DE3728002A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von spinnvliesen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her­ stellung von Mono- oder Bikomponentenfaser-Spinnvliesen durch Ausspinnen von einem oder mehreren fadenbildenden Polymeren aus Längsspinndüsen.

Die Herstellung von Vliesstoffen durch Ausspinnen von fa­ denbildenden Polymeren erfordert großtechnische Anlagen, die auf möglichst engem Raum möglichst viele Filamente aus­ zuspinnen und zum Vlies abzulegen vermögen, insbesondere, wenn zwei unterschiedliche Polymere gleichzeitig auf eng­ stem Raum zu verarbeiten sind. Hierbei sind oft Arbeits­ breiten von über 5 m für großflächige Spinnvliese notwen­ dig, wobei eine hohe Zahl von Filamenten in großen Breiten so abgelegt werden muß, daß eine höchstmögliche Gleichmä­ ßigkeit der Flächenablage erreicht wird.

Vliesstoffe aus verschiedenen Faserpolymeren bieten die Möglichkeit, spezifische Produkteigenschaften zu erreichen; so kann man durch eine Kombination von Polyester als Struk­ turfasern und Copolyester (mit niedrigem Erweichungspunkt), Polyamid oder Polypropylen als Bindefasern hochfeste Vlies­ stoffe in Breiten von über 5 m herstellen, die als Tufting­ träger hervorragend geeignet sind. Dabei werden Struktur- und Bindefasern aus separaten Spinndüsen ausgesponnen und miteinander zu einem Mischvlies abgelegt. Weiterhin erhält man mit einer Kombination von Polypropylen und Polyethylen (bindende Komponente) besonders weiche Vliesstoffe. Beson­ ders voluminöse Spinnvliese entstehen, wenn man die Kompo­ nenten in einer Seite-an-Seite-Anordnung als Heterofilamen­ te aus je einer Spinndüse bei einseitigem Anblasen mit Luft verspinnt und aufgrund unterschiedlicher Spannungsverhält­ nisse zum Kräuseln bringt. Derartige Spinnvliese sind ins­ besondere für den Hygieneeinsatz geeignet.

Andere Spinnvliese können aus Heterofilamenten bestehen, die ebenfalls aus einer Spinndüse, jedoch in Kern/Mantel- Anordnung ersponnen werden, wobei die höherschmelzende Po­ lymerkomponente den Kern darstellt.

Die bis jetzt bekannten Spinnvliesverfahren ergeben entweder einen hohen Durchsatz, aber ein schlechtes Vliesbild, oder eine sehr gute und gleichmäßige Faserablage, aber eine nur geringe Arbeitsgeschwindigkeit.

Es sind weder Verfahren noch Anlagen bekannt, die bei genü­ gend geringem Bauraum es gestatten, wahlweise Mono- oder Multi- oder Heterofilfasern so zu erspinnen, daß kompak­ te wie auch voluminöse Vliesstoffe in bis zu über 5 m brei­ ten Bahnen hergestellt werden können, ohne daß Einbußen be­ züglich der Flächengleichmäßigkeit, der Überdeckung, der Durchmischung (bei separaten Struktur- und Bindefasern) und damit der Dimensionsstabilität des Produktes in Kauf genom­ men werden müßten, wenn die Arbeitsgeschwindigkeit bzw. der Polymerendurchsatz wirtschaftlich hoch eingestellt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Spinn­ vliesen anzugeben, wobei das genannte Dilemma zwischen Pro­ duktqualität und Herstellungsgeschwindigkeit überwunden wird. Dabei sollen folgende Forderungen im einzelnen in Einklang gebracht werden:
Realisieren vielfältiger Spinnvliesvarianten auf einer An­ lage in großen Produktionsbreiten bei nur geringem Platzbe­ darf;
Erspinnen einer möglichst hohen Zahl von Fäden, wahlweise auch aus verschiedenen Polymeren entweder als separate Fa­ sern in hoher Vermischung oder als Bikomponentenfasern in hoher flächiger Gleichmäßigkeit bei der Ablage zur Erzie­ lung eines guten Dehnungs- und Festigkeitsverhaltens des Vlieses in Längs- und Querrichtung, um hohe Verarbeitungs­ geschwindigkeiten schadlos zu überstehen;
Verspinnen mit hohem Polymerdurchsatz, um auch bei den ge­ gebenenfalls nachfolgenden Weiterverarbeitungsprozessen ho­ he Maschinengeschwindigkeiten einhalten zu können;
wahlweise hohe Überdeckung und Flächengleichmäßigkeit der einzelnen Faserschichten bei der Ablage (für die Herstel­ lung von Saugschichten mit eingearbeitetem Superabsorber- Pulver wichtig).

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht in einem Verfah­ ren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und in einer Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 12. Die jeweils zugeordneten Unteransprüche be­ treffen bevorzugte Verfahrens- bzw. Ausgestaltungsvarianten und werden im folgenden noch erläutert werden.

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein sogenanntes Kom­ paktspinnverfahren und eine dafür geeignete Vorrichtung, die es einerseits gestatten, eine hohe Zahl von Filamenten auf engstem Raum zu erspinnen und andererseits die Möglich­ keit eröffnen, ohne komplizierte anlagentechnische Verän­ derungen wahlweise sowohl Mono- als Bikomponentenfilamente oder Filamentmischungen zu verspinnen und in guter Durch­ mischung zu einem gleichmäßigen Vlies abzulegen. Dieser eben genannte Vorteil der einfachen Variationsmöglichkeit gestattet es in einer bevorzugten Verfahrensweise, ein Misch­ vlies aus zwei unterschiedlichen Polymerkomponenten herzu­ stellen, indem man auf einem der Doppelspinnbalken die eine Polymerkomponente und auf dem anderen die zweite Polymer­ komponente erspinnt, die aus beiden Düsenreihen kommenden, verschiedenen Poly­ merfadenscharen abkühlt und zu einer sich über die Arbeits­ breite erstreckenden, gemeinsamen Fadenschar zusammenfaßt, in einen gemeinsamen Abzugskanal führt und danach gemeinsam zu einem Mischvlies ablegt.

Eine weitere vorteilhafte Variante eignet sich zur Herstel­ lung von Bikomponentenfaser-Vliesen in Kern/Mantel- oder Seite-an-Seite-Struktur und ist dadurch charakterisiert, daß man die beiden verschiedenen Polymeren in zwei Spinn­ düsenreihen einführt, welche Düsen in Form von Mantel/Kern- oder Seite-an-Seite-Anordnung enthalten, daß man die aus den Düsenreihen kommenden Komponentenfaden-Reihen zusammen­ führt und über die gesamte Vliesarbeitsbreite in einem breiten Filamentstreifenband ablegt.

Der eine Polymeranteil eines Polymerkomponenten-Paares dient meist der Faserbindung im Vliesstoff-Gefüge und wird daher niedriger schmelzend gewählt als die zweite, die Fa­ serstruktur bestimmende Komponente.

Es können dabei Bindekomponenten, aus z. B. Polyethylen, Copolyester, Polyamid 6, mit jeweils höher schmelzenden Polymeren, wie Polypropylen, Polyethylenterephthalat sowie Polyamid 66, kombiniert werden. Je nach Einsatzgebiet der daraus hergestellten Spinnvliese müssen die entsprechenden Komponenten ausgewählt werden; so nimmt man z. B. bei der Herstellung von Tuftingträgern oder Materialien für Bitu­ menbeschichtung als Strukturfaser Polyester, während für Hygiene-Produkte im allgemeinen Polyolefine verwendet wer­ den, obwohl auch hier Kombinationen von Polyester und Po­ lyolefin als Bikomponentenfaser denkbar sind, weil in die­ sem Fall bei Kräuselvorgängen höhere Volumina der Vliese erreicht werden können.

Somit hängt die Auswahl der Polymerkomponenten-Paare vom jeweiligen Verwendungszweck des herzustellenden Faservlies­ stoffes ab, und bevorzugte Paarungen sind
Polyester und Copolyester, Polyester und Polypropylen, Polyester und Polyethylen sowie Polyester und Polyamid.

Weitere Polymeren-Paare können sein Polypropylen- oder Po­ lyethylen-Typen mit verschiedenen Molekulargewichts-Vertei­ lungen und verschiedenen MF I.

Ferner sind möglich Polymeren-Kombinationen, die sich durch verschiedenartige Zuschlagstoffe unterscheiden, wie z. B. durch hochpolymere Weichmacher, Farbstoffe und/oder optische Aufheller.

Der erfindungsgemäß 800 bis 8000 mm lange Doppelspinnbal­ ken mit mehreren Reihen versetzt angeordneter Längsspinndü­ sen hat den großen Vorteil, in einer kompakten Bauweise sehr viele Spinndüsen anordnen zu können, die durch die gegensei­ tige Versetzung eine ununterbrochene, breite Filamentschar nach der Fadenzusammenführung ergeben. Hierdurch können Ar­ beitsbreiten von 6 m und darüber erreicht werden. Die Tat­ sache, daß der jeweilige Spinnbalken mit Einzeldüsen bestückt wird, hat den Vorteil, daß bei Störungen einzelne Düsen schnell herausgenommen und ausgetauscht werden können, was bei Düsen, die die gesamte Arbeitsbreite überdeckten, aus Gewichtsgründen äußerst schwierig und zeitaufwendig wäre. Mit den erfindungsgemäßen Düsen sind Wechsel innerhalb von 20 bis 30 Minuten möglich. Die Düsenlängen betragen erfin­ dungsgemäß 500 bis 700 mm bei Spinnlochreihen-Längen von 450 bis 600 mm, d. h., es müssen durch die versetzte Bau­ weise Abstände von 40 + 40 = 80 mm von den gegenüberlie­ genden Lochreihen überdeckt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen, sogenannten Kompaktspinnverfah­ ren arbeitet man mit Lochzahlen von über 1000 bis zu über 10 000 pro Düse - je nach Titer der herzustellenden Spinn­ vliese bzw. deren Einzelfilamente. Durch die reihenförmige Anordnung der Spinndüsen mit dem zugeordneten Anblasschacht bzw. der Absaugvorrichtung, die sich jeweils über die ge­ samte Anlagenbreite erstrecken, sind derart hohe Lochzahlen möglich, weil eine rasche Abkühlung der Filamente bzw. Fila­ mentscharen, also ein rascher Verlust der Klebrigkeit, ge­ währleistet ist.

Es können daher bis zu 30 000 Filamente pro Spinndüse und darüber ausgesponnen, abgekühlt und zum Spinnvlies abgelegt werden. Bei Arbeitsbreiten von 6 m können auf der Kompakt­ spinn-Apparatur somit 600 000 Filamente und mehr auf eng­ stem Raum zu einem sehr dichten, gleichmäßigen Vlies abge­ legt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor­ richtung zum bequemen Verstrecken der Fadenscharen besteht darin, daß zwischen der Unterkante der Spinndüsen und der Oberkante des Absaug- und Fadenführungskanals Umlenkwalzen und/oder Streckwerkpaare angeordnet sind.

Eine weitere, für die besonders gleichmäßige Beladung mit Filamentenscharen über die gesamte Arbeitsbreite bevorzugte Gestaltung besitzt Längsspinndüsen, welche lineare Lochrei­ hen mit von der Mitte zu den Randzonen hin unterschiedlichen Lochzahlen tragen.

Eine eingehendere Diskussion der Erfindung sowie deren wei­ terer erzielbarer Vorteile wird im folgenden anhand der Fig. 1 bis 4 gegeben.

Es zeigen

Fig. 1 eine Auführungsform der erfindungsgemäßen Kompakt­ spinn-Vorrichtung in Aufsicht;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den schematisch darge­ stellten Aufbau der Kompaktspinnvorrichtung;

Fig. 3 eine Vorrichtungsvariante mit dazwischeneschalte­ tem Streckwerk und

Fig. 4 in Aufsicht die Anordnung der Spinndüsen und deren Lochreihen.

Zunächst sei Fig. 1 betrachtet. Bei der gezeigten Spinn­ balkenanordnung ist mit c der Doppelspinnbalken bezeichnet, auf welchem die Spinndüsen a bzw. b angeordnet sind. Aus den Spinndüsen a kann jeweils ein anderes Polymer als aus den mit b bezeichneten ausgesponnen werden, also z. B. aus a Polypropylen und aus b Polyethylen. Durch Auswahl ent­ sprechender Düsen und der zugehörigen Ausgestaltung der Schmelzezuführung können sowohl aus a als auch aus b Bi­ komponentenfilamente in Mantel/Kern- oder Seite-an-Seite- Ausführung gesponnen werden.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist es ein wesentliches Merk­ mal des Spinnbalkens, daß die Spinnlochreihen 1 und 2 der einzelnen Düsen a bzw. b versetzt zueinander angeordnet sind dergestalt, daß die jeweiligen Lücken 3 bzw. 4 von der jeweils gegenüberliegenden Spinnlochreihe überdeckt werden. Damit wird erreicht, daß die Fadenscharen, die aus den Spinnlochreihen austreten, nach unten abgezogen und, wie in der noch zu besprechenden Fig. 2 dargestellt, bei g 2 zusammengefaßt werden, ein zusammenhängendes Band von Fi­ lamenten über die gesamte Anlagenbreite ergeben.

Auf den Außenseiten des Spinnbalkens ist je ein Anblas­ schacht mit Düsen f angeordnet, der die Fadenscharen ab­ kühlt, und auf der Innenseite des Spinnbalkens befindet sich eine Absaugvorrichtung d, welche die durch die Faden­ scharen hindurchtretende Anblasluft sowie die Spinndämpfe beseitigt. Die einseitige Anblasung hat bei der Herstel­ lung kräuselfähiger Filamente den Vorteil, deren innere Spannungen zu erhöhen, so daß in einem späteren Entspan­ nungsschritt eine Kräuselung erreicht werden kann.

Fig. 2 zeigt schematisch in einem Schnitt eine Kompakt­ spinnvorrichtung mit den beiden Spinnbalken c, die die Dü­ senreihen a bzw. b tragen. Beidseitig der Filamentreihen befinden sich die Anblasdüsen f zum Abkühlen der Fadenrei­ hen, und in der Mitte die Absaugvorrichtung d, die bei e die Spinndämpfe aufnimmt. Die Umlenkwalzen g bzw. g 2 die­ nen zur weiteren Führung der Fadenscharen, welche in den aerodynamischen Abzugskanal h eingeführt und mit Hilfe der durch Längsschlitze zugeführten Luftströme nach unten ge­ zogen, verstreckt und dem Auffangband j zugeführt werden. Unter dem perforierten Auffangband ist die Absaugung i an­ geordnet, die nach der Vliesbildung die überschüssige Luft aufnimmt, während das gebildete Vlies k der Weiterverarbei­ tung, d. h. der Verfestigung, zugeführt wird.

Die Filamente haben bereits an dem Punkt g 2 eine Tempera­ tur, bei der sie nicht mehr klebrig sind. Im Auftreffbe­ reich k, bei der Vliesbildung, sind sie auf Raumtemperatur abgekühlt.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der zwischen Spinn­ apparatur und Vliesbildung noch eine mechanische Verstrec­ kung zwischengeschaltet wurde. Mit Hilfe der Umlenkwalzen g werden die Fadenscharen in den Streckwerken h und j mecha­ nisch verstreckt.

Dazwischen ist ein Heizkanal i zum Aufheizen der Filament­ scharen vorgesehen. Nach der Verstreckung werden sie auch hier in einen aerodynamischen Abzugsschacht 1 eingeführt, der sie dem Auffangband m mit darunterliegender Absaugung n zuführt, wodurch das Vlies o entsteht. Dieses wird sodann der Verfestigungsanlage zugeführt.

Fig. 4 zeigt in Aufsicht nochmals in einem Ausschnitt die Anordnung der Spinndüsen a und b mit den Lochreihen c und d und mit den Überlappungszonen 1 bis 5. Bei der Herstellung von Mischvliesen werden aus den Spinndüsenreihen a und b jeweils verschiedene Polymere ausgesponnen. Um eine gleich­ mäßige Beladung mit Filamenten über die gesamte Arbeitsbrei­ te hinaus zu erhalten, sind in den Überlappungszonen 1 bis 5 und in den dazwischenliegenden Bereichen, in denen von bei­ den gegenüberliegenden Spinndüsen Fäden erhalten werden, die Lochreihen so angeordnet, daß eine gleichmäßige Fadenschar über die gesamte Arbeitsbreite entsteht. Das heißt, in der Zone, in der die Spinndüsen a keine Spinnlochreihen mehr tragen (Randbereiche der Düsen), enthalten die gegenüber­ liegenden Spinndüsen b entsprechend mehr Löcher.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung von Mono- oder Bikomponenten­ faser-Spinnvliesen durch Ausspinnen von einem oder meh­ reren fadenbildenden Polymeren aus Längsspinndüsen, Ver­ strecken der Fadenscharen und Ablage auf einem perforier­ ten Absaugband zu einem Vlies, dadurch gekennzeichnet, daß man die Polymermassen aus in Reihe auf Doppelspinn­ balken montierten, mehrzeiligen Längsspinndüsen derart verspinnt, daß sich die austretenden Fadenscharen über die gesamte Produktionsbreite überlappen, daß man die Fa­ denscharen vor der Ablage durch Querblasen von einer Sei­ te her abkühlt und durch Absaugen auf ihrer anderen Seite von Spinndämpfen befreit, mechanisch und/oder aerodyna­ misch verstreckt und zum Vlies ablegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man auf einem der Doppelspinnbalken eine Polymerkompo­ nente und auf dem anderen eine andere Polymerkomponen­ te erspinnt, daß man die aus beiden Düsenreihen kommen­ den, verschiedenen Polymerfadenscharen abkühlt und zu einer sich über die Arbeitsbreite erstreckenden, gemein­ samen Fadenschar zusammenfasst, in einen gemeinsamen Ab­ zugskanal führt und danach gemeinsam zu einem Mischvlies ablegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Bikomponentenfaser-Spinnvliese aus zwei faserbilden­ den Polymeren dadurch bildet, daß man die beiden ver­ schiedenen Polymeren in zwei Spinndüsenreihen einführt, welche Düsen in Form von Mantel/Kern- oder Seite-an-Sei­ te-Anordnung enthalten, daß man die aus den Düsenreihen kommenden Mantel/Kern- oder Seite-an-Seite-Filamentrei­ hen zusammenführt und über die gesamte Vliesarbeitsbrei­ te in einem breiten Filamentstreifenband ablegt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polymeren-Paar Polypropylen und Polyethylen verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polymeren-Paar Polyester und Copolyester ver­ wendet.

6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polymeren-Paar Polyester und Polypropylen verwendet.

7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polymeren-Paar Polyester und Polyethylen ver­ wendet.

8. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polymeren-Paar Polyester und Polyamid verwen­ det.

9. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polymeren-Paar Polypropylen-Typen mit ver­ schiedener Molekulargewichtsverteilung und verschiedenen MF I verwendet.

10. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß man als Polymeren-Paar Polyethylen-Typen mit verschiedener Molekulargewichtsverteilung und verschie­ denen MF I verwendet.

11. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß man ein Polymeren-Paar verwendet, dessen ein­ zelnen Komponenten man verschiedenartige Zuschlagstof­ fe beigemischt hat.

12. Vorrichtung zur Herstellung von Mono- oder Bikomponen­ tenfaser-Spinnvliesen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Doppelspinnbalken von 800 bis 8000 mm Länge mehr­ zeilige Längsspinndüsen mit Düsenlängen von 500 bis 700 mm und Lochzahlen von über 1000 bis über 10 000 pro Düse zueinander versetzt und überlappend angeordnet sind, wobei die Lochreihen 450 bis 600 mm lang sind, daß unterhalb der Austrittsstelle der Fadenreihen, längs der Außenkanten der Spinnbalken, ein Luftausblasschlitz und in der Mitte der Spinnbalken eine Spinnrauchabsau­ gung angebracht sind, und daß über die gesamte Spinnbal­ kenbreite in einem Abstand von mindestens 2 000 mm ein Absaug- und Fadenführungskanal vorhanden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Unterkante der Spinndüsen und der Ober­ kante des Absaug- und Fadenführungskanals Umlenkwalzen und/oder Streckwerkpaare angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die auf dem Spinnbalken angeordneten Längs­ spinndüsen lineare Lochreihen mit von der Mitte zu den Randzonen hin unterschiedlichen Lochzahlen tragen.