NO150725B - Fremgangsmaate for fremstilling av spinnflor - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av spinnflor av termoplastiske kunststoffer der egenskapene, fremfor alt rivefastheten, forbedres.

Fra DE-A-1 900 265 henholdsvis US-A-3 772 417 er det kjent en fremgangsmåte der spinnflor bestående av praktisk talt endeløse, tilnærmet tilfeldig liggende tråder og som i en retning har en høyere rivfasthet enn i retningen loddrett på denne, for å for-bedre egneskapene strekkes i én eller flere retninger ved temperaturer såvidt under smeltetemperaturen. For polypropylen ligger temperaturen f. eks. ved 110 - 124°C. Man går ut fra slike flor hvis tråder er sammensveiset eller sammenklebet i krysningspunktene og strekningen skjer i en grad som forstørrer overflaten med en faktor ca. 15. Da krysningspunktene er stivt fiksert for de ved denne fremgangsmåte anvendte flor bevirkes det på denne måte en strekning av de enkelte tråder med sterkt variable enkelt titere hvorved det kan oppstå titervariasjoner for enkelttrådene på en tierpotens. I tilfeller der det for den endelige anvendelse av floren er nødvendig med en større langsfasthet enn tverrfasthet skjer strekningen fortrinnsvis kun i en retning. En strekning i flere retninger, f. eks.

to eller tre retninger, skjer i de tilfeller der man i det vesentlige vil ha samme rivfasthet i flere retninger langs fiberplanet. Strekningen skjer herved over en oppvarmet bremse-sko.

I DE-A-2 639 466 er det beskrevet at egenskapene for stabel-fiberflorene, hvis enkeltfibre er orientert på tvers av banen, kan forbedres ved at de først strekkes i lengderetningen og deretter nåles, deretter strekkes nok en gang i lengderetningen og til slutt i tverretningen. Derved økes målbestandigheten og fastheten for disse flor.

Videre er det fra DE-A-2 239 058 kjent at ved ikke festede og tilfeldig liggende stabelfiberflor med relativt korte fibre, som er gitt et regelmessig mønster ved hjelp av mekaniske eller fluide krefter, kan få forbedret sin tverrivfasthet ved strekking i tverretningen ved samtidig krymping i lengderetningen, uten at mønsteret som består av regelmessig tykke og tynne områder ødelegges. Dette kan tvertimot ved en ytterligere etter-behandling med fluide krefter som bevirker en omorientering av de relativt korte fibre, helt gjenopprettes.

Til slutt foreslås det ifølge DE-A-1 635 634 flor, som er gitt en sterk orientering i tverretningen og der rivfastheten i lengderetningen foreslås forbedret idet de strekkes i lengderetningen under nålingene. Denne strekking som samtidig har til følge en ukontrollert tverrinnsnevring skal bevirke at fiberflor som legges i områder i en vinkel på 10 - 15° med hverandre trekkes i en slik grad under den første nåling at fibrene til slutt ligger i en vinkel på 45°C til hverandre og der fikseres.

Denne prosess som under nålingen kun kan skje under en rekke små skritt, krever store apparaturer av for eksempel nålemaskin-en og arbeidet med liten innstikkshastighet og høy utgangshast-ighet og i tillegg må forflyttes da det ellers vil oppstå striper i floret. I dette DE-A henvises også til at en enkel rykking av floren ikke er mulig, da det danner seg tynne områder som trekkes til brudd ved ytterligere strekking.

Spinnfloret som er bygget opp av praktisk talt endeløse og tilnærmet helt tilfeldig avlagte tråder av termoplastiske kunststoffer har vært kjent i lang tid. De fremstilles for det meste ved avlegging av tråd umiddelbart etter spinningen og etter strekkingen, fortrinnsvis ved hjelp av luft. Med den anvendte avlegningsmetode varierer også målet på tilstedeværelsen av rester av parallelle trådbunter. En ideell og totalt ikke-orientert anordning oppnås som regel ikke slik at slike flor så og si alltid har en høyere rivfasthet i en retning, i en retning loddrett loddrett på denne.

Ved en rekke anvendelser for eksempel ved grunnbygg, kommer det ikke bare an på fastheten i en retning, men på denne i alle retninger. Dette betyr at det ved anvendelse er den laveste rivfasthet som er utslagsgivende slik at florens styrke må velges etter den laveste rivfasthet. Dette betyr imidlertid en kostnadsøkning som forhindrer mange stortekniske anvendelser.

Foreliggende oppfinnelse har således til oppgave å utjevne rivfastheten for slike flor i loddrett på hverandre stående retninger, hvorved den lavere rivfasthet i en av de to retninger heves betydelig uten at trådene selv strekkes og trådtiteren blir u-regelmessig. Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen ved at floren føres strekningen nåles og strekningen skjer i retning av den lavere rivfasthet med 2o - 200% av den angjeldende opprinnelige dimensjon, hvorved dimensjonen i den derpå loddrett stående retning enten bibeholdes eller på forhånd eller samtidig endres i området -10% av den opprinnelige dimensjon.

Strekningen skjer derved på kjent måte ved en temperatur av

85 - 25°C under trådmaterialets krystallitt smeltepunkt.

På denne måte økes rivfastheten'selv om samtidig flaten for floren forstørres på bekostning av vekten pr. flateenhet. Det faktum at man likevel oppnår en høyere minste rivfasthet åpner muligheten for en vesentlig mere økonomisk anvendelse av slike flor, fremfor alt på områder som veibygging, tunnelbygg, vann-bygg o.s.v., da det her praktisk talt bestandig kommer an på

2 kraft-utvidelsesforholdet, men ikke på florvekten pr. m , hvorved man med den samme vekt av et flormaterialé kan belegge større flater.

Det faktum at man kan forsterke en nålet flor der kryssnings-punktene altså ikke er slik festet at de ikke går opp, er overraskende, da man skulle vente at enkelte tilstedeværende tynne områder skulle aksenteres eller at det sogar skulle opptre hull. Dette er dog ikke tilfelle, snarere oppnås en jevnere fordeling av de tilfeldige avlagte tråder, hvorved tråder som ligger i slynger går over i strukket tilstand med tiltagende strekkningsgrad, noe som gir floren en større fast-het. Alt dette kan imidlertid kun oppnås når strekkningen skjer i et bestemt temperaturområde avhengig av krystallittsmeltepunktet.

Gjenstand for foreliggende oppfinnelse er således en fremgangsmåte for fremstilling av spinnflor av termoplastiske kunststoffer og med forbedrede egneskaper, og fremgangsmåten karakteriser-es ved at spinnflor av praktisk talt endeløse og tilnærmet tilfeldig avlagte tråder og som har en høyere rivfasthet i en retning enn i en retning loddrett på denne, og som er festet ved nåling, trekkes ved en temperatur som ligger 85 - 25°C under krystallittsmeltepunktet i den retning som oppviser den laveste rivfasthet, der trekkningen skjer til 20 - 200% av den opprinnelige lengde, hvorved lengden i en retning loddrett på denne enten bibeholdes eller før eller samtidig forandres til

-10% av den opprinnelige lengde.

Forutsetningen for at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal lykkes er at man går ut fra en ved nåling festet flor. For oppnåelse av gode egenskaper, fremfor alt ved høyere utvidelses-forhold, er det hensiktsmessig å velge en ikke altfor svak nåling. Fortrinnsvis går man ut fra flor som er nålet i en slik grad at fasthetsøkningen på grunn av nålingen minst utgjør 50% av den optimalt oppnåbare fasthetsøkning ved nåling. Dette oppnås f. eks. ved anvendelse av nåler av typen 15x18x34/3 tommer ved ca. 100 innstikk/cm 2 henholdsvis ved slike av typen 15x18x 36/3 tommer ved 120 innstikk/cm 2. Spesielt gunstige resultat-er oppnås når man anvender flor som forarbeides med de nevnte

nåletyper med ca. 80-200 innstikk/cm 2.

Flor av endeløse fibre av den ovenfor angitte type har som oftest en lavere rivfasthet i tverretningen. Slike flor strekkes ifølge foreliggende oppfinnelse i -tverretning, noe som er mulig i en i og for seg kjent spennramme.

Man kan imidlertid også anvende strekkapparater der floren tas opp på skiver som langs omkretsen er utstyrt med tenner og hvis plan står tilnærmet loddrett på florplanet og som er anordnet 1 spiss vinkel til bevegelsesretningen for floren på en slik måte at floren ved passering av omkretsen av skiven trekkes fra hverandre. En slik innretning er f. eks. beskrevet i DE-A-2 401 614.

Blir florene av endeløse fibre dog bragt til en bestemt flor-tykkelse før nålingen ved hjelp av "Tafeln", er det hyppigste

lengderetningen som oppviser den lavere rivfasthet.

I disse tilfeller må da floren strekkes i lengderetningen, noe som f. eks. kan skje spesielt gunstig ved hjelp av en i og for seg kjent valsestrekkmetode med kort valsespalt. Det er imidlertid også kjent andre langsstrekkemetoder hvorved man må passe på å unngå en for sterk innsnevring av floren for å over-holde grensene ifølge oppfinnelsen. Dette kan man oppnå idet man f. eks. avbryter langsstrekkesonene i sonene der man bring-er floren til den ifølge oppfinnelsen foreskrevne bredde ved hjelp av en tverrspenningsinnretning, d.v.s. en bredde som ligger innenfor -10% av den opprinnelige bredde. Også når det gjelder tafflede flor blir den tilfeldige anordning av de ende-løse fibre påvirket ved strekkningen ifølge oppfinnelsen. Med en omorientering av enkelte fibre som ved tafflingen er gitt en bestemt vinkel som forandres, slik dette oppnås ifølge DE-A-1 635 634 ved en strekkning av stabelfiberflor under nålingen, har strekkningsprosessen ifølge oppfinnelsen intet å. gjøre, selv hvis det gjelder tafflede flor av endeløse fibre.

Valget av strekkningsgraden innnefor området ifølge oppfinnelsen retter seg etter de verdier man ønsker å oppnå. Hvis man f. eks. vil øke rivfastheten i den svakere retning f. eks. med 15-20% uten å gi avkall på fastheten i lengderetningen velges hensiktsmessig en lett strekkning på 20-30%. Jo høyere strekkningsgraden velges i den svakere retning, jo mer reduser-es rivfastheten i den sterkere retning, slik at ved en strekkning på 60-100% med henblikk på rivfastheten oppnås tilnærmet isotrope flor, hvis rivfastheter ligger i det midlere området mellom de opprinnelige rivfastheter i lengde- og tverrretning. Da den laveste rivfastheten er utslagsgivende for anvendelses-formålet, kan floren således etter behandlingen ifølge oppfinnelsen anvendes under sterkere belastninger enn utgangsfloren.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er anvendbar på flor av endeløse tråder av alle termoplastiske kunststoffer slik som polyamid, polyester og polyolefin. Spesielt foretrukket er flor av propylenhomo- og kopolymerer og polyester. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvis-ning til de ledsagende eksempler. De der i angitte rivfasthets-og bruddutvidelsesverdier er bestemt i henhold tri DIN 53857.

Eksempel 1:

En nålet flor av endeløse fibre av polypropylen med følgende kjenntall: spennes uten lengdetrekkning i en spennramme og utvides ved en temperatur på 130°C på kontinuerlig måte 20% i tverretningen. Etter utgang fra varmluftovnen blir floren tatt ut av spennrammen og viklet opp kontinuerlig. Den hadde følgende kjenntalli

Floren har altså ved omtrent lik lengderivfasthet en tverrfasthet som er øket med ca. 50 N.

I motsetning til dette har en ved vanlig spinning fremstilt og ikke strukket flor med en flatevekt på 220 g/m 2 følgende kjenntall:

Floren som er fremstilt ifølge oppfinnelsen er altså overlegen med henblikk på rivfastheten.

Eksempel 2:

Den samme flor som er beskrevet i eksempel 1 innføres i en spennramme og trekkes av med en slik hastighet at den før den gripes av siderennene strekkes 10% i lengderetningen ved romtemperatur. Deretter strekkes den i tverretningen ved ca. 20% ved 130°C. Etter uts<p>enning og avkjøling oppnås en flor med følgende kjenntall:

I motsetning til dette har en ved spinning og avleggning fremstilt flor av endeløse fibre av polypropylen med en flatevekt på 200 g/m 2 i lengderetningen kun en rivfasthet på 570 N og i tverretningen på 230 N, samt en bruddutvidelse mot 90% henholdsvis 135%.

Eksempel 3:

En sterkt nålet flor av endeløse fibre av polypropylen med følgende kjenntall: strekkes 40% i tverretningen i en spennramme utenfor utgående lengdestrekkning ved 135°C. Etter avkjøling har florene følg-ende kjenntall:

I motsetning til dette har en flor med 230 g/m 2, fremstilt som den som utgangsmateriale anvendte flor, en langsrivfasthet på 6 50 N og tverrivfasthet på kun 290 N, samt en bruddutvidelse på 85% henholdsvis 125%.

Eksempel 4:

En flor av polypropylen med følgende kjenntall:

strekkes i en spennramme uten strekkning på forhånd i lengderetningen i 60% ved 135°C.

Den således oppnådde flor hadde følgende kjenndata:

Sammenlignet med dette hadde en flor som var fremstilt ved den samme fremgangsmåte som utgangsfloren, men som dog hadde en flatevekt på 180 g/m 2en langsfasthet på 530 N og en tverrfasthet på 200 N, samt en bruddutvidelse på 95% henholdsvis 150%.

Eksempel 5:

Den i eksempel 4 beskrevne flor trekkes i tverretningen 60% ved 14 0°C hvorved man samtidig i lengderetningen tillater en innsnevring på 10%. Man oppnår derved en flor med følgende kjenntall:

Sammenlignet med dette hadde en flor, som var fremstilt ved samme fremgangsmåte som utgangsfloren, men som dog hadde en flatevekt på 200 g/m 2 en rivfasthet i lengderetningen på 570 N og i tverretningen på 230 N, samt en bruddutvidelse på 90% henholdsvis 135%.

Eksempel 6;

En nålet flor av endeløse fibre av polypropylen med følgende kjenntall: strekkes 100% i tverretningen på kontinuerlig måte i en spennramme ved 135°C uten lengdestrekking på* forhånd. Etter utgang av varmluftovnen hadde floren følgende kjenntall:

den opprinnelige høye forskjell mellom rivfastheten i lengderetningen: tverretning = 2,2 :1 kunne utlignes ved strekkfrem-gangsmåten til et forhold mellom lengderetning: tverretning = 1,2 : 1, hvorved tverrivfastheten etter strekkning i den 44% lettere flor var øket fra 6% fra 514 N til 545 N.

Eksempel 7:

En nålet flor av endeløse fibre av polypropylen og med følgende kjenntall: strekkes i tverretning i spennramme ved 135°C 120% uten forutgående lengdestrekking. Etter avkjøling etter varraluftovenen hadde floren følgende kjenntall:

Ved en reduksjon av flatevekten på 53% ble rivfastheten i lengderetningen redusert kun med 33% og rivfastheten i tverr-retningen redusert kun med 25%, dog var forholdet mellom langs-rivfastheten og tverrivfastheten utlignet fra 1,87: til 1,66 :1.

Eksempel 8:

En nålet flor ifølge eksempel 1 med følgende kjenntall:

strekkes 1-40% i tverretningen ved 135°C i en tverramme uten forutgående lengdestrekking. Etter avkjøling hadde floren følgende kjenntall-r

Ved en reduksjon av flatevekten på 53% ble rivfastheten i lengderetningen redusert med 43%, men den i tverretningen kun med 25%, mens forholdet mellom rivfasthet i lengde- og tverr-retningen ble utlignet fra 2,2 : 1 til 1,66 : 1.

Eksempel 9:

En nålet flor ifølge eksempel 1 med følgende kjenntall: ble strukket i tverretningen 180% ved 135°C i en spennramme uten forutgående lengdestrekkning. Etter avkjøling hadde floren følgende kjenntall:

Ved en flatevektsreduksjon på 62% ble rivfastheten i lengderetningen kun redusert med 33% og den i tverretningen med 36%, mens forholdet mellom rivfastheten i lengde- og tverretningen ble utlignet fra 1,93 : 1 til 1,84 : 1.

Eksempel 10;

En nålet flor ifølge eksempel 1 med følgende kjenntall: strekkes 140% ved 135°C i en spennramme med 10% lengdestrekkning. Etter avkjøling hadde floren følgende kjenntall: Ved en reduksjon av flatevekten på 66% avtok rivfastheten i lengderetningen kun med 42% og den i tverretningen med kun 25%, derimot ble forholdet mellom rivfastheten i tverr- og lengderetningen utlignet fra 2,25 : 1 til 1,72 : 1.

Eksempel 11:

En nålet flor ifølge eksempel 1 med følgende kjenntall: strekkes i tverretningen med 140% ved 135°C i en spennramme etter 10% lengdekrymping. Etter avkjøling hadde floren følg-ende kjenntall:

Ved en reduksjon av flatevekten på 51% avtok rivfastheten i lengderetningen kun med 44% og den i tverretningen sogar kun med 22%, derimot ble forholdet mellom rivfastheten i lengde-og tverretningen utlignet fra 2,25 : 1 til 1,60 :1.

Eksempel 12:

En nålet flor av endeløse fibre av polypropylen med følgende kjenntall: strekkes 80% i tverretningen på kontinuerlig måte ved 135°C uten lengdestrekking i en spennramme. Etter utløp fra varmluftovnen tas floren ut av spennrammen og vikles opp kontinuerlig. Floren hadde følgende kjenndata:

I motsetning til dette har en ved vanlig spinning fremstilt og ikke strukket flor med en flatevekt på 150 g/m 2følgende kjenntall:

Hvis den samme flor med en flatevekt på 230 g/m 2 strekkes kun 80% i tverretningen ved 136°C etter at den på forhånd strekkes <1 >i lengderetningen med 10% ved romtemperatur oppnår man en flor med følgende kjenntall:

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av spinnflor av termoplastiske kunststoffer der spinnflor bestående av praktisk talt endeløse, i tilnærmet tilfeldig orden liggende tråder, som i en retning oppviser en høyere rivfasthet enn i den derpå loddrett stående retning, strekkes i en retning ved temperaturer på 85 - 25°C under krystallittsmeltepunktet for trådmaterialet, karakterisert ved at floren nåles før strekkning og at strekkningen skjer i retning av den lavere rivfasthet i en grad av 20 - 200% av den opprinnelige dimensjon, mens dimensjonen i den derpå stående retning enten bibeholdes eller endres før eller samtidig i området -10% av den opprinnelige dimensjon.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man går ut fra en flor med endeløse tråder med høyere rivefasthet i lengderetning enn i tverretning og at floren strekkes 20 - 200% i tverretning.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man går ut fra en tafflet flor med endeløse tråder med høyere tverrfasthet enn lengdefasthet og at floren strekkes 20 - 200% i lengderetningen.