NO118227B - - Google Patents

Description

Fiberprodukt med forgrenet nettlignende struktur samt frem-

gangsmåte og anlegg til fremstilling herav.

Oppfinnelsen vedgår et fiberprodukt med forgrenet nettlignende struktur fremstilt av en orientert folie av et termoplastisk formstoff ved en delvis oppspaltning.

Det er kjent at orienterbare folier av termoplastiske formstoffer, som polyalkylener, f.eks. polyetylen, polyamider, f.eks. nylon, polykarbonater og polyvinylalkohol, etter orientering ved strekning kan oppspaltes til enkeltfibre eller til et nettverk av sammenhengende fibre ved en mekanisk påvirkning herunder en ultralyd-behandling, eller en oppspaltning innenifra ved hjelp av et i materialet inkorporert sprengmiddei.

Det er likeledes kjent at spaltningsprosessen kan fremmes ved en forutgående behandling av folien med et svellemiddel for foliematerialet, og at det for oppnåelse av et fint og ensartet fiberprodukt er hensiktsmessig å dele spaltningsprosessen i to trinn, således at det først frembringes en rekke mikroskopiske spalter eller hulrom i materialet før den egentlige oppspaltning foretas.

Endelig er det kjent å utspile et delvis oppspaltet fiberprodukt til en åpenmasket tilstand, og fiksere denne tilstand,

f.eks. ved en varmebehandling av produktet.

Ved den ufullstendige oppspaltning tilsiktes blant

annet å oppnå et produkt med stor porøsitet og fleksibilitet og for dette formål må oppspaltningsprosessen gjennomføres under en så intens påvirkning av den orienterte folie at fibernettet blir meget finmasket, og de enkelte fibre så fine at deres største tykkelse maksimalt tilsvarer folietykkelsen og fortrinnsvis er mindre enn denne. Det er nødvendig fordi det oppspaltede nettverks finstruktur vanskelig eller overhodet ikke, ved de kjente fremstillingsfremgangs-måter, kan bli regelmessige, men fiberforgreningen vil forløpe i forskjellige retninger fra sted til sted. Et av produktet fremstilt garn vil derfor bli meget uregelmessig og ikke særlig fleksibelt,

med mindre de enkelte fibre er ytterst fine. Derved reduseres imidlertid produktets bruddstyrke vesentlig.

Oppfinnelsen vedrører altså et fiberprodukt med forgrenet, nettlignende struktur fremstilt av en orientert folie av et termoplastisk formbart materiale ved delvis oppspaltning, idet fiberproduktet erkarakterisert vedat det består av forholdsvis lange og brede, hovedsakelig rettlinjet og parallelt forløpende stamfibre, hvis hovedsakelige rettlinjede orienteringsretning danner en meget liten vinkel med fibrenes lengderetning og som to og to er innbyrdes forbundne med innbyrdes parallelt forløpende, forholdsvis korte og smale grenfibre, idet de av grenfibrene i hver stamfiber som utgår fra samme side er avspaltet i samme retning og de som utgår fra forskjellige sider av samme stamfibre er avspaltet i til hverandre motsatte retninger.

De forholdsvis lange og kraftige stamfibre med temmelig rettlinjet forløp gir produktet god styrke. Grenfibrene holder stamfibrene innbyrdes adskilt og gir derved god porøsitet, og deres ensartede forløp bevirker at produktet blir overordentlig fleksibelt.

Porøsiteten er ytterligere forbedret ved en særlig utførelsesform for et fiberprodukt ifølge oppfinnelsen, hvorved tendensen til fortsettelse av grenfibrenes oppspaltning fra stam fibrene er eliminert ved forandring av fibermaterialets orienteringsretning i området omkring spalteinnsnittene. Derved fikseres i noen grad grenfibrene i en retning, som avviker meget sterkt fra lengderetningen av de av grenfibrene forbundne stamfibre, og disse holdes mer adskilt fra hverandre.

I den ideelle tilstand som med stor tilnærmelse kan oppnås er stamfibrene kontinuerlige og omtrent rettlinjet forløpende med en lengderetning, som på grunn av den ensidige avspaltning av grenfibrene danner en meget liten vinkel med materialets orienteringsretning, og de danner sammen med grenfibrene et åpenmasket nettverk med rombeformede til nesten rektangulære åpninger.

Fiberproduktet blir derved velegnet til anvendelse

som uvevet tekstilstoff, idet man forbinder et passende antall lag, f.eks. ved punktsveising, inntil produktet har den ønskede tykkelse.

Ved å bibringe folien en orienteringsretning som er bare litt avvikende fra foliens lengderetning, kan det oppnås at stamfibrene forløper i foliens lengderetning, således at man ved en oppskjæring på langs i smale bånd hovedsakelig får overskåret grenfibrene, mens det kun i uvesentlig grad skjer overskjæring av stamfibrene. De overskårne grenfibre vil derved krummes og danne løkker på stamfibrene, og gir derved et voluminøst produkt, som uten å tvinnes kan anvendes som et garn. Det samme kan oppnås ved å over-rive grenfibrene, f.eks. ved en ultralyd-behandling.

En særlig struktur som er karakteristisk for produktet ifølge oppfinnelsen oppnås ved å gjennomføre spaltningsprosessen på en måte som i noen grad avviker fra de kjente måter. En av de mest velegnede av de kjente spaltningsmåter består i at det ved strekning orienterede foliemateriale, etter at det er dannet et passende antall mikrorevner eller strekkporer, innsperres mellom to bånd av elastisk materiale, f.eks. gummi, som utspiles vinkelrett på folie-materialets orienteringsretning. Derved fåes, som tidligere nevnt,

et fiberprodukt med en forgrenet nettlignende struktur, hvor imidlertid grenfibrenes retning er varierende.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for fremstilling av et fiberprodukt av ovennevnte type ved innspenning av en orientert folie mellom to bånd av elastisk materiale, som utspiles vinkelrett mot foliens orienteringsretning, idet fremgangs-måten erkarakterisert vedat utspilingen skjer med en strekk-kraft som har en komponent såvel i de elastiske bånds lengderetning som vinkelrett mot dette, således at samtidig med utspilingen bibringes de elastiske bånd en forskyvning i lengderetningen fra sted til sted på tvers av båndbredden.

Dette kan gjennomføres på den måte at de elastiske bånd samtidig med utspilingen i bredden tillates å trekke seg sammen i lengden, og den orienterte folie ifølge oppfinnelsen innspennes på en slik måte mellom båndene at dens orienteringsretning danner en liten vinkel med båndenes lengderetning. Folien vil da overalt bli påvirket av en ensrettet oppspaltningskraft i en retning, som avviker litt fra orienteringsretningen, og man får en avtrappet ut-spaltning av grenfibrene som er karakteristisk for fiberproduktet ifølge oppfinnelsen.

For å oppnå den størst mulige ensartethet av spalte-kreftene kan det i de elastiske bånd være innlagt meget tettliggende tråder av forholdsvis uelastisk materiale, f.eks. bomullstråder, under en spiss vinkel, f.eks. 45° med båndenes lengdretning. Derved sikres at utspiling og sammentrekning fcrløper ensartet over hele båndbredden.

De beste fiberprodukter ifølge oppfinnelsen oppnås

ved at den anvendte folie er så kraftig orientert at den har oppnådd en høy spaltbarhet. Med henblikk på oppnåelse av særlig fine grenfibre er det videre fordelaktig at den orienterte folie bibringes mikrorevner eller strekkporer som utgangssteder for oppspaltningen. Slike mikrorevner eller -porer kan på kjent måte dannes ved at der

i fin fordeling i foliematerialet innføres stoffer som kan bringes til å utøve et trykk, eller som kan utlutes og etterlate et hulrom. Det kan også på kjent måte frembringes ved en initial strekning av folien i særlig stiv tilstand, som ved lav temperatur eller i kraftig uttørret tilstand.

Videre kan dannelsen av fine fibre fremmes ved på kjent måte å underkaste foliematerialet en svellingsprosess.

Ved å gå ut ifra folie, hvori der er frembragt mikrorevner eller -porer er det videre mulig å frembringe en ytterligere avspaltning av fibermaterialet fra stamfibrene, og derved å oppnå såkalte tredjeordens fibre som forløper i det vesentlige parallelt med stamfibrene og forbinder grenfibrene to og to.

For dette formål foretas først en asymmetrisk oppspaltning i stamfibre og grenfibre som angitt i det foregående. Det således fremstilte produkt underkaste på nytt en oppspaltende tverr-strekning, ved et trekk i grenfibrene i en retning på ca. 45° ffled stamfibrenes orienteringsretning idet produktet derved er innspent således at stamfibrene enten ikke er helt utstrakt eller at de kan trekke seg sammen i lengderetningen. Det vil da foregå den nevnte ytterligere avspaltning av stamfibermaterialet med utgangspunktet i de i stamfibrene stadig tilstedeværende mikrorevner eller -porer.

De nevnte tredjeordens fibre kan også frembringes

ved at det som utgangsmateriale anvendes en film som er orientert vinkelrett på lengderetningen. Man frembringer da først en asymmetrisk oppspaltning i stamfibre og grenfibre, idet man innfører den orienterte film mellom endeløse kautsjukbånd, som i svak strukket tilstand føres inn i gapet på et valsepar, vinkelrett på valsenes lengderetning, idet innspenningen av filmen først skjer idet kautsjukbåndene trer inn i valsegapet. Kautsjukbåndene med den innspente film forlater valsegapet i en fra innførselsretningen avvikende retning, f.eks. under en vinkel på 45° me& innførselsretningen og spennes samtidig ytterligere ved hjelp av et annet valsepar som har større periferihastighet enn det førstnevnte, og er anbragt med lengdeaksene vinkelrett på trekkretningen. Ved den nevnte strekning av kautsjukbåndene skjer det en asymmetrisk oppspaltning av filmen, idet strekningen frembringer et strekk vinkelrett på dennes orienteringsretning. Ved å gjenta prosessen på den således oppspaltede folie, eller ved å fortsette gjennom et tredje valsepar under fortsatt strekning av kautsjukbåndene, men denne gang med en vinkel på ca. 45° til den annen side, fåes tredjeordens spaltningen.

Oppfinnelsen omfatter videre et anlegg til fremstilling av det her omhandlede fiberprodukt, hvilket anlegg består av to mot hverandre pressede endeløse elastiske bånd, som eventuelt har innbyrdes uelastiske tråder og som kan fremføres over støttevalser, hvorav en eller flere av drivvalser, hvorpå det finnes en rekke lederruller til påvirkning av en kantvulst på hver båndkant, hvilke lederuller er således montert at det utøves et skjevt strekk til utspiling av de elastiske bånd, samt et par trykkorganer til pressing av båndene mot hverandre, hvilke trykkorganer er plasert på tvers over båndene under en spiss vinkel med disses lengderetning.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor

fig. 1 viser et utsnitt "av fiberproduktet ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser i større målestokk en grenfiber som forbinder to stamfibre.

Fig. 3 viser skjematisk, sett ovenfra, en del av et anlegg til bruk ved produktets fremstilling, og

fig. 4 viser i større målestokk et snitt gjennom en

del av anlegget.

Som vist på fig. 1 består fiberproduktet ifølge oppfinnelsen av stamfibre 5>som er forbundet to og to med grenfibre 6 som er i det vesentlige parallellforløpende, idet de er utspaltet fra stamfibrene etter en rekke parallellforskjøvne spaltelinjer,

som forløper i utgangsmaterialets orienteringsretning, slik det er antydet ved en dobbeltpil 7» Som det vil sees, danner grenfibrene således ensidige avtrappinger, som forløper i motsatt retning på to stamfibre som forbindes av de*pågjeldende grenfibre. ;Ved det i fig. 1 viste produkt er det ikke gjort noe for å hindre at det under materialets anvendelse skjer viderespaltning i innsnittene hvor grenfibrene overgår i stamfibre, såfremt materialet utsettes for mekaniske påvirkninger som er tilstrekkelig kraftige til at slik viderespaltning kan foregå. ;Som nevnt kan man imidlertid underkaste materialet ;en behandling, hvorved en slik viderespaltning forhindres ved at materialets orienteringsretning omkring spalteinnsnittene 8 endres. En slik forandring kan fremkalles ved en strekning av fiberproduktet på tvers av stamfibrene ved en temperatur nær materialets smeltepunkt. Som vist på fig. 2 avrundes derved det skarpe innsnitt ved grenfibrenes 6 overgang i stamfibrene 5>således at en viderespaltning her forhindres. Det anvendes herved fortrinnsvis en ensidig oppvarming idet fiberproduktet under oppvarmningen trykkes mot en bane av elastisk materiale med en ru overflate, f.eks. en gummibane, som utspiles, idet den passerer under et faststående varmelegeme som trykker fiberproduktet mot gummibanen. Ved anvendelsen av et smøremiddel, f.eks. talkum, sikres at fiberproduktet glir på varme-legemets overflate og utspiles sammen med gummibanen. Ved en kraftig men kortvarig oppvarming oppvarmes fiberproduktet tilstrekkelig til , at den ønskede forandring av orienteringsretningen omkring spalteinnsnittene oppnås, uten at gummibanen oppvarmes så meget at den tar skade. ;Den ønskede forandring av orienteringsretningen kan også i noen tilfeller oppnås ved behandling av fiberproduktet med et svellemiddel. ;Selve oppspaltningen av en orientert folie til et fiberprodukt ifølge oppfinnelsen kan foretas på det på fig. 3°§4 skjematisk viste anlegg. En orientert fiber-9 fremføres innspent mellom to gummibaner 10 og 11 med innstøpte bomullstråder 12 og 13-Gummibanene har ved hver kant en vinkelrett på banen forløpende vulst 14>som benyttes ved utspiling av banene ved hjelp av ruller 15 og l6, som trykker mot kantvulstene 14. ;Under en spiss vinkel med gummibanenes fremførings-retning er det fast montert trykkbjelker 17 og 18 på hver sin side av de to gummibånd, og disse bjelker trykkes mot de mellomliggende gummibånd med et trykk, hvis størrelse kan reguleres. Utspilingen av gummibåndene skjer ved at rullene 15 og 16 er plasert således at det utøves et trekk i gummibanene vinkelrett eller tilnærmelsesvis vinkelrett på trykkbjelkene 17 og 18. Etter utspilingen tillates gummibåndene igjen å trekke seg sammen, slik det fremgår av fig. 3-Oppspaltningsgraden og finheten av grenfibrene 6 avhenger av en rekke faktorer, herunder fibermaterialets type og i hvilken grad det er frembragt mikrorevner eller -porer i foliene. ;Ved et gitt utgangsmateriale avhenger videre opp-spaltningsgraden av den vinkel trykkbjelkene 17 og 18 danner med gummibåndenes fremføringsretning. Den største oppspaltningsgrad fåes når denne vinkel er 45°» men gode resultater fåes også når den ligger på andre verdier mellom 30 og 60°. ;De innstøpte tråder 12 og 13 er enkelttråder uten annen innbyrdes forbindelse enn gummien. Trådene er innstøpt under spisse vinkler med båndenes lengderetning, og disse vinkler er forskjellige for henholdsvis de parallelle tråder 12 og de likeledes parallelle tråder 13. Vinklene er fortrinnsvis fa. I5<0>for det ene trådsett og ca. 45<0>for det annet trådsett, idet dette gir særlig gode spaltningsresultater, men de angitte verdier er ikke kritiske. ;Trådene medvirker til at oppspaltningspåvirkningen fordeles jevnt over foliebredden, og at det samtidig med utspilingen av gummibåndene skjer en nøyaktig definert sammentrekning i lengderetningen. Som antydet på fig. 3 plaseres trykkbjelkene 17 og 18 fortrinnsvis således at de er i det vesentlige parallelle med det ene trådsett. Det vil bemerkes at vinkelen mellom trådene 12 og 13 under passeringen gjennom trykkbjelkene forandrer seg fra ca. 60° til omtrent rettvinklet, dvs. at avstanden mellom trådene 13 økes pro-porsjonalt med gummibåndenes utspiling. Oppspaltningen av den orienterte folie skjer i trykksonen mellom bjelkene 17 og 18. ;For at friksjonen mellom trykkbjelkene og gummibåndene ikke skal bli for stor, anvendes det et effektivt smøremiddel, f.eks. ét smørefett på silikonbasis. ;Foliens orienteringsretning bør ikke være sammen-fallende med lengderetningen av noen av trådene 12 eller 13. Ved de ovenfor angitte særlig fordelaktige trådretninger vil dette heller ikke være tilfelle ved folier som er orientert etter lengderetningen. Ved skjevt orienterte folier vil eventuelt andre trådretninger enn de som er nevnt ovenfor, som de foretrukne, gi bedre resultat av oppspaltning. ;På grunn av den ensidige avtrapping av grenfibrene fra stamfibrene vil disse sistnevntes lengderetning danne en ganske liten vinkel med materialets orienteringsretning. Denne vinkel avhenger av hvor mange og hvor lange grenfibre som avspaltes. Ved anvendelse av folier som er orientert etter lengderetningen, vil retningen av stamfibrene ikke avvike meget fra denne. Ved laminering av flere lag av fiberproduktet ifølge oppfinnelsen, f.eks. til anvendelse som uvevet tekstilstoff, kan man av styrkemessige grunner være interessert i å få stamfibrenes retning sterkt varierende fra lag til lag. I så tilfelle kan man fremstille fiberproduktet av skjevt, orientert folie, og snu annethvert lag i laminatet. ;I det følgende skal det gis noen eksempler på fremstilling av fiberproduktet ifølge oppfinnelsen. ;Eksempel 1. ;Lavtrykkspolyetylen med spesifikk vekt 0,96 blandes med 10 vektprosent polyisobutylen, som dels tjener som bløtgjørings-middel som forbedrer sluttproduktets tekstiltekniske. egenskaper, dels virker til å øke dannelsen av mikrorevner ved en koldstreknings-prosess, og det ekstruderes en folie med en tykkelse på 60^u. Folien underkastes en koldstrekning ved værelsetemperatur til 3>8 ganger den opprinnelige lengde. Derved dannes tallrike mikrorevner og folien blir melkehvit av utseende, på grunn av disse. ;Dernest strekkes folien ved 115°C i forholdet 4>0 : 1. ;Den således strakte folie har tykkelsen 15 yu og er meget lett-spaltelig. ;Ved tre passeringer gjennom det på fig. 3°64 skjematisk viste oppspaltningsanlegg, idet det ved første passering anvendes et trykk på 10 kg/cm mellom trykkbjeikene, ved annen passasje r 6 kg/cm 2 og ved tredje passasje 4 kg/cmP11, fåes et fiberprodukt med fine regelmessige forløpende fibre. ;Eksempel 2. ;Polykaprolaktam (Nylon 6) ekstruderes til en folie med tykkelse 40/u. Denne strekkes ved l80°C i forholdet 4>5: 1>°S holdes i utspent tilstand ved denne temperatur i 1 l/2 minutt. Tykkelsen er nå 18^u og folien har en utpreget fibrilær struktur, som kan iakttas i mikroskop. Den oppspaltes i tre omganger ved trykk på henholdsvis 6,4 og 4 kg/cm^, idet det som smøremiddel anvendes en pasta av SiC^i 3_n saltsyre. Saltsyren som virker oppløsende på fibrilstrukturen, utvaskes straks etter oppspaltningsprosessen med alkohol. ;Eksempel 3. ;En 40 tykk folie av polyvinylalkohol utstøpes av ;en vandig oppløsning under inkorporering av acetylensølv, kg^ C^, ;i en partikkelstørrelse på 4/u i findispergert tilstand. ;Folien strekkes i forholdet J:l ved 100°C og deretter ytterligere i forholdet 4*1»over et varmelegeme ved igO°C. Ved forpuffning av sprengstoffet oppstår det tallrike mikrospalter.

Det oppspaltes i tre omganger under de i eksempel 2 angitte trykkforhold. For å oppnå vannbestandighet herdes det oppspaltede produkt på kjent måte ved en varmebehandling etterfulgt av en behandling med formaldehyd.

Claims (6)

1. Fiberprodukt med forgrenet, nettlignende struktur fremstilt av en orientert folie av et termoplastisk formbart materiale ved delvis oppspaltning,karakterisert vedat det består av forholdsvis lange og brede, hovedsakelig rettlinjet og parallelt forløpende stamfibre (5), hvis hovedsakelig rettlinjede orienteringsretning danner en meget liten vinkel med fibrenes lengderetning, og som to og to er innbyrdes forbundet med innbyrdes parallelt forløpende, forholdsvis korte og smale grenfibre (6), idet de av grenfibrene (6) i hver stamfiber (5) som går ut fra samme side, er avspaltet i samme retning, og de som utgår fra forskjellige sider i samme stamfibre (5) er avspaltet i til hverandre motsatte retninger.

2. Fiberprodukt ifølge krav 1,karakterisertved at grenflbrenes (6) tendens til fortsatt avspaltning fra stamfibrene (5) er eliminert ved endring av fibermaterialets orienteringsretning i området omkring spaltningsskjærene.

3« Fremgangsmåte for fremstilling av et fiberprodukt ifølge krav 1 ved innspenning av en orientert folie mellom to bånd av elastisk materiale, som utspiles vinkelrett mot foliens orienteringsretning,karakterisert vedat utspilingen skjer med en strekkraft som har en komponent såvel i de elastiske bånds lengderetning som vinkelrett mot dette, således at samtidig med utspilingen bibringes de elastiske bånd (10, 11) en forskyvning i lengderetningen fra sted til sted på tvers over båndbredden.

4« Fremgangsmåte ifølge krav 3>karakterisertved at den orienterte folie (9) innspennes således mellom de elastiske bånd (10, 11) at dets orienteringsretning danner en liten vinkel med båndenes lengderetning.

5- Fremgangsmåte ifølge krav 3 eller 4>karakterisert vedat man anvender elastiske bånd (10, 11) hvori det er innlagt temmelig tettliggende tråder av et forholdsvis uelastisk materiale (12, 13) under spiss vinkel med båndets lengderetning.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 3_5»karakterisertved at man anvender en orientert folie i hvilken folie det dannes mikrospalter eller -porer som utgangspunkt for oppspaltning. 7- Anordning for fremstilling av produktet ifølge krav 1, karakterisert vedat den består av to mot hverandre pressede, endeløse, elastiske bånd (10, 11) som kan fremføres over støttevalser, hvorav en eller flere er drivvalser, idet det finnes en serie føringsruller (15, 16) for påvirkning av en kantvulst (14) på hver av båndkantene, hvilke føringsruller (15, 16) er montert således at et skrått drag utøves for utspiling av de elastiske bånd, samt et par trykkorganer (17, l8) for pressing av båndene (10, 11) mot hverandre, hvilket trykkorgan er plasert tvers over båndene (10, 11) i spiss vinkel med deres lengderetning.