DE1813960A1

DE1813960A1 - Verfahren und Vorrichtung nichtgewebter Faserbahnen

Info

Publication number: DE1813960A1
Application number: DE19681813960
Authority: DE
Inventors: Fairbanks Theodore H
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1968-01-02
Filing date: 1968-12-11
Publication date: 1969-07-31
Also published as: US3607567A; NL6818121A; GB1215847A; BE725153A

Description

Verfahren und Vorrichtung nichtgewebter Faserbahnen

Die krfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung nichtgewebter Faserbahnen.

Nichtgewebte Faserbahnen sind seit langem bekannt, beispielsweise werden sie in der Weise hergestellt, daß vorgefomte Fasern in einer Lage angeordnet und dann die angeordneten Fasern gegeneinander in gewissen Abständen verbunden werden. Ein solches Vorgehen verlangt eine entsprechende Ausbildung und Behandlung der vorgeforinten Fasern, die nicht nur kostenaufwendig ist, sondern auch «u Beeinträchtigungen der Faser selbst führen kann. Demgemäß sind zahlreiche Vorschläge für die Herstellung: nicht gewebt er Faserbahnen durch Extrusion gemacht worden, wie durch Niederlegung extrudlerter Ströise aus strangbildenten Material längs sich überechneidenter oder kreuzender Wege.

Diese vorgeschlagenen Verfahren haben sich jedoch nicht mvtt breiter Basis einführen können, da diese Extrusionsverfahren zu keinen großen Uurchaatzleietungen führen und demgemäß unwirtschaftlich sind. In anderen Fällen lassen derartig hergestellte Gebilde eine ausreichende Festigkeit und/oder Gleichförmigkeit und/oder gewünschte Steifigkeit bzw. Flaxiblitttt in gewisse Richtungen vermissen.

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Dengenäß liegt dor Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung nichtgewebter Faserbahnen aus kontinuierlich erzeugten Fasersträngen gleichzeitig mit deren Extrusion zu schaffen, bei Gewährleistung von wirtschaftlichen Durchsatsiaengen, guter Festigkeit, befriedigenden Steifigkeitseigenschaften bei ausreichender Porösität und sicherer Heftung bzw, Festlegung der Einzelfäden bei Vermeidung von lose und ungebunden liegenden Fäden.

Diese Aufgabenstellung ist mit einem Verfahren und einer Vorrichtung gelöst, wobei Reihen von im wesentlichen parallelen Strömen aus fließfähigem, strangbildenden Material kontinuierlich in einer Mehrzahl von übereinander bzw· nebeneinander liegenden Ebenen auegedü-st werden und wobei ferner gleichzeitig mit der Extrusion die Ströme jeder Reihe mit den Strömen jeder anderen Reihen gegeneinander in Abständen verbunden werden. Vorzugsweise erstrecken sich diese Bindungsbereiche an den Strömen nur teilweise über die Gesamtextrusionsbreite und sind gegeneinander versetzt. Demgemäß bieten . diese benachbarten und versetzten Bereiche in ihrer Ziisnmmenwirkung eine Bindung' der Ströme über die ganze Extrusionsebene. Nach der gewünschten Abbindung der Ströme werden diese ausgehärtet, um eine gleichförmige, in sich einheitliche Faserbahn zu erhalten.

Bei dem beschriebenen Verfahren verlaufen die Ebenen, längs der die Reihe von Strömen extrudiert werden, vorzugsweise parallel zu einander, und die Ströme jeder Reihe.sind zu den Strömen der benachbarten Reihen versetzt. Demgemäß besetzen die Ströme, wenn sie in Distanzen miteinander gebunden werden, wie durch Pressung gegeneinander, die Zwischenräume zwischen den anderen StrUM«n und kMaiaen gewissermaßen miteinander.

Die Bindungsbereiche der verschiedenen Reihen von Strömen er strecken sich vorzugsweise quer, ganz oder teilweise über dl· Extrusionseben«. Eine Bindung der Ström· über Teilbereiche

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quer über die Extrusionsebene ist zu bevorzugen, da das sich dann ergebende Gebilde einen höheren Grad von Flexsibilität in Längsrichtung hat. In Übereinstimmung mit der bevorzugten Verfahrensweise überlappen sich die Verbindungebereiche etwas mit denen, die dazu versetzt sind. Während der Bindung der Ströme, wie oben beschrieben, wird die Extrusion der Ströme aus strangbildenden Material nicht unterbrochen und es ergibt sich auch keine Schwächung dieser Ströme in den Bindungsbereichen·

Eine teilweise Aushärtung der Ströme von der Bindung 1st nicht nachteilig, es ist aber doch wesentlich, daß die zu verbindenden Ströme verbunden werden, wenn sie sich noch in einem plastischen oder klebrigen Zuβtändlefinden und demgemäß die Ströme sobald wie möglich nach ihrer Extrusion verbunden werden. Die Aushärtung der extrudierten und verbundenen Ströme aus fließfähigem, strangbildenden Material wird in herkömmlicher Veise erreicht, wie durch Kühlung, Lösungsmittelentsug oder chemische Umwandlung und zwar abhängig vom jeweilig benutzten, strangbildenden Matermal·

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene besteht im wesentlichen aus Elementen zur Extrusion einer Reihe von Im wesentlichen parallelen Strömen aus strangbildenden Material in einer Mehrzahl von übereinander bzw· nebeneinander verlaufenden Ebenen, Elementen zur Aushärtung der extrudierten Ströme und aus Elementen, die zwischen den Extrusions- und Aushärtungeelementen angeordnet sind für die Zusammenpressung der Stromreihen, um diese in längsdistanzierten Interwallen in Kontakt zu bringen. Vorzugsweise erstrecken sich die Verbindungebereiche der Ströme nur teilweise quer über die Extrusionsebene pnd sind zueinander versetzt angeordnet·

Eine zufriedenstellende Verbindung der Ströme in gewünschten

B'reichen kann durch Walzen erreicht werden, die sich quer zu ^!deii l.xtrusionsebenen zu deren beiden Seiten erstrecken· Eine jede solcher Walze ist mit Reihen von Vorsprüngen versehen, die

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Im allgemeinen parallel zur, Waisenachse ausgerichtet und auf den Walsenumfang zueinander dlstanftiert angeordnet sind. Die Vorsprung« Jeder Reihe erstreckt «ich nur teilweise über die' WalsenlMng· und eind Bu«in«nder rennetst angeordnet. Die Waisen werden beide alt der gleichen Geschwindigkeit in Extrueionerlchtung gedreht, und die Vorsprünge sind so auf ihnen Angeordnet« daß sieh jeweils swei Vorsprung« der swel Waisen unter Einschluß der- Streue bei« Drehen gegenüberstehen·

Die erfindungsgeaäfie Lösung 1st für die verschiedesten Mate« rlalen anwendbar« die plastisch bew. strangblldungafShig sein Müssen, und «war kann es sich dabei na thermoplastische Hate» rlalien handeln, wie Polyamide, Superpolyaiaide, Polyester, Polyvinyl Chloride uad deren Kopylnere, Polyolefine, Cellulose Acetate, Metalle und Glitesr, natürliche oder synthetische GuandLs, wlmeaushärtende Materialien oder naß «planbare Materialien, wie Viscose, Kupfer^Aanoniun Cellulose oder Carboxy« ■ethyl Cellulose· Derartige Materialien können die verschie« desten Zuschläge haben, wie Stabilisatoren, Farbstoffe und VerschäuMungsaittel« wenn erwünscht«

Weitere Einselheiten werden nachfolgend anhand der zeichne«

rlschen Darstellung ein«« Aueführungsbelspieles näher er» läutert.

In dieser Darstellung seigt «chematisch Vlgur 1 eine Seitenansicht der erfindungsgewäßen Vorrichtung|.

Figur 2 eine Frontansieht der Forrichtung gen&ß Figur 1 und

Figur 3 eine perspektivisch® DArffitttlitang des alt der Vorrichtung erxielliaren Gebildes«

j£ Die Verrlektung 1! ist als Extruder für die Erseugung einer

to Reihe von 1» wesentlichem parallelen Strömen 13 aus strangbil«

^ . denAen Material in einer Mehrsahl ^en nebeneinander verlaufen^

£ ^ den £fe»n*i» mu»^hlltUt_t 41® «1* 15» 17* 19, 21» 23-und 25 in

-*" ' Flewr 1 be-aeleSmefc »!«Λ* Die «xfnadlerten &&r$m<®- bestehen bei« -α .

ttg»i«itiw«i0· au· tA«nN»plas^i«eh«a .f^iyeeren'Material« das »4t •in«HB XültLlgtts« wie Luft» gel»ftrt»t wird« die mus Düsen 27 aus«

geblasen wird, die unterhalb des Extruders 11 und auf beiden Seiten der Sxtrusionsebenen angeordnet sind·

Zwischen dem Extruder 11 und den Düsen 27 sind Walzen 29, 31 angeordnet, die mit Wellen 33 in einem Maschinenraum gelagert sind (nicht dargestellt). Ebenfalls nicht dargestellt sind entsprechende Antriebsmittel für die Drehung umr Waisen 29,31 mit gleicher Geschwindigkeit in Richtung der Pfeile 35 und

Die Walzen 29 und 31 entsprechen sich in ihrer Form und jede weist Vorsprünge 39 auf_t die parallel zur Walzenachse ausgerichtet und auf der Umfangsflache gleichmäßig verteilt sind· Xm bevorzugten Ausführungsbeispiel gemKß Figur 2 erstreckt sich jeder Vorsprung 39 nur lings eines Teiles der Lange der beiden Walzen. Ferner sind die Vorsprung« 39 untereinander versetzt angeordnet, d.h. ein Vorsprung 39 in einer Reihe erstreckt sich jeweils zwischenVlen Enden der benachbarten Vorsprünge 39 in der anderen Reihe, wodurch die versetzt« Anordnung zustand« kommt*

Im Betrieb werden die Walzen 29 und 31 i« Sinne der Pfeil« 35 und 37- gedreht, und -eine Reihe von im allgemeinen parallelen Strömen aus thermoplastischen Material wird aus dem Extruder in jede der Ebenen 15, 17» 19» 21, 23 und 25 ausgedüst. Wahrend ihrer Passage durch die drehenden Walzen 29, 31 werden dl« Ströme gegeneinander in distanzierten Bareichen durch di« Zu as mm» η wirkung jeweils zweier Vorsprünge 39 der beiden Waisen gedrückt«

_(O. Vorzugswelse sind die Extrusionsöffnungen im Extruder 11 gegen- ° einander versetzt, so daß die extrudierten Strom« 13 jeder

oo Reihe zu denen der benachbarten Reihen versetzt sind· Wenn dem-

_» gemäß die Strom« durch dl« Walzenvorsprüng« gegeneinander ge—

^ drückt werden, so nehmen die St ans thermoplastischen Mat·— o> rial jeder Reihe die Distanz zwischen den·« der anderen Reihe ,o ein, Die Distanz <t«r St« der verschiedenen Reihen muss selbstverständlich derart bemessen sein, daß ein Kontakt der Ström« miteinander sichergestellt ist, wenm si« doroh dl«

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Walzenvorsprünge zusammengedrückt werden.

Venn die Ströme durch die Walzen 29» 31 verbunden sind, werden sie durch die Kühlluft ausgehärtet, die aus den Düsen 27» austritt» um ein einheitliches nicht gewebtes Gebilde 41 gemäß Figur 3 zu erhalten. Im fertigen Gebilde 41 sind die Verbindungsbereiche mit kj bezeichnet und es ist erkennbar» daß die Bereiche 43 in versetzter Anordnung vorliegen. Während die Verbindungsbereiche 43 eine reduzierte Dicke haben» zeigen die unverbundenen Bereiche der Stränge eine flauschige Beschaffenheit und ein entsprechendes Erscheinungsbild. Venn gewünscht, kann das nichtgewebte Gebilde 41 in Längsrichtung gedehnt werden, um eine Molecularorientierung der Faser zu erreichen und die Festigkeitseigenschaften zu beeinflussen,

Während die Verbindungsbereiche 43 im fertigen Gebilde 4i im wesentlichen gerade verlaufen und sich quer zur Extrusionsebene erstrecken, so kann die Form dieser Bereiche 43, ebenso wie ihre Zuordnung zu den Strängen selbstverständlich ohne Schwierigkeiten variiert werden.

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Claims

Patentanspruch·

1. Verfahren zur Herstellung nichtgewebter Gebilde, gekennzeichnet durch kontinuierliches Extrudieren von Reihen paralleler Ströme aus strangbildenden Material in eine Mehrzahl von Ebenen und gleichzeitig mit der Extrusion durch Verbindung der Ströme der einzelnen Reihen mit den Strömen der anderen Reihen in Längsinterwallen, wobei sich die Verbindungsbereiche mindestens teilweise über die Extrueionsebenen erstrecken, und durch ausschließender Aushärtung der Ströme aus strangbildenden Material.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme im wesentlichen parallel zueinander in die Extrusionsebenen und die Ströme Jeder Iteihezueinander in versetzter Anordnung zu den Strömen der anderen Reihen ausgedUst werden.

3· Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme in Verbindungsbereichen verbunden werden, die sich im wesentlichen quer iur Kxtrusionsebene erstrecken.

k» Verfahren nach den Ansprüchen 1- 3t dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme längs Bereichen gebunden werden, die sich nur teilweise über die txtruaionsebene erstrecken und die zueinander versetzt angeordnet sind.

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5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-4, bestehend aus einem Extruder sur Extrusion einer Reihe voa Sti'össen au» strangtolldenden Material in einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Ebenen und aus Elementen in Distanz zu den AusdüsiSffnungen für die Aushärtung d«s extrudierten Materialβ, gekennzei cfane t durch Elemente zwischen Aen Extruder und den Elementen zur Aushärtung für die Zusammenpressung der Ströme der einzelnen Reihen gegeneinander in längedistanzierten Intervallen.

6· Vorrichtung nach Anspruch 5t dadurch gekennzeichnet» daß die Druckelenente aus einem Paar von Walzen (29»31) bestehen» die sich quer zur Extrusioneehene erstrecken und die beidseitig der Ströme (i5, 17* 19« 21, 23» 25) angeordnet sind und die femer VorsprUnge (39) aufweisen die auf den Walzenunfang verteilt und die kürzer als die Waleenlänge sind und die schließlich zueinander versetzt sind und ferner» dadurch» daß ein Antrieb für den gemeinsamen Antrieb der Walzen (29,31) vorgesehen ist.

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen der Vorsprünge (39) im wesentlichen parallel zu den Walzenachaen (33) angeordnet sind und entsprechende Vorsprünge (39) der beiden Walzen (29,31) sich beim Drehen der Walzen jeweils gegenüberstehen.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die versetzt angeordneten Vorsprünge (39) mit sich überlappenden Enden auf den Walaen (29t31) angeordnet sind.

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