uændret. Fibrenes finheds-grad kan vælges inden for et bredt område fra 0,5 denier per filament til 200 dernier per filament. Krusningsgraden 15 ligger fortrinsvis inden for et område fra 3-30 krusnin ger pr. tomme. Krympningen kan enten være mekanisk eller ste-risk. Der kan anvendes fiberbundter i form af blår, tråd-garn, spindebånd, skibsmandsgarn m.m. Andre fibre til blanding med de sammensatte fibre kan omfatte naturlige fibre, 20 bastfibre, kemiske fibre, syntetiske fibre osv.

Der anvendes opvarmede komprimerede gasarter i form af luft eller damp, men også andre gasarter såsom nitrogen kan anvendes. Dampen er overlegen hvad angår varmeledningen, og anvendelsen af damp gør formgivningsapparat-et mere kom-25 pakt og formgivningshastigheden større. Når fugtighed er uønsket, foretrækker man luft. For at kurine lede en varmemængde til fiberbundtet så hurtigt som muligt komprimeres den opvarmede gas forud til et højt tryk og føres derefter dybt ind igennem fiberbundtet og udlades til slut under 2 30 nedsat tryk til atmosfæren. Et hovedtryk .på 1-5 kg/cm foretrækkes. Gassen kan opvarmes ved enten at føre den gennem et opvarmningsorgan opvarmet af et lagformet varmeelement eller ved at påføre udvendig varme på et rør, gennem hvilket gassen føres.

DK 167694 B1 4

Fig. 1 viser et apparat med et indsprøjtningskammer 1, en indsprøjtningsåbning 2, et formgivningsorgan 3, en dyse 4, en udløbsåbning 5 for fiberbundtet, et cylindrisk indløbsrør 6 for fiberbundtet, et kernerør 7, 5 ventilationsåbninger 8, et indløb 9 for fiberbundtet, en "munding 10 for kernerøret 7, fiberbundter 11, et rørformet fiberlegeme 12, en optagebom 13, en kniv 14 og den dannede vare 15.

Fiberbundtet 11 trækkes igennem indløbet 9, formgives i 1Ό rørform under passagen mellem kernerøret 7 og det cylin driske ind.løbsrør 6 bestående af et tragtformet parti og et cylindrisk parti, og trækkes gennem dysen 4 til ydersiden af formgivningsorganet 3. For at give fiber-bundtet 11 en jævn præformning i formgivningsorganet 3 15 opdeles det fortrinsvis i et antal, fortrinsvis mindst tre, portioner og indføres gennem det samme antal indgangs-åbninger 9 og ind i indløbsrøret 6, hvor disse portioner pfæformgives som en helhed.

N;år der sprøjtes varm komprimeret gas ind gennem indsprøjt-20 ningsåbningen 2, opvarmer den indløbsrøret 6 udefra og forsøger at undslippe gennem indløbsrøret 6 og fiberbundt-udløbet 5 til den omgivende luft. Da indløbsrørets 6 tværsnitsareal er større end for udløbet 5, og -fiberbundtet 11 passerer gennem forskelspartiet mellem kernerørets 7 25 tværsnit og indløbsrørets 6 tværsnit, er‘fibrenes densi tet i indløbsrøret 6 mindre end i udløbsåbningen 5, d.v.s., at mellemrummet mellem fibrene i indløbsrøret 6 er større end i udløbet 5. Selv om indløbsrøret 6 gives en større længde, vil derfor en større mængde af den indsprøjtede 30 varme gas undslippe gennem indløbsrøret 6 end igennem ud løbet 5 til den omgivende luft. -Da kernerøret 7 er forsynet med ventilationsåbninger 8, vil endvidere en del af den indsprøjtede varme gas passere gennem fiberlagene og sendes ud gennem ventilationsåbningen 8 til omverdenen gen- DK 167694 B1 5 nem det indre af kernerøret 7 og mundingen 10, hvorved selve kernerøret 7 opvarmes. Når derfor fiberbundtet 11 bevæges fra indløbsrøret 6 til dysen 4, bliver det præ-formgivet i rørform og samtidigt opvarmet fra både. yder-5 siden og indersiden. I forbindelse med den omstændighed, at -den varme gas passerer gennem mellemrummene mellem fibrene, vil en sådan opvarmning bevirke en jævn opvarmning af fiberbundtet helt ind på meget kort tid, hvorved de sammensatte fibre bibringes en varmsmelteklæbelig til-10 stand. Hvis kernerøret 7 hverken var hult eller havde ven tilationsåbninger 8, ville en opvarmning af kernerøret være utilstrækkelig og en utilstrækkelig klæbning finde sted på det formgivne legemes inderflade med resulterende revnedannelser, overfladeruhed og lignende.

15 Når fiberbundet 11 passerer gennem indløbsrøret 6, opvar mes det ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen jævnt i dybden i en tilstand med forholdsvis lille densitet, og hvis f.iberbundtet er varmeformgiveligt, vil en udvikling af latent krympning og krybning optræde jævnt. Den ved hjælp 20 af den påfølgende dyse 4 tilvejebragte formgivning af em net er således stabiliseret uden nogen deformation.

Hvis tværsnitsarealet mellem indløbsrøret 6 og kernerøret 7 er for stort, vil der undslippe for megen varm gas gennem indløbsåbningen 9, så at der opstår vanskeligheder 25 ved opvarmning af fiberbundtet 11. Er det nævnte areal for lille, vil fibrene presseklæbes eller sammenklæbes ujævnt. I et ydertilfælde er det umuligt at trække fiber-bundtet 11 ud af dysen 4. Tværsnitsarealet mellem indløbs-røret 6 og kernerøret 7 bør fortrinsvis være 1,2 - 4 gange 30 så stort som mellem dysen 4 og kernerøret 7.

Indløbsrørets 6 længde skal fortrinsvis være således, at det rager ud mellem indløbsrørets 6 ende og dysen 4 svarende til 0,1 - 0,3 gange totallængden af indsprøjtnings-kammeret 1 for direkte at kunne opvarme fiberbundets ydre 6 υκ io/oyn- d i periferi ved hjælp af den varme gas under et tidsrum og tilvejebringe et indløb for indløbsrøret 6 og kerne-røret 7.

For at tilvejebringe en jævn opvarmning af fiberbundtet 5 11“kan ventilationsåbningen 8 i kernerøret 7 bestå af et abtal små huller anbragt i zigzag eller som periferisk orienterede slidser.

Når det formgivne legeme forlader dysen 4, afkøles det og hærdes, optages af bommen 13 og afklippes til en ønsket 10 længde ved hjælp af kniven 14. Køling kan ske konventionelt ved at føre emnet gennem et rør afkølet ved hjælp af luft eller vand. Det formgivne legeme kan normalt luftkøles, når det forlader dysen 4 og når frem til bommen 13. Udtrækning kan fremmes ved at anvende knibevalser, hvoref-15 ter kniven 14 afskærer det udtrukne emne i de ønskede vare-længder 15.

Opfindelsen frembyder følgende fordele: (1) De fremstillede rørformede fiberemner har tilstrækkeligt og jævnt sammenklæbede fibre ikke kun på yderfladen, men 20 og'så på inderfladen, og udmærker sig altså ved dimensions stabilitet, (2) de rørformede fibrøse emner kan let fremstilles med en stor hastighed med et kompakt apparat, (3) de fremstillede rørformede fiberemner -frembyder til-25 strækkeligt og jævnt varmsammenklæbede fibre gennem hele dybden med en styret fiberdensitet valgt inden for et bredt om-råde på 1?ά - 40?ά, og (4) de fremstillede rørformede fiberemner omfatter fine og jævnt fordelte tomrum dannet ved punktklæbning mellem 50 de varmsmelteklæbelige sammensatte fibre, hvilket tomrum DK 167694 B1 7 i er jævnt og fint fordelt gennem hele fiberlaget og tilvejebringer højkvalitetsfiltre til gasarter eller væsker.

EKSEMPEL 1

Til hvert indløb 9 på fig. 2-1 blev der-tilført et fiber-5 bundt 11 med en total finhedsgrad på 80 000 denier, bestå ende af højkrympelige varmsmelteklæbelige sammensatte fibre med en finhedsgrad på 3 denier pr. filament og sammensat af en komponent med et lavt smeltepunkt på 110 °C af en 1 : 3-blanding af en ethylenvinylacetatcopolymer med 10 et vinylacetatindhold på 20¾ og polyethylen, og en kom ponent med et højt smeltepunkt på 165 °C af polypropylen, hvor komponenten med det lave smeltepunkt havde et omkredsforhold i tværsnit på 80¾. På denne måde blev fiberbundter med en total finhedsgrad på 240000 denier trukket til dan-15 nelse af et rørformet fibrøst legeme 12. Det anvendte form givningsapparat omfatter et indløbsrør 6 med en totallængde på 28 cm og omfattende et cylindrisk parti med en inder-diameter på 12 mm og en længde på 13 cm samt et tragtformet parti med en længde på 5 cm, et kernerør 7 med en lysning 20 på 3,6 mm og en yderdiameter på 6 mm og en totallængde på 26 cm med et samlet antal på 20 (5 pr. trin) ventilations-åbninger 8 i det fra indløbsrøret 6 indragende parti, og en cirkulær dyse 4 med en lysning på 10 mm og en totallængde på 20 mm. Under indsprøjtning af overhedet damp med et 25 tryk på 2 kg/cm gennem indsprøjtningsåbningen 2 førtes fiberbundtet med en hastighed på 30 cm/min til opvarmning og formgivning til dannelse af et rørformet fiberlegeme 12 med en yderdiameter på 10 mm og en inderdiameter på 6 mm. Efter luftkøling blev legemet overskår e~t i vareemner 30 15 med en længde på 10 cm. Det herved tilvejebragte form givne fiberlegeme 12 fandtes frit for revnedannelser på yder- og inderflader og havde jævn tykkelse. Modstandsdygtigheden over for vandgennemtrængelighed blev bestemt ved at fastgøre legemet på et patronfilterhus. Vandgennem-35 trængelighedsmodstanden blev fundet at være 0,11 kg/cm ved 8 DK 16/694 bl en vandstrømningshastighed på 250 l/h,og legemet er velegnet til brug som vandfilter.

Sammenliqninqseksempel 1

Der blev fremstillet et rørformet fiberlegeme på samme 5 måde som i eksempel 1, men uden ventilationsåbninger i kernerøret. Inderfladen på det fremstillede legeme udviste en væsentlig trevledannelse og bedømtes at være dårlig klæbelig. Vandgennemtrængningsmodstanden var 0,04 kg/cm , og det formgivne legeme var revnet efter måling.

10 EKSEMPEL 2 30 vægt-% af højkrympelige varmklæbelige sammensatte fibre med en finhedsgrad på 3 denier pr. filament og en længde på 102 mm og bestående af en kappekomponent af polyethylen med et smeltepunkt på 135 °C og en kernekomponent af poly-15 propylen med et smeltepunkt på 165 °C blev blandet med 7.0 vægt-% af højkrympelige acetatfibre med en finhedsgrad på. 4 denier pr. filament og en længde på 102 mm, og de resulterende blandede fibre blev åbnet ved kartning til spin-debånd på hver 7 g/m. Spindebåndet blev ført til hver ind-20 løbsåbning 9 på fig. 2-2 til trækning af et antal fiber- bundter på 28 g/m til et rørformet fiberlegeme 12 med en inderdiameter på 6 mm og en yderdianieter på 10 mm. Der anvendtes samme formgivningsapparat som i eksempel 1, bortset fra indløbsåbningen 9, og arbejdshastigheden var 30 25 cm/min , og opvarmningen foretoges ved 170 °C med over- hedet damp med et tryk på 3 kg/cm . Det dannede rørformede fiberlegeme 12 blev luftkølet og overskåret til en længde af 10 cm og fandtes fri for al trevledannelse på både inderfladen og yderfladen, og det udviste en jævn 30 tykkelse og en vandgennemtrængningsmodstand på 0,10 kg/cm .

Sammenliqninqseksempel 2

Der blev fremstillet et rørformet fiberlegeme på samme måde som i eksempel 2 under anvendelse af et kernerør uden venti- DK 167694 B1 9 lationsåbning· Det fremstillede legeme fandtes at udvise trævler selv på indersiden og viste en ujævn tykkelse. Legemet var let at deformere ved anvendelse af fingerkraft og frembød en vandgennemtrængningsmodstand 5 p'å kun 0,03 kg/cm og fandtes uegnet til anvendelse som filter.

Claims (4)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af rørformede fiberemner ved opvarmning og afkøling af et fiberbundt indeholdende mindst 20 væg1-¾ varmsmelteklæbelige sammensatte fibre, kendetegnet ved, at der anvendes et form-5 givningsapparat omfattende et indsprøjtningskammer med et i væggen udformet indsprøjtningshul, et fiberbundtudløb forsynet med en dyse med et ønsket tværsnitsprofil, et fiberbundter indførende cylindrisk rør, hvis tværsnitsareal er større end udløbstværsnitsarealet, og som er belig-10 gende i en position modsat fiberbundtudløbet og rager frem mod fiberbundtudløbet og afsluttes i indsprøjtningskamme-ret, og et kernerør åbent ved bunden på indsprøjtningskammerets yderside og med den ene ende indsat gennem det fiber-bundter indførende cylindriske rør og ragende ind i dysen 15 gennem indsprøjtningskammeret, og som har ventilationsåbninger i det i indsprøjtningskammeret blottede parti, samt ved, at fiberbundtet føres gennem det fiberbundter indførende cylindriske rør og kernerøret til fiberbundtudløbet under indsprøjtning af en varm komprimeret luftart gennem 20 indsprøjtningsåbningen til opvarmning og formgivning af fiberbundtet op til og ved dettes varmklæbningstemperatur.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, k e n d e"'t e g n e t ved, at formgivningsapparatet udformes med et tværsnitsareal mellem det fiberbundter indførende cylindriske rør og ker- 25 nerøret-på 1,2 - 4 gange tværsnitsarealet mellem dysen og kernerøret. 1 Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at'der som varmsmelteklæbelige fibre anvendes sammensatte fibre med hoslagt eller kappe/kerne-struktur, hvor differen- 30 sen mellem de sammensatte komponenters smeltepunkt er 20 °C eller mere, og at der anvendes en komponent med lavt smeltepunkt med et periferi forhold i tværsnittet på 50¾ - 100¾. DK 167694 B1 11 i

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der som varmsmelteklæbelige sammensatte fibre anvendes sammensatte fibre valgt fra grupper af sammensatte komponenter bestående af polypropylen/polyethylen, I 5 pOlypropylen/ethylenvinylacetatcopolymerer eller, disses j forsæbede produkter eller blandinger deraf, polyester/ polypropylen og nylon 6/nylon 66.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der anvendes fiberbundter i form af blår, spinde- 10 bånd og skibsmandsgarner.