DE1910640B2

DE1910640B2 - Verfahren zum herstellen von faeden

Info

Publication number: DE1910640B2
Application number: DE19691910640
Authority: DE
Inventors: James Thaxted Essex; Lloyd Ronald Sa wb ridge worth; Patchell Albert George Welwyn Garden City; Hertfordshire Dow (Großbritannien)
Original assignee: Smith and Nephew Polyfabrik Ltd
Current assignee: Smith and Nephew Polyfabrik Ltd
Priority date: 1968-03-04
Filing date: 1969-03-03
Publication date: 1976-10-28
Also published as: NL6903358A; SE345147B; DE1910640A1; FR2003209A1; GB1267031A; DK128859B; BR6906830D0; CA1048215A; NL148659B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Fäden durch Verstrecken eines mit Längsnuten versehenen, profilierten Films und Fibrillieren entlang der Längsnuten.

Es ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Herstellen künstlicher Textilgebilde aus Zellulose. Zelluloselösungen oder plastischen Massen bekannt. Diese Lösungen oder Massen werden durch einen Auflegeapparat in dünner, der Dicke des gewünschten Stoffes entsprechenden Schicht auf eine glatte Unterlage, beispielsweise einen Zylinder, eine Scheibe oder ein endloses Tuch, aufgetragen. Hinter dem Auflegeapparal ist eine Preßwalze angeordnet. Die auf die Unterlage aufgetragene Masse staut sich dann vor der gravierten Preßwalze, um ununterbrochen durch die Hohllinien der Gravur als entsprechendes Gebilde gepreßt zu werden und gleichzeitig teilweise zu erstarren. Durch diese gegen die Unterlage gepreßte, angetriebene, gravierte Walze wird also die Masse in Form von Gebilden gepreßt, die der Gravur auf der Preßwalze entsprechen.

Bei diesem bekannten Kalanderverfahren wird demnach eine gewisse Menge geschmolzenen Materials im Einlauf vor dem Walzenspalt gestaut und durch den Walzenspalt zu einer Bahn fortlaufend ausgewalzt, die sich hinter dem Walzenspalt abkühlt und aushärtet. Da die angestaute Materialmenge die Walzen berührt, kann das Material nicht unterhalb des Schmelzpunktes bearbeitet werden, so daß im Walzenspalt keine ausreichende Abkühlung und damit Verfestigung stattfindet. Darüber hinaus kann dieses bekannte Kalanderverfahren nicht zum Herstellen von fein genutetem Material in Form eines dünnen Films verwendet werden, weil durch den Zusammenhang des Materials im Walzenspalt mit der angestauten Materialmenge vor dem Walzenspalt zu viel Druck auf das Material ausgeübt wcden müßte, um es durch den engen Walzenspalt zu drücken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Fäden der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem zu fibrillierende Filme gleichzeitig beim Hindurchführen eines geschmolzenen Films durch einen Walzenspalt profiliert und verfestigt werden, um dadurch scharfe Konturen zu erreichen und damit das Aufspalten zu erleichtern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Profilieren und Verfestigen des Films durch Hindurchführen eines flachen, sich in geschmolzenein Zustand befindlichen Films durch den Spalt zweier Walzen erfolgt, von denen mindestens eine als Kühlwalze ausgebildet ist und von denen mindestens eine mit parallel zueinander verlaufenden Umfangsrip pen und -nuten versehen ist.

Der mit der Erfindung erzielbare technische Fort schritt beruht auf folgenden Vorteilen: Beim Hindurch führen des geschmolzenen Films durch den Walzenspal wird der Film gleichzeitig profiliert und verfestigt Dadurch werden scharfe Konturen erhalten und da: Aufspalten erleichtert. Durch die Profilierung des Film: kühlen sich die dünneren Stellen des Films schneller al als die dickeren. Das Kristallgitter schrumpft und di< Orientierung zwischen den Längsrippen wächst. Da durch spaltet sich der profilierte Film und da; Fibrillieren wird unterstützt. Gleichmäßigkeit des Titer: und physikalische Eigenschaften sind bei den nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fäder besser als bei den durch Fibrillieren eines nich profilierten oder stranggepreßien Films hergestellter Fasern.

Nachfolgend werden die einzelnen Verfahrensschritte erläutert.

Das für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete polymere Material ist ein Kaltzug-Polymer, d.h. eir Polymer, das sich beim Ziehen unter der Schmelztemperatur der Kristalle längt, das sich beim Verstrecker deformiert und orientiert und dann seine Eigenschaft beibehält. Es werden thermoplastische Materialier verwendet, beispielsweise:

1. Polyolefine, wie Polyäthylen hoher Dichte, Polypropylen, beispielsweise Polymethyl-4-penten-l und die Olefincopolymere, wie beispielsweise Äthylen-Propylen und Propylen-Butylen Copolymere.

2. Polyamide, wie beispielsweise Nylon-6. Nylon-bfc und Nylon-6,10.

3. Polyester, beispielsweise Polyäthylen, Terephthalate, und homogene Mischungen dieser Verbindungen.

Polyolefinf isern eignen sich besonders für industrielle Verwendung, weil sie gegenüber Wasser, verschiedenen Lösungsmitteln und Mikroorganismen chemisch neutral sind. Verschiedene Füllstoffe, Pigmente und Antioxyde können zugesetzt werden.

Der Film wird durch den Austrittsschlitz eines Mundstückes stranggepreßt. Der Schlitz ist 0,145 bis 1,524 mm hoch und 12,7 bis 1160 mm breit. Propylen wird bei einer Temperatur zwischen 200^cC und 300⁰C slranggepreßt. Der Film ist beim Eintritt in den Walzenspalt weniger dick als der Austrittsschlitz hoch ist.

Die Walzen, durch die der Film läuft, sind verschieden geformt, beispielsweise:

a) eine einzelne Profilwalze mit Umfangsnuten. die eine glatte Kühlwalze aus Edelstahl oder Gummi mit glatter Oberfläche berührt.

b) oder zwei Profilwalzen berühren sich und prägen gleichzeitig ein Muster auf beiden Seiten ein.

c) der Profilwalze nach a) kann zur Überlagerung det Längsnuten durch Quernuten eine Profilwalze zugeordnet sein.

d) der Profilwalze nach a) oder b) kann eine Profilwalze zugeordnet sein, mit der bei gelegentlichen Unterteilungen eine Nut in den Film gedrückt wird.

Die Walzen können mit gleicher oder unterschiedlicher Drehzahl umlaufen und die gleiche oder verschiedene Temperaturen haben, zum Beispiel wenn zurr sekundären Profilieren eine heiße Walze benützt wird.

Steigung und Tiefe der Umfangsnuten auf der Walze

hängen von dein Titer des Fadens ab. Die Anzahl der Umfangsnuten schwankt von 10 bis 500, vorzugsweise 10 bis 30 Umfangsnuten pro 25,4 mm. Die Umfangsnuten der Walze sind tiefer als die Längsrippen des Polymerfilms, weil der Film die Umfangsnuten nicht voli 5 auszufüllen braucht.

Die Nuten können einen dreieckigen, rechteckigen oder halbrunden Querschnitt haben. Haben die einander gegenüberliegenden Walzen halbkreisförmige Umfangsnuten, entsteht ein Film mit abgerundeten Fäden. '°

Die Umfangsrippen auf der Profilwalze können ein Muster haben, das sich in der Nute des Films bewegt, so daß beim Verstrecken in den Längsnuten eine Querfaserung entsteht. Zum Aufspalten der Fäden können die Umfangsnuten der Profilwalze ein feines eingeritztes Muster tragen.

Zur Aufspaltung des Films Kann eine höhere Umfangsrippe auf der Walze vorgesehen sein. Dann befindet sich auf der gegenüberliegenden Walze eine entsprechende Umfangsnut.

Die Dicke des Films hängt von dem gewünschten Titer des Fadens ab. Die Dicke des Films kann zwischen 0,029 und 0,29 mm liegen.

Das Material zwischen den l.äng.srippen, d.h. die verbindende Membrane ist so dünn wie möglich, etwa 50% dünner als die Dicke des ganzen Films hinter der Walze. Die Dicke dieser Membrane beträgt weniger als 20 μ.

Ein dünnerer Film ergibt einen flacheren Faden, weil der Film nicht bis zum Grund der Umfangsnuten reicht, während ein dickerer Film einen runden Faden ergibt.

Der Film wird /ur besseren Handhabung in Bänder aufgespalten. Die Bänder enthalten beispielsweise 25, 35 oder 50 Längsnuten und werden ohne Änderung des Mundstückes der Strangpresse hergestellt.

Der Film wird wie folgt aufgespalten:

1. An den Austrittsschlitzen der Strangpresse nach Strangpressen des Films;

2. durch Längsrippen, während der Film durch den Spalt zwischen den Walzen läuft;

3. nach dem Profilieren, vorzugsweise vor dem Verstrecken, und zwar

a) mit einer besonderen Teilwalzc durch Druck oder Scherkraft,

b) mit Messern od. dgl.,

c) durch Spalten.

Das Verstrecken des Films in Richtung der Längsrippen hängt von der Art des polymeren Materials, dem gewünschten Titer, der Dicke des Films und der Form der Längsrippen ab. So variiert zum Beispiel der Verstreckungsgrad für Fäden aus Polypropylen bis zu 2000% und liegt meistens zwischen 500% und 1500%. Der Verstreckungsgrad anderer Polymere schwankt je nach deren Zugfestigkeil.

Die Temperatur beim Verstrecken hängt von dem Polymer ab und liegt im allgemeinen zwischen der Außentemperatur und 250°C. Die Temperatur beim Verstrecken von Propylen liegt zwischen 130⁰C und 155°C, vornehmlich bei 150°C. Es kann in mehr als einem Schritt und bei verschiedenen Temperaturen in jedem Schritt verstreckt werden.

Der Film soll beim Verstrecken seitlich nicht behindert sein. Wird der Film zwischen Klemmbacken verstrcckt, die zu nahe beieinander liegen, ergibt sich eine teilweise seitliche Behinderung. Der Film wird in der Nähe einer der Klemmbacken zusammengeschnürt, und die Ränder des Films werden nicht genau so stark wie die Mitte des Films gezogen. Dadurch ergeben sich verschiedene Längsrippensteigungen und eventuell unterschiedliche Titer. Wird aber der Film unbehindert verstreckt, schnürt er sich nach unten zusammen und wellt sich als Ganzes, so daß der Abstand der Längsrippen voneinander gleichbleibt, und alle Längsrippen die gleiche Dicke haben.

Dieser Nachteil tritt nicht auf, wenn der Film vor dem Verstrecken aufgespalten wird.

Die Fäden können mechanisch voneinander getrennt werden durch:

a) Verdrehen,

b) Reibung des Films zwischen zwei Flächen, beispielsweise zwei Gummiflächen,

c) Ziehen des Films durch ein Venturirohr,

d) Aufwickeln des Films über mit Gewinde versehene Walzen, die winklig zueinander angeordnet sind,

e) Ultraschallbürsten des gestreckten Films.

Sollen Fäden aus zwei oder mehr Polymeren hergestellt werden, können vorgeformte Filme zusammen mit der heißen Schmelze zwischen eine Profil- und eine Kühlwalze gegeben werden. Es können auch zwei Profilwalzen vorgesehen sein, so daß ein profilierter Fil.Ti mit einem Belag aus verschiedenen Polymeren auf beiden Seilen entsteht. Es kann auch ein anders orientierter Belag aus dem gleichen Polymer angewendet werden. Zwei oder mehr Schmelzen verschiedener Polymere können ähnlich profiliert werden. Beispielsweise kann ein Polyäthylen hoher Dichte mit einem Polyäthylen niedriger Dichte beschichtet werden.

Das ist vorteilhaft für die Bindung von Wärme und für das Zerfasern des Produktes. Die Polymere können nach Zerfaserungsneigung, Farbeffekten, Abriebwiderstand oder Reibungskoeffizienten ausgesucht werden. Es können auch Polymere verwendet werden, die keine Kaltzugpolymere sind und die normalerweise nicht zum Verformen oder Aufspalten benutzt werden können. Bilden solche Polymere die Oberflächenschicht eines Kalt/ugpolymers, dann nehmen sie an der Verstreckung und am Aufspalten teil, was sonst nicht ihre Eigenschaft ist. Zu den Polymeren, die sich nicht leicht aufspalten lassen, gehören Copolymere von Äthylenphenylacetat, Copolymere von Äthylen/Äthylacrylat, Polyvenylchlorid und Polyäthylen mit geringer Dichte.

Homogene Mischungen aus mehreren Polymeren, beispielsweise Polyäthylen mit Polypropylen mit hoher Dichte sowie Polyamid gemischt mit Polyäthylen sind ebenfalls einsetzbar, sie müssen sich jedoch verformen und aufspalten lassen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigt

Fig. I die Anlage zur Durchführung des Verfahrens schematisch,

Fig.2 und 3 je einen Teil der Oberfläche einer Profilwalze im Querschnitt,

Fig.4 eine Profilwalze mit eingeritzten Rippen in Ansicht,

F i g. 5 einen profilierten Film, teilweise weggebrochen in schaubildlicher Ansicht,

Fig,6a, b und c je einen profilierten Film iir Querschnitt,

Fig.7a und b je einen aus zwei verschiedener Polymeren bestehenden profilierten Film, quergeschnit· ten,

F i g. 8 einen Faden 'in Seitenansicht,

Fig.9a, b und c je einen aufgespaltenen Faden quergeschnitlen,

Fig. 10, 11 und 12 zeigen Einrichtungen zurr Aufspalten des Films in Fäden, teilweise geschnitten

hängen von dem Titer des Fadens ab. Die Anzahl der Umfangsnulen schwankt von 10 bis 500, vorzugsweise 10 bis 30 Umfangsnulen pro 25,4 nifiii Die Umfangsnuten der Walze sind tiefer als die Längsrippen des Polymerfilms, weil der Film die Umfangsnuten nicht voll -5 auszufüllen braucht.

Die Nuten können einen dreieckigen, rechteckigen oder halbrunden Querschnitt haben. Haben die einander gegenüberliegenden Walzen halbkreisförmige Umfangsnuten, entsteht ein Film mit abgerundeten Fäden.

Die Umfangsrippen auf der Profilwalze können ein Muster haben, das sich in der Nute des Films bewegt, so daß beim Verstrecken in den Längsnuten eine Querfaserung entsteht. Zum Aufspalten der Fäden können die Umfangsnulen der Profilwalze ein feines eingeritztes Muster tragen.

Die Dicke des Films hängt von dem gewünschten Tiler des Fadens ab. Die Dicke des Films kann zwischen 0,029 und 0,29 mm liegen.

Das Material zwischen den Längsrippen, d. h. die verbindende Membrane ist so dünn wie möglich, etwa 50% dünner als die Dicke des ganzen Films hinler der Walze. Die Dicke dieser Membrane beträgt weniger als 2Ou.

Ein dünnerer Film ergibt einen flacheren Faden, weil der Film nicht bis zum Grund der Umfangsnulen reicht, während ein dickerer Film einen runden Faden ergibt.

Der Film wird zur besseren Handhabung in Bänder aufgespa'ien. Die Bänder enthalten beispielsweise 25, 35 oder 50 l.ängsnulcn und werden ohne Änderung des Mundstückes der Strangpresse hergestellt.

Der Film wird wie folgt aufgespalten:

1. An den Auslrittsschlitzen der Strangpresse nach Strangpressen des Films;

3. nach dem Profilieren, vorzugsweise vor dem Verstrecken, und zwar

a) mil einer besonderen Teilwalze durch Druck oder Scherkraft,

b) mit Messern od. dgl,

c) durch Spalten.

Das Verstrecken des Films in Richtung der Längsrippen hängt von der Art des polymeren Materials, dem gewünschten Titer, der Dicke des Films und der Form der Längsrippen ab. So variiert zum Beispiel der Verstreckungsgrad für Fäden aus Polypropylen bis zu 2000% und liegt meistens zwischen 500% und 1500%. Der Verstreckungsgrad anderer Polymere schwankt je nach deren Zugfestigkeit.

Die Temperatur beim Verstrecken hängt von dem Polymer ab und liegt im allgemeinen zwischen der Außentemperatur und 250°C. Die Temperatur beim Verstrecken von Propylen liegt zwischen 130⁰C und 155"C. vornehmlich bei 150⁰C. Es kann in mehr als einem Schritt und bei verschiedenen Temperaturen in jedem Schritt verstreckt werden.

Der Film soll beim Verstrecken seitlich nicht behindert sein. Wird der Film zwischen Klemmbacken verstreckt, die zu nahe beieinander liegen, ergibt sich eine teilweise seitliche Behinderung. Der Film wird in der Nähe einer der Klemmbacken zusammengeschnürt, und die Ränder des Films werden nicht genau so stark wie die Mitte des Films gezogen. Dadurch ergeben sich verschiedene Längsrippensteigungen und eventuell unterschiedliche Titer. Wird aber der Film Unbehindert ^erstreckt, schnürt er sich nach unten,zusammen und !wellt sich als Ganzes, so daß der Abstand der Längsrippen voneinander gleichbleibt, und alle Längsrippen die gleiche Dicke haben.

Dieser Nachteil tritt nicht auf, wenn der Film vor dem »Verstrecken aufgespalten wird. . . .

s & Die Fäden können mechanisch voneinander gelrennt werden durch:

a) Verdrehen,

b) Reibung des Films zwischen zwei Flächen, beispielsweise zwei Gummiflächen,

c) Ziehen des Films durch ein Venturirohr,

e) Ultraschallbürsten des gestreckten Films.

Sollen Fäden aus zwei oder mehr Polymeren hergestellt werden, können vorgeformte Filme zusammen mit der heißen Schmelze zwischen eine Profil- und eine Kühlwalze gegeben werden. Es können auch zwei Profilwalzen vorgesehen sein, so daß ein profilierter Film mit einem Belag aus verschiedenen Polymeren auf beiden Seiten entsteht. Es kann auch ein anders orientierter Belag aus dem gleichen Polymer angewendet werden. Zwei oder mehr Schmelzen verschiedener Polymere können ähnlich profiliert werden. Beispielsweise kann ein Polyäthylen hoher Dichte mit einem Polyäthylen niedriger Dichte beschichtet werden.

Das ist vorteilhaft für die Bindung von Wärme und für das Zerfasern des Produktes. Die Polymere können nach Zerfaserungsneigung, Farbeffekten, Abriebwiderstand oder Reibungskoeffizienten ausgesucht werden. Es können auch Polymere verwendet werden, die keine Kaltzugpolymere sind und die normalerweise nicht zum Verformen oder Aufspalten benutzt werden können. Bilden solche Polymere die Oberflächenschicht eines Kallzugpolymers, dann nehmen sie an der Verstreckung und am Aufspalten teil, was sonst nicht ihre Eigenschaft ist. Zu den Polymeren, die sich nicht leicht aufspalten lassen, gehören Copolymere von Äthylenphenylacelat, Copolymere von Äthylen/Äthylacrylat, Polyvenylchlorid und Polyäthylen mit geringer Dichte.

Fig. 1 die Anlage zur Durchführung des Verfahrens schematisch,

Fig. 2 und 3 je einen Teil der Oberfläche einer Profilwalze im Querschnitt,

Fig. 4 eine Profilwalze mit eingeritzten Rippen in Ansicht,

Fig. 6a, b und c je einen profilierten Film im Querschnitt,

F i g. 7a und b je einen aus zwei verschiedenen Polymeren bestehenden profilierten Film, quergeschnitten,

F i g. 8 einen Faden in Seitenansicht,

Fig.9a, b und c je einen aufgespaltenen Faden, quergeschnitten,

Fig. 10, 11 und 12 zeigen Einrichtungen zum Aufspalten des Films in Fäden, teilweise geschnitten,

Claims

1 Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen .von Fäden durch -^Verstrecken eines mit Längsnuten versehenen, profilierten Films und Fibrillieren entlang der Längsnuten, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilieren und das Verfestigen des Films durch Hindurchführen eines fluten, sich in geschmolzenem Zustand befindlichen Films durch den Spalt ,.zweier Walzen erfolgt, von denen mindestens eine '!als Kühlwalze ausgebildet ist und von denen mindestens eine mit parallel zueinander verlaufenden Umfangsrippen und -nuten versehen ist.