DE2031304C3

DE2031304C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von feinen Filamenten

Info

Publication number: DE2031304C3
Application number: DE2031304A
Authority: DE
Inventors: Wladyslaw Henry Manchester Lancashire Skoroszewski (Grossbritannien)
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1968-04-10
Filing date: 1970-06-24
Publication date: 1979-07-19
Also published as: BE752461R; FR2054589A2; FR2054589B2; NL7009252A; CH568413A5; DE2031304B2; DE2031304A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von feinen Filamenten aus einer Bahn eines molekular-orientierbaren Kunststoffes, bei dem die Bahn, die auf einer Seite oder auf beiden Seiten ein Rillenprofil in Längsrichtung aufweist nur durch Verstrecken aufgespalten wird, wobei man das Rillenprofil durch plastische Verformung mittels linienförmiger Druckbeanspruchung entlang nebeneinander liegender Linien erzeugt und dabei die Dicke der Bahn in ihren schwächsten Bereichen auf weniger als v,o des ursprünglichen Wertes verringert und dann die Aufspaltung vornimmt

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind im Patent 1917 822.4 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Hauptpatent so weiterzubilden, daß es bezüglich des gewünschten Filamenttiters flexibler ist und daß trotz Verwendung von profilgebenden Vorrichtungen mit relativ grobem Profil sehr feine Filamente hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß man die Abkühlung der profilierten Bahn dadurch bewirkt daß man die glatte Oberfläche der Bahn mit einer beweglichen Kühl- und Abzugsvorrichtung in Berührung bringt durch die die Bahn gekühlt und von der profilgebenden Vorrichtung derart nach unten abgezogen wird, daß die Bahn zwischen der profilgebenden Vorrichtung und der Kühl- und Abzugsvorrichtung noch in wenigstens teilweise geschmolzenem Zustand ausgezogen wird.

Der Grad des Abziehens kann innerhalb weiter Grenzen variiert werden, wobei man dann mit ein und derselben profilgebenden Vorrichtung profilierte Bahnen mit verschiedenen Querschnittsflächen erhält Das erfindungsgemäße Verfahren weist demnach eine größere Flexibilität auf, als das Verfahren nach der Hauptanmeidung. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß profilierte Bahnen von sehr kleiner Querschnittsfläche erhalten werden können mit Hilfe einer profilgebenden Vorrichtung, deren Oberflächenrippen oder -grate, wenn nicht erfindungsgemäß abgezogen würde, eine profilierte Bahn von erheblich größerem Querschnitt ergeben würden. Derartige profilgebende Vorrichtungen oder Elemente sind gewöhnlich leichter und preiswerter herzustellen als solche mit kleineren und enger im Abstand voneinander angeordneten Graten oder Rippen. Die bekannten Verfahren, nach denen Stahlwalzen als profilgebende Vorrichtungen hergestellt werden (die dann gewöhnlich zur Durchführung des Verfahrens nach der Hauptanmeldung verwendet werden) erfordern praktisch eine Begrenzung auf das Ausmaß, auf welches die Steigung der Grate reduziert werden kann.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die bewegliche Kühl- und Abzugsvorrichtung eine Walze sein, die beispielsweise ähnlich der Kühlwalze ausgebildet ist wie sie bei üblichen Filmgießverfahren verwendet wird. Die Walze kann mit einem Antrieb versehen und in einer Stellung unterhalb des profilgebenden Teils der profilgebenden Vorrichtung derart befestigt sein, daß die noch heiße, aber schon profilierte Bahn im wesentlichen senkrecht nach unten geführt wird und tangential auf die Walzenoberfläche auftrifft.

Die bewegliche Kühl- und Abzugsvorrichtung bewirkt vorzugsweise das vollständige Abkühlen der Bahn zum festen Zustand, d.h. auf eine Temperatur, die erheblich unterhalb des Kristallschmelzpunktes des Polymeren liegt. Jedoch kann die profilierte Bahn gegebenenfalls vorgekühlt werden, z. B. zwischen dem profilgebenden Teil und der beweglichen Kühl- und Abzugsvorrichtung. Man kann so ein teilweises Kühlen bewirken, z. B. nur eine Oberfläche der Bahn (vorzugsweise die gekerbte Oberfläche) kühlen. Durch das Kühlen von nur einer Oberfläche der Bahn in der beschriebenen Weise kann man mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verfahrens der Bahn besondere Eigenschaften verleihen, 2. B. sie mil einer Textur versehen

oder ihr eine Kräuselungsfähigkeit erteilen. Das partielle Abkühlen kann auf jede geeignete Weise erreicht werden, τ. R durch richtige A'jswahl der Arbeitstemperaturen des profilgebenden Vorrichtungsteils und/oder der Stützwalze oder durch besondere Kühleinrichtungen, z. B. einen Luftstrom der gegen eine Oberfläche der profilierten Bahn gerichtet ist Wenn die Kühl- und Abzugsvorrichtung eine Walze ist, kann diese von innen mit Wasser gekühlt werden, so daß sie mit einer relativ geringen Oberflächentemperatur von z. B. etwa 15°C läuft

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hängt das MaB und der Zustand, in dem die profilierte Bahn im wenigstens teilweise geschmolzenen Zustand abgezogen wird, vom Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Umfangsgeschwindigkeit des profilgebenden Teils und der der Kühl- und Abzugsvorrichtung ab. Es können Einrichtungen vorbanden sein, um diese relativen Geschwindigkeiten an die Art des verwendeten Polymeren usw. anzupassen. Zum Beispiel ist eine Querschnittsverminderung von 20 bis 30% leicht zu erreichen und Verminderungen bis zu 50% oder mehr sind möglich. Ein wichtiger Faktor für die erfolgreiche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man die Bedingungen innerhalb der genannten Grenzen derart wählt, daß der Film nach dem Abkühlen spröde ist und durch Verstrecken und Spalten längs der Kerblinien zu feinen Filamenten aufgespalten werden kann, wobei die Fibrillierung wenigstens zum größten Teil spontan eintritt

Die Erfindung sei anhand der Zeichnung näher erläutert; wie dargestellt, formt ein üblicher Schlitzdüsen-Extruderkopf 1 bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Polymeren eine heiße Polymerbahn 2 aus. Die Bahn 2 fließt nach unten in den Spalt, der zwischen einem profilgebenden Element in Form einer gerippten Walze 3 und einer glatten Stützwalze 4 gebildet wird. Die Walze 3 und 4 bilden einen Teil der profilgebenden Vorrichtung, die mit der im folgenden beschriebenen Ausnahme im allgemeinen der Vorrichtung nach dem Hauptpatent entspricht Unterhalb der Walzen 3 und 4 ist eine bewegliche Kühl- und Abzugsvorrichtung in Form einer Walze 5 angeordnet die mit Hilfe eines regelbaren Getriebes vom Antriebsmotor (nicht dargestellt) der profilgebenden Vorrichtung angetrieben wird. Vorzugsweise ist die Walze 5 in einer derartigen Stellung angeordnet, daß die profilierte Bahn 2¹ sich aus dem Spalt zwischen den Walzen 3 und 4 im wesentlichen senkrecht nach unten bewegt und die Walze 5 tangential berührt (wobei die ungekerbte Fläche der Bahn 2< der Walze 5 aufliegt, damit eine Beschädigung der Kerben der Bahn vermieden wird). Nachdem die Bahn 2* die Walze 5 berührt hat, läuft sie, gegebenenfalls über Führungsrollen, in die Verstreckvorrichtung. Bei der Durchführung des Verfahrens dreht

ίο sich die Walze 5 mit höherer Geschwindigkeit als die Walze 3, so daß auf die Bahn 2¹ ein Zug nach abwärts ausgeübt wird, was sich in einer Verminderung der Querschnittsfläche der Bahn auswirkt, deren Ausmaß vom Geschwindigkeitsunterschied zwischen den WaI-

is zen 3 und 5 abhängt Es sind Einrichtungen vorgesehen, durch die die Walze 5 von innen wassergekühlt wird; somit verläßt die Bahn 2¹ die Walze 5 in festem Zustand bei einer Temperatur, bei der sie leicht gehandhabt werden kann, ohne daß man ein Brechen oder eine

Verformung riskiert

Das Beispiel dient zur Erläuterung der Erfindung an einer besonderen Durchführungsform des Verfahrens.

Beispiel

Erfindungsgemäß wurden Polypropylenfilamente hergestellt, wobei außer einer profilgebenden Vorrichtung und einer beweglichen Kühl- und Abzugsvorrichtung noch eine handelsübliche Verstreckvorrichtung eingeschaltet war. Hierzu wurde eine Bahn aus geschmolzenem Polypropylen mit einen Schmelzindex von 3,5 bei etwa 290⁰C aus einer Schlitzdüse üblicher Art von 25,4 cm Breite (Spaltweite 0,635 tnm) in den Spalt zwischen den Walzen 3 und 4 extrudiert, wobei diese Walzen auf etwa 30⁰C bzw. etwa 100° C (und die

Walze 5 auf etwa 15°C) gehalten wurden. Das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Walze 5 zu derjenigen der Walze 3 war derart bemessen, daß die Querschnittsfläche der profilierten Polypropylenbahn durch das Abziehen in der Schmelze um etwa 25% vermindert wurde. Nach dem Abziehen von Walze 15 wurde die Bahn in die Verstreckungsvorrichtung eingeführt, die im Verstreckungsverhältnis von 8 :1 bei 145° C betrieben wurde. Die verstreckte Bahn wurde mit einer Geschwindigkeit von 120cm/sec abgenommen,

« wobei sich zeigte, daß eine vollständige Aufspaltung in feine Filamente erfolgt war. Die durchschnittliche Denierzahl der Filamente betrug 22.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von feinen Filamenten aus einer Bahn eines molekular-orientierbaren Kunststoffes, bei dem die Bahn, die auf einer Seite ein Rillenprofil in Längsrichtung aufweist, nur durch Verstrecken aufgespalten wird, wobei man das Rillenprofil durch plastische Verformung mittels linienfönniger Druckbeanspruchung entlang nebeneinanderliegender Linien erzeugt und dabei die to Dicke der Bahn in ihren schwächsten Bereichen auf weniger als Vio des ursprünglichen Wertes verringert und dann die Aufspaltung vornimmt, nach Patent 1917 822.4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Abkühlung der profilierten Bahn dadurch bewirkt, daß man die glatte Oberfläche der Bahc mit einer beweglichen Kühl- und Abzugsvorrichtung in Berührung bringt, durch die die Bahn gekühlt und von der profilgebenden Vorrichtung derart nach unten abgezogen wird, daß die Bahn zwischen der profilgebentden Vorrichtung und der Kühl- und Abzugsvorrichtung noch in wenigstens teilweise geschmolzenem Zustand ausgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als KQhI- und Abzugsvorrichtung eine Walze verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Walze mit einem Antrieb versehen und in einer Stellung unterhalb der profilgebenden Vorrichtung derart befestigt ist, daß die profilierte Bahn im wesentlichen senkrecht nach unten geführt wird und tangential auf die Walzenoberfläche auftrifft

4. Verfahren nach Anspruch 1—3, dadurch gekennzeichnet daß die profilierte Bahn zwischen der profilgebenden Vorrichtung und der Kühl- und Abzugsvorrichtung bereits vorgekühlt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die profilierte Oberfläche der Bahn vorgekühlt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, mit einer profilgebenden Vorrichtung und einer Vorrichtung zum Verstrecken der aus der profilgebenden Vorrichtung kommenden profilierten Bahn, wobei die Vorrichtung zur Erzeugung der profilierten Bahn ein gegenläufig antreibbares Druckwalzenpaar aus Stahl ist und die Oberfläche mindestens einer Walze mit in Umfangsrichtung parallel eng nebeneinanderliegenden Rippen besetzt ist, die abgerundete Scheitel aufweisen, so dadurch gekennzeichnet daß zusätzlich eine bewegliche Kühl- und Abzugsvorrichtung (S) vorgesehen ist durch welche die Bahn (2¹) von der profilgebenden Vorrichtung (3,4) abgezogen wird.

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