DE1816830A1 - Ungewebter thermoplastischer Stoff und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents
Ungewebter thermoplastischer Stoff und Verfahren zur Herstellung desselbenInfo
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- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
Description
Dipl-hg. H. MITSCHERLICH
Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN
Dr. rer. not. W. KÖRBER 24. Dez. 1968
Avlsuii Ö orp ο rat i on
21 South'-12th Street
Philadelphia, Pennsylvanla/V.St.A.
Philadelphia, Pennsylvanla/V.St.A.
P at ent anme Idling
ungevfebter thermoplastischer Stoff und Verfahren
zur Herstellung des selben
Die Erfindung betrifft ganz allgemein ungcv/ebte Stoffe, insbesondere
ungewebte Stoffe aus orientiorbarem thermoplastischem
ilaterial, cowio ein Verfahren zur Herstellung der Stoffe.
;":i:a uiigewebter Stoff besteht aus einer zusammenhängenden !'lache
·. on vor'.."ici:olten oder gebundenen Pasern, die ohne ein vorher-"
gellenden "Verspinnen der lasern zu Garn und Verflechten durch
"„•"ebon, wiri.rcci, UmIcIöppein oder dgl. oder eine andere G-arnvercrboitung
gewonnen aind. Bei der Herstellung von ungewebten
Stoffen sue- synthetischen j>'a,sern muss nach der üblichen Methode
ciac c.3/n"cheticche iiaterial au)iächst in i'asern von geeigneter Länge
überführt v/erden, die dann zur Bildung einer zusammenhängenden Bahn (v/ob) miteinander verbunden oder verwickelt werden.
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Bei der Herstellung von ungowebten i'extilien werden mittel-
- lange bis lange Fasern gemischt und zu einer trockenen Bahn
geformt, die dann auf geeignete Weise innerlich so verbunden wird, dal3 die !Fasern sich verbinden und aneinander hangen,
um eine zusammenhängende !'lache zu bilden. Bei Verv.'endung
von thermoplastischen fasern kann die Bindung durch iiitze-
und Druckanwendung auf die trockene Bahn erfolgen, wobei die Pasern gezwungen werden, sich an ihren übereinander
liegenden Stellen zu vereinigen. 3in anderes 'Verfahren hierfür
besteht darin, die Bahn mit einer Klebflüssigkeit zu sättigen.
Es ist bekannt, mit der Nadel durchstochene und geschrumpfte
Pilze aus ungewebten Stoffen mit Hilfe von mittellangen bis langen 3?asem, die aus einem Gemisch von schrumpfbaren und
nicht schrumpfbaren Pasern bestehen, herzustellen. ?Jine . Masse wird durch Auflage von mehrfachen dünnen Bahnen gebildet,
die dann mechanisch genadelt wird, um die Pasern zum Verwickeln zu zwingen, worauf die Bahn chemisch oaer durch
Hitze behandelt wird, um sie sum Schrumpfen zu bringen.
Demgemäss ist Hauptziel der Erfindung ein wirksames Verfahren,
um einen ungewebten Stoff ohne vorherige Bildung von Pasern herzustellen.
Insbesondere ist ein Ziel der Erfindung ein Verfahren, bei
dem eine in Längsrichtung orientierte Bahn aus thermoplastischem Pilmmaterial fibrilliert und dann quer gestreckt wird,
um ein Hetzwerk aus untereinander verbundenen, willkürlich
gelagerten Pibrillen zu bilden, die stabilisiert werden können, um eine ungewebte einzelschichtige Bahn zu formen,
oder die mit anderen Schichten überlagert und verbunden werden können, um ein ungewebtes Produkt von gewünschter Dicke und
Gewicht zu formen.
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.181 SB
Ί·1ϊη wesentlicher Vorteil der !iirl'incUiLng 'beruht auf Einsparung
gen und Erleichterungen "beim Leröt^llipigsprosess, da es nicht
erforderlich xct, zunächst fasern zu Tailden iit&d dann erst
daraus ci:v? UeIm s'a iö-i^ion* . .:cfii:i4ungsg©;ni£iss -wird die i?
"baJm .aus einer .gepreßctc:! KLäcae in Itö3itinuierlic3ier Ä
weise .^oMl
G oar liri'iiiciiüng ^clrd dar; tneaaao^lautiscliG featerä. M
in f;^iti--iiS:rt/Gxi &&.&%' ££%>tot'imi£ö$m &Ά eine .Strangpresse
(e: rferiider) ^HWi? Mlüniiäg ©iner filmarti§en Baiin getor:ac3ita
die in rerßÄA'OdeifiLen gtiiaf en 3JLngl3,S;eitig optiaiaiL iMtef
ßeruiii; der ^iaiifestig^eit pari ent i-ert, fibrilliert und cper
Qeetreckt ^iS1A* isa ain eiiägeniciitigeö iίetz^ίerk von unt#rein-r·
anaer vsrt)UiiGönen -miä. ^iIlIcUrIi-Gh gelagerten IPilarillen 2U
bildoii? wöraui1 die SelTicht mit anderen .Seüiehten verbunden
vlruj ujn eiLioai ungevmibt-en Stoff ait gewünschtem G-ewicht #
^M ollden*
Die j}irfiiiiiia3ifi Ijeti-iffife weiterhin sin ungewelDtes fläGhenf;öißiii
ge c fiJbaartifieo (ieöilc;© aus in Längsrichtung orientiert ein
xhoriäöifrlasIiiscii^si.j.^qtLdX Bit einer '^ielsahl von -willlcür4-lieh
vor teilten Liehlitiuen,, ^otooi cl.uö G-ebilde ψΐβτ gedehnt
ist, -um ein i:<.etz-werl:-v5>n unuerei:iariaer verbundenen !''i
joe CiIc ^!!rillen in Lrliigsrichtung orientiert und v/illlrtlrlich
gelagerx "cir-ic^" iet aas- resultierende iPrpdUiiit stahil und in
Nieder .iio:r:un^ sehr fe-öt>
"."'".
jlniian·:, aer .^ei-ianung öbll" die ',/irirungspeise der Erfindung
näher e?:läutert v/erden:
8AD ORIGINAL
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Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm des erfindungsgemässen
Verfahrens zur Herstellung einer ungewebten Einzelschicht aus einem. Netzwerk von untereinander verbundenen
Pasern; · -
Fig. 2 stellt ein Teil einer orientierten Bahn dar;
Fig. 3 zeigt ein Teil eines orientierten und fibrillierten Bahnmaterials;
Fig. 4 zeigt ein !eil eines orientierten, fibrillieren t
und durch Querverstreckung gedehnten Bahnmaterials;
Fig. 5 zeigt schematisch den Ablauf der Verbundstufe des
Verfahrens;
Fig. 6 zeigt schematisch einen Hadelwebstuhl zur Durchführung
der Verbundstufe.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist mit verschiedenen Arten von synthetischem Material durchführbar, das zu Textilfaden
geformt werden kann, wie Polyamide, Polyester, Acrylate, Polystyrole, Vinylpolymerisate oder andere kristallisierbare
und orientierbare thermoplastische Stoffe. Vorzugsweise besteht das verwendete Material aus einem Polyolefin.
Polyäthylen und Polypropylen gehören zu den Polyolefinharzen mit chemisch ähnlichen Eigenschaften. Beide Harze sind thermoplastisch
und haben ausgezeichnete physikalische Eigenschaften, wie leichtes Gewicht, Dehnbarkeit, Zähigkeit und hohe
chemische Widerstandsfähigkeit. Ein steigender Verbrauch an Polyäthylen und Polypropylen ist bei Textilfasern zu beobachten
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nicht nur wegen ihrer überragenden physikalischen Eigenschaften, sondern auch wegen ihrer relativ niedrigen Herstellungskosten.
Polypropylen ist ein Polymerisal, das chemisch Polyäthylen
ähnlich ist, jedoch eine komplexere Polymerkette hat. Sein Hauptvorteil gegenüber Polyäthylen beruht auf seinem sehr
niedrigen Gewicht, denn Polypropylen hat eine Dichte von o,S95 - o,9o2 im Vergleich zu Polyäthylen mit einer Dichte
o,91o - o,965. Insofern ist Polypropylen das leichteste aller in der lechnik brauchbaren plastischen Stoffe. Ausserdem
hat Polypropylen wesentlich höhere Erweichungs- und Schmelzwerte, die eine Verwendung für Garne bei [Temperaturen über
dem Siedepunkt von Wasser ermöglichen. In sonstiger Beziehung sind beide Polyolefine mehr oder weniger angemessen, denn
Polypropylen und Polyäthylen mit hoher Dichte sind Stoffe hoher Festigkeit, Dehnbarkeit und Widerstandsfähigkeit
gegen chemische Einflüsse.
In Pig. 1 ist eine Amtsführung eines kontinuierlichen Systems
gemäss dar Erfindung zur Herstellung eines ungewebten Stoffes
aus synthetischem- thermoplastischem Material wie Polypropylen dargetsteilt. Aus einer Preßstufe 1o lauft kontinuierlich
eine Bahn (vreb) 11 .aus z.B. Polypropylehfilm ab. In der
Praxis kann die Dicke eines Films ο,63 - 5o,8 mm (T/4 2o
mils), vorzugsweise 1,26 - 5,o8 mm (i/2 - 2 mils) betragen.
In der Preßstufe wird das Polypropylen- oder Polyäthylenoder andres geeignetes Material in Form von Granulaten oder
!Tabletten in einen Aufgabetrichter gefüllt und läuft von dort in den Kanal einer sich in einem Zylinder drehenden
Schraube, durch die es weiterbewegt wird. Hierbei wird das Material erhitzt, geschmolzen und durch eine Reihe von
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verwickelten Strömungsgebilden, zusammengepresst. Die so
gebildete Schmelze wird in eine Pressform zur Bildung eines freitragenden flachen Films geleitet, v/obei die Filmbahn
kontinuierlich aus der Hündung der Form ausläuft. Dia Presstechnik
zur Bildung der ersten Filmbahn ist völlig üblich und im einzelnen in "Petrothene Polyofins - a Processing
Guide" (ihird Edition), 1965, USI Chemicals, beschrieben.
Oder die Filmbahn kann mit einer Vorblasfilmtechnik, wie in der gleichen literaturstelle beschrieben, hergestellt
werden, wobei das Material in Form eines Hohres gepresst und
zu einer Blase ausgedehnt wird, die sodann zur Bildung der Bahn geplättet wird.
Polyäthylen ist ein kristallines Harz und ergibt das zäheste Extrudat, wenn es schnell gekühlt wird. Ein schnelles Abschrecken
verhindert die Bildung von grossen Kristallen, die sonst das Material spröde machen. Polypropylen wird auf die
gleiche Weise wie Polyäthylen gekühlt und behandelt. Da Polypropylen noch kristalliner ist, ist eine sehr schnelle
Abkühlung äusserst wichtig.
Die warme Bahn 11 von Preßstufe 1o kann in einer Kühlstufe
12 entweder durch Kühlwalzen oder im Luftstrom schnellgekühlt werden, oder sie kann in einem Wasserbad abgeschreckt
werden. Im letzteren Pail wird die Pressform so nahe wie j
möglich an die Wasseroberfläche des Bades gebracht. Nach Jj
dem Abkühlen der Bahn werden die Kanten beschnitten. Die :
gekühlte IPilmbahn 13 wird dann durch eine Orientierungsstufe »
14, die mit einer Heizzone und Einzug- und Auszugwalzen aus- ;
gebildet ist, geführt, in der der Film erhitzt und so weit *
gestreckt wird, dass eine molekulare moiioaxiale Orientierung I
auftritt, 'die die Zugfestigkeit stark verbessert. Es ist
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bekannt, dass eine Kolekularorieiitierung verschiedenen
organischen synthetischen Polymerisaten von hohem Molekulargewicht
durch Streckung verliehen werden kann. Diese erfolgt am "besten unter Erhitzung des Materials auf eine
Temperatur, die nahe an seinem Schmelzpunkt liegt. Es ist weiterhin bekannt, dass eine Orientierung die folgende
Pibrillierung des Materials sehr erleichtert denn irgend ein
scharfer Stoss auf die orientierte Struktur neigt dazu, es in Längsrichtung zu spalten.
Die Orientierung wird in Längsrichtung oder Maschinenrichtung im Bereich von 2 zu 1 bis 2o zu 1 durchgeführt, welches
jeweilige Verhältnis optimale Resultate für das Behandlungsgut liefert* Für Polypropylen ist das Verhältnis 4 zu 1
bisio zu 1. Die so von der Orientierungsstufe 14 kommende
orientierte Pilmbahn 15 ist als solche auch in Pig. 2 gezeigt.
Die orientierte Bahn 15 von Stufe 14 wird zu einer Pibrillierungsstufe
16 irgendeines bekannten Typs geleitet, wie rotierende Bürsten, mit Wägein oder Zähnen ausgebildete
Walzen, Hochdruck-Luftstrahlen oder Schallwelleneinrichtungen,
die einen Schock auf das hochorientierte Bahnmaterial ausüben und es zum Brechen in feine Pasern und Fibrillen und
untereinander verbundene Plächen zwingen, wobei eine fibrilliei te. Bahn 17, wie sie in.Pig. 3 gezeigt ist, gewonnen wird.
Verschiedene Pibrillierungsverfahren sind in den USA-Patentschriften
5 181 224, 2.98ο 982, 5 3o2 5o1 und 3 242 o35
beschrieben.
In der fibrillieren Balm 17 (Pig. 3) scheint eine Vielzahl
von längsgerichteten Schlitzen 17 A in die Bahn eingeschnitten zu sein, wobei die Schlitze kreuzweise in der Bahn verteilt
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sind und willkürlich nach Länge· und Lage variieren. Die Abstände
zwischen den Schlitzen stellen Verbindungsflächen dar.
Die orientierte und fibrillierte Bahn 17 wird zur Streckungsstufe 18 geleitet, in der sie einer querlaufenden Ausdehnung
unterworfen wird, die die Breite der Bahn um das 1.25 bis 6-fache oder darüber ihres ursprünglichen Wertes vergrössert.
Hierbei werden die untereinander verbundenen Flächen der Bahn gestreckt und die Schlitze 17 A zu 5- bis 1o-fach grösseren
Öffnungen der ursprünglichen Weite umgewandelt. Diese Behandlungsstufe
führt zu einem Netzwerk von Fasermaterial (Fig. 4).
Die Höhe der seitlichen Streckung der Bahn ist eine Funktion des Grades ICD (Maschinenrichtung) zu OD (Querrichtung) für
die Zugfestigkeit, die im Endprodukt erforderlich ist. Zum Beispiel soll das erhaltene Netzwerk von Fasern' ein Minimum
von 1o #, vorzugsweise 5o $, von untereinander verbundenen
Fibrillen haben, die einen Schlitz- und Ausdehnungsbild aufrechterhalten.
Es ist wichtig, zu bemerken, dass die Bahn anfänglich optimal in Maschinenrichtung orientiert wird, wobei eine minimale
Orientierung in der Querrichtung erfolgt. Jedoch sind nach der Fibrillierurig und Streckung viele der orientierten
Fibrillen aus der Maschinenrichtung verschoben, wobei, der Verschiebungsgrad vom Verstreckungsgrad abhängt. Das resultierende
Netzwerk von Fasern hat dann nicht nur in Maschinenrichtung orientierte Fibrillen, sondern auch willkürlich
im Winkel dazu gelagerte Fibrillen, um ein stark gefestigtes Produkt zu erhalten.
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Das Faser-Ietzwerk 19 entspricht einer einfachen Schicht
aus ungewebter Textilware. Es ist als solches für Textilwaren-Zwecke
verwendbar und hierzu kann das Netzwerk getempert werden, um eine Erhärtung oder Stabilisierung zu
bewirken. Weiterhin kann es einen Schutzüberzug erhalten. Eine Textilware dieser Art kann zur Verstärkung in umhüllten
Stoffen und zu einer Reihe von Zier- und ungewebten Industriezwecken in Verbindung mit Papierflächen oder plastischen
Filmen verwendet werden.
Zur Herstellung von ungewebten Teppichen, Schutzdecken, Zwischenschichten und anderen ungewebten Textilien mit einem
gewünschten Gewicht und Dicke wird das laser-ITetzwerk 19
zu einer Vi el schicht struktur geformt (l?ig. 5)· Hierzu wird eine Heihe von um Zuführrollen 2o, 21, 22 usw. gewundenen
Bahnen aus Fase-r-Netzwerk zu einer Verbundstufe 23 geleitet,
in der sie mit Hilfe von Wärme und Druck beispielsweise
vermittels erhitzter Kalenderwalzen vereinigt werden. Oder es erfolgt für diesen Zweck eine Zugabe oder ein Einschluss
von in der Hitze schmelzbaren Fasern mit einer Schmelztemperatur, die unter der Schmelztemperatur der in der Bahn
verwendeten Fibrillen liegt. Die Bahnschichten können auch mit Hilfe von chemischen Emulsionen verbunden werden oder
durch Zugabe von festen Teilchen zum Material, die eine niedrigere Erweichungstemperatur haben als der Hauptkörper
der Fibrillen.
Eine andere Methode zum Verbund der verschiedenen Schichten
besteht in der Behandlung mit Dampf in einer geeigneten Kammer, wobei die Fibrillen in den verschiedenen Schichten an Ihren
Kreuzungspunkten verbunden werden.
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-Ιο-
Eine wirksame Methode zum Verbund der verschiedenen Schichten
von Faser-Ietzwerk ist das Nadellochverfahren (fig. 6),
bei dem die übereinandergelagerten Schichten zu einem Hadelwebstuhl
24 üblicher Bauart, der ein Nadelbrett 25 hat, geführt werden. Die einzelnen. Schichten werden über eine
Fläche 26 geleitet. Der Nadelwebstuhl 24 drückt hin- und hergehend Mädeln in die Schichten des"Bahnmaterials hinein
und heraus und reorientiert einige der Pasern jeder Bahn in Flächen, die normal zur planaren Oberfläche derselben
sind, wobei die senkrecht gelagerten Fasern in die Fläche der anderen Bahnen ragen, um sich mit den Fasern derselben
zu verzahnen und zu verknoten. Praktisch können die Schichten der Fasernetzwerkbahn zu einer Trägerschicht nadelgelocht
werden, wie es bei der Herstellung von ungewebten Teppichen üblich ist.
Eine relativ schwere Einzelschicht aus Fasernetzwerkmaterial kann als Primärunterlage für einen eingenadelten Stoff diener
und in eine Einnadelmaschine gegeben werden, deren ladein dazu dienen, einen Flor oder Oberflächengarn in die Unterlage
zu knüpfen.
Zur Stabilisierung eines ungewebten Einzel- oder Mehrschichtstoffes
der oben beschriebenen ixt wird der Stoff auf einem Spannrahmen festgemacht und dann in einer Heizzone auf eine
Temperatur und so lange erwännt, bis eine i'emperung erreicht
ist. Der Spannrahmen dient dazu, eine Schrumpfung im Zusammenhang mit den auf dem Gebiete von gewebten thermoplastischen
Stoffen bekannten Vorgängen zu verhindern. Beim Fertigmachen des ungewebten Stoffes können Schmiermittel
aufgebracht oder andere chemische Stoffe angewandt werden, um die folgende Bearbeitung zu erleichtern.
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Die Erfindung ist zwar in Verbindung mit Bahnen "beschrieben,
die durch Pressen eines Einzelschichtfilms geformt sind, jedoch ist sie selbstverständlich auch für mehrfach
gefärbte Vielfachfilme anwendbar. In diesem Falle hat das ungewebte Produkt ein mehrfach gefärbtes und sehr dekoratives
Aussehen.
Ansprüche;
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Claims (12)
1. Ungewebte Stoffbahn, dadurch" gekennzeichnet, dass
sie aus einer filmartigen Fläche von längs orientiertem thermoplastischem Hat er i al bestellt, aie eine 'Vielzahl von
v.'illkürlich verteilten Schlitzen hat, wobei die Bahnfläche unter Bildung eines .Netzwerkes von untereinander verbundenen
Fibrillen quer gestreckt ist.
2. üngewebte Stoffbahn nach-Anspruch. 1, dadurch geJiemi-'
zeichnet, dass die Fibrillen längs orientiert und willkürlich gelagert sind, um ein keterial zu bilden, aas sowohl in
Längs - als auch in Querrichtung fest ist.
3. Üngewebte Stoffbahn nach Ansprach 1 und. 2,. dadurch
gekennzeichnet, dass mehrere Flächen übereinander gelagert sind, wobei die Flächen an den Kontaktstellen der Fibrillen
Eii χ einander verbunden sind.
4. Üngewebte Stoffbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das thermoplastische Haterial aus einem
Polyalefin beotelrc.
3. Ungewebte Stoffbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das.i-j.aterial a.us einem Polyamid", Polyester,
Acrylat, Polystyrol oder Polyvinyl besteht.
6. Ungewebte Stoffbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das katerial aus Polypropylen besteht und eine Dicke von o,b3 - 5o,8 mm, vorzugsweise 1,26 - 3,o<3 mm,
hat.
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BAD OBtQiNAL
7. Verfahren zur Herstellung einer ungewebten Stoffbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass thermoplastisches
orientierbares Material unter Bildung einer kontinuierlichen filmartigeii Bahn ausgepresst "wird, dass
aio Bahn in läiigsrichtung orientiert wird, um die- Zugfestigkeit
zu erhöhen und die folgende !»'ibrillieruzig zu erleichtern,
dass die orientierte'-Bahn unter Bildung von willkürlich
dispergierten längsgerichteteii,Schlitzen, f!brilliert
wird, und dass die !'!"brillierte Bahn unter Bildung eines
Hetswerlcs von untereinander verbundenen und willkürlich
gelagerten iPibrillen quer gestreckt -wird.
8. Verfahren nach Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet, aass die Stoffbahn sur Sta.bilisieruiig getempert v/ird,
• 9. Yerfahreii nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
ciaaurch gele eimz ei ohne t, dass eine i-iehrzc.nl von Gchichten
.Lib er einander gelagert und zur Bildung eines ungewebten
Procluktos vo:a g-avüiicchter Dicke und G-ev/icht verbunden wird.
To, Yerfahreii nach Anspruch 9,. dadurch gekennzeichnet,
dass-dio "chi:mien- unter Anwendung von 'wärme verbunden werden,
van. die l'ibrillen der Schichten zu swingen, sich o,ii
ihren Lreuzuiigspunkten au verbinden.
11. 7o:;:'i'i.iiron nach Anspruch 9? dadurch gekannzeichnet,
r:r.:::: nio nciiiohuon in einem xiadellochwebstuhl verbunden
- 14
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8AO ORIGINAL
12. Verfahren iiaoli imcprudi J, dac.uroli gelj
dass die Pasern in den C chi eilten mit einsmsclim
Stoff, desaen Sciimelstenrperatur hinter dor der !''asern liogt,
verbunden werden.
Der 3?o."üeiita.nv/alt
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Date | Code | Title | Description |
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SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 |