EP1728902A1

EP1728902A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunstgras

Info

Publication number: EP1728902A1
Application number: EP06113471A
Authority: EP
Inventors: Roger Germer
Original assignee: Dietze and Schell Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Dietze and Schell Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2005-05-04
Filing date: 2006-05-04
Publication date: 2006-12-06
Also published as: DE102005020884A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren, sowie eine Vorrichtung zur Herstellung extrem gekräuselter Polymerbändchen (10), die sich zur Verwendung in Kunstrasenfeldern, zum Beispiel für Fußball-, Hockey-, Tennis- oder Golfplätze eignen und sich durch eine hohe Festigkeit, ein großes Volumen und eine hohe Elastizität auszeichnen. Die Texturierung der Polymerbändchen (10) erfolgt mittels einer Stauchkammer (13), wobei die Polymerbändchen (10) unmittelbar nach der Stauchkammer (13) auf einer Kühlgalette (14) abgelegt werden.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von texturierten Filament-Bändchen für Kunstgras, wobei diese Bändchen zwischen zwei Heizgaletten verstreckt und dann texturiert werden und die texturierten Filament-Bändchen über eine Kühlgalette abgezogen und dann aufgespult werden.

Stand der Technik

Zur Texturierung von thermoplastischen Polymerfasern wird meist das Falschdrallverfahren verwendet. Darüberhinaus ist für die Herstellung von Fasern für Kunstgras auch das Zahnradkräuseln gebräuchlich.
Aus dem Lehrbuch "Synthetische Fasern" von Franz Fourne ist ein Strecktexturierverfahren bekannt, bei dem eine Stauchkammer eingesetzt wird, in der eine Kühlzone vorgesehen ist (siehe Seite 433, Bild 4.255, rechter Bildabschnitt).
Das Texturieren von Fäden mittels einer Stauchkammer ist ferner aus DE 21 42 652 und DD 221 214 bekannt.
Zur Herstellung von gekräuselten Fasern wird das Strickfixierverfahren (Knit-Deknit-Verfahren) angewendet. EP 0 263 566 beschreibt die Herstellung von gekräuselten Polypropylen-Fasern für Kunstrasen mit dem Knit-Deknit-Verfahren. Der Grad der Texturierung ist bei diesen Verfahren jedoch begrenzt.
Aus DE 38 00 773 ist ein Verfahren zum Kräuseltexturieren eines extrudierten Garnes bekannt, bei dem das extrudierte Garn zuerst durch zwei Heizwalzen gestreckt, anschließend in einer Texturiereinheit gekräuselt und daraufhin über einer Kühltrommel mit einer gewissen Anzahl von Windungen gekühlt wird. Die Texturiereinheit ist ein Pfropfenformer. Zur Kühlung des texturierten Garns wird Kühlluft durch an der Außenseite der Kühltrommel befindliche Löcher gesaugt.
Eine Kühlgalette oder -walze zum Behandeln von synthetischem faden- oder bahnförmigem Gut ist auch aus DE 28 44 207 bekannt.
Aus DE 21 10 670 ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Kräuseln von thermoplastischen Fäden bekannt, bei der das Kräuseln (Texturieren) mit einer tangential an einem Drehzylinder angebrachten Stauchkammer erfolgt und der Drehzylinder zum Kühlen verwendet wird. Dazu sind im Anschluss an die Stauchkammer auf der Außenseite des Drehzylinders Öffnungen angebracht, durch die über den Zylinder und eine Deckplatte Kühlluft zugeführt wird.
Aus DE 43 18 689 ist ein Verfahren zur Herstellung von Niedrig-Schrumpfbändchen bekannt, bei dem Flachbändchen, Monofile oder Monofilamente aus Kunststoff in einer Reckstation gestreckt und in einer Fixierstation fixiert werden.
Aus EP 0 003 952 ist das Kühlen von Fäden bekannt, wobei diese Fäden aus in Stauchkammern gebildeten Fadenstopfen gebildet und anschließend auf einer luftdurchlässigen Trommel aufgewickelt und gekühlt werden. Zwischen der Stauchkammer und der Kühlgalette besteht dabei ein erheblicher Abstand.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung extrem gekräuselter Polymer-Bändchen bereitzustellen, die sich zur Verwendung in Kunstrasenfeldern, zum Beispiel für Fußball-, Hockey-, Tennis- oder Golfplätze eignen und sich durch eine hohe Festigkeit, ein großes Volumen und eine hohe Elastizität auszeichnen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Texturierung der Filament-Bändchen mittels einer Stauchkammer erfolgt, wobei die Filament-Bändchen unmittelbar nach der Stauchkammer auf einer Kühlgalette abgelegt werden.
Vorzugsweise wird das die Stauchkammer verlassende Filament-Bändchen etwa radial der Kühlgalette zugeführt.
Oberhalb der Kühlgalette und seitlich neben der Stauchkammer ist vorzugsweise eine zusätzliche Luftdüse angebracht, die das Ablegen des Materials auf der Kühlgalette unterstützt.
Die Stauchkammer soll mit möglichst kleinem Abstand über der Kühlgalette angebracht sein. Das Ablegen auf der Kühlgalette erfolgt ohne Einsatz eines Lieferwerkes, da durch die Verwendung eines Lieferwerkes die Texturierung wieder zerstört werden würde.
Auf der Außenseite der Kühlgalette befindet sich eine Führungsnut, die mit kleinen Öffnungen versehen ist. Der Radius der Führungsnut ist der Texturierung des texturierten Materials angepasst, um Verformungen der Texturierung zu vermeiden. Die Kühlgalette ist mit einer Absaugung versehen, die durch die Öffnungen in der Führungsnut Luft saugt, um das in der Nut abgelegte Filament-Bändchen zu kühlen und in der Nut zu halten. Dadurch wird eine schnelle Abkühlung des Materials erreicht, und durch eine eintretende Kristallisation wird die Texturierung fixiert. Zusätzlich ist in der Kühlgalette eine stehende Abdeckung eingebaut, damit die Saugwirkung nur in dem Teil des Umfangs der Kühlgalette auftritt, in dem der Faden in der Führungsnut liegt. Von der Kühlgalette wird das Filament durch eine Abzugsgalette abgezogen.

Beschreibung der Erfindung

Fig. 1: zeigt schematisch die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Fig. 2: zeigt im Schnitt nach A - A von Fig. 1 die Stauchkammer und die Kühlgalette mit Absaugung.

Bei dem vorliegenden Verfahren wird ein Polymermaterial in Form von Bändchen 10 mit 0,5 bis 1,5 mm Breite und einer linearen Dichte von 250 - 1200 dtex verarbeitet. Als polymere Materialien werden beispielsweise PA (Polyamid), PP (Polypropylen) oder LLDPE (linear low density Polyethylen) verwendet. Die Bändchen 10 werden von einem Gatter zugeführt oder direkt vom Extruder kommend weiterverarbeitet.
Zur Weiterverarbeitung werden vier bis zehn Bändchen 10 zu einem Multifilament gebündelt und über zwei Heizgaletten 11 und 12 thermisch um 5 % bis 20 % verstreckt.
Anschließend werden die Bändchen 10 in einer Stauchkammer 13 einem Heißlufttexturierungsverfahren unterworfen, wobei die Bändchen 10 in eine Kammer gepresst und an dem sich dort ausbildenden Faserpfropfen gestaucht werden. Dabei kommt es zu einem wechselseitigen Aufknicken der Filamente. Die Stauchkammer hat einen seitlichen Einlass für eine Heißlufttexturierdüse 21 und einen Luftaustrittsbereich 23. Die entstehende Struktur wird noch in der Kammer mit heißer Luft aus der Texturierdüse 21 thermofixiert. Es bildet sich eine dreidimensionale, sägezahnartige Kräuselstruktur. Bei dem Verfahren können handelsübliche Stauchkammern verwendet werden.
Um die Texturierung zu stabilisieren, werden die gestauchten und gekräuselten Bändchen 10 unmittelbar nach der Texturierung von einer Kühlgalette 14 aufgenommen. Der Grad der Texturierung wird durch das Drehzahlverhältnis der Kühlgalette 14 zur zweiten Heizgalette 12 begrenzt.
Das Austrittsende der Stauchkammer ist so nahe wie möglich an der Oberfläche der Kühlgalette 14 angeordnet, und die Stauchkammer 13 endet nur wenige Millimeter oberhalb der Kühlgalette 14. Das die Stauchkammer 13 verlassende Filament-Bändchen 10 wird radial auf die Kühlgalette 14 geleitet. Zusätzlich ist seitlich an der Stauchkammer 13 eine Luftdüse 18 angebracht, die unter einem Winkel von etwa 45° zur Längsachse des Austrittsendes der Stauchkammer 13 und der Oberfläche der Kühlgalette 14 einen Luftstrahl auf die Stelle richtet, an der das Filament-Bändchen 10 aus der Stauchkammer 13 austritt und auf die Kühlgalette 14 gelegt wird. Dadurch wird das Ablegen des Filament-Bändchens 10 auf der Kühlgalette 14 unterstützt.
Wie in Figur 2 gezeigt, verfügt die Kühlgalette 14 über eine Absaugung 15. Auf der Außenseite der Kühlgalette 14 ist eine radiale Führungsnut 25 mit kleinen Öffnungen 26 angeordnet, durch die Luft von außen nach innen gesaugt wird und die einen genügend großen Luftdurchsatz zur Kühlung gewährleisten. Der Radius der Führungsnut 25 ist dem texturierten Material angepasst. Die Filament-Bändchen 10 liegen im Allgemeinen auf einem Kreisbogen von weniger als 360°, z.B. einem solchen von etwa 180°, an der Kühlgalette 14 an. In die Kühlgalette 14 ist eine stehende Abdeckung 19 eingebaut, die von innen den Teil der Führungsnut 25 abschirmt, auf dem keine Filament-Bändchen liegen. Dadurch wird ein unnötiger Verbrauch an Saugluft und eine unnötige Reduzierung des Unterdrucks in der Kühlgalette 14 vermieden.
Durch die Saugluft an der Kühlgalette 14 werden die texturierten Bändchen 10 in dem gewünschten Segment von z.B. etwa 180° auf dem Umfang der Kühlgalette 14 in deren Führungsnut 25 gehalten und gekühlt. Durch die Kühlung wird der Glaspunkt schnell unterschritten, sodass die Textur der Fasern durch die einsetzende Kristallisation fixiert wird.
Die gekühlten Bändchen 10 werden durch eine Abzugsgalette 16 von der Kühlgalette 14 abgezogen und einer Spulmaschine zugeführt.
Die Drehzahlverhältnisse der Galetten sind variabel und können entsprechend dem gewünschten Texturierungsgrad eingestellt werden. Besonders wichtig ist hier das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der zweiten Heizgalette 12 und der Kühlgalette 14, durch das der Grad der Texturierung bestimmt wird. Die zweite Heizgalette 12 läuft mit dem Faktor 1,05 bis 1,20 schneller als die Kühlgalette 14.
Der Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Extrusion und der Aufspulung beträgt 5 - 35 %, wobei die Extrudiergeschwindigkeit um den Faktor 1,05 bis 1,35 höher ist als die Aufspulgeschwindigkeit. Damit lassen sich Produktionsgeschwindigkeiten von 100 - 500 m/min. erreichen.
Die so erhaltenen Fasern können nun als Fasergruppen gebündelt und auf dimensionsstabilem Trägergewebe verankert werden, wodurch ein Kunstrasenfeld mit hoher Elastizität, einem optimalen Wiederaufstellvermögen und hoher Abriebfestigkeit erhalten wird.

Beispiel

Sechs extrudierte Bändchen 10 aus Polyamid werden bei 180 °C über den beiden Heizgaletten 11 und 12 mit einer Fadenspannung von 4000 g um 10 % verstreckt. Anschließend werden die verstreckten Bändchen 10 in der Stauchkammer 13 mit einem Texturierdruck von 5 bar gestaucht und gekräuselt und bei 120 °C Texturierdüsentemperatur thermofixiert. Dabei entsteht ein Rückschrumpf von 35 %. Die texturierten Bändchen 10 werden, unterstützt durch einen Luftstrom aus der seitlichen Luftdüse 18, mit einer Fadenspannung von 180 g bei 6600 dtex auf der Kühlgalette 14 abgelegt und durch den Luftstrom der Absaugung 15 in der Führungsnut der Kühlgalette 14 gehalten, gekühlt und weitertransportiert. Die Temperatur an der Kühlgalette 14 entspricht der Umgebungstemperatur. Die gekühlten Bändchen 10 werden von der Abzugsgalette 16 aufgenommen und der Spulmaschine zugeführt, wobei die Wickelspannung 300 g beträgt. Der Geschwindigkeitsunterschied zwischen Extrusion und Aufspulung beträgt 25 % und kompensiert somit den Rückschrumpf. Es wird eine Produktionsgeschwindigkeit von 400 m/min. erreicht.

Bezugszeichenliste

10 Bändchen
11 erste Heizgalette
12 zweite Heizgalette
13 Stauchkammer
14 Kühlgalette
15 Absaugung
16 Abzugsgalette
18 Luftdüse
19 stehende Abdeckung
21 Texturierdüse
23 Luftaustrittsbereich
25 Führungsnut
26 Öffnungen

Claims

Verfahren zur Herstellung von texturierten Filament-Bändchen (10) für Kunstgras, wobei Filament-Bändchen (10) zwischen zwei Heizgaletten (11) und (12) verstreckt und dann texturiert werden und die texturierten Filament-Bändchen (10) über eine Kühlgalette (14) abgezogen und dann aufgespult werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Texturierung in einer Stauchkammer (13) erfolgt und die Filament-Bändchen (10) unmittelbar nach der Texturierung auf der Kühlgalette (14) abgelegt und gekühlt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Filament-Bändchen (10) der Kühlgalette (14) etwa radial zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ablegen der Bändchen (10) auf der Führungsnut durch eine seitlich an der Stauchkammer (13) angeordnete Luftdüse (18), deren Luftstrahl auf den Austrittspunkt der Stauchkammer (13) gerichtet ist, unterstützt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei durch in der Führungsnut angebrachte Öffnungen mittels einer Absaugung (15) Luft zum Kühlen gesaugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Aufspulgeschwindigkeit 100-500 m/min. beträgt und die Extrudiergeschwindigkeit um 5 - 35 % höher ist als die Aufspulgeschwindigkeit.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verstreckung zwischen den Heizgaletten (11) und (12) 5 - 20 % beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Polymermaterial die Polymere Polyamid, Polypropylen und LLDPE (Linear Low Density Polyethylen) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei vier bis zehn Bändchen (10) gleichzeitig verarbeitet werden und die Bändchen (10) eine Breite von 0,5 - 1,5 mm und eine lineare Dichte von 250-1200 dtex haben.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit zwei Heizgaletten (11, 12) zum Verstrecken der Filament-Bändchen (10), mit einer Texturiereinrichtung (13) und mit einer der Texturiereinrichtung (13) nachgeschalteten Kühlgalette (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Texturiervorrichtung eine Stauchkammer (13) ist und dass die Kühlgalette (14) in möglichst geringem Abstand vom Ende der Stauchkammer (13) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei seitlich an der Stauchkammer (13) eine Luftdüse (18) angeordnet ist, deren Luftstrahl auf den Austrittspunkt der Stauchkammer (13) gerichtet ist.