NO122854B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av et garnmateriale ved oppdeling av en materialbane eller oppdeling av tykkere filamenter.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til fremstilling av et garnmateriale ved oppdeling av en materialbane eller oppdeling av tykkere filamenter.

Ved anvendelsen av kjente fremgangsmåter til oppdeling av materialbaner, er det i alminnelighet ikke mulig å oppnå oppdelte strukturer av høyere finhet enn ca. 0,05 - 0,1 mm diameter eller, i tilfelle av enda tynnere materialbaner, en tykkelse omtrent svarende til materialbanens tykkelse, med mindre det som utgangsmaterialer anvendes særlig spaltbare polymerer, eller med mindre det tilsettes spesielle stoffer på tilfeldig måte for å fremme en høy spaltbarhet. I slike tilfelle får det fremstilte garnmateriale imidlertid en lav gnidningsstyrke, da det har tilbøyelighet til ved bruken å bli spaltet videre. Liknende problemer foreligger ved oppdeling av filamenter.

Anvendelse av særlig tynne folier, for å få den for et tekstilgarnmateriale eller liknende forlangte fleksibilitet, er i alminnelighet temmelig upraktisk da fremstillingen og håndteringen av slike fine folier er vanskelig og kostbar.

Oppfinnelsen går ut på å fremstille et banemateriale eller et filament i hvilket det så å si er innbygget forut bestemte kløv-ningsplan under anvendelse av fremmedstoffer, som innføres i form av tynne lag som ligger tilstrekkelig tett ved hverandre til å tilveiebringe den ønskede fleksibilitet hos det oppdelte materiale. Til fremstilling av tekstilfibre kan det derfor anvendes en hovedpolymer som ikke behøver å være spaltbar i seg selv, eller som bare har en moderat spaltbarhet, hvorved det oppnås en forbedret gnidningsstyrke. Ennvidere kan tykkelsen av det oppdelte materiale forutbestemmes ved passende regulering av fremgangsmåten, og det kan oppnås selv over-ordentlig store finheter uten at det inntrer den nedsettelse av trekk-styrken som normalt forekommer når spaltningen fremmes ved hjelp av stoffer som er tilsatt på tilfeldig måte.

Ifølge oppfinnelsen går man frem på den måte at et første flytende, ekstruderbart, polymert materiale ledes til første åpninger i en av et- stort antall åpninger bestående sirkulær rekke, mens et annet flytende ekstruderbart materiale ledes til andre åpninger i rekken, som er anbrakt vekselvis i forhold til de.nevnte første åpninger, og at de flytende materialer gjennom åpningene ledes inn i et ringformet samlekammer som strekker seg langs den sirkulære åpningsrekke, idet den ene side av samlekammeret bringes til å rotere i forhold til den annen, og at sidene av de gjennom åpningene uttredende lameller under disses fremadbevegelse i ekstruderingsapparatet uttrekkes i innbyrdes motsatte retninger, idet forbindelsene mellom lamellene av det nevnte .første polymere materiale i det vesentlige kløves. Ved den kombinerte blande- og ekstruderingsprosess dannes det en lagdelt struktur, som inneholder mange lag av begge materialer, og den etterfølgende kløvning er basert på denne struktur.

Denne kløvning kan bestå, i at det annet materiale deles opp eller at grenselagene mellom lamellene bringes til å slippe eller ved at det annet materiale i det minste delvis oppløses. Kløvningen må i alle tilfelle utføres på en slik måte, at den ikke i vesentlig grad beskadiger det første materiale. Alle arter av mekanisk oppdeling kan fremmes ved tilsetning av et slippemiddel til det annet polymere materiale. Et eksempel på et slikt middel er en olje som er oppløselig i den flytende polymer, men ved størkning av denne blør ut. Oppdeling-en av det annet materiale eller løsrivelsen av de to lameller fra hverandre kan skje ved gnidning, snoing, trekking, rulling, støt-

eller slagpåvirkning, bøyning eller børsting, eller ved akustisk eller kjemisk innvirkning. Flere av disse innvirkninger kan anvendes i kombinasjon. Særlig virksomt er det å utføre en gnidning i lengderetningen etterat en del av det annet materiale er fjernet.

Por at materialet ikke skal endre sin karakter vesentlig

ved en fortsatt kløvning forårsaket ved normal bruk, bør kløvningen under fremstillingsprosessen fortrinsvis drives så vidt, at hver lamell av det første polymere materiale blir praktisk talt fullstendig ad-skilt fra sine nabolameller, idet det dog mellom nabolameller fortrinsvis opprettholdes en forbindelse i meget begrenset utstrekning for å lette håndteringen av materialet. I alle tilfelle må kløvningen drives så vidt, at produktets karakter endres vesentlig. Den lagdelte struktur kan derfor normalt iakttas i sluttproduktet.

For at det skal oppnås en så ensartet tykkelse på lamellene som mulig, består åpningene for ekstruderirig av lamellene inn i samlekammeret fortrinsvis av tett ved siden av hverandre liggende, av-

lange slisser som danner en vinkel med åpningsrekkens hovedretning.

Det er neppe mulig å gjøre avstanden mellom ekstruderings-åpningene i rekken mindre enn ca. 1 mm, og av konstruktive grunner er en avstand på 2-3 mm i alminnelighet fordelaktig. Hvis ekstruderingshastighetene av de to polymere materialer er ens, vil den opprinne-lige tykkelse av lamellene bli lik avstanden mellom slissene, men det er lett ved den beskrevne uttrekkings- eller uttværingsvirkning å oppnå den ønskede lille tykkelse på lamellene. Tykkelsen er i alminnelighet mindre enn 10 u og kan endog være mindre enn 1 .

Ved uttrykket "lamell" skal forstås et legeme for hvilket den ene dimensjon er meget større enn i det minste en av de andre dimensjoner, og i sluttproduktet ifølge foreliggende oppfinnelse-er i alminnelighet den ene dimensjon meget mindre enn de to andre dimensjoner.

Hvis fremgangsmåten bare omfatter de ovenfor nevnte trekk fås bane- eller flateformede strukturer heller enn fiberliknende strukturer, men produktet vil dog, som følge av den lille tykkelse som er muliggjort ved oppfinnelsen, etter snoing være egnet for mange garnformål. Fortrinsvis omfatter oppfinnelsen imidlertid det ytterligere trekk, at det i hver lamell av det første polymere materiale frembringes i det vesentlige parallelle spalter for å omdanne dette materiale til tynne bånd, strimler, stapeltrevler eller splittfibernett. Det er mest fordelaktig å tilveiebringe de nevnte spalter i det minste delvis før avslutningen av den nevnte kløvning, da materialets kohesjon letter spaltningen. Frembringelsen av spaltene kan f.eks. skje ved skjæring med kniver eller opprivning med nåler, f.eks. ved at materialet passerer over en nålvalse. Det kan ennvidere være fordelaktig å foreta en første spaltning ved at den ekstruderte materialbane oppskjæres til bånd, etterfulgt av spaltning av hver enkelt lamell, under forutsetning av at disse orienteres ved tverrtrekking mellom gummibånd (denne spaltemetode er i og for seg velkjent), eller yed tverrvalsing mellom gummioverflater. Den sluttelige kløvning av den lagdelte struktur kan skje ved gnidning i lengderetningen. I alle tilfelle er det i alminnelighet fordelaktig å orientere materialet før kløvningen, da adskillelsen av lamellene fra hverandre derved lettes.

Ved en utførelsesform for oppfinnelsen skjer frembringelsen av spaltene i hver lamell i det minste delvis før eller under avtrek-kihgen fra ekstruderingsapparatet. Dette kan skje på den måte, at de flytende materialer ledes gjennom en art gitter som er anbrakt på et sted i ekstruderingsapparatet, hvor dannelsen av den lagdelte struktur er praktisk talt avsluttet, hvorved hver lamell oppdeles i lagdelte strimler eller filamenter. Gitteret kan erstattes av et kamliknende redskap, som bare oppdeler en viss del av hver lamell, hvorved det innledes en ytterligere oppspaltning. Ved de beskrevne metoder kan båndene eller filamentene fåren renere kant enn ved skjæring i fast tilstands form, og ennvidere kan båndene eller filamentene på denne måte gjøres finere, da materialet i alminnelighet i forbindelse med avtrekkingen kan dyptrekkes. Som det vil ses, kan disse spaltemetoder såvel som den enkle skjæring gjennomføres uten at det kreves noen skjørhet hos det første polymere materiale. Det er derfor mulig å benytte en seig polymer med stor gnidningsstyrke, som f.eks. de normale polyamider eller polyetylentereftalat. Det annet materiale kan i disse tilfelle f.eks. være små mengder av polyetylen eller poly-propylen, som kan utlutes med varm toluen eller xylen eller et annet oppløsningsmiddel og kan gjenvinnes ved kjøling av oppløsningsmidlet. Det er imidlertid også mulig som annet materiale å benytte et meget skjørt materialejsom f.eks. polystyren, som nesten kan pulveriseres ved en gnidningsvirkning eller en annen passende mekanisk kløvnings-operasjon, hvoretter størstedelen av det skjøre materiale kan fjernes ved støvsuging eller blåsing med en luftstråle. Etter oppsamling kan materialet benyttes påny, da eventuelle små mengder av det første polymere materiale som er kommet med i støvet er uskadelige.

En kløvet strimmel eller filament, som enten (som ovenfor beskrevet) er frembrakt i smeltet tilstand, eller ved skjæring i fast tilstand med meget tett ved siden av hverandre anbrakt kniver, kan benyttes umiddelbart som tekstilgarn, altså uten oppskjæring til stapeltrevler og etterfølgende karding. Det samme gjelder for det kløvede materiale, når det først spaltes Sil bånd og deretter spaltes videre til et splittfibernett. I alminnelighet er det dog ønskelig at det blir foretatt en snoing. Det er også mulig å skjære opp det spaltede og kløvede materiale i bane- eller båndform til stapeltrevler, som kan blandes med annet fibermateriale. Ennvidere kan en bane av det ifølge oppfinnelsen fremstilte materiale benyttes som et lag i et ikke-vevd tekstilstoff.

I henhold til en ytterligere utførelsesform for oppfinnelsen ledes i det minste ett ytterligere ekstruderbart materiale til åpninger som er anbrakt vekselvis med åpningene for det første og det annet ekstruderbare materiale, idet det nevnte ytterligere materiale er i stand til å hefte intimt ved lamellene av det første polymere materiale og forbli i intim adhesjonsforbindelse med disse ved kløvnings-operasjonen. Herved oppnås en meget enkel metode til å fremstille de såkalte bikomponentfibre, der som bekjent er egnet for frembringelse av en meget virksom krusning, eller kan benyttes for oppnåelse av kombinerte egenskaper hos fibrene, idet det f.eks. på én fiberover-flate eller begge disse, kan påføres et mer hydrofilt stoff for å

lette farging eller å øke fuktighetstransportevnen. Denne metode er meget billigere enn de kjente'metoder etter hvilke hvert filament må dannes selvstendig i et bikomponentmunnstykke. Ifølge oppfinnelsen er det ennvidere mulig å innføre et ganske stort antall, f.eks. seks forskjellige komponenter i hver fiber. Por hvert materiale anvendes

det en særskilt ekstruderingspresse og et særskilt kanalsystem. Valget av materialer for å oppnå de ønskede egenskaper og kløvning av lagene av slike bikomponentfibre, kan lett utføres av fagmannen. Denne ut-førelsesform kan også med fordel benyttes til å fremstille fibre som på sin overflate eller overflater oppviser meget fine "hår". I dette øyemed velges materialene og behandlingen slik at det ytterligere materiale deles opp i fiberliknende partikler, som stadig hefter ved lamellene av det første materiale. Dette oppnås best ved at det som ytterligere materiale benyttes en polymer i en polymer emulsjon, av hvilken en av komponentene i prinsippet er den samme som hovedpolymeren i det første polymere materiale eller i det minste meget nær beslektet med denne. Den eller de andre komponenter i den nevnte emulsjon skal utlutes eller løsnes i svellet tilstand.

På liknende måte kan fibre med "hår" fremstilles uten anvendelse av et ytterligere materiale, når det annet materiale er en for formålet egnet polymer i polymer emulsjon, dog er det i dette tilfelle vanskelig å oppnå en liknende kvalitet, mens på den annen side fremgangsmåten er enklere.

Lameller av det annet materiale kan også forbli i garn-eller banematerialet som nyttige separate fibre, hvis kløvningen til-veiebringes på den måte at de to lamellsett bringes til å slippe hverandre uten å beskadiges. For eksempel kan lameller av de normale kommersielle polyamider som f.eks. hexametylenadipamid eller polypro-laktam lett adskilles fra lameller av polyetylentereftalat, hvorved det dannes et nyttig tofibergarn- eller -banemateriale. Andre kombina-sjonsmuligheter fremgår uten vidre for fagmannen. Uttrykkene "første polymere materiale" og "annet materiale" kan hver for seg omfatte flere forskjellige materialer, som ekstruderes gjennom hvert sitt kanalsystem og hver sine åpninger i rekken.

Ved ,den beskrevne ekstruderingsmetode blir lamellene kontinuerlige som bånd, som alle ligger i det. vesentlige parallelt. I alminnelighet ligger lamellene i den ekstruderte slange i lengderetningen, men de kan om ønsket også danne skruelinjer, hvis man gir apparatets deler passende rotasjonsbevegelser. Ved dannelse av lamellene i skrue-linjeform eller ved oppspaltning av slangen etteren skruelinje, eller ved disse to trekk i kombinasjon, er det mulig å tilveiebringe en vinkel mellom den kontinuerlige dimensjon av hver lamell og spalteret-ningen, hvorved det frembringes stapelmateriale av i det vesentlige

konstant lengde.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklafces nærmere - under henvisning til tegningen der: Fig. 1 viser et snitt gjennom en materialbane som kan kløves etter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og som har lameller med avflatet S-form, idet snittet er lagt vinkelrett på lamellenes kontinuerlige dimensjon som vanligvis, men ikke nødvendigvis, er eks-truderingsretningen. Fig. 2 viser i skjematisk avbildning, delvis i snitt, et ekstruderingsapparat som kan benyttes.til fremstilling av den i fig. 1 viste materialbane og

fig. 3 viser skjematisk et snitt gjennom et samlekammer i det i fig. 2 viste apparat, med angivelse av drivmekanismen og med illustrasjon av uttdekkingen av lamellene til S-form med stor finhet ved passasjen gjennom kammeret.

I fig. 1 $g i de øvrige figurer er materialbanen for enkel-hets skyld vist som bestående av bare to polymere materialer, idet lamellene 1 består av det første polymere materiale og lamellene 2 av det andre materiale. For oversiktens skyld er lamellene antydet ved linjer men skal oppfattes som å ha en gjennomsnitlig tykkelse som svarer til avstanden mellom de fullt opptrukne og de stiplede linjer. Denne tykkelse og vinklene til materialbanens plan, er sterkt over-drevne. I alminnelighet er tykkelsen ca. 10 u eller ennu mindre, even-tuelt endog mindre enn 1 u, og vinkelen med banens plan er i alminnelighet ca 1° eller ennu mindre. Fig. 1 viser ennvidere hvorledes hver lamell av materialet 1 kan spaltes etter linjer 3. Dette kan skje enten ved skjæring eller opprivning med nåler, eller ved oppdeling i flytende tilstand, eller ved en hvilken som helst av de for spaltning av en orientert film kjente mekaniske metoder.

Hvis denne spaltning foretas før det er skjedd en vesentlig kløvning av lamellstrukturen, oppstår det i alminnelighet spalteplan som forløper fra den ene overflate av materialbanen til den annen (skjønt ikke nødvendigvis med den viste regelmessighet) og derved krysser kløvningsplanene. Hvis materialet kløves først, skjer spaltningen i alminnelighet mindre' regelmessig.

Det i fig. 2 viste apparat har en sirkulær rekke slisser

4 og 5 for ekstrudering av materialene, henholdsvis 1 og 2, inn i det av delene 6 og 7 bestående samlekammer. Delene 6 og 7 bringes til å

rotere i forhold til hverandre, som angitt i fig. 3-

Ved den viste utførelsesform dannes samlekammeret mellom de innbyrdes bevegelige deler 6 og 7 og har en gradvis innsnevring. Denne innsnevring synes å være fordelaktig med hensyn til regelmessigheten av den frembrakte struktur, men den er ikke vesentlig. På tegningen følger denne uttrekningssone mellom kammerdelene 6 og 7 umiddelbart etter slissrekken. Også dette er fordelaktig, men ikke vesentlig, da man i virkeligheten også kan oppnå gode resultater hvis de to lamellsett ekstruderes inn i et forholdsvis langt kammer, hvor der ikke ut-øves noen uttrekking i sideretningen, og først deretter kommer inn i uttrekningssonen.

I delen 8 er den sirkulære uttrekningsspalte 9 oppdelt ved hjelp av skillevegger 10, hvorved det dannes en art gitter som spalter den flytende materialbane til bånd, strimler eller filamenter og her-under spalter hver enkelt lamell. De nevnte mellomvegger behøver imidlertid ikke å strekke seg helt hen over uttrekningsspalten, men kan'være kamformede, f.eks. i form av to kammer som strekker seg frem fra henholdsvis den ene og den annen side av uttrekningsspalten. Hensikts-messig kan tennene på den ene kam gripe inn mellom tennene på den annen kam. Selv om det flytende materiale bare kjemmes, blir det i alminnelighet ved avtrekkingen spaltet til adsMlte filamenter (bånd eller strimler). Hvis materialet skal ekstruderes i baneform, fjernes delen 8. Ved den nevnte spaltning ved avtrekkingen kan det oppnås overordent-lig fine deniers av de enkelte lameller. Hvis slissrekken 4 og 5 og delen 8 er stillestående i forhold til hverandre, forblir lamellene i alminnelighet kontinuerlige etter spaltningen. Hvis derimot de to deler bringes til å rotere i forhold til hverandre, blir lamellene i alminnelighet oppdelt til stapelfibre, men forblir i klebende forbindelse med hverandre inntil kløvningen foretas. En slik innbyrdes rotasjon kan best skje på den måte, at delen 8 er stillestående for at det ikke skal være nødvendig å la avtrekkingsorganene rotere om ekstruderingsåppa-tets akse mens slissrekken 4,5 roterer. De to polymerer 1 og 2 må ved denne utførelse forbindes med de hovedkanaler fra hvilke ekstruderings-slissene 4,5 forsynes ved hjelp av roterende anordninger eller liknende.

Lamellenes form avhenger i det minste delvis av forholdet mellom viskositetene, samt av disses avvikelser fra Newtonsk oppførsel og av bevegelsene og formen av de apparatdeler som bevirker uttrek-ningen og uttværingen. I alminnelighet bør materiale fortrinsvis ha omtrent samme viskositet, men anvendelse av materialer med forskjellig viskositet kan lettes ved at der i ekstruderingsslissenes område forekommer en plutselig innsnevring av gjennomstrømningstverrsnittet, således at der i disse slisser frembringes et vesentlig trykkfall.

Hvis ekstruderingen på de forskjellige steder av tverrsnittet av hver sliss 4, henholdsvis 5, skjer med samme hastighet, skal delene 6 og 7 fortrinsvis rotere med samme hastighet, men i motsatt retning. I praksis forekommer det imidlertid i alminnelighet forskjeller mellom ekstruderingshastighetene over tverrsnittet av hver sliss, og denne omstendighet i forbindelse med den omstendighet at viskositeten av materialene ikke er ens, medfører en tilbøyelighet til forskjellig uttrekning ved de to overflater. For å kompensere for slike forskjeller bør delene 6 og 7 i alminnelighet ikke rotere med nøyaktig samme hastighet (i forhold til slissrekken som kan stå stille eller rotere), men hastighetene bør fortrinvis avstemmes slik at strukturen blir så regelmessig som mulig. Dette er imidlertid ikke noe vesentlig trekk, og det er i virkeligheten endog mulig å la de to deler 8 og 9 rotere i samme retning, men med forskjellig hastighet i forhold til slissrekken. Herved oppstår det i alminnelighet et stort område av fibertykkelser, hvilket under visse omstendigheter kan være tilstrebt.

Det ligger innenfor oppfinnelsens ramme å anbringe slissrekken 4,5 enten i delens 6 eller i delens 7 vegg. Også i dette tilfelle frembringes det i alminnelighet et stort område av fibertykkelser.

Det første materiale kan være et vilkårlig ekstruderbart termoplastisk materiale, som egner seg for fremstilling av fibermateri-aler. Det kan enten være helsyntetisk eller halvsyntetisk. Det kan ennvidere anvendes prepolymere, som f.eks. polyisocyanat/polyol-forbindelser. Modningen av prepolymere bør fortrinsvis gjennomføres før kløvningsoperasjonen. Det annet materiale kan endog være et ikke-polymert materiale, i så fall i alminnelighet en pasta med passende viskositet.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av et garnmateriale ved oppdeling av en materialbane eller oppdeling av tykkere filamenter,

   karakterisert ved at et første flytende, ekstruderbart polymermateriale ledes til et første sett kanaler i et stort antall kanaler, som er anbrakt i ringform, mens et annet flytende ekstruderbart materiale ledes til et annet sett kanaler, som er anbrakt vekselvis i forhold til de nevnte første kanaler, og at de flytende materialer presses gjennom en sirkulær åpningsrekke (4,5) og ledes inn i et sirkelformet samlekammer (6,7), som strekker seg langs med den sirkulære åpningsrekke, at den ene side av samlekammeret bringes til å rotere i forhold til den andre, slik at sidene av de gjennom åpningene (4,5) uttredende lameller, under deres bevegelse gjennom ekstruderingsapparatet, trekkes ut i innbyrdes motsatte retninger, og at forbindelsene mellom lamellene av det nevnte første polymermateriale i det vesentlige kløves.
2. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert v e d at det i hver lamell av det første polymere materiale ved oppdeling frembringes i det vesentlige parallelle spalter.
3. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert v e d at den nevnte oppdeling i det minste delvis foretas i flytende tilstand før avtrekkingen fra ekstruderingsapparatet.
4. 4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert v e d at det andre ekstruderbare materiale inneholder et slippemiddel.
5. 5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de fore-gående krav, karakterisert ved at det første polymermateriale orienteres'før det ekstruderende materiale kløves.