DE1942166B2 - Verfahren zum fibrillieren eines folienbandes - Google Patents
Verfahren zum fibrillieren eines folienbandesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fibrillieren eines Folienbandes durch Hindurchführen eines fortlaufenden,
unter Spannung stehenden Folienbandes durch Falschzwirnvorrichtungen.
Bei einem derartigen, durch die FR-PS 14 53 292 bekannten Verfahren wird das Folienband einer
Falschzwirnvorrichtung zugeführt, welche aus zwei rotierenden Scheiben besteht, die das zu fibrillierende
Folienband durch Berührungskontakt bewegen. Diese Scheiben laufen in entgegengesetzter Richtung um, und
die Umlaufrichtung der einzelnen Scheiben wird in kurzen Intervallen umgekehrt. Diese Vorrichtung läßt
eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit beim Fibrillieren eines Folienbandes nicht zu.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, das eine wirkungsvolle
Fibrillierung eines faserbildende/i Folienbandes bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Folienband der Einwirkung von mindestens
zwei durch ein Strömungsmedium betriebenen Falschzwirnvorrichtungen derart ausgesetzt wird, daß die dem
Folienband erteilte Verzwirnungsrichtung zwischen aufeinanderfolgenden Falschzwirnvorrichtungen vollkommen
umgekehrt wird.
Es wird angenommen, daß die vollkommene Umkehrung eier Verzwirnung in dem Material zwischen
aufeinanderfolgenden Falschzwirnvorrichtungen durchgreifende Spannungs- und Scherkräfte hervorruft,
wodurch eine sehr wirkungsvolle Fibrillierung stattfindet.
Es wurde gefunden, daß durch Einführung einer Falschverzwirnung in ein Band oder einen Streifen mit
io
35
40
45
50
55
do
65 Hilfe von gegenläufig umlaufenden Strömen eines
Mediums eine weit wirksamere Fibrillierung cini/s
Bundes ergeben als durch Anwendung von mechanischen Falschverzwirnung.svorrichlungen, und zwar weil
eine nicht definierte sekundäre Einwirkung des Mediums stattfindet, welche die Faserbildung vermehrt,
welche durch die vollkommene Umkehrung der Verzwirnung in dem Strang hervorgerufen wird, so daß
auf diese Weise eine verbesserte Gleichmäßigkeit der Faserbildung stattfindet.
Die gemäß der Erfindung zu fibrillierenden Folienbänder können aus irgendeinem polymeren Stoff, wie
z. B. Polypropylen, Polyamid und Polyester bestehen.
Bänder mit verbesserter Fibrillierungstendenz enthalten eine Vielzahl von in Abstand voneiander angeordneten
Riefen, die parallel zur Längsrichtung der Orientierungsachse angeordnet sind. In gleicher Weise
können auch fibrillierbare Bänder beim Verfahren der Erfindung verwendet werden, welche aus zwei oder
mehr miteinander verbundenen Schichten bestehen, weiche unterschiedliche Schrumpfeigenschaften besitzen.
In gewissen Fällen ist es vorteilhaft, die fibrillierbaren
Folienbänder zu erwärmen, bevor diese durch die gegenläufigen Ströme des Mediums geführt werden.
Als Strömungsmedium wird beim Verfahren gemäß der Erfindung vorzugsweise Luft verwendet, jedoch
können auch andere Medien, wie beispielsweise Dampf verwendet werden, welche keine schädliche Wirkung
auf das zu behandelnde Band oder den Streifen ausüben.
Nach dem Verfahren der Erfindung behandelte Bänder oder Streifen können direkt weiter verarbeitet
werden, beispielsweise zur Herstellung von Schnüren oder Textilgegenständen, wobei auch ein gewisser
Betrag einer möglichen Verzwirnung eingeführt werden kann, bevor die fibrillierten Stoffe weiter verwendet
werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung läßt man die Verzwirnung, die man dem Gebilde
durch die erste durch ein Strömungsmedium hervorgerufene Falschverzwirnung erteilt hat, über eine Heizzone
zurücklaufen, welche vor der Falschverzwirnungsvorrichtung angeordnet ist. Wenn das Verfahren in
dieser Weise durchgeführt wird, so wird mindestens ein Teil der zuerst eingeführten Verzwirnung in dem Band
wärmefixiert, wobei diese fixierte Verzwirnung zeitweilig entfernt, umgekehrt und wiederum in der folgenden
Falschverzwirnungsvorrichtung aufgehoben wird. Wenn man ein derart behandeltes Band teilweise oder
vollkommen erschlaffen läßt, so wird dieses das Bestreben haben, in den fixierten verzwirnten Zustand
zurückzukehren, und auf diese Weise wird eine Bauschigkeit und Elastizität entwickelt. Die so entwikkelte
Bauschigkeit kann fixiert werden, und die elastischen Eigenschaften können durch eine weitere
Wärmebehandlung unter geregelten Spannungs- oder teilweise Erschlaffungsbedingungen bei einer erhöhten
Temperatur modifiziert werden, die gewöhnlich höher ist als die erste Wärmefixierungstemperatur. Die
beschriebenen Wärmebehandlungen können kontinuierlich durch in geeigneter Weise angeordnete Heiz-
und Erschlaffungsvorrichtungen durchgeführt werden, oder die zweite Wärmebehandlung kann auch mit einer
Spule des fibrillierten Materials durchgeführt werden, welche mit einer geringeren Geschwindigkeit als der
Zuiiefergeschwindigkeit aus der letzten Falschzwirnvorrichtung aufgewickelt worden ist, d. h., daß das
Gebilde mit einer Überförderung der Aufwickelvorrich-
tung zugeführt worden im, so daß durch diese
Überforderung die notwendige Spannungserschlaffung durchgeführt werden kann.
Es ist auch möglich, mit mehr als zwei derartigen Falschzwirnvorrichtungen, beispielsweise mit vier
Falschzwirnvorrichtungen zu arbeiten, d. h. also, daß der gesamte obige Vorgang wicder.'-.oit wird. Es hat sich
gezeigt, daß hierdurch höhere Arbeitsgeschwindigkeiten oder ein wirtschaftlicherer Luftverbrauch ermöglicht
wird. Außerdem wurde festgestellt, daß die Fibrillierung dabei von der Verarbeitungsgeschwindigkeil
unabhängig ist.
Andere Versuche haben gezeigt, daß das Ausmaß der Fibrillierung vom Abstand der Falschzwirnvorrichtungen
weitgehend unabhängig ist.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine sehr gute Fibrillierung mit verbesserter Gleichmäßigkeit
erzielt, was sich aus den niedrigen Fasertitern und den niedrigen Verhältnissen der Faserbreiten zu den
Faserstärken der fibrillierten Produkte ergibt. Weiterhin werden weniger freie Faserenden und Faserschlingen
erzielt.
Der Erfindungsgegenstand wird nunmehr im einzelnen anhand von Beispielen in Verbindung mit den
Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Apparatur zur Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung, und
Fig.2 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung von zwei gegeneinander umlaufenden Wirbelströmen, und
die
Fig. 2a und 2b zeigen Querschnitte durch die Vorrichtung der F i g. 2.
Konstruktionseinzelheiten einer Vorrichtung, wodurch mit Hilfe von im Gegensinn umlaufenden
Wirbelströmen entgegenlaufende Falschverzwirnungen erzielt werden können, sind in den Fig. 2, 2a und 2b
dargestellt, wobei die Vorrichtung 11 aus einem U-förmigen Teil besteht, das parallelliegende Einzelteile
22, 22' aufweist, die Bohrungen 23, 23' enthalten, deren Achsen fluchten.
Die Bohrungen 23,23' sind mit radial gerichteten, mit
Bezug aufeinander ausgerichteten parallelwandigen Schlitzen 25, 25' versehen, weiche das Einlegen des zu
bearbeitenden Materials in die Vorrichtung erleichtern. Im Inneren der Vorrichtung Ii befindet sich eine
Verteilerbohrung 29, die parallel zu den koaxialen Bohrungen 23,23' angeordnet ist. Die Verteilerbohrung
29 ist durch eine Leitung 31 mit einer Anlage zur Erzeugung des Druckmediums verbunden, die auf der
Zeichnung nicht dargestellt ist. Die Verteilerbohrung 29 ist durch Leitungen 27, 27' mit den Bohrungen 23, 23'
verbunden, wobei diese Leitungen 27,27' tangential und
senkrecht zu den Achsen der Bohrungen 23, 23' verlaufen. Die Austrittsöffnungen der Leitungen 27, 27'
sind derart mit Bezug auf die Wandungen der Bohrungen 23, 23' angeordnet, daß hierdurch Wirbelströme entstehen, welche in den Teilen 22, 22' der
Vorrichtung 11 in entgegengesetzten Richtungen verlaufen.
Beim Betrieb der Vorrichtung wird das unter Druck stehende Medium der Verteilerbohrung 29 zugeführt
und gelangt von dort durch die Leitungen 27,27' in die koaxialen Bohrungen 23, 23', worin im Gegensinn
zueinander verlaufende Wirbelströme erzeugt werden. Durch die Bohrungen 23, 23' wird das zu fibrillierende
Band ständig hindurchgeführt, und in jeder Bohrung wird durch die im Gegensinn verlaufenden Wirbelströme eine Falschverzwirnung erzeugt. Die Richtung der
dem Band erteilten Fulschvcrzwirnung wird in einem
Punkt umgekehrt, welcher im wesentlichen in der Milte zwischen den beiden parallel angeordneten Teilen 22,
22' liegt, wobei wirkungsvolle Querscherkräfte und Spannungen auf das Band ausgeübt werden, so daß
dieser hierdurch fibrilliert und viele feine Fasern gebildet werden. In den folgenden Beispielen betragen
die Durchmesser der Bohrungen 25 und 25' etwa 4,8 und die Durchmesser der Leitungen 27 und 27' etwa 1,6 mm.
Es wurde gefunden, daß gleichmäßigere Produkte erhalten werden, wenn der Verzwirntingsumkehrpunkt
in dem Streifen im wesentlichen stationär gehallen wird, und in dieser Hinsicht hat sich eine Apparatur gemäß
F i g. 2 als besonders brauchbar erwiesen.
Gemäß F i g. 1 wird ein unverslrecktcs Band 1 aus einer Schmelzmischung von Polymeren, bestehend aus
95,5% Polyhexamethylenadipamid und 4,5% Polypropylen, mit einem Titer von 4860 den, einer Breite von
9,5 mm und einer Stärke von 0,055 mm verstreckt und fibriiliert. Das Band wird zunächst zwischen zwei
Walzen 3 und 5 verstreckt, welche mit Trennrollen 4 und
6 zusammenwirken und verschiedene Umfangsgeschwindigkeiten besitzen, und zwar im Verhältnis von
1 : 5, so daß hierdurch ein verstrecktes orientiertes Band
7 mit einem Titer von 975 den, einer Breite von 5,0 mm und einer Stärke von 0,028 mm erzielt wird. Das
verstreckte Band 7 wird unmittelbar und kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 18 m/Min, einer
Heizzone 9 zugeführt und gelangt dann unter einer Spannung von 49 g in zwei im Gegensinn umlaufende
Luftwirbelströme, welche durch die in F i g. 2 dargestellte Düsenvorrichtung 1; erzeugt werden. Hierbei wird
mit Druckluft von 10,2 kg/cm2 gearbeitet. Vor und hinter
der Fibrillierungsvorrichtung 11 sind Führungen 13 und 15 angebracht, und zwar in solcher Lage, daß durch die
Düsenvorrichtung 11 ein Wirbelballon in dem Band erzeugt wird, der 6 Schwingungsknoten aufweist, wobei
sich ein Knoten 17 auf halbem Wege zwischen den im Gegensinn umlaufenden Wirbelströmen befindet, die
durch die Vorrichtung 11 erzeugt werden. Nach der Fibrillierung des fibrillierten Bandes wird dieses mit
konstanter Spannung auf einer Spule 19 aufgewickelt.
Das fibrillierte Band besitzt folgende Eigenschaften:
Titer des Produktes in den | 1035 |
Mittlerer Titer der Fasern in den | 12 |
Verhältnis von Faserbreite zur | |
Faserstärke (Wl T) | 2,4 |
Freie Faserenden pro Zentimeter | 1,5 |
Festigkeit (g/den) | 1,6 |
Das fibrillierte Band besteht aus einem kompakten Bündel von im wesentlichen einen rechteckigen
Querschnitt aufweisenden Fasern (die schmalen Enden einiger Faserquerschnitte sind etwas abgerundet), die
eine geringe Längenänderung hinsichtlich der Anzahl der Fasern besitzen und wenig freie Enden oder
Schlingen aufweisen.
Eine gemäß der F i g. 1 etwas abgewandelte Apparatur wird dazu verwendet, ein Band aus Polyethylenterephthalat zu verstrecken, zu fibrillieren und es bauschig
zu machen. Das Polyäthylenterephthalai besitzt eine innere Viskosität von 0,67 gemessen in o-Chlorphenol
bei 250C. Das Band ist in unverstrecktem Zustand 6 mm
25
breit und 0,044 mm stark. Die Apparatur der F i g. 1 ist hierbei in der Weise abgewandelt, daß Einrichtungen
vorgesehen sind, wodurch die Vorschubwalze 3 auf eine Oberflächentemperatur von 1000C gebracht werden
kann. Weiterhin ist eine 20 cm lange Heizplatte mit s einer Oberflächentemperatur von 200°C zwischen den
Walzen 3 und 4 angebracht. Die Führung 13 ist hierbei weggelassen, so daß die Verzwirnung durch die
Heizzone 9 zurücklaufen kann, die aus einer Heizplatte von 20 cm Länge mit einer Oberflächentemperatur von
2200C besteht.
Das Band wird zwischen den Walzen 3 und 5 mit einem Streckverhältnis von 5,8 :1 bei einer Streckgeschwindigkeit
von 61 m/Min, verstreckt, um ein verstrecktes Band von 2,5 mm Breite und 0,013 mm
Stärke zu ergeben. Die Vorrichtung zur Erzeugung der beiden im Gegensinn umlaufenden Wirbelströme wird
mit Druckluft von 5,6 kg/cm2 versorgt, und das fibrillierte Band wird mit einer Spannung von 60 g und
einer Geschwindigkeit von 61 m/Min, aufgewickelt.
Das bauschige fibrillierte Produkt besitzt einen Titer von 600 den, wobei der mittlere Titer der Einzelfaser
etwa 10 den beträgt.
Ein Band aus Polyäthylenterephthalat mit einer inneren Viskosität von 0,65 und einer Stärke von
0,023 mm wird mit der im Beispiel 2 beschriebenen Apparatur verstreckt, wobei die Heizzone 9 fortgelassen
wird und die Temperaturen der Förderwalze und der Zwischenheizplattenoberfläche 90 bzw. 2200C
beträgt. Das Streckverhältnis beträgt hierbei 6,24 :1 und die Streckgeschwindigkeit 65 m/min. Hierdurch
wird ein verstrecktes Band von 3,4 mm Breite und 0,009 mm Stärke erhalten. (Titer 380 den). Das
verstreckte Band wird in der im Beispiel 2 beschriebenen Weise fibrillierl, und es ergibt ein Produkt mit einem
Titer von 390 den, wobei der Titer einer Einzelfaser im Mittel 5,5 beträgt.
Ein Band aus Polyäthylenterephthalat, wie es im Beispiel 2 verwenden wurde, wird nach diesem Beispiel 2
unter Verwendung eines 180°C warmen elektrischen Heizofens verstreckt, anstelle der Heizplatte 9, um ein
verstrecktes Band von 2,4 χ 0,009 mm (270 den) zu ergeben, das nach Beispiel 2 fibrilliert und im
erschlafften Zustand bei 200°C wärmebchandelt wird, um ein aufgebauschtes Material von 348 den mit einem
mittleren Fasertiter von 4,0 den zu ergeben.
Vcrglcichsbeispicle A und B
Ein verstrecktes Polyüthylenband, wie es im Beispiel 3
verwendet wird, wird mit Hilfe einer Serie von mechanisch wirkenden Falschzwirnköpfen fibrilliert. Im ss
Beispiel A wird ein Falschzwirnröhrchen verwendet, wobei das Garn plötzlich innerhalb des Röhrchens seine
Richtung ändert, und im Beispiel B wird mit zwei Falschzwirnbuchsen gearbeitet, wie «ie in der britischen
Patentschrift 7 97 051 beschrieben sind. In beiden Fällen wird mit jeder Vorrichtung derart gearbeitet, daß die
dem Band erteilte Zwirnrichtung bei dem Durchgang umgekehrt wird. Weitere Einzelheiten über die mittleren
Fasertiter der Produkte sind in der folgenden Tabelle angegeben:
40 Vergleichsbeispiel A B
4 | 17 |
60 | 20 |
4000 | 6000 |
15 | 15 |
23 | 22 |
Vorspannung (g)
Nachspannung (g)
Zwirnergeschwindigkeit (U/min)
Bandgeschwindigkeit (m/min)
Mittlerer Fadentiter (den)
Nachspannung (g)
Zwirnergeschwindigkeit (U/min)
Bandgeschwindigkeit (m/min)
Mittlerer Fadentiter (den)
Aus dieser Tabelle ergibt sich, daß mechanische Falschzwirnvorrichtungen sowohl langsam arbeiten als
auch eine ungenügende Fibrillierung herbeiführen.
Ein Mehrschichtenband von 5 mm Breite und 0,032 mm Stärke wird dadurch hergestellt, daß ein
dünner Polyäthylenterephthalatfilm (innere Viskosität 0,65) auf einen dünnen gegossenen Film eines
Polyesters, bestehend aus 80 Mol-% Äthylenterephthalat
und 20 Mol-% Äthylenidophthalat, aufgegossen und dieser dann längs zu 5 mm breiten Bändern geschlitzt
wird. Ein solches Band wird dann mit einem Streckverhältnis von 6,96:1 wie im Beispiel 2
beschrieben verstreckt (Zuführrollenoberflächentemperatur 8O0C), wodurch ein verstrecktes Band mit einem
Titer von 275 den mit den Abmessungen von 1,9 χ 0,012 mm erhalten wird, das dann in der in
Beispiel 2 beschriebenen Weise fibrilliert wird. Wenn das fibrillierte Produkt bei 8O0C wärmeerschlafft wird,
so entwickelt sich eine verbesserte Bauschigkeit. Das erschlaffte Material besitzt einen Gesamttiter von 305
den und einen mittleren Fasertiter von 8,8 den.
Es wird ein isotaktisches Polypropylenband mit parallelen Längsriefen hergestellt, und zwar durch
Schmclzextrusion durch eine entsprechende Düse. Dieses Band wird mit einem Streckverhältnis von 7 :1
verstreckt. Das verstreckte Band besitzt einen Titer von 1830 den und eine Breite von 6,5 mm. Es wird in einer
Vorrichtung fibrilliert, in der zwei im Gegensinn verlaufende l.uftströme mit einem Luftdruck von
4,6 kg/cm2 erzeugt werden. Die Garngeschwindigkeit beträgt hierbei 150 m/min und die Aufwickclspannung
183 g. Es entsteht ein Produkt in Form eines offenen Netzwerkes mit einem mittleren Fascrlitcrvon 53 den.
Hierzu I HhIl Zddin turnen
Claims (5)
1. Verfahren zum Fibrillieren eines Folienbandes
durch Hindurchführen eines fortlaufenden, unter Spannung stehenden Folienbandes durch Falschzwirnvorrichtungen,
dadurch g e k e η η ζ eich net,
daß das Folienband der Einwirkung von mindestens zwei durch ein Strömungsmedium betriebenen Falschzwirnvorrichtungen derart ausgesetzt
wird, daß die dem Folienband erteilte Verzwirnungsrichtung zwischen aufeinanderfolgenden
Falschzwirnvorrichtungen vollkommen umgekehrtwird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienband ohne Verzwirnung
erwärmt wird, bevor es in die Falschzwirnvorrichtungen eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die erste Falschverzwirnungsvorrichtung
erteilte Verzwirnung rücklaufen gelassen wird, bis über oder in eine Heizzone, welche
sich vor den Falschverzwirnungsvorrichtungen befindet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienband nach dem Durchgang
durch die Falschverzwirnungsvorrichtungen mindestens teilweise erschlaffen gelassen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erschlaffte Folienband einer
weiteren Wärmebehandlung unterworfen wird.
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