WO2003002796A1 - Verfahren und einrichtung zur herstellung von fäden, sowie nach dem verfahren hergestellter faden - Google Patents

Verfahren und einrichtung zur herstellung von fäden, sowie nach dem verfahren hergestellter faden Download PDF

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WO2003002796A1
WO2003002796A1 PCT/CH2002/000348 CH0200348W WO03002796A1 WO 2003002796 A1 WO2003002796 A1 WO 2003002796A1 CH 0200348 W CH0200348 W CH 0200348W WO 03002796 A1 WO03002796 A1 WO 03002796A1
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spunbonded nonwoven
spunbonded
ribbon
filaments
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PCT/CH2002/000348
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Inventor
Christian Griesshammer
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Maschinenfabrik Rieter Ag
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    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/02—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments
    • D04H3/03—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments at random
    • D04H3/033—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments at random reorientation immediately after yarn or filament formation
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/02—Yarns or threads characterised by the material or by the materials from which they are made
    • D02G3/06—Threads formed from strip material other than paper
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/16—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic filaments produced in association with filament formation, e.g. immediately following extrusion

Definitions

  • the invention is in the field of textile industry and relates to a method and a device according to the preambles of the corresponding independent claims.
  • Process and device are used to produce filaments of staple fibers, which are made of synthetic or natural polymers (man-made fibers).
  • the invention further relates to the thread produced by the method.
  • Threads or yarns made of chemical fibers are produced for example by direct spinning.
  • endless filaments are produced in a primary spinning process from a synthetic or natural polymer, a large number of filaments are combined into a cable, the cable is stretched for a desired orientation of the macromolecules in the filaments by a predetermined amount and then fixed Stretched and fixed cables processed by tearing or cutting into an array of staple fibers arranged substantially parallel to each other and this fiber strand is fed to a spinning station where it is refined and subjected, for example, a rotation distribution, so that a yarn is formed.
  • non-wovens directly flat structures
  • the filaments produced in the primary spinning process are usually deposited in a random orientation and solidified into a spunbonded web.
  • the filaments are usually stretched between their exit from the spinnerets and the depositing with the aid of fluid streams, such that they are oriented in the spunbonded partially in the filament direction
  • Have molecular structure Since for the production of spunbonded usually broad spin bars are used with arranged in lines spinnerets, it is not common, but conceivable to spin the filaments as for the production of cables from circularly arranged nozzles and then (before depositing) using godets to stretch. In such a way it would be possible to produce spider webs in whose filaments the macromolecules are aligned completely or to a predetermined degree.
  • a method and apparatus for producing staple fiber yarns consisting at least in part of chemical fibers in which a staple fiber band composed at least partially of synthetic fibers is refined and then yarn-formed is subjected, characterized in that the staple fiber strand is a spunbonded ribbon or a composite ribbon, the refinement being accomplished by stretching the sliver by, as known per se, refining the fiber strand by mechanical warping while sliding the fibers toward one another.
  • Another variant of the refinement consists of dissolving the fiber structure into individual fibers in an opening roller (toothed roller) and spinning these individual fibers into a yarn in a spinning system, for example a rotor open-end system or an air spinning system.
  • the invention now has the object of demonstrating a process for the production of staple fibers made of synthetic or natural polymers, wherein the threads produced by the process do not have the qualitative defects of threads from direct spinning, but this particular strength , Processability and application are equivalent.
  • the process should be as simple as the direct spinning process and feasible with a simple device. It is a further object of the invention to provide a device for carrying out the method.
  • the process according to the invention is based on the process described in the abovementioned Swiss or Japanese patent specification, thus comprising the following process steps: primary spinning of filaments (advantageously combined with fluid-dynamic stretching of the filaments for the partial orientation of the macromolecules in the filament direction), depositing the filaments, solidifying the deposited filaments into a spunbonded nonwoven, longitudinally splitting the spunbonded web into spunbonded ribbons and producing a filament from the spunbonded ribbons, advantageously by rotation (eg twisting) or false twisting (For example, false twist air spinning method).
  • the spunbonded ribbon before the thread production
  • the thread after the thread production
  • the fiber structure is compacted on the one hand (stretching of the fiber structure), that is, the arrangement of the fibers in the ribbon or thread, which has arisen from the usually confused position of the spunbonded is changed so that fibers or fiber areas more aligned in the longitudinal direction of the ribbon or thread.
  • the ribbon or thread cross-section decreases and the strength increases.
  • fibers and in particular fiber regions are stretched (stretching of the fibers), that is, the macromolecules in the fibers are aligned more in the fiber longitudinal direction.
  • the fiber cross-section decreases and the fiber strength increases.
  • the second effect of stretching occurs only when the filament laydown is tuned to the filament extensibility (stretch force) and stretch process (pinch point spacing) such that upon stretching, fiber areas are stretched before bonds made by consolidation break between fibers.
  • spunbonded tapes made from thermally bonded spunbonded webs of partially stretched polypropylene filaments and stretched by a factor of between 1.3 and 1.5 and then thermally fixed yield twisted yarns that are barely elastically extensible and their strength in the range of strength of spun staple yarns from fully oriented filaments of the same material.
  • the stretching is carried out prior to the conversion of the spunbond ribbon into a thread (e.g., rotation pitch) or thereafter.
  • a thread e.g., rotation pitch
  • the elongated molecular structure of the fibers produced by the stretch and the fiber structure produced by the stretch are heat set prior to rotation or thereafter.
  • the thread can either be wound or entered into a fixer described later and then reeled or subjected to further twist before the twisted thread is wound up.
  • the ribbon or thread is optionally brought to an elevated temperature and stretched for example between two clamping points.
  • the stretching parameters eg distance between the two clamping points, drawing ratio and the stretching force
  • the stretching parameters are to be determined experimentally for different fiber materials and different production methods for the spunbonded nonwoven. Since for a compaction of the ribbon or thread (stretching of the fiber structure), the distance between the terminal points should not be too small and for maximum stretching of the fibers (fiber extension) this distance as small as should be possible, the character of the thread to be produced can also be influenced by the choice of the stretching parameters relevant.
  • Figure 1 shows a first exemplary embodiment of the inventive
  • FIG. 2 shows a second, exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a third, exemplary embodiment.
  • Figures 1 to 3 show in a very schematic manner, various exemplary embodiments of the inventive device for carrying out the inventive method. These all have a primary spin agent 1 for producing a multiplicity of endless filaments 10 made of a synthetic or natural polymer, as well as a nonwoven conveyor 2, on which the filaments are deposited and conveyed away, a solidification agent 3 for solidifying the deposited filaments into a spunbonded web 11, a release agent 4 for longitudinally separating the spunbonded fabric 11 in a plurality of spunbonded tapes 12 and a thread-generating means 5, for example for the rotation of at least one spunbond webband 12th
  • the device according to the invention has an extender 7 for stretching the spunbonded ribbon 12 or the filament 13 and optionally a fixing means 8 for fixing the stretched spunbonded ribbon 12 or filament 13.
  • This thread may either be the aforementioned thread 13 from the present process for the production of a thread, or it may be a thread from said Swiss patent application or a thread from said Japanese patent application.
  • the devices according to FIGS. 1 to 3 differ only in the order of the listed means 1 to 8 in the process direction (running direction of spunbonded fabric 11, spunbonded ribbon 12 and filament 13), in particular due to the positioning of the extender 7 and the fixing means 8.
  • the spunbonded ribbon 12 is stretched and fixed prior to its processing into the thread 13; in the device according to Figure 2, the Spinnvliesbändchen 12 is stretched prior to processing to the thread 13 and fixed as a thread 13 (after processing the Spinnvliesbändchens to the thread); in the device according to Figure 3, the thread 13 is stretched and optionally fixed (after processing the spunbond ribbon to the thread).
  • the method according to the invention can be carried out completely on-line if the successive method steps, in particular their speeds, can be correspondingly coordinated with one another.
  • the method can also be interrupted between steps, as indicated by dot-dashed lines in the figures Arrows is indicated. Intermediates are produced for such interruptions: eg spunbond rolls 11.1 or spools 12.1 to 12.3 of unstretched, unfixed or stretched and fixed spunbonded tapes, spools 13.1 to 13.3 of stretched and fixed, unfixed or unstretched thread, or other warp formations of webs or tapes.
  • Such rolls, spools, or other storage formations may be stored and / or transported between successive process steps, and may be fed to subsequent process steps in different orders and combinations than those produced by previous process steps.
  • an aforementioned intermediate coil it may be a newly supplied coil with a thread produced in another method, namely a thread of the Swiss, or the Japanese patent application.
  • the primary spin agent 1 for producing a plurality of continuous filaments 10 from an artificial or natural polymer is a device known per se from the primary spinning industry, which has a plurality of advantageously in parallel rows arranged spinnerets from which the plastic polymer material is pressed and pulled ,
  • the primary spin agent 1 is also equipped with device parts with which the filaments produced in the primary spinning step 10 are stretched for a partial orientation of the macromolecules, for example by fluid flows, as indicated in the figures by arrows 1.1.
  • the nonwoven conveyor 2 is in a conventional manner, for example, a conveyor belt through which air is sucked for depositing the filaments 10 (not shown). It is also possible to move the conveyor belt transversely to its conveying direction back and forth for an at least roughly ordered storage or to move the arrangement of spinnerets relative to the conveyor belt rhythmically.
  • the solidifying agent 3 comprises, for example, heated pressing means between which the filament tray is pressed for thermal strengthening. But there are also solidifications by means of adhesive (chemical hardening) or by cold pressing or swirling, so mechanically acting solidifying agents (eg cold bonding or calendering) used.
  • the release agent 4 for the longitudinal separation of the spunbonded fabric 11 in the spunbond ribbon 12 is, for example, a mechanical or a fluid-dynamic cutting means.
  • the spunbonded fabric 11 can be separated longitudinally, for example on-line with suitable blades or scissors, by tearing, by water jet cutting or by laser cutting, wherein the resulting spunbonded tapes 12 are then advantageously wound up (ribbon spool 12.1).
  • the spunbonded fabric 11 can also be rolled up before the longitudinal separation (spunbonded rolls 11.1), in which case the spunbonded roll 12.1 is cut into slices (not shown), for example by a sanding cut by means of circular knives.
  • the thread-producing means 5 is advantageously a means by which a rotation (real or false twist) is produced in the fed spunbonded ribbon, for example a twisting device known per se (ring, cup, bell or wing twisting device), a double-wire or multiwire twisting device or a device for fluid-dynamic (eg by means of air nozzles) or mechanical (eg by means of friction rollers) generating a false twist. It is also possible to supply to such a device two optionally different spunbonded tapes 12 and to turn them together.
  • a twisting device known per se ring, cup, bell or wing twisting device
  • a double-wire or multiwire twisting device or a device for fluid-dynamic (eg by means of air nozzles) or mechanical (eg by means of friction rollers) generating a false twist.
  • the extender 7 and / or the fixing means 8 may be integrated in the thread-generating means 5 (e.g., spinning station of ring-winding machine with integrated drafting system).
  • the spunbond ribbon is fed on-line or from spool or can, twisted or false twist devices, double wire or multiwire twisting devices from spools. Since the twisting devices supply wound-up threads, they are particularly suitable for embodiments of the method according to the invention in which the Spunbonded ribbon 12 is stretched and optionally fixed (embodiment of the inventive method according to Figure 1). From false twist devices, the thread is withdrawn and optionally wound up after further processing steps (eg stretching, fixing, dyeing) by means of a winding device. For this reason, these devices are particularly suitable for the processing of unstretched and / or unfixed spunbonded tapes 12 (embodiment of the inventive method according to Figure 2 or 3).
  • the extender 7 for stretching the spunbonded ribbon 12 or the thread 13 is, for example, a drafting system with press roller pairs (e.g., input side ribbon pair and output side pair of rolls).
  • press roller pairs e.g., input side ribbon pair and output side pair of rolls.
  • godets stripping rollers pairs, -Duos, -Trios, etc.
  • galettes are heated, so that to be stretched spunbonded ribbon 12 or thread 13 to one for the Stretching suitable temperature can be brought.
  • the fixing means 8 for fixing the stretched structure of the fiber structure in the spunbond ribbon 12 or thread 13 and the elongated molecular structure in the fibers is substantially equipped for a given heat treatment, that is for heating the fiber material to a predetermined temperature, for holding at this temperature and for cooling with a predetermined temperature gradient. With a fixation of the thread 13, this can also be carried out off-line on the wound-up thread (embodiment of the method according to the invention according to FIG. 2).

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Abstract

Zur Herstellung eines Fadens (13) aus Stapelfasern, die aus einem synthetischen oder natürlichen Polymer hergestellt sind, werden aus dem Polymer in einem primären Spinnschritt endlose Filamente (10) hergestellt, werden die Filamente (10) beispielsweise in einer Wirrlage abgelegt und zu einem Spinnvlies (11) verfestigt, wird das Spinnvlies (11) längs in eine Mehrzahl von Spinnvliesbändchen (12) aufgetrennt und wird je mindestens ein Spinnvliesbändchen (12) beispielsweise durch Zwirnen in einen Faden (13) verarbeitet. Zur Reduktion der Elastizität des Fadens (13) und zur Vergrösserung seiner Festigkeit wird das Spinnvliesbändchen (12) oder der Faden (13) gestreckt und nach der Streckung gegebenenfalls fixiert. Dabei werden die endlosen Filamente (10) miteinander verbunden, die miteinander verbundenen Filamente (10) zu miteinander verbundenen Stapelfasern gewandelt, die miteinander verbundenen Fasern in Längsrichtung ausgerichtet und gestreckt und die durch die Streckung erzeugte Molekularstruktur in den Fasern fixiert. Das Verfahren erlaubt die Herstellung von Fäden, die durch Direktspinnen aus gestreckten Kabeln erzeugten Garnen ähnlich sind.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Fäden, sowie nach dem Verfahren hergestellter Faden
Die Erfindung liegt auf dem Gebiete der Textilindustrie und betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung nach den Oberbegriffen der entsprechenden, unabhängigen Patentansprüche. Verfahren und Einrichtung dienen zur Herstellung von Fäden aus Stapelfasern, die aus synthetischen oder natürlichen Polymeren hergestellt sind (Chemiefasern). Die Erfindung betrifft ferner den nach dem Verfahren hergestellten Faden.
Fäden bzw. Garne aus Chemiefasern werden beispielsweise durch Direktspinnen hergestellt. Dafür werden in einem primären Spinnprozess aus einem synthetischen oder natürlichen Polymer endlose Filamente hergestellt, werden eine grosse Zahl von Filamenten zu einem Kabel zusammengefasst, wird das Kabel für eine gewünschte Orientierung der Makromoleküle in den Filamenten um ein vorgegebenes Mass gestreckt und dann fixiert, wird das gestreckte und fixierte Kabel durch Zerreissen oder Zerschneiden zu einem Verband von im wesentlichen zueinander parallel angeordneten Stapelfasern verarbeitet und wird dieser Faserverband einer Spinnstelle zugeführt, wo er verfeinert und beispielsweise einer Drehungserteilung unterzogen wird, so dass daraus ein Garn entsteht. Das Direktspinnen ist zwar ein einfaches Verfahren, verlangt aber für die Filament-Konvertierung (Herstellung der Stapelfasern aus den endlosen Filamenten des Kabels) eine entsprechend eingerichtete Spinnmaschine und eignet sich nur beschränkt für die Herstellung von Garnen hoher Qualität, da es äusserst schwierig ist, zyklisch wiederkehrende Variationen der Fasermenge pro Längeneinheit vollständig zu vermeiden.
Es ist auch bekannt, aus endlosen Filamenten direkt flächige Gebilde (sogenannte „non-wovens") herzustellen, dadurch, dass die im primären Spinnprozess hergestellten Filamente üblicherweise in einer Wirrlage abgelegt und zu einem Spinnvlies („spun- bond") verfestigt werden. Dabei werden die Filamente üblicherweise zwischen ihrem Austritt aus den Spinndüsen und dem Ablegen mit Hilfe von Fluidströmen gestreckt, derart, dass sie im Spinnvlies eine teilweise in Filamentrichtung orientierte Molekularstruktur aufweisen. Da für die Herstellung von Spinnvliesen üblicherweise breite Spinnbalken mit in Linien angeordneten Spinndüsen verwendet werden, ist es nicht üblich, aber denkbar, die Filamente wie für die Herstellung von Kabeln aus kreisförmig angeordneten Düsen zu spinnen und dann (vor dem Ablegen) mit Hilfe von Galetten zu strecken. In einer solchen Art wäre es möglich, Spinnviiese herzustellen, in deren Filamenten die Makromoleküle vollständig oder zu einem vorgegebenen Grad ausgerichtet sind.
Aus der Publikation US-6132661 ist es auch bekannt, ein Spinnvlies zu strecken, wobei durch eine entsprechende Vorrichtung dafür gesorgt wird, dass der Abstand zwischen den Klemmpunkten sehr klein ist. Dadurch wird erreicht, dass insbesondere die Filamente gestreckt werden und nicht die Vliesstruktur. Das Vlies bleibt denn auch im wesentlichen gleich breit.
Aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 63-22568 (Veröffentlichungsnummer 1- 201548) ist es bekannt, Fäden aus Chemiefasern herzustellen dadurch, dass aus endlosen Filamenten durch Ablegen und Verfestigen ein Spinnvlies hergestellt wird, dass das Spinnvlies längs in eine Mehrzahl von Spinnvliesbändchen aufgetrennt wird und dass die Spinnvliesbändchen durch Zwirnen zu Fäden verarbeitet werden. Diese Fäden werden gemäss der genannten Publikation durch Weben oder Stricken zu flächigen Gebilden weiter verarbeitet, wobei die flächigen Gebilde sehr elastisch sind und, wie das Spinnvlies, aus dem sie hergestellt sind, sehr saugfähig. Solche flächigen Gebilde sind also anwendbar zur Herstellung von Artikeln, die elastisch und saugfähig sein sollen, nicht aber für Artikel, die nicht elastisch sein sollen und deren Saugfähigkeit beispielsweise wenig relevant ist, Artikel also, die üblicherweise aus gesponnenen Stapelfasergarnen hergestellt werden.
In der schweizerischen Patentanmeldung Nr. 1 198/01 derselben Anmelderin wie die jetzige Anmeldung ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von Stapelfasergarnen, die mindestens teilweise aus Chemiefasern bestehen, bekannt, in welchen ein mindestens teilweise aus Chemiefasern bestehender Stapelfaserverband verfeinert und dann einer Garnbildung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapelfaserverband ein Spinnvliesbändchen oder ein Mischviiesbändchen ist, wobei die Verfeinerung durch Strecken des Faserbandes geschieht, indem, wie an sich bekannt, der Faserverband durch mechanisches Verziehen und dabei Gleiten der Fasern zueinander verfeinert wird. Eine andere Variante der Verfeinerung besteht darin, dass der Faserverband in einer Auflösewalze (Zahnwalze) zu Einzelfasern aufgelöst wird und diese Einzelfasern in einem Spinnsystem, beispielsweise einem Rotoroffenend-System oder einem Luftspinnsystem zu einem Garn versponnen werden.
Ein solches Garn wird, wie später beschrieben, mit der jetzigen Erfindung kombiniert, weshalb diese Schweizer Anmeldung mit der Nr. 1 198/01 ein integrierender Bestandteil der jetzigen Anmeldung ist.
Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Fäden aus Stapelfasern, die aus synthetischen oder natürlichen Polymeren hergestellt sind, aufzuzeigen, wobei die mit dem Verfahren hergestellten Fäden die qualitativen Mängel von Fäden aus Direktspinnverfahren nicht aufweisen, diesen aber insbesondere bezüglich Festigkeit, Verarbeitbarkeit und Anwendung gleichwertig sind. Dabei soll das Verfahren ähnlich einfach sein wie das Direktspinnverfahren und mit einer einfachen Einrichtung durchführbar. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren und die Einrichtung, wie sie durch die Patentansprüche definiert sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren basiert auf dem Verfahren, das in der oben genannten, schweizerischen oder japanischen Patentschrift beschrieben ist, weist also die folgenden Verfahrensschritte auf: primäres Spinnen von Filamenten (vorteilhaft kombiniert mit fluiddynamischem Strecken der Filamente zur teilweisen Orientierung der Makromoleküle in Filamentrichtung), Ablegen der Filamente, Verfestigen der abgelegten Filamente zu einem Spinnvlies, Längsauftrennen des Spinnvlieses in Spinnvliesbändchen und Herstellung eines Fadens aus den Spinnvliesbändchen, vorteilhafterweise durch Drehungserteilung (z.B. Zwirnen) oder Falschdrallerteilung (zum Beispiel Falschdrall-Luftspinnverfahren). Zusätzlich zu den genannten Schritten wird im erfindungsgemässen Verfahren das Spinnvliesbändchen (vor der Fadenherstellung) oder der Faden (nach der Fadenherstellung) gestreckt und nach dem Strecken vorteilhafterweise fixiert (thermofixiert).
Durch das Strecken des Spinnvliesbändchens oder Fadens wird der Faserverband einerseits kompaktiert (Streckung des Faserverbandes), das heisst, die Anordnung der Fasern im Bändchen oder Faden, die aus der üblicherweise wirren Lage des Spinnvlieses entstanden ist, wird dahingehend verändert, dass Fasern oder Faserbereiche mehr in Längsrichtung des Bändchens oder Fadens ausgerichtet sind. Dadurch nimmt der Bändchen- oder Fadenquerschnitt ab und die Festigkeit zu. Andererseits werden Fasern und insbesondere Faserbereiche gestreckt (Streckung der Fasern), das heisst, die Makromoleküle in den Fasern werden mehr in Faserlängsrichtung ausgerichtet. Dadurch nimmt der Faserquerschnitt ab und die Faserfestigkeit zu. Die zweite Wirkung der Streckung kommt nur zustande, wenn die Verfestigung der Filamentablage derart auf die Streckbarkeit der Filamente (Streckkraft) und auf den Streckprozess (Klemmpunktsabstand) abgestimmt wird, dass bei der Streckung Faserbereiche gestreckt werden bevor durch die Verfestigung hergestellte Verbindungen zwischen Fasern reissen.
Durch das Fixieren wird nicht nur die durch die Streckung der Fasern modifizierte Molekularstruktur in den Fasern sondern auch der durch die Streckung des Faserverbandes modifizierte Faserverband im Bändchen oder Faden fixiert (analog zur Fixierung einer Texturierung), wodurch die Elastizität und die Tendenz zum Schrumpfen (Einlaufen) des nach dem Verfahren hergestellten Fadens und eines aus solchem Faden hergestellten, flächigen Gebildes bedeutend reduziert und ihre Festigkeit erhöht wird. Es können also mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens Fäden und flächige Gebilde hergestellt werden, deren Eigenschaften vergleichbar sind mit den vorteilhaften Eigenschaften von Chemiefasergarnen aus Direktspinnverfahren, in denen vollständig gestreckte Filamente verarbeitet werden. Es zeigt sich, dass Spinnvliesbändchen, die aus thermisch verfestigten Spinnvliesen aus teilweise gestreckten Polypropylen-Filamenten hergestellt und um einen Faktor zwischen 1 ,3 und 1 ,5 gestreckt und dann thermisch fixiert werden, gezwirnte Fäden ergeben, die kaum elastisch dehnbar sind und deren Festigkeit im Bereiche der Festigkeit von gesponnenen Stapelfasergarnen aus vollständig orientierten Filamenten desselben Materials liegt.
Erfindungsgemäss wird die Streckung vor der Wandlung des Spinnvliesbändchens in einen Faden (z.B. Drehungserteilung) oder danach durchgeführt. Gegebenenfalls wird die durch die Streckung erzeugte Molekularstruktur der Fasern und die durch die Streckung erzeugte Faserverband-Struktur vor der Drehungserteilung oder danach thermofixiert.
Das heisst, es besteht die Möglichkeit, anstelle des genannten Spinnvliesbändchens einen beispielsweise aus der genannten schweizerischen Patentanmeldung oder aus der genannten japanischen Patentanmeldung erzeugten Faden der erwähnten Streckung zu unterziehen werden, in welcher, wie vorher erwähnt, die Makromoleküle in den Fasern in Faserlängsrichtung ausgerichtet werden.
Nach diesem „makromolekularen" Strecken kann der Faden entweder aufgespult werden oder einem später beschriebenen Fixiermittel eingegeben und dann aufgespult werden oder noch einer weiteren Verzwirnung unterzogen werden, bevor der verzwirnte Faden aufgespult wird.
Für die Streckung wird das Bändchen oder der Faden gegebenenfalls auf eine erhöhte Temperatur gebracht und beispielsweise zwischen zwei Klemmpunkten gestreckt. Die Streckparameter (z.B. Abstand zwischen den beiden Klemmpunkten, Streckverhältnis und die Streckkraft) sind für verschiedene Fasermaterialien und verschiedene Herstellungsverfahren für das Spinnvlies experimentell zu ermitteln. Da für eine Kompaktierung des Bändchens oder Fadens (Streckung des Faserverbandes) der Abstand zwischen den Klemmpunkten nicht zu klein sein soll und für eine höchstmögliche Streckung der Fasern (Faserstreckung) dieser Abstand so klein wie möglich sein soll, kann der Charakter des herzustellenden Fadens über die Wahl der Streckparameter auch relevant beeinflusst werden.
Die Streckung der Fasern im Spinnvliesbändchen oder in dem daraus hergestellten Faden, welche Fasern eine endliche Länge aufweisen (Stapelfasern), führt im Gegensatz zur Streckung von endlosen Filamenten in Kabeln nur zu einer bereichsweisen Veränderung der Molekularstruktur. Mindestens die Faserenden werden auch nach der Streckung eine weniger gestreckte Molekularstruktur aufweisen als mittlere Faserbereiche. Bedingt durch eine derartig bereichsweise verschieden ausgerichtete Molekularstruktur können nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Fäden gegenüber Stapelfasergarnen aus Direktspinnverfahren andere Eigenschaften bezüglich Anfärbbarkeit und Griff aufweisen.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird im Zusammenhang mit den folgenden Figuren mehr im Detail beschrieben. Dabei zeigen:
Figur 1 eine erste, beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen
Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens;
Figur 2 eine zweite, beispielhafte Ausführungsform;
Figur 3 eine dritte, beispielhafte Ausführungsform.
Figuren 1 bis 3 zeigen in einer sehr schematischen Art und Weise verschiedene, beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Diese weisen alle ein primäres Spinnmittel 1 zur Herstellung einer Vielzahl von endlosen Filamenten 10 aus einem synthetischen oder natürlichen Polymer auf, sowie ein Vliesfördermittel 2, auf dem die Filamente abgelegt und weggefördert werden, ein Verfestigungsmittel 3 zum Verfestigen der abgelegten Filamente zu einem Spinnvlies 11 , ein Trennmittel 4 zum Längsauftrennen des Spinnvlieses 11 in eine Mehrzahl von Spinnvliesbändchen 12 und ein Fadenerzeugungsmittel 5 beispielsweise zur Drehungserteilung an je mindestens ein Spinnvliesbändchen 12.
Zusätzlich weist die erfindungsgemässe Einrichtung ein Streckmittel 7 zum Strecken des Spinnvliesbändchens 12 oder des Fadens 13 und gegebenenfalls ein Fixiermittel 8 zum Fixieren des gestreckten Spinnvliesbändchens 12 oder Fadens 13 auf.
Dabei kann es sich bei einem genannten Faden entweder um den vorerwähnten Faden 13 aus dem jetzigen Verfahren zur Herstellung eines Fadens oder es kann sich um einen Faden aus der genannten schweizerischen Patentanmeldung oder einem Faden aus der genannten japanischen Patentanmeldung handeln.
Die Einrichtungen gemäss Figuren 1 bis 3 unterscheiden sich lediglich durch die Reihenfolge der aufgezählten Mittel 1 bis 8 in Prozessrichtung (Laufrichtung von Spinnvlies 11 , Spinnvliesbändchen 12 und Faden 13), insbesondere durch die Positionierungen des Streckmittels 7 und des Fixiermittels 8.
In der Einrichtung gemäss Figur 1 wird das Spinnvliesbändchen 12 vor seiner Verarbeitung zum Faden 13 gestreckt und fixiert; in der Einrichtung gemäss Figur 2 wird das Spinnvliesbändchen 12 vor der Verarbeitung zum Faden 13 gestreckt und als Faden 13 (nach der Verarbeitung des Spinnvliesbändchens zum Faden) fixiert; in der Einrichtung gemäss Figur 3 wird der Faden 13 gestreckt und gegebenenfalls fixiert (nach der Verarbeitung des Spinnvliesbändchens zum Faden).
Auch hier gilt das Vorerwähnte, nämlich, dass es sich entweder um den Faden der jetzigen Anmeldung oder um den Faden der vorerwähnten schweizerischen oder japanischen Patentanmeldung handelt.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann ganz on-line durchgeführt werden, wenn die aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte, insbesondere deren Geschwindigkeiten entsprechend aufeinander abgestimmt werden können. Das Verfahren kann aber auch zwischen Schritten unterbrochen werden, wie dies in den Figuren durch strichpunktierte Pfeile angedeutet ist. Es werden für solche Unterbrüche Zwischenprodukte hergestellt: z.B. Spinnvliesrollen 11.1 oder Spulen 12.1 bis 12.3 von ungestrecktem, unfixiertem oder gestrecktem und fixiertem Spinnvliesbändchen, Spulen 13.1 bis 13.3 von gestrecktem und fixiertem, unfixiertem oder ungestrecktem Faden oder andere Lagerformationen von Vliesen oder Bändchen. Derartige Rollen, Spulen oder andere Lagerformationen können zwischen aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten zwischengelagert und/oder transportiert werden und können folgenden Verfahrensschritten in anderen Reihenfolgen und Kombinationen zugeführt werden, als sie von vorangehenden Verfahrensschritten erzeugt wurden.
Anstelle einer vorgenannten zwischengelagerten Spule kann es sich um eine neu zugeführte Spule mit einem in einem andern Verfahren hergestellten Faden handeln, nämlich um einen Faden der schweizerischen, beziehungsweise der japanischen Patentanmeldung.
Das primäre Spinnmittel 1 zur Herstellung einer Vielzahl von endlosen Filamenten 10 aus einem künstlichen oder natürlichen Polymer ist eine an sich aus der primären Spinnereitechnik bekannte Vorrichtung, die eine Vielzahl von vorteilhafterweise in parallelen Reihen angeordneten Spinndüsen aufweist, aus denen das plastische Polymermaterial gepresst und gezogen wird. Vorteilhafterweise ist das primäre Spinnmittel 1 auch ausgerüstet mit Vorrichtungsteilen, mit denen die im primären Spinnschritt hergestellten Filamente 10 für eine teilweise Orientierung der Makromoleküle gestreckt werden, beispielsweise durch Fluidströmungen, wie sie in den Figuren durch Pfeile 1.1 angedeutet sind.
Das Vliesfördermittel 2 ist in an sich bekannter Weise beispielsweise ein Förderband, durch das für des Ablegen der Filamente 10 Luft gesaugt wird (nicht gezeigt). Es ist auch möglich, für eine mindestens grob geordnete Ablage das Förderband quer zu seiner Förderrichtung hin und her zu bewegen oder die Anordnung von Spinndüsen gegenüber dem Förderband rhythmisch zu bewegen. Das Verfestigungsmittel 3 weist beispielsweise geheizte Pressmittel auf, zwischen denen die Filamentablage für eine thermische Verfestigung gepresst wird. Es sind aber auch Verfestigungen mittels Klebstoff (chemische Verfestigung) oder mittels kaltem Pressen oder Verwirbeln, also mechanisch wirkende Verfestigungsmittel (z.B. Kaltbondieren oder Kalandrieren) einsetzbar.
Das Trennmittel 4 zur Längsauftrennung des Spinnvlieses 11 in Spinnvliesbändchen 12 ist beispielsweise ein mechanisches oder ein fluiddynamisches Schneidemittel. Das Spinnvlies 11 kann beispielsweise on-line mit geeigneten Klingen oder Scheren, durch Zerreissen, durch Wasserstrahlschneiden oder durch Laser-Schneiden längs aufgetrennt werden, wobei die entstehenden Spinnvliesbändchen 12 dann vorteilhafterweise aufgespult werden (Bändchenspule 12.1). Das Spinnvlies 11 kann aber auch vor der Längsauftrennung aufgerollt werden (Spinnvliesrollen 11.1), wobei dann die Spinnvliesrolle 12.1 beispielsweise durch einen schleifenden Schnitt mittels Kreismessern in Scheiben (nicht gezeigt) geschnitten wird.
Das Fadenerzeugungsmittel 5 ist vorteilhafterweise ein Mittel, mit dem im zugeführten Spinnvliesbändchen eine Drehung (Echt- oder Falschdrall) erzeugt wird, beispielsweise eine an sich bekannte Zwirnvorrichtung (Ring-, Topf-, Glocken- oder Flügelzwirnvorrichtung), eine Doppeldraht- oder Mehrfachdraht-Zwirnvorrichtung oder eine Vorrichtung zur fluiddynamischen (z.B. mittels Luftdüsen) oder mechanischen (z.B. mittels Friktionsrollen) Erzeugung eines Falschdralls. Es ist auch möglich, einer derartigen Vorrichtung zwei gegebenenfalls verschiedene Spinnvliesbändchen 12 zuzuführen und diese gemeinsam zu verdrehen.
Das Streckmittel 7 und/oder das Fixiermittel 8 kann in das Fadenerzeugungsmittel 5 integriert sein (z.B. Spinnstelle von Ringzwirnmaschine mit integriertem Streckwerk).
Das Spinnvliesbändchen wird Zwirn- und Falschdrallvorrichtungen on-line oder ab Spule oder Kanne zugeführt, Doppeldraht- oder Mehrfachdraht-Zwirnvorrichtungen ab Spulen. Da die Zwirnvorrichtungen aufgespulte Fäden liefern, sind sie insbesondere geeignet für Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens, in denen das Spinnvliesbändchen 12 gestreckt und gegebenenfalls fixiert wird (Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens gemäss Figur 1). Aus Falschdrallvorrichtungen wird der Faden abgezogen und gegebenenfalls nach weiteren Verarbeitungsschritten (z.B. Strecken, Fixieren, Färben) mit Hilfe einer Spulvorrichtung aufgespult. Aus diesem Grunde sind diese Vorrichtungen insbesondere geeignet für die Verarbeitung von ungestreckten und/oder unfixierten Spinnvliesbändchen 12 (Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens gemäss Figur 2 oder 3).
Bei Verwendung einer Zwirnvorrichtung besteht auch die Möglichkeit, nebst der Einführung des in diesem Verfahren hergestellten Fadens eine Kombination dieses Fadens mit einer Fremdspule, auf welcher beispielsweise ein Faden aufgespult wurde, welcher in der genannten schweizerischen, beziehungsweise japanischen Patentanmeldung erwähnt ist.
Das Streckmittel 7 zum Strecken des Spinnvliesbändchens 12 oder des Fadens 13 ist beispielsweise ein Streckwerk mit Pressrollenpaaren (z.B. eingangsseitiges Bändchenpaar und ausgangsseitiges Rollenpaar). Insbesondere für eine Streckung bei erhöhter Temperatur können als Streckmittel auch eine Anordnung von Galetten (Streckrollen-Paare, -Duos, -Trios etc.) zur Anwendung kommen, welche Galetten beheizt sind, damit das zu streckende Spinnvliesbändchen 12 oder Faden 13 auf eine für die Streckung geeignete Temperatur gebracht werden kann.
Das Fixiermittel 8 zum Fixieren der gestreckten Struktur des Faserverbandes im Spinnvliesbändchen 12 oder Faden 13 und der gestreckten Molekularstruktur in den Fasern ist im wesentlichen für eine vorgegebene Wärmebehandlung ausgerüstet, das heisst für eine Erwärmung des Fasermaterials auf eine vorgegebene Temperatur, für das Halten bei dieser Temperatur und für eine Abkühlung mit einem vorgegebenen Temperaturgradienten. Bei einer Fixierung des Fadens 13 kann diese auch off-line am aufgespulten Faden durchgeführt werden (Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens gemäss Figur 2).

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Fadens aus Stapelfasern, die aus synthetischen oder natürlichen Polymeren hergestellt sind, wobei in einem primären Spinnschritt endlose Filamente (10) aus dem Polymer erzeugt werden, wobei die endlosen Filamente (10) abgelegt und zu einem Spinnvlies (11) verfestigt werden, wobei das Spinnvlies (11) längs in eine Mehrzahl von Spinnvliesbändchen (12) aufgetrennt wird und wobei je mindestens ein Spinnvliesbändchen (12) zu einem Faden (13) verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvliesbändchen (12) oder der aus dem Spinnvliesbändchen (12) oder einem Mischviiesbändchen erstellte Faden (13) gestreckt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvliesbändchen (12) oder der aus dem Spinnvliesbändchen (12) oder aus dem Mischviiesbändchen erstellte Faden (13) fixiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die endlosen Filamente (10) vor dem Ablegen teilverstreckt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfestigung zum Spinnvlies (11) derart auf die Art des Polymers, auf eine Behandlung der Filamente (10) vor dem Ablegen und auf die Streckung des Spinnvliesbändchens (12) oder des Fadens (13) abgestimmt wird, dass beim Strecken Fasern oder Faserbereiche gestreckt werden bevor beim Verfestigen erstellte Faserverbindungen reissen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvliesbändchen (12) oder Mischviiesbändchen gestreckt und fixiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvliesbändchen (12) oder Mischviiesbändchen gestreckt und der Faden (13) fixiert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden (13) gestreckt und fixiert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erstellung des Fadens (13) das mindestens eine Spinnvliesbändchen (12) oder Mischviiesbändchen gezwirnt wird oder dass ihm ein Falschdrall erteilt wird.
9. Einrichtung zur Herstellung eines Fadens (13) aus Stapelfasern, die aus einem synthetischen oder natürlichen Polymer hergestellt sind, welche Einrichtung ein primäres Spinnmittel (1) zur Herstellung einer Vielzahl von endlosen Filamenten (10) aus dem Polymer aufweist, sowie ein Vliesfördermittel (2) zum Ablegen und Wegförderung der Filamente (10), ein Verfestigungsmittel (3) zur Verfestigung der abgelegten Filamente (10) zu einem Spinnvlies (11), ein Trennmittel (4) zum Längsauftrennen des Spinnvlieses (11) in eine Mehrzahl von Spinnvliesbändchen (12) und ein Fadenerzeugungsmittel (5) zur Erzeugung eines Fadens (13) aus je mindestens einem Spinnvliesbändchen (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ferner ein Streckmittel (7) zum Strecken des Spinnvliesbändchens (12) oder des Fadens (13) aus dem Spinnvliesbändchen oder der Faden aus einem Mischviiesbändchen aufweist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich ein Fixiermittel (8) zum Fixieren des gestreckten Spinnvliesbändchens (12) oder Fadens (13) aufweist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Laufrichtung des Spinnvliesbändchens (12) bzw. des Fadens (13) das Streckmittel (7) und das Fixiermittel (8) vor dem Fadenerzeugungsmittel (5) angeordnet sind.
12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Laufrichtung des Spinnvliesbändchens (12) bzw. des Fadens (13) das Streckmittel (7) vor dem Fadenerzeugungsmittel (5) und das Fixiermittel (8) nach dem Fadenerzeugungsmittel (5) angeordnet ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Laufrichtung des Spinnvliesbändchens (12) bzw. des Fadens (13) das Streckmittel (7) und das Fixiermittel (8) nach dem Fadenerzeugungsmittel (5) angeordnet sind.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Streckmittel (7) zum Klemmen des Spinnvliesbändchens (12) oder Fadens (13) Klemmrollenpaare oder Galetten aufweist.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das primäre Spinnmittel (1) mit Mitteln zum fluiddynamischen Strecken der Filamente (10) ausgerüstet ist.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Fadenerzeugungsmittel (5) zur Erzeugung einer echten oder falschen Drehung im Spinnvliesbändchen (12) ausgerüstet ist.
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Fadenerzeugungsmittel (5) eine Ring-, Topf-, Glocken- oder Flügelzwirnvorrichtung, eine Doppel- oder Mehrfachdraht-Zwirnvorrichtung oder eine Vorrichtung zur fluiddynamischen oder mechanischen Erzeugung eines Falschdralls ist.
18. Faden (13) aus Stapelfasern, die aus einem synthetischen oder natürlichen Polymer hergestellt sind, in welchem Faden die Fasern durch eine Drehungserteilung und zusätzlich durch eine weitere Verfestigung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern bereichsweise verschieden stark orientierte Molekularstrukturen aufweisen.
19. Faden nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Verfestigung eine thermische, chemische oder mechanische Verfestigung ist.
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