FI66923C - Foerfarande foer kontinuerlig framstaellning av ovaevda banor - Google Patents

Description

1·Αί>Τ1 ΓβΙ KUUUUTUSJULKAISU ,,0λ7 4ΒΓφ ™ ^ UTLÄGGNINGSSICIUFT 66 923 •JflSS Fat-rat iät ^ ^ (51) K*.lt/tatCL3 D 04 H 1/70 SUOH I—FIN LAND (21) p*wttih^emu·—F***w»kiiing 803073 (22) H»k>whpihH—AiwBIwIrifidig 29.09.80 ' (23) Aft»p«vl--GIM|M*ag 30.08.74 (41) Taltat HUmM — «hrtt eff«Kif 29 09 80

Patentti- j· rekfaterihallltM· (44) nft

Patent· och regleter ityreleen AnaMan iithfd och «LakrtfkM puMnrarf j i . uo. oh (32)(33)(31) Pyydetty eteoftem B«|M prtorltt 31.08.73 USA(US) 393688 (71) Pali Corporation, Glen Cove, New York, USA(US) (72) David Boris Pall, Roslyn Estates, New York, USA(US) (74) Oy Kolster Ab (54) Menetelmä kutomattomien rainojen jatkuvaksi valmistamiseksi -Förfarande för kontinuerlig framställning av ovävda banor (62) Jakamalla erotettu hakemuksesta 2552/74 (patentti 59430) -Avdelad frln ansökan 2552/74 (patent 59430)

Keksinnön kohteena on menetelmä kutomattomien taipuisien termoplastista kuitumateriaalia olevien rainojen muodostamiseksi saumattomaksi, pituudeltaan jatkuvaksi spiraalimaisesti käämityksi rakenteeksi, jolloin sulaa termoplastista ainetta kehrätään useista keh-ruupääaukoista useiden säikeiden muodossa, jolloin käytetään pääasiallisesti aukoista tulevien kuitujen suuntaista kaasuvirtausta aukkojen luona ohentamaan ja katkomaan kuidut eripituisiksi halkaisijaltaan alle 6 ^u oleviksi kappaleiksi, ja jolloin kuidut kerätään ja käämitään suoraan pyörivän tuurnan ulkopinnalla olevalle keräyspin-nalle muodostelmaan sille satunnaisesti suuntautuneista heterogeenisesta yhteen puhoutuneista kehrätyistä kuiduista koostuvan sylinteri-mäisen kerroksen, ja jossa menetelmässä kutomatonta kuitumateriaalia 2 66923 olevaa sylinteriä vedetään tuurnan pituusakselin suuntaisesti tuurnalta jatkuvasti kuituja kehrättäessä niin, että sylinteri muotoutuu jatkuvasti tuurnan toisessa päässä ja sylinteriä vedetään jatkuvasti toisesta päästä, tuurnan pyöriessä.

Esimerkkeinä alalla tunnetuista menetelmistä voidaan mainita US-patenttijulkaisut 3 543 332 ja 3 615 998. US-patenttijulkaisun 3 543 332 ratkaisussa kuitumateriaali puristetaan ainoastaan yhden aukon läpi. Ratkaisussa ei siis käytetä useita aukkoja. Kuitua ei myöskään ohenneta ja katkota, vaan kuitua kerätään jatkuvasti rummulle jatkuvan kuidun muodossa. US-patenttijulkaisun 3 615 998 ratkaisussa muodostetaan kuitumaista materiaalia oleva putki ohjaamalla nestemäinen kuituja muodostava materiaali suuttimen läpi. Syntyviä säikeitä ei katkota epäjatkuviksi osiksi. Kuidut kerätään pyörivän putken sisäpinnalle ja tälle pinnalle tuloksena saatava putki vedetään pois sekä litistetään kaksikerroksiseksi rainaksi. Tässäkin ratkaisussa käytetään ainoastaan yhtä suutinta. Esimerkkinä usean suuttimen käytöstä voidaan vielä mainita FI-patenttijulkaisu 59430, josta tämä keksintö on jakamalla erotettu. FI-patenttijulkaisun 59430 ratkaisussa suuttimet ovat kuitenkin erilaisen etäisyyden päässä keräys-pinnasta.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista, että kehruuaukot sijoitetaan yhtä suuren etäisyyden päähän pyörivän tuurnan ulkopinnalla olevasta kerääntymispinnasta, ja että kutomattomasta kuitumateriaalista muodostuva taipuisa sylinteri tuurnalta vetämisen jälkeen sinänsä tunnetulla tavalla litistetään muodostamaan reunoista yhdistetty kaksikerroksinen raina, joka ei näin ollen aukipunoudu reunoista.

Keksinnön etuna on se, että tuloksena olevan rainan tiheys saadaan tasaiseksi sijoittamalla kehruumuotin kaikki suutinaukot samalle etäisyydelle pyörivän tuurnan ulkopinnalla olevasta kerääntymispinnasta. Jos suutinaukkoja sisältävä kehruuaukkojen muodostama taso on yhdensuuntainen tuurnan ulkokehän ja sen päälle sijoitetun sylinterin kanssa, sijaitsevat kaikki suutinaukot samalla etäisyydellä kerääntymispinnasta. Tästä seuraa, että kaikki kuidut kulkevat saman matkan ennen niiden saapumista sydämelle.

Menettelemällä keksinnön mukaisen menetelmän mukaisesti voidaan haluttaessa saada aikaan vaihtelevan tiheyden ja huokoskoon omaava raina sijoittamalla paikalleen kuituja, joiden halkaisija vaihtelee, ollen kuitenkin alle 6 niin että eri suuruisia halkaisijoita on eri suhteissa tai niitä sijaitsee rainan eri vyöhykkeissä tai kerroksissa. Siten voidaan tarvittaessa käyttää suutinaukkoja, 3 66923 jotka on ryhmitetty koon mukaan tai kaikissa ryhmissä on erikokoisia suutinaukkoja ja eri kokoja on eri ryhmissä eri suhteissa. Voidaan lisäksi tarvittaessa käyttää kehruupääryhmiä, joissa ohennusilman nopeus vaihtelee osasta toiseen, mistä on seurauksena suurempi tai pienempi tiheys ja huokoskoko riippuen sijainnista materiaalisylinterin sisäpintaan nähden. Kummassakin tapauksessa eri halkaisijan omaavia kuituja sijoitetaan eri vyöhykkeisiin, mikä aiheuttaa muutoksia tiheydessä .

Tämä prosessi sallii rajattoman joustavuuden mitoissa ja lukumäärässä suutinaukkoja samoin kuin näiden suutinaukkojen välyksissä tässä kehruupäässä. Suurikokoisia jatkuvia kehruupäitä, joita tarvitaan laajan rainan paikalleen sijoittamiseksi liikkuvalle hihnalle, on vaikea rakentaa ja tiettyjä kokorajoituksia ei voida käytännössä ylittää, mutta tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä ei ole olemassa mitään rajaa näiden kehruupäiden lukumäärälle ja sijainnille. Koska kukin osa samanaikaisesti pyörivästä ja akselin suuntaan siirtyvästä rainasta on kustakin käytetystä kohruupäästä samalla etäisyydellä ja samanlaisen vaikutuksen alaisena, voidaan nämä kehruupäät järjestää tämän tuurnan ympärille mihin tahansa sijoitteluun ja suuntaukseen, niin että aikaansaadaan minkä tahansa halutun lukumäärän kuituja sijoittelu yksikköväliä kohden. Moninkertaisia kapeita kehruupäitä, jotka ovat helpompia ja halvempia valmistaa, voidaan käyttää tietty lukumäärä, niin että aikaansaadaan tämän rainan valmistaminen mihin tahansa haluttuun kokoon ja halutulla tuotantonopeudella.

Ei ole välttämätöntä käyttää liimausainetta tai liimaa kuitujen pitämiseksi paikallaan tuloksena olevassa kutomattomassa kuituisessa rainassa. Nämä kuidut tulevat läpikotaisin toisiinsa tarttuneiksi paikalleen sijoittamisen aikana kiinnitartunnan ansiosta. Mikäli kuidut ovat pehmeitä ja tarttuvia sinä hetkenä, kun ne osuvat sydämeen, ne voivat tarttua yhteen leikkauspisteissään kääminnän aikana. Tätä prosessia voidaan kuitenkin säätää siten, että kuidut ollessaan sulina silloin, kun ne tulevat esiin tämän kehruumuotin suu-tinaukoista, kovettuvat, jähmettyvät kiinteiksi, eivätkä enää ole tahmeita sinä ajanhetkenä, jolloin ne saavuttavat sydämen ja kääritään sille kasaan. Tällaisissa kuiduissa ovat niiden mitat kiinteitä sinä hetkenä, kun patruuna muodostetaan ja täten voidaan toteuttaa parempi säätö huokosten koolle, koska näillä kuiduilla on vain vähän tai ei lainkaan taipumusta vääntyä satunnaiseen tapaan kasaankäämin-nän aikana.

Koska menetelmän mukaan valmistettu sylinteri tuurnalta tapahtuvan vetämisen jälkeen sinänsä tunnetulla tavalla litistetään kasaan 4 66923 muodostamaan reunoista yhdistetty kaksikerroksinen raina, joka ei aukipunoudu reunoista, niin näin saadusta rainanmuotoisesta arkista voidaan leikata paloja haluttuina pätkinä. Tällaisia arkkeja voidaan käyttää edullisesti esimerkiksi suodinosina. Vaikka tällaiset arkki-ainekset ovatkin erityisen käyttökelpoisia suodinosina, ovat ne käyttökelpoisia yleisestikin sillä tavoin kuin kutomattomat kuituiset rainat yleensä eli eristeenä, vuorauksina tai välivuorauksina raken-nusväliseinissä, pakkausaineissa, vaatteina, jäähdytyksen ja lämmityksen systeemeissä, mattoalalla ja muissa lattianpäällysteissä, ko-neenpeitteenä teollisuudessa, autoille, kuorma-autoille ja busseille, maatilalaitteille ja työkaluille mainitaksemme vain muutamia esimerkkejä.

Edullisena pidettyjä suoritusmuotoja menetelmästä ja keksinnön tuotteista on esitetty piirustuksissa kuvattujen esimerkkien avulla, jolloin kuvio 1 edustaa erästä suoritusmuotoa tämän keksinnön menetelmästä, jossa suhteellisen joustavien kuituisen arkkiaineksen sylinteri litistetään sen jälkeen, kun se on vedetty tuurnalta, kuvio 2 esittää pitkittäissuuntaista leikkausta eräästä suu-tinaukosta kuvion 1 kehruupäässä, jossa on tietty sarja suutinaukkoja suulakkeiden ympäröimän, niin että suunnataan kaasupuhallus, jolla vedetään esiin ja katkaistaan sulat säikeet, joita suutinaukkojen läpi kehrätään, kuvio 3 on perspektiivikuvanto kuvion 2 kehruupäästä, kuvio 4 esittää keksinnön toista suoritusmuotoa, jossa sylinteri sijoitetaan putkimaiselle huokoiselle verkolle, joka on esimuo-dostettu suulakepurostamalla tai jollain muulla tavalla ja joka verkko toimii lopputuloksena saatavan litistetyn sylinterielementin pysyvänä osana, kuvio 5 esittää pitkittäissuuntaista leikkausta litistetystä spiraalimaisesti kierretystä suodinosasta valmistettuna kuvion 4 mukaisella menetelmällä suodinpatruunaksi, kuvio 6 esittää poikkileikkauskuvantoa otettuna pitkin viivaa 6-6 kuvion 5 esittämästä suodinpatruunasta.

Tämän keksinnön mukainen menetelmä on sovellettavissa mihin tahansa termoplastiseen hartsimaiseen ainekseen, jota voidaan kehrätä kehruumuotin tai kehruulaitteen suutinaukkojen kautta, niin että muodostuu kuituja, jotka pystyvät kannattamaan itseään. Esimerkkitapaukseksi soveltuvia termoplastisia aineita ovat polyamidit, polyakrylo-nitriili, lineaariset polyesterit, kuten esim. etyleeniglykolin ja 5 66923 tereftalaattihapon esterit, polyvinylideenikloridi, polyvinyyli-kloridi, vinyylikloridin ja vinyyliasetaatin kopolymeerit, polyvinyy-libutyraali, polyvinyyliasetaatti, polystyreeni, silikoni, hartsit, polypropyleenit, polyetyleeni, polytrifluorikloorietyleeni, polyme-tyylipenteeni ja polyisobutyleeni. Tämän luokan puitteissa ovat myös termoplastiset selluloosajohdannaiset, kuten esim. selluloosa-ase-taatti, selluloosapropionaatti, selluloosa-asetaattipropinaatti, delluloosa-asetaattibutyraatti ja selluloosabutyraatti. Muita kuin hartsimaisia aineita, kuten lasia, voidaan myös vastaavalla tavalla käsitellä.

Kuidut voidaan kehrätä minkä tahansa halutun, vaatimuksissa määritellyn halkaisijan mukaisina. Yksittäissäikeitä pidetään yleensä edullisimpana, mutta monisäielankoja voidaan myös kehrätä. Molemmista käytetään tässä yhteydessä vain yleisesti nimitystä kuidut. Nämä säikeet voivat olla poikkileikkauksen muodoltaan mitä tahansa haluttuja, yleensä pyöreitä, mutta myös elliptisiä, neliömäisiä, tiimalasin muotoisia, kolmiomaisia, viisikulmaisia, V- tai U-uralla varustettuja, T- tai I-muotoisia tai muun poikkileikkauksen muotoisia ja ne saattavat olla umpinaisia, putkimaisia, solumaisia tai vaahdotettuja.

Tässä menetelmässä voidaan käyttää mitä tahansa halkaisijaltaan alle 6 ^,u olevia säikeitä. Hienot kuidut yleensä aikaansaavat kutomatta valmistetun rainan, jolla on hienompi huokoskoko ja karkeammat säikeet yleensä aikaansaavat kutomattoman rainan, jolla on suurempi huokoskoko.

Erikokoisia säikeitä voidaan käyttää tämän sylinterin eri alueilla. Esim. hienoja kuituja yhdestä sarjasta suutinaukkoja voidaan sijoittaa paikalleen ensiksi tämän sylinterin sisempään osaan ja karkeitakuituja toisesta sarjasta suutinaukkoja voidaan sijoittaa paikalleen tämän sylinterin ulkopuoliselle osuudelle. Tällöin saadaan sylinteri, jolla on asteittain muuttuva ja kaventuva huokoskoko, joka pienenee karkeasta pienikokoisiin ulkopuolelta sisälle päin tässä sylinterissä siirryttäessä samaan tapaan kuin mitä on kuvattuna US-patentissa 3 158 532, keksijänä David B. Pali sekä Cyril A. Keed-well, myönnetty 24. marraskuuta 1964. Hienojen ja karkeiden kuitujen sekoituksia voidaan sijoittaa paikalleen koko tämän suodinsylinterin syvyyden osalta käyttämällä kehruupäätä, jolla on sekaisin eri halkaisijan suutinaukkoja käyttäen vaihtelevia halkaisijoita alkaen aina hienoista karkeisiin saakka vain esimerkin antaaksemme.

Voidaan käyttää mitä tahansa tavanomaista kehruupäätä tai keh-ruulaitetta. Tällaisia kehruupäitä on käytettävissä ja tunnetaan 66923 niitä sinänsä kuitujen kehruun alalla, eivätkä ne muodosta mitään osuutta nyt kyseessä olevasta keksinnöstä.

Edullisimpana pidetyssä kehruupäässä on järjestetty kehän-suuntaisesti yksittäisten suutinaukkojen ympärille taikka näiden sarjan ympärille aukot järjestettynä purkamaan kaasua suurella, mutta säädetyllä nopeudella tämän suutinaukon keskiakselin suuntaan.

Tämä kaasupuhallus pidentää näitä kuituja ja pyrkii katkomaan niitä, niin että ne murtuvat erillisiksi pätkiksi, mitä voidaan säätää tämän kaasupuhalluksen nopeuden ja tilavuusmäarän mukaan. Mikäli käytetään joukkoa kehruun suuaukkoja, voidaan puhallus päästää ulos suihkulähteistä, jotka on järjestetty yksittäisten suihkujen tai suut-timien kehän ympärille. Kun kyseessä on kehruupää, jossa on joukko suutinaukkoja tietyssä levyssä, voidaan puhallus päästää ulos tämän kehruupään reuna-alueelta. Tyypillinen järjestely on esitettynä kuvioissa 2 ja 3, missä on havainnollistettu kehruupään suulake.

Tätä kaasupuhallusta voidaan kuumentaa, niin että hidastetaan näidenkuitujen jäähtymistä. Kaasumaista puhallusta voidaan myös käyttää kylmänä puhalluksena, niin että kiihdytetään näiden kuitujen jäähdyttämistä ja täten niiden jähmettymisen nopeutta. Täten kaasumaisen puhalluksen käyttämisellä sitä aikaväliä, jonka aikana kuidut kovettuvat ja jähemttyvät, voidaan säätää. Mikäli kuidut pidetään kuumana pitempään, lisääntyy ohentuminen, mikäli kuidut jäähdytetään nopeammin, tätä oheintumista pienennetään. Täten voidaan tällä tavoin aikaansaada myöskin jonkin verran säätöä näiden kuitujen pituuteen nähden.

Se polymeerinen aines, josta nämä kuidut kehrätään, pidetään sulassa tilassa tämän kehruun aikana. Tämän sulatteen lämpötila säädetään, niin että saadaan sulaa ainesta, jolla on haluttu viskositeetti sinä ajanhetkenä, jolloin aines tulee ulos suutinaukosta.

Tällä saadaan myös jonkin verran säätöä ohentamisen asteen määrään ja näiden kuitujen pituuksiin, koska viskoosimpi aines pyrkii olemaan paremmin koossa pysyvää ja ohentumaan vähemmän kaasumaisen puhalluksen avulla ja koska se on yleisesti alhaisemmassa lämpötilassa, se myös jäähtyy nopeammin ja tämän johdosta jähmettyy lyhyemmässä ajassa.

Etäisyys suutinaukkojen välillä tässä kehruumuotissa pyörivästä sydämestä eli tuurnasta lukien on säädettävissä siten, että siinä vaiheessa, kun kuidut saavuttavat tämän sydämen, ne ovat jäähtyneet riittävästi, niin että ne jo säilyttävät muotonsa. Ne saattavat edelleen olla pehmeitä ja tämän johdosta liimautuvia, niin että 7 66923 ne pyrkivät tarttumaan kiinni toinen toisiinsa leikkauspisteistään.

Ne saattavat myös olla täysin jähmettyneitä, niin että ne ne eivät tartu kiinni toisiinsa, mikä tilanne säilyttää niiden muodon paremmin. Ne kerätään satunnaisesti suuntautuneina heterogeenisesti yhteen punoutuneena järjestelynä tälle sydänosalle, koska ei aikaansaada oleellisesti mitään säätöä näiden kuitujen kulkutielle, kun ne kulkevat kehruupäältä sydänosalle tiettyä rataa pitkin. Siinä vaiheessa, jolloin kuidut saavuttavat sydämen, ne ovat joko katkenneet pätkiksi tai murtuneet erillisiksi pituuksiksi tai ne ovat vielä kiinnitarttu-neena suutinaukkoon, josta ne on kehrätty tietyn osan avulla, mikä on sulana. Kaiken todennäköisyyden mukaan esiintyy tämän johdosta vain hyvin vähän kuitujen ohentumista tämän sydämen pyörivän liikkeen ansiosta ja mäkä tahansa ohentuminen yleensä toteutetaan pelkästään kaasumaisen puhalluksen avulla ja sillä normaalilla ohentamisella, joka toteutetaan jähmettyvän tai jähmettyneen kuidun painon vaikutuksesta, mikä kehittyy tämän kuidun sulaan osaan suutinaukon luona. Näiden kuitujen mekaaninen ohentaminen ennen niiden paikalleen sijoittamista voidaan kuitenkin toteuttaa käyttäen tavanomaista ohenta-misen menetelmää, kuten esim. kuitujen vetämistä niiden edelleen ollessa plastisia.

Kuituinen aines, joka kerätään pyörivälle sydänosalle eli tuurnalle, pyrkii olemaan rakenteeltaan kerrostettua ja aines, joka kerätään kunkin peräkkäisen pyörähdyksen aikana, muodostaa yhden ainoan kerroksen tai osan siitä. Mikäli etäisyys muotilta sydämelle tai sylinterimäiselle keräävälle pinnalle on pieni eli 7,5 - 10 cm, nämä kuidut vierekkäisissä kerroksissa joutuvat lujasti tartuntaan keskenään, niin että tulee vaikeaksi tai mahdottomaksi erottaa tai irrottaa näitä kerroksia toisistaan. Mikäli etäisyys kehruupäältä keräävälle pinnalle on suhteellisen suuri eli 30 - 45 cm, voidaan nämä kerrokset erottaa toinen toisistaan, mutta tarttuvuus on riittävän suurta, jotta tuote olisi hyvin käyttökelpoista useissa suoda-tustarkoituksissa. Kunkin kerroksen paksuus tässä pinoutuvassa rai-nassa, joka saadaan, riippuu sydänosan pyörimisen nopeudesta, mikä käntännön näkökohtien kannalta ei ole kriitillinen hyvinkin laajoissa puitteissa. Yleisenä sääntönä on toivottavaa, että sydänosa pyörii sellaisella nopeudella, että kukin osa keräytyneestä rainasylinteris-tä sisältää kaksi tai useampia kerroksia.

Mikäli etäisyys suutinaukoista keräävälle pinnalle on suhteellisen suuri ja suutinaukkojen välimatkan suhteellisen suuria, saattaa esiintyä "köydenmucdostusta" (säikeiden yhteenpunoutumista tai spi- 8 66923 raalimaista kiertymistä, niin että saadaan paksua lankaa tai narua) eri säikeissä vierekkäisistä suutinaukoista ennen kuin nämä sijoittuvat. Tietty määrä "köydenmuodostusta" voidaan sietää, ilman että oleellisesti haitallisesti vaikutettaisiin tämän sylinterin ominaisuuksiin. Sitä mukaa kuin "köydenmuodostus" kuitenkin lisääntyy, tämä sylinteri alkaa saamaan "kennorakenteisen" sylinterin ominaisuuksia, mikä saattaa olla haitallista.

Yleisesti ottaen etäisyydellä väliltä 7,5 - 10 cm ei esiinny mitään "köydenmuodostusta", kun taas etäisyydellä yli 30 cm tämä "köydenmuodostus" tulee vakavaksi. Näillä välietäisyyksillä eli välillä 10 - 30 cm esiintyy "köydenmuodostusta" ja se tulee yhä vakavammaksi. Etäisyyttä voidaan täten säätää tarpeen mukaan, jotta vältettäisiin tai säädettäisiin tätä "köydenmuodostuksen" määrää.

Nesteiden suodattamista varten on paikalleen sijoittamisen tasalaatuisuus tärkeää ja etäisyys on täten edullisimmin väliltä 7,5 - 12,5 cm. Kaasujen suodattamista varten on edullisinta saada suuri tyhjätilojen tilavuus, jotta pienennettäisiin paineen putoamaa tämän kutomatta valmistetun rainan yli ja etäisyys on täten edullisimmin väliltä 17,5 - 25 cm, niin että saadaan alhaisemman tiheyden sijoittuminen ja kohtuullinen osuus "köysipunoutuneita" säikeitä.

Eräs toinen keino "köydenmuodostuksen" säätämiseksi on suutin-aukkojen välitilan lisääminen. Tavanomaisessa kehruupäässä ovat suu-tinaukot melko lähellä toisiaan ja sijoittelu, jossa on 20 - 50 suu-tinaukkoa kutakin 2,5 cm:n viivapituutta kohden, on standardityyppinen. Tällainen välimatka aikaansaa vakavan "köydenmuodostuksen" etäisyyksillä yli 30 cm.

Toiselta puolen lisäys välimatkoissa, niin että 10 suutinau-kostakutakin 2,5 cm:n viivapituutta kohden aina yhteen suutinaukkoon kutakin 2,5 cm:n viivapituutta kohden oleellisesti sulkee pois ellei peräti täysin poista tätä "köydenmuodostusta". Vaikkakin tämä lisää kehruupään tai kehruupäiden kokoa ja pituutta, on tämä täysin hyväksyttävää tämän keksinnön mukaisessa menettelyssä.

Kun sijoitetaan kehruupää tai kehruupäiden yhdistelmä siten, että kaikki suutinaukot ovat samalla etäisyydellä pyörivän sydänosan eli tuurnan kehäpinnasta tai sille sijoitetusta sylinteristä ja kun ohennetaan näitä kuituja ennen niiden paikalleen sijoittamista käyttäen kaasupuhallusta tai muuta ohentamiskeinoa, on mahdollista saavuttaa huovan tai rainan tasainen tiheys. Kuten jo edellä mainittiin, voidaan tätä tiheyttä helposti säätää muuttamalla suutinaukkojen ja keräyspinnan välistä etäisyyttä.

9 66923

Jatkuvan toimintatavan tapauksessa paksuus säädetään tuurnan halkaisijan avullasillä nopeudella, jolla kuituja valetaan, kerätyn kuiturakenteen tiheydellä ja sillä nopeudella, jolla sylinteriä vedetään paikalleen sijoittelun vyöhykkeeltä.

Se pyörivä sydänosa eli tuurna, jolle huopa sijoitetaan paikalleen, on pyöritettävissä tietyssä kiinteässä asemassa, jolloin valmis sylinteri vedetään esiin tämän sydänosan päästä ja kääritään kokoon yhteen litistettynä, kuten on esitetty kuviossa 1. Jotta voitaisiin helpottaa putkimaisen rainan liu'uttamista sydänosalta, voi tämä sydänosa eli tuurna olla kaventuva, niin että sen halkaisija pienenee sitä päätä kohden, josta raina vedetään ulos.

Kun em. tavalla valmistetaan suhteellisesti paksumman seinäi-siä putkia, esim. kun seinänpaksuus ylittää 0,6 cm tai 1,3 cm, saattavat nämä kuidut pehmentyä pidentyneen kuuman kaasun virtauksen osumiselle alttiina olon vaikutuksesta. Näin on erityisesti asianlaita, kun kehruupäästä tuurnalle etäisyys on pieni, esim. kun se on pienempi kuin 10 - 17,5 cm. Jotta voitaisiin välttää näin tuloksena olevaa tihentymistä ja kutistumista, on usein edullista tuoda mukaan jäähdytysainetta, mikä voidaan toteuttaa erilaisin keinoin, esim. jäähdyttämällä sisäpuolelta keräävää sydänosaa eli tuurnaa esim. saattamalla kylmää vettä virtaamaan sen kautta tai jäähdyttämällä kuituista massaa puhaltamalla kylmää tai huoneenlämpöistä ilmaa tämän muotin vastakkaiselta puolelta sen läpi ja sitä kohden tai puhaltamalla kylmää ilmaa sopivasti reikäisen sydänosan lävitse.

Sen jälkeen, kun kaksinkertainen raina on muodostettu em. tavalla, sitä voidaan edelleen käsitellä eri tavoin. Se voidaan kyllästää hartsimaisella sideaineella tai kyllästysaineella, niin että saadaan jäykempi rakenne tai pienempi huokoisuus siihen. Lisäaineita voidaan myös lisätä siihen. Esim. mikäli rainaa tullaan käyttämään veden käsittelytarkoituksiin, se voidaan kyllästää bakteeria tappavalla aineella tai sienimyrkyllä tai muulla vedenkäsittelyaineksella, joka tulee liuottaa sen kautta vietyyn veteen.

Lisäaineita voidaan myös ottaa mukaan syöttämällä niitä kuitujen virtaukseen mukaan kehruupään suutinaukoista ennen niiden sijoittamista. Tällaisiin lisäaineisiin saattaa sisältyä kaksiatomista savea, lasia tai muita orgaanisia tai epäorgaanisia kuituja, pinta-aktiivisia aineita, suodinaineita, kuten esim. silikonihartseja, polytetrafluorietyleeniä, hydrofobista piioksidia ja vastaavia aineita sekä sideainehartseja nestemäisinä pisaroina tai kiinteässä muodossaan.

10 66923

Kuvioissa 1-3 esitettyyn laitteeseen sisältyy kehruupää 30, jonka pinnalla 31 on sarja suutinaukkoja 33, jotka ovat tasakokoisia. (Vertaa kuvioita 2 ja 3.) Tähän kehruupäähän syötetään sulaa termoplastista polymeeristä ainetta, kuten esim. polypropyleeniä säiliöstä, johon syötetään sisääntulon 5 kautta, joka kuljettaa sulan termoplastisen polymeerisen aineen puristamisesta tai muusta syöttöläh-teestä (mitä ei ole esitetty) paineen alaisena, joka on riittävä työntämään aineksen esiin suutinaukkojen kautta tässä muotissa täten muodostaen joukon sulia kuituja 10.

Nämä kuidut kulkevat lyhyen ilmaväliraon yli, minkä aikana ne ohentuvat aukoista 3 tulevan ilman vaikutuksesta ja jähmettyvät ja ne kerääntyvät kaventuvalle pyörivälle sydämelle 32, josta toinen pää pidetään sähkömoottorin 35 akselilla 34, joka moottori on järjestetty pyörittämään sydänosaa suhteellisen hitaalla nopeudella, likimain nopeudella 1 -1,5 m/s tässä tapauksessa. Nämä kuidut sijoittuvat satunnaisesti ja punoutuvat heterogeenisesta keskenään yhteen niiden kääriytyessä sydämelle muodostaen yleisesti ottaen spi-raalimaisesti käämityn kutomatta valmistetun kuituisen aineksen 36 maton.

Kuviossa 1 esitetyssä laitteessa on kehruupää 30, jonka suu-tinaukoilla varustettu pinta 31 on järjestetty yhdensuuntaiseksi sydänosan eli tuurnan 32 pitkittäissuuntaisen akselin kanssa, niin että kaikki suutinaukoista 33 ovat yhtä etäällä tämän sydänosan pinnasta. Tuloksena tästä on se, että kaikki kuidut kulkevat saman matkan ennen kuin ne päätyvät keräyspinnalle. Vastaavasti jos muotin aukot ovat yhtä suuria, niin kuiduista muodostettu matto on kauttaaltaan tiheydeltään tasalaatuinen. Putkea 36 vedetään muodostamisen aikana jatkuvasti oikealle, jolloin se litistetään käyttäen litistys-teloja 37 ja 38 ja kääritään sitten muodostamaan spiraalimainen rulla 39. Tuloksena on kahden kerroksen arkki tai raina kutomatta valmistettua kuituista ainesta, jonka pituussuuntaiset reunat ovat auki-punoutumattomia, koska arkki tai raina muodostuu kasaanpainetusta putkimaisesta aihiosta. Tällä tavoin saadaan hyvin koossapysyvä suo-dinarkki kutomatta valmistetusta aineksesta, jossa kuidut eivät kykene vaeltamaan.

Kuviossa 4 esitetyssä käsittelysysteemissä muodostaa etukäteen muotoiltu sydänosa 71 myös sydämen tuloksena olevaan suodin-osaan, joka voidaan vetää esiin muodoltaan sylinterimäisenä ja litistää sydämineen, jollaisena on reikäinen välyskappale, kuten on esitettynä kuviossa 4.

11 66923

Sydän 71 puristevaletaan verkon muotoon lävistäjän suuntaisesti avoimena verkkona termoplastisesta polymeerisestä aineesta. Koska verkkoa valmistettaessa sitä puristevaletaan jatkuvasti, se saattaa olla hyvinkin pitkinä pituuksina. Verkko on muodoltaan putkimaista ja siinä on joukko aukkoja 73, joista nestettä kulkee läpi keskellä olevaan avoimeen solaan 74 sen sisällä. Verkko 71 syötetään jatkuvasti eteenpäin tuurnalla 83, jota sitten puolestaan kannatetaan sen etäisemmästä päästä tämän puristevalun muotin 80 sydänosal-la. Verkko 71 liikkuu jatkuvasti paikalleen vastaanottamaan huokos-kuidut 76, jotka kehrätään kehruupään 78 suutinaukoista 77.

Puristevalettavana polymeerisenä aineksena voidaan käyttää ei pelkäästään mitä tahansa niistä termoplastisista verkkoaineista, joita kuitujen muodostamiseksi käytetään, vaan myöskin tämän lisäksi sellaisia aineksia, kuten esim. polykarbonaatteja, polyoksimetylee-niä, polytetrafluorietyleeniä, polyklooritrifluorietyleeniä, fenoli-formaldehydiä, ureaformaldehydiä, melamiiniformaldehydiä, epoksia ja polyvinyylifluoridipolymeerejä. Kuidut 76 kehrätään tälle sydämelle 71 samaan tapaan kuin kuviossa 1 ja näin tuloksena oleva yhdistelmä sydämestä sekä suotimen osasta 75 tämän päälle muodostettuna vedetään esiin eteenpäin ja litistetään teloilla 81 ja 82 ja näin tuloksena oleva kahden kerroksen arkki 84 sisäpuolisine kaksikerroksisine verkkoineen 71 kääritään sitten kasaan varastorullalle 85.

Kuviot 5 ja 6 esittävät spiraalimaisesti käämittyä suodin-osaa, joka on valmistettu siitä kaksikerroksisesta kasaan painetusta kaksikerroksisesta arkkiaineksesta 84 ja 71, joka on saatu käyttäen kuvion 4 mukaista järjestelmää. Tässä arkkiaineksessa on kaksi kerrosta 40 ja 41, joiden pitkittäiset reunat ovat kiinni toisissaan tämän arkin letkumaisen luonteen johdosta.

Keksinnön mukaisesti valmistettu kaksinkertainen letkumainen arkki 84 voidaan käämiä spiraalimaisesti sylinterimäiselle osalle 42, joka on varustettu pitkittäissuuntaisella raolla 43. Toinen pää 44 putkesta 84 kiinnitetään tähän rakoon ja putki kierretään sitten useita kierroksia sydämen ympärille aseteltuna limittäin toisen liuskan 45 kanssa verkkoon, joka toimii ulkopuolisena välyskappaleena nesteen virtausta varten. Sisäpuolinen verkko 71 toimii sisäpuolisena välys-kappaleena nesteen virtausta varten. Ulompi pää 46 letkumaisesta arkista on suljettu. Neste kulkee reunan suunnassa päällekkäin aseteltua ulkopuolistaliuskaa 45 pitkin, sieltä letkun seinämien 40 ja 41 lävitse tämän letkun 84 sisäpuoliseen tilaan pitkin verkkoa 71 osaan 43 12 66923 ja sitten avoimeen sisätilaan 47 sydämestä 42, mikä on suljettu toisesta päästään 48, niin että kaikki nesteestä tuodaan aukon 49 kautta toisesta päästä. Sydämessä on O-rengastiiviste 50 tiivistystarkoituk-sia varten suodinrakennelmaan (jota ei ole esitetty).

Eräässä vaihtoehtoisessa rakenteessa litteän putkimaisen rai-nan liuskoja, jossa sisäpuolinen putki on valmistettuna litteästä letkumaisesta verkosta, voidaan sulkea toisesta päästä ja toinen kiinnittää letkuarkkiin, jonka avulla joukko tällaisia putkia kytketään yhteen ainoaan ulostuloon muodostaen suuren pinta-alan "rinnakkaisten levyjen" suotimen.

Seuraava esimerkki edustaa keksijän mielipiteen mukaan tämän keksinnön edullisena pidettyä suoritusmuotoa.

Esimerkki Käyttäen kuvion 1 mukaista systeemiä ja kaventuvaa sydänosaa eli tuurnaa, jonka halkaisija suuremmasta päästä oli 10,00 cm, kehrättiin polypropyleenin polymeeriä 327°C lämpötilassa nopeudella 5 kg tunnissa pyörivälle sydänosalle. Ohentavan ilman lämpötila oli 332°C. Tätä sylinteriä vedettiin esiin sydänosalta ja se litistettiin ennen kasaan käärimistä. Näin tuloksena olevat sylinterit, kun ne oli litistetty, olivat leveydeltään 14,5 cm ja kun ne oli halkaistu ja avattu, ne olivat leveydeltään 29,2 cm, vaikkakin käytetyn valumuotin leveys oli vain 25 cm. Nämä arkit olivat hyvin lujia ja hyvin joustavia ja niillä oli ilmeisesti täydellinen paluun kyky useiden kasaan-taittamisien jälkeen. Suoritettiin erilaisia kokeita näillä arkeilla ja tulokset on esitettynä taulukossa I. Näillä arkeilla on useita käyttöjä suodinaineina ja tämän lisäksi ne ovat käyttökelpoisia termisinä ja sähköisinä eristeinä, vaatteina, vuorikankaina poisheitet-tävissä olevia puhtaan huoneen ja sairaalan vaatteita varten, pariston erottimina ja muissa vastaavissa tarkoituksissa.

Edullisena pidettyjä tyyppejä kehruupäistä kuvataan (1) raportissa Manufacture of Superfine Organic Fibers, U.S. Department of Commerce, Office of Technical Services, from the Naval Research Laboratory, (2) artikkelissa, jonka on kirjoittanut Van A. Wenten,

Ind & Eng. Chem., volyymi 48, numero 8, sivut 1342-1346 elokuu 1956, sekä (3) raportissa An Improved Device for the Formation of Superfine Thermoplastic Fibers by Lawrence, Lucas & Young, U.S. Naval Research Laboratory, February 11, 1959, ja näihin kolmeen raporttiin viitataan 1 3 66923 I ^¾.

•H

p to red 2 t£) J J t- 1Λ ^

Ό CO CO CO OO CO CO

I in i "a

P Ή rH ft O IA

" Lf\ C'-' d co m to π (j\ Q) T— QJ * Λ Λ Λ (Dtdeoed OHHOJCuro G g M » h a d tn ö «! Ο β! 4)·Η

Ph -P P H 0 red P d rl Λ I1 2 3 4 5 W d CM®

•H red S tncvj ON -4 Ot CO

cd p red 2 H CtJCMHH

C id ft 3

•H id Ή *H

td to ftC

P

d I

•H rO

C ·Η O) O H eri <0 Cd CU P«J to P to J ΙΛ h -höh «*'*>·>*

>5 ui — cd -4 MD OD H _4 CO

Ph Ph bO ‘O rH rH r—I

o ρ

Ph tn >> P CO H H Cd m t— H idö on m MD O H -4 O en g *>«'»·>·*·'

H Ph O O O rH H H

O C Ph Λ! o

CO

P *H IS

H td O Ph

PS I C P

cd -h d ooorooooo Ε-< Λί redden r- MD vo H t- t-

-p Ή 3 P HCdCVIOJHH

P CO <U

Ph CO O Ph S I Cd > d o S p- h 00 .4 -4 -4 td eddo ao CDt co 00 co to | ^ g , ****#*«

tn H cd pH OOOOOO

P H Ph del O •o d 1 cd -H O dd !> PC'-.

P 11 to u)

dd Φ P ,M

P S cd intntnmtnLn td S p en

O H P P

0 ·Η CD

Ph ϊ> Ph 2

O

3 0) p H 0) red H !>cnS oooorpcntnm 4

CD CO CO O OJ 1—li—I rH rH p—I

5 ° :¾ a

red en rH red P

P f^P ft ° >> s

to en O

•h 1 cd cd red P cd -P P 1—I rn rH Φ -H red " •h otnS o on 00 00 m in +c P ptoo Cd rH rH H rH rH ® O O red Ph

,3 P. -H

S S Ph U)

tD

<D O > OP H c\l m 4 IA d) ^

WC H

14 6692 3 tässä yhteydessä keksinnön selityksen havainnollistamiseksi. Eräs tyyppi näiden raporttien kuvaamasta kehruupäästä on havainnollistettu kuvioissa 2 ja 3.

Claims (3)

66923

1. Menetelmä kutomattomien taipuisien termoplastista kuitumateriaalia olevien rainojen muodostamiseksi saumattomaksi, pituudeltaan jatkuvaksi spiraalimaisesti käämityksi rakenteeksi, jolloin sulaa termoplastista ainetta kehrätään useista kehruupääaukoista useiden säikeiden muodossa, jolloin käytetään pääasiallisesti aukoista tulevien kuitujen suuntaista kaasuvirtausta aukkojen luona ohentamaan ja katkomaan kuidut eripituisiksi halkaisijaltaan alle 6 ^,u oleviksi kappaleiksi, ja jolloin kuidut kerätään ja käämitään suoraan pyörivän tuurnan ulkopinnalla olevalle keräyspinnalle muodostamaan sille satunnaisesti suuntautuneista heterogeenisesti yhteen punoutuneista kehrätyistä kuiduista koostuvan sylinterimäisen kerroksen, ja jossa menetelmässä kutomatonta kuitumateriaalia olevaa sylinteriä vedetään tuurnan pituusakselin suuntaisesti tuurnalta jatkuvasti kuituja kehrättäessä niin, että sylinteri muotoutuu jatkuvasti tuurnan toisessa päässä ja sylinteriä vedetään jatkuvasti toisesta päästä, tuurnan pyöriessä, tunnettu siitä, että keh-ruuaukot sijoitetaan yhtä suuren etäisyyden päähän pyörivän tuurnan ulkopinnalla olevasta kerääntymispinnasta, ja että kutomattomasta kuitumateriaalista muodostuva taipuisa sylinteri tuurnalta vetämisen jälkeen sinänsä tunnetulla tavalla litistetään muodostamaan reunoista yhdistetty kaksikerroksinen raina, joka ei näin ollen aukipunoudu reunoista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuidut ovat pehmeitä ja kiinnitarttuvia sinä ajanhetkenä, kun ne osuvat kerääntymispintaan ja että ne tarttuvat risteämiskoh-dassaan liimautuen toisiinsa kiinni kerääntymispinnalle tapahtuvan käämiytymisen aikana.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuidut jähmettyvät ja eivät ole tahmeita saavuttaessaan kerääntymispinnan ja käämimisen tapahtuessa.