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Verfahren zum Herstellen eines Stranges oder Garnes aus elastomerem
Werkstoff sowie nach dem Verfahren hergestellter Strang Die Erfindung betrifft in
erster Linie ein Verfahren zum Herstellen eines Stranges oder Garnes aus elastomerem
Werkstoff, wie aus natürlichem? synthetischem Gummi oder Kautschukersatzmassen,
durch Brechen eines ausgedüsten, verdünnten und teilweise erstarrten Fadenstrahles
zu Fasern und Vereinigen und Überführen dieser Fasern in einen endlosen Strang.
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Dabei ist der Begriff Strang so zu verstehen, daß er alle in Längsrichtung
ausgedehnten Faserbündel, wie Garne, Kordel, Schnüren oder Seile, umfaßt.
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Elastische Garne werden bekanntlich unter anderem durch Ausdüsen
einer Lösung von elastomerem Material durch eine kleine Öffnung gebildet, um einen
verhältnismäßig langen Faden zu bilden, oder indem Gummifelle in Einzelstränge geschnitten
werden, um einen Kern mit quadratischem Querschnitt herzustellen. Ein Garn von begrenzter
Streckfähigkeit kann von derartigen Gummifäden oder Kernen gebildet werden, indem
sie mit einem textilen Garn umgehen werden, oder durch Verdrehen des Kerns mit einem
textilen Garn. Diese elastischen Fasern werden beim Stricken und Weben benutzt,
aber sie haben nur begrenzte oder gar keine Verwendungsmöglichkeit außerhalb des
textilen Bereiches.
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Demgemäß ist es wesentliches Anliegen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
einen neuartigen elastischen Strang zu schaffen, der in weitem Umfang beispielsweise
bei der Herstellung von Tauwerk und vielen anderen einschlägigen industriellen Erzeugnissen
benutzt werden kann, wobei das Verfahren zu seiner Herstellung erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet ist, daß die sich bildenden Fasern einem gleichgerichteten oder um
eine Achse schraubenlinienförmig sich bewegenden Gasstrom ausgesetzt und hierdurch
im Zustand noch vorhandener Klebefähigkeit sich fortschreitend überlappend aneinandergeklebt
werden und der so gebildete Strang abgezogen wird.
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Die elastomeren Fasern werden also in der Form eines Fadenbündels
gesammelt, die fortschreitend in-und übereinandergreifen und die laufend als Strang
aus der Vorrichtung weggeführt werden.
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Die Erfindung betrifft weiter den nach dem Verfahren hergestellten
Strang oder das Garn aus sich streckenweise überlappenden und an den gegenseitigen
Berührungsstellen aneinandergebundenen, vorzugsweise langen, im wesentlichen gleichgerichteten
Einzelfasern, welche erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet sind, daß sie aus elastomerem
Material, wie synthetischem, natürlichem Kautschuk oder Kautschukersatzmassen, bestehen.
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Derartige elastomere Materialien, die in flüchtigen
organischen Lösungsmitteln
löslich sind, sind für die Herstellung derartiger strangähnlicher Erzeugnisse gut
geeignet.
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Vor organischen Lösungsmitteln sind diejenigen vorzuziehen, die sich
leicht bei mäßig erhöhten Temperaturen verflüchtigen, z. B. Benzin, Naphtha, Toluol,
Xylol, Cyclohexanon, Äthylenchlorid, Methylenchorid, Tetrachlorkohlenstoff, Nitroparaffine
und Ketone.
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Derartige, leicht flüchtige, organische Lösungsmittel, wie Benzin
und Naphtha, sind beispielsweise sehr geeignet für die Verwendung von natürlichem
Gummi, aus dem sich dann feinste Fasern herstellen lassen.
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Die Sprühflüssigkeiten können von etwa 5 bis ungefähr 50e/o an faserbildendem
elastomerem Material enthalten, vorzugsweise zwischen etwa 10 und etwa 35 O/o oder
Kautschukersatzmasse.
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Die Eigenschaften derartiger Fasern können nach Wunsch durch Zusätze
zur Sprühflüssigkeit verändert werden. Beispielsweise können zugesetzt werden Ruß,
Aushärtungs- oder Vulkanisierungsmittel, wie Schwefel, Beschleuniger, Antioxydantien
oder Plastifizierungsmittel. Auch Zusätze, um das Kleben zu mindern
oder
aufzuheben, wie Paraffinwachs oder Stearinsäure, können ebenfalls in die Sprühtlüssigkeit
eingebracht werden, um das natürliche Anhaften oder die klebrige Natur der unvuikanisierten
Fasern zu beeinflussen. Der Zusatz von Farbstoffen und Pigmenten ist ebenfalls möglich,
um farbige Fasern zu erhalten.
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Weiterhin können Füllstoffe, wieTon, Schlämmkreide oder Kaolin, zugesetzt
werden, um unter anderem auch die Faserkosten zu verringern. Die Menge der Zusätze
kann dabei über einen weiten Bereich je nach Wunsch variiert werden. Zum Beispiel
können von etwa 50 bis etwa 150°/o, bezogen auf das Gewicht des Elastomeren, Füllstoffe,
wie etwa Ton oder feinstverteilte Pigmente, in der Sprühflüssigkeit zugesetzt werden.
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Der Hauptgasstrom, der unmittelbar neben der Sprühdüse austritt,
kann normale atmosphärische Raumtemperatur oder auch andere gewünschte Temperaturen
haben. Zum Beispiel kann die Temperatur erhöht werden, um die Geschwindigkeit der
Verflüchtigung des Lösungsmittels zu erhöhen. Das Gas kann aus einem chemisch reaktionsfähigen
Gas, Dampf, Luft oder einem inerten Gas, wie Stickstoff oder Kohlendioxyd, bestehen.
Da die Fasern im Entstehungszustand klebrig oder kittartig sind, können auch feste
Teilchen oder vorgebildete fertige Fasern in den Hauptgasstrom eingeführt werden,
um zusammengesetzte strangähnliche Gebilde mit den ausgedüsten Fasern zu liefern,
an denen sie anhaften.
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Als nicht klebende, nicht elastomere Materialien sind natürliche
und synthetische Fasern, ebenso Fasern und Fäden, welche durch Spalten, Schneiden
oder Schlitzen nicht faseriger Filme, wie von Abfällen regenerierter Cellulose,
erhalten werden, geeignet.
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An Hand einer beispielsweisen Darstellung werden das Verfahren und
der nach dem Verfahren hergestellte Strang näher erläutert. In dieser Darstellung
zeigt Fig. 1 einen schematisierten Schnitt einer Vorrichtung zum Herstellen eines
Stranges, Fig. 2 einen schematisierten Schnitt einer anderen Vorrichtung zum Herstellen
eines Stranges, Fig. 3 eine Seitenansicht einer Einrichtung zur Bildung elastomerer
Fasern, Fig. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Einrichtung zur Bildung von elastomeren
Fasern und Fig. 5 eine Ansicht einer Form eines Stranges mit Klernfaden.
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Die Stränge können in verschiedener Weise hergestellt werden: Zum
Beispiel kann die Sprühflüssigkeit, die das elastomere Material enthält, in einen
gerichteten Gasstrom, in einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 ausgedüst werden. DieseVorrichtungbesteht
aus einem Gehäuse 1, das vorzugsweise die Form eines abgestumpften Kegels besitzt,
das innen mit einer schraubenlinienförmig verlaufenden Leitfläche 2 versehen ist,
die zweckmäßig innerhalb des Gehäuses in einem spitzen Winkel zur Wandung steht.
Die Breite der Leitfläche kann gleichbleibend sein, sie kann aber auch mit einer
Mindestbreite unten am Gehäuse beginnen und nach oben zunehmen, wobei der Breite
der Leitfläche am oberen Ende des Gehäuses durch die Stärke des Stranges, der dort
abgezogen wird, eine Grenze gesetzt ist.
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Ein Aggregat 3 zum Aus düsen ist in Bodennähe des Gehäuses 1 angeordnet.
Das Aggregat 3 besteht aus einem Rohr 4, das mit einer Anzahl von in Ab-
ständen
angeordneten, aufwärts ragenden Düsen 5 versehen ist, und ferner aus einer Gasleitung6,
die mit einer Anzahl von in Abständen angeordneten, aufwärts sich erstreckenden
Rohrenden 7, welche die Düsen 5 umgeben, ausgestattet ist. Die Düsen 5 sitzen vorzugsweise
konzentrisch in den Rohrenden 7.
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Die Sprühflüssigkeit, die das faserbildende Elastomere enthält, wird
fortlaufende durch die Düsen mittels einer geeigneten Pumpe (nicht gezeigt) ausgedüst.
Ein Gasstrom, wie Luft, wird gleichzeitig durch die Leitung 6 und die Rohrenden
7 durch ein Gebläse (nicht gezeigt) mit einer Geschwindigkeit geführt, welche merklich
höher ist als die Ausdüsgeschwindigkeit der Sprühflüssigkeit. Das gelöste elastomere
Material wird aus jeder der Düsen 5 als ein einzelner fortlaufender Kunststoffstrahl
ausgedüst, der in Querrichtung in unzusammenhängende Fasern oder feinste Fasern
10 von wechselnder Länge durch den Hauptgasstrom hoher Geschwindigkeit verdünnt
und gebrochen wird. Die Ausdüsgeschwindigkeit und die Geschwindigkei des Gases können
geändert werden, um das Maß der Verdünnung und damit den Durchmesser der gebildeten
Fasern zu beeinflussen.
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Im allgemeinen sind für eine bestimmte Sprühflüssigkeit die Fasern
um so feiner, je größer die Gasgeschwindigkeit in bezug auf die Ausdüsgeschwindigkeit
ist. Die relative Geschwindigkeit der Gaströmung zur Ausdüsgeschwindigkeit kann
erhöht werden, um feinste Fasern von geringerer Länge zu erhalten. Es ist dabei
nicht nötig und in vielen Fällen nicht erwünscht, das Gas des Hauptgasstromes zu
erhitzen.
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Gleichzeitig wird das Lösungsmittel verdampft, um die elastomeren
Fasern teilweise zu härten oder erstarren zu lassen. Ein Nehengasstrom, wie Luft,
wird zur Grundfläche des Gehäuses 1 mittels eines Gebläses 8 geführt und zweckmäßig
durch eine kreisringförmige Öffnung 9 unter die Leitflächen 2 geleitet. Der Nebenstrom
wird zu einer Wirbel- oder sich drehenden Gasströmung durch die Leitfläche 2 gerichtet,
wodurch ein verringerter Druck entlang der Gehäuseachse entsteht. Die Wirbelgasströmung
trägt die Fasern 10 zur Gehäuseachse, und wenn die Fasern in Berührung miteinander
kommen, werden sie an ihren Berührungspunkten aneinander gebunden. Indem man die
gesammelten Faserbündel vom oberen Ende des Gehäuses ununterbrochen abzieht, werden
die Fasern in einer Anordnung, in der sie fortschreitend in- und übereinandergreifen,
abgelagert, wobei sie einen endlosen Strang 11 bilden, in dem sie sich, da sie klebrig
sind, an ihren Berührungspunkten und -flächen miteinander verbinden.
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Die Temperatur des Nebengasstromes kann geregelt werden, um alles
Lösungsmittel zu entfernen oder um die Fasern erstarren zu lassen, bevor sie aus
dem Gehäuse als Strang austreten. Dieser Strang kann dann durch eine geeignete Heizkammer
12 geführt werden, worin das elastomere Material ausgehärtet oder vulkanisiert wird,
um anschließend auf eine Aufnahmetrommel 13 zu laufen.
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Bei der Herstellung von Strängen unter Benutzung der Vorrichtung,
wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, werden die elastomeren Fasern auf einem Trägerstrang
gesammelt, beispielsweise einem dünnen Draht, einem Cellulosefasergarn oder einem
thermoplastischen Kunststoffaden. Ein Gehäuse 14 mit einem Gebläse 18 ist mit einem
oder mehreren Verdüseinrichtungen 15 versehen, von denen jede eine Gasausströmöffnung
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und eine Düse 17 aufweist. Der Trägerstrang 19 wird kontinuierlich durch das Gehäuse
über die Führungsrollen 20 und 21 gezogen, an denen sich die, wie vorstehend beschrieben,
gebildeten Fasern in klebrigem oder kittartigem Zustand niederschlagen und sich
an ihren Berührungspunkten verbinden.
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Sobald der Strang aus dem Gehäuse austritt, kann er durch eine Verstäubungskammer
23 geführt werden, worin ein Mittel zum Aufheben der Klebrigkeit, z. B. Talkum,
auf die Oberfläche aufgebracht wird.
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Der Strang wird dann über die Führungsrolle 21 durch eine Heizkammer
24 geführt, in der das elastomere Material ausgehärtet oder vulkanisiert wird. Anschließend
wird der Strang dann auf einer Aufuahmetrommel 25 aufgespult.
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Der auf diese Weise hergestellte Strang ist in Fig. 5 dargestellt
und enthält einen Kern 26, d. h. den Trägerstrang und eine Hülse 27 aus den darauf
niedergeschlagenen elastomeren Fasern. In der Hülle 27 aus den elastomeren Fasern
sind die Fasern dauerhaft miteinander in einer Anordnung verbunden, in der sie fortschreitend
in- und übereinander greifen.
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Wenn der Kern 26 geringe Zugfestigkeit hat, kann er gebrochen werden,
um einen elastischen Strang zu schaffen, indem der gesamte Strang 22 einer Längsdehnung
zwischen im Abstand angeordneten Druckwalzen 28 und 29 unterworfen wird.
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Bei der Herstellung der Faserstränge können auch andere faserbildende
Einrichtungen benutzt werden.
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Eine Faserbildungseinrichtung, die geeignet ist, das Aggregat 3 in
Fig. 1 zu ersetzen, ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Einrichtung enthält eine kreisförmige
Scheibe 30 mit einem Bund 31, in dem eine Anzahl von in Abständen angeordneten,
radial verlaufenden Düsen 32 angebracht ist. Eine Deckplatte 33 bildet mit dem Bund
31 eine Kammer 34, und eine kegelförmige Haube 35 ist auf der Deckplatte 33 befestigt.
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Ein Gebläserad mit einer Anzahl Flügel 36, welche das Gas bewegen,
ist an der Scheibe 30 angebracht.
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Diese Einrichtung ist im Gehäuse 1 eingebaut und wird über die Hohlwelle
37 in Drehung versetzt, durch die auch die faserbildende Flüssigkeit zur Kammer
34 fließt.
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Eine weitere Ausführungsmöglichkeit, wie sie Fig. 4 zeigt, ist für
den Gebrauch in der Vorrichtung gemäß Fig. 2 geeignet.
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Diese Einrichtung besteht aus einer Scheibe 38 mit Bund 39 und Düsen
40.
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Die Deckplatte 41 bildet mit dem Bund 39 eine Kammer 42. Ein Gebläserad
mit Flügeln 43, die das Gas bewegen, ist mit der Scheibe 38 verbunden. Das Aggregat
wird ebenfalls mittels einer Hohlwelle44 in Drehung versetzt. Ein Führungsrohr 45
ist konzentrisch innerhalb der Hohlwelle 44 angebracht und ragt durch eine Öffnung
in der Deckplatte 41. Der Trägerstrang 46 wird fortlaufend durch das Führungsrohr45
gezogen. Die faserbildende Flüssigkeit wird fortlaufend der Kammer 42 zugeführt.
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Im Vergleich zu den faserbildenden Einrichtungen der Fig. 1 und 2
erfordern die in Fig.3 und 4 gezeigten keine zusätzlichen Aggregate zur Erzeugung
eines Luftstromes bei der Bildung der Fasern, da die Gebläseräder von derselben
Kraftquelle wie das Aggregat angetrieben sind.
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Wenn die faserbildende Flüssigkeit die Düse verläßt, unterliegt sie
dem Ausdüsdruck, und gleichzeitig wird der Kunststoffstrahl einer tangentialen Kraft
ausgesetzt. Die Richtungen dieser Kräfte,
welche im rechten Winkel zueinander stehen,
ändern sich fortlaufend mit der Drehung der Scheibe und bewirken einen Teil der
Verdünnung des Kunststoffstrahls. Die äußeren Enden der Kunststoffasern befinden
sich in der Luft, wobei die Reibung zwischen den Faserenden und der Luft als Ursache
einen weiteren Teil der Verdünnung des Kunststoffstrahls bewirkt. Die Luftströmung,
welche durch das Gebläserad erzeugt wird, setzt die Faser auch einer Kraft aus,
welche im Winkel zu der Ebene der Ausdüsung und den tangentialen Kräften auftritt.
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Da das freie Ende der Fasern auch aufwärts geblasen wird, tritt eine
weitere Hemmung mit Rücksicht auf die Bewegung der Düse auf. Alle diese Kräfte verursachen
die Verdünnung, das Strecken und Brechen der Fasern.