RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 167572 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 290904 (22) Data zgłoszenia: 01.07.1991 (51) IntCl6: D04H 3/12 D04H 5/06 (54) Sposób wytwarzania przeigłowanych włóknin spodfilierowych (30) Pierwszeństwo: 02.07.1990.AT, A1401 /90 (73) Uprawniony z patentu: Polyfelt Gesellschaft m.b.h., Linz, AT (43) Zgłoszenie ogłoszono: 10.02.1992 BUP 03/92 (72) Twórcy wynalazku: Heinrich Schneider, Niederneukirchen, AT Heinz Bocksrucker, Puchenau, AT Karl Mühlberghuber, St. Pantaleon, AT (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.09.1995 WUP 09/95 (74) Pełnomocnik: Buczyński Edward, PHZ POLSERVICE PL 167572 B1 (57) 1. Sposób wytwarzania przeigłowanych włóknin spodfilierowych z włókien termoplastycznych, w którym na urządzeniu przędzalniczym przędzie się nici, nici rozciąga się i układa we włókninę, a następnie wzmacnia poprzez igłowanie, znamienny tym, że wychodzące z urządzenia przędzalniczego, rozciągnięte i we włókninę ułożone nici przed igłowaniem spaja się termicznie u obu powierzchni, przy czym nici spiekają się w swych punktach skrzyżowań i tym samym powierzchnie włókniny przejściowo spajają się, następnie włókninę zadaje się środkiem poślizgowym i po tym wzmacnia ją poprzez igłowanie, przy czym równocześnie spieki w punktach skrzyżowań nici rozrywają się na spojonych powierzchniach włókniny.
Sposób wytwarzania przeigłowanych włóknin spodfilierowych Zastrzeżenia patentowe 1.Sposób wytwarzania przeigłowanych włóknin spodfilierowych z włókien termoplastycznych, w którym na urządzeniu przędzalniczym przędzie się nici, nici rozciąga się i układa we włókninę, a następnie wzmacnia poprzez igłowanie, znamienny tym, że wychodzące z urządzenia przędzalniczego, rozciągnięte i we włókninę ułożone nici przed igłowaniem spaja się termicznie u obu powierzchni, przy czym nici spiekają się w swych punktach skrzyżowań i tym samym powierzchnie włókniny przejściowo spajają się, następnie włókninę zadaje się środkiem poślizgowym i po tym wzmacnia ją poprzez igłowanie, przy czym równocześnie spieki w punktach skrzyżowań nici rozrywają się na spojonych powierzchniach włókniny. 2.Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obie powierzchnie włókniny spaja się na głębokość co najwyżej 0,2 mm. 3.Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że powierzchnie włókniny spaja się za pomocą ogrzewanych walców, zwłaszcza za pomocą ogrzewanych walców kalandrowych. 4.Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się termoplastyczne nici z włókna poliolefinowego, zwłaszcza z włókna polipropylenowego, albo z włókna poliamidowego lub poliestrowego. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania przeigłowanych włóknin spodfilierowych z włókien termoplastycznych. Z opisu patentowego Republiki Federalnej Niemiec DE-PS nr 3009116 wiadomo, że dla osiągnięcia korzystnych właściwości włókniny, zwłaszcza dla osiągnięcia wysokiej wytrzymałości włókniny i równomierności włókniny istotne jest awiważowanie włókniny przed przeigłowaniem. Drogą traktowania włókniny środkiem awiważującym przed przeigłowaniem polepsza się właściwości poślizgowe, dzięki czemu można po pierwsze uniknąć złamań igieł, a po drugie zapobiec uszkodzeniom nici. Naniesienie środka awiważującego następowało przy tym za pomocą dysz lub drogą zanurzania. W przypadku nanoszenia za pomocą dysz pojawiła się, wskutek działania strumienia, jednakże ta niedogodność, że włókninowa struktura jeszcze luźnych i nie wzmocnionych pasm włókniny została częściowo zniszczona, a spójność tej włókniny została rozluźniona. Także w przypadku zanurzenia tego luźnego ułożenia nici, np. w ciekłej kąpieli środka poślizgowego lub w pianie, następowało zniszczenie struktury włókninowej. Stąd też koniecznym było przed awiważowaniem lekkie utrwalenie włókniny poprzez słabe wstępne przeigłowanie. Miało to jednak tę wadę, że dla zapobieżenia zbyt dużemu uszkodzeniu nie awiważowanej włókniny oraz dla uniknięcia złamań igieł musiała zostać silnie zmniejszona szybkość produkcyjna. Zgodnie z opisem patentowym Republiki Federalnej Niemiec DE-PS nr 3009116 można ten niekorzystny operacyjny etap wstępnego igłowania wykluczyć dzięki temu, że nie wzmocnioną jeszcze, z urządzenia przędzalniczego wychodzącą włókninę układa się na obracającym się bębnie sitowym, na którym środek awiważujący w postaci mgły przesysa się poprzez włókninę za pomocą podciśnienia i poprzez kilka stref ssania odsysa się przez wewnętrzną część bębna sitowego. Wada tego już ulepszonego sposobu polega przede wszystkim na tym, że gramaturowa równomierność tej włókniny jeszcze wciąż nie jest zadowalająca, że nie jest możliwa wysoka szybkość produkcyjna i że jest potrzebne dość złożone urządzenie układające z wykorzystaniem podciśnienia i skomplikowanych układów regulacyjnych. Celem wynalazku jest wyeliminowanie omówionych niedogodności i przede wszystkim opracowanie sposobu, za pomocą którego można byłoby z wysoką szybkością produkcyjną wytwarzać równomierną włókninę o dobrych właściwościach mechanicznych. Rozwiązanie
167 572 3 tego zagadnienia znaleziono w tym, że wychodzącą z urządzenia przędzalniczego włókninę spaja się termicznie tylko u powierzchni. Sposób wytwarzania przeigłowanych włóknin spodfilierowych z włókien termoplastycznych, w którym na urządzeniu przędzalniczym przędzie się nici, nici rozciąga się i układa we włókninę, a następnie wzmacnia poprzez igłowanie, polega według wynalazku na tym, że wychodzące z urządzenia przędzalniczego, rozciągnięte i we włókninę ułożone nici przed igłowaniem spaja się termicznie u obu powierzchni, przy czym nici spiekają się w swych punktach skrzyżowań i tym samym powierzchnie włókniny przejściowo spajają się, następnie włókninę zadaje się środkiem poślizgowym i po tym wzmacnia ją poprzez igłowanie, przy czym równocześnie spieki w punktach skrzyżowań nici rozrywają się na spojonych powierzchniach włókniny. W sposobie tym korzystnie obie powierzchnie włókniny spaja się na głębokość co najwyżej 0,2 mm. To spajanie termiczne może przykładowo następować za pomocą ogrzewanych walców, taśm, płyt lub powierzchni bądź przez promiennik ciepła, np. promiennik podczerwieni. Korzystnie powierzchnia włókniny spaja się za pomocą ogrzewanych walców, zwłaszcza za pomocą ogrzewanych walców kalandrowych. Temperatura walców i temperatura powierzchni włókniny zawierają się poniżej temperatury topnienia stosowanych nici termoplastycznych. W przypadku np. włóknin polipropylenowych (o temperaturze topnienia 165 C) walce kalandrowe ogrzewa się korzystnie do temperatury około 120-140 C. Przy tym zaleta stosowania kalandra polega na tym, że działanie spiekające w przypadku zmiękczonych, nie stopionych włókien zwiększa się w punktach skrzyżowań przez nacisk walców. Zarówno wielkość szczeliny międzywalcowej jak i nacisk walców można optymalnie dopasować do danego ciężaru włókniny, numeracji nici, temperatury, stosowanych włókien termoplastycznych oraz do szybkości produkcyjnej. Sposób według wynalazku nadaje się do wytwarzania włóknin z wszelkich termoplastów, odpowiednich dla technologii włóknin spodfilierowych. Korzystnie do wytwarzania włóknin spodfilierowych stosuje się nici z włókna poliolefinowego, takiego jak włókno polietylenowe lub zwłaszcza włókno polipropylenowe, albo z włókna poliamidowego lub poliestrowego, przy czym możliwe są zarówno włókna z homopolimerów polipropylenowych, jak i włókna z kopolimerów propylen-etylen. Gramatura wytworzonych włóknin mieści się w zakresie około 30-2500 g/m2, korzystnie w zakresie około 100-2000 g/m2. Jako środki poślizgowe można stosować zarówno wodę, jak i rozpowszechnione w technologii włókienniczej środki awiważujące, takie jak np. omówiono w opisie patentowym Republiki Federalnej Niemiec DE-PS nr 3009116. Środek poślizgowy można nanosić znanymi sposobami, takimi jak natrysk lub za pomocą walców impregnujących. Kolejno następujące igłowanie przeprowadza się na znanych igłowarkach, takich jak np. omówione w opisie patentowym Republiki Federalnej Niemiec DE-PS nr 3009116, gdzie wzmocnienie na raz lub stopniowo prowadzi się do żądanego stopnia przeigłowania. Za pomocą tego sposobu według wynalazku jest możliwe transportowanie tylko powierzchniowo bardzo słabo spojonej włókniny bez zniszczenia struktury włókninowej i zadawanie środkiem poślizgowym. Środek poślizgowy wnika przy tym poprzez spojone powierzchnie włókniny do włókniny, powodując dobrą i dla kolejno następującego igłowania odpowiednią impregnację także przy wysokiej szybkości produkcyjnej. Według tego sposobu można włókniny spodfilierowe (tzn. otrzymywane metodą "spod filiery") o dobrej równomierności gramaturowej wytwarzać nawet z podwójną, a w szczególnych przypadkach także z wyższą, szybkością produkcyjną w porównaniu ze znanymi sposobami. Sposobem według wynalazku można zależnie od ciężaru włókniny osiągać szybkość do około 40 m/min, w szczególnych przypadkach do około 60 m/min. W tradycyjnych sposobach wytwarzania przeigłowanych włóknin spodfilierowych szybkości produkcyjne osiągają co najwyżej 20 m/min. Ta wysoka szybkość produkcyjna sposobu według wynalazku jest w szczególności możliwa dzięki zastąpieniu ograniczającego operacyjnego etapu wstępnego igłowania bądź awiważowania na bębnie sitowym wobec podciśnienia przez znacznie szybszy operacyjny etap termicznego spajania. Przez termiczne spajanie powierzchni włókniny słabo spiekają się ze sobą w swych punktach skrzyżowań nici leżące na powierzchni, przy czym nie dochodzi do nadtopienia tych nici. Powierzchnie tych, na powierzchni włókniny leżących włókien przy tym miękną, nie
4 167 572 stapiając się, wskutek czego osiąga się rodzaj działania spiekającego w punktach skrzyżowań tych włókien. Związanie tych nici przez to spajanie jest odwracalne i zostaje podczas igłowania rozerwane, tak więc ostatecznie otrzymuje się produkt końcowy, który wzmocniony jest wyłącznie przez igłowanie, a nie przez termiczne spajanie. Dzięki zgodnemu z wynalazkiem, termicznemu spajaniu włókniny tylko na jej powierzchniach, przy czym strefa rdzeniowa włókniny pozostaje niewzmocniona, powstają wystarczająco zdatne do przenoszenia, do transportu i do awiważowania układy nitkowe, których struktura podczas nanoszenia środka poślizgowego nie zostaje zniszczona. Dzięki temu po igłowaniu, podczas którego spojone warstwy powierzchniowe ponownie zostają rozluźnione, otrzymuje się równomierną włókninę. Równomierność włókniny zilustrowano w przykładach współczynnikami wariacyjnymi cv według normy DIN nr 53 854. Podane niżej przykłady objaśniają bliżej sposób według wynalazku. Przykład I. Polipropylen o wskaźniku szybkości płynięcia /MFI=melt flow index w temperaturze 250 C przy 2,16 kg obciążenia według niemieckiej normy DIN nr 53735/ równym 17-21 i o polidyspersyjności 2,3-2,7 stapiano w wytłaczarce w temperaturze 230-260 C, przędzono za pomocą filier włókna w doświadczalnym urządzeniu przędzalniczym o szerokości 1m, wyciągano przez aerodynamiczny układ odbieralnikowy, rozciągano do numeracji 8-12 dtex i układano na taśmie przędzalniczej w postaci skłębionego wytworu niciowego. Przy szybkości przesuwu taśmy 25 m/min. wytwarzano włókninę o gramaturze 110 g/m2. Ten, jeszcze niewzmocniony układ płaski wprowadzano następnie na taśmie podawczej do kalandra dwuwalcowego. Na powierzchni o temperaturze 125-130 C ogrzewanych olejowo walców kalandrowych i wobec przyłożonego nacisku liniowego 30-35 N/mm odwracalnie wzmacniano luźną strukturę włókninową, przy czym pod wpływem temperatury znajdowały się i miękły włókna leżące na każdej z powierzchni włókniny, oraz zostawały one ze sobą sprasowane wskutek nacisku walców, przy czym w punktach skrzyżowań tych włókien uzyskiwano rodzaj działania spiekającego. Powstawały przy tym wystarczająco zdatne do transportu, lecz w późniejszym procesie dające się ponownie rozluźnić warstwy powierzchniowe przy górnej i dolnej stronie tej włókniny, przy czym grubość warstwy wynosiła mniej niż 0,1 mm. W strefie rdzeniowej tej włókniny co najmniej 80% włókien pozostawało niewzmocnionych. Tę przedwłókninę zwilżano następnie w napawarce walcowej za pomocą środka poślizgowego, po czym tę spojoną i awiważowaną włókninę doprowadzano do dwustopniowego igłowania /każdorazowo 80 wkłuć/cm2, przy czym spojona powierzchnia włókniny została całkowicie rozluźniona. Otrzymana włóknina wykazała następujące właściwości: /DIN nr 53854/ 110 g/m2 równomierność gramaturowa cv /DIN nr 53854/ 8 % /DIN 53857/2/ 780 N/10 cm wytrzymałość na wyciskanie stemplem x /DIN 54307/ 1320 N. Przykład II. Analogicznie do przykładu I wobec szybkości przesuwu taśmy 3 m/min wytwarzano włókninę o gramaturze 1000 g/m2. Przy tym wzmacnianie wstępnie przeprowadzano na powierzchni walców o temperaturze 120-125 C wobec liniowego nacisku 35-40 N/mm. Grubość spojonej warstwy powierzchniowej wynosiła 0,2 mm, a co najmniej 90-95% włókien pozostało nieumocowanych. 1000 g/m2 równomierność gramaturowa 4 % 5200 N/10 cm wytrzymałość na wyciskanie stemplem 6800 N. Przykład HI. Analogicznie do przykładu I wobec szybkości przesuwu taśmy 35 m/min. wytwarzano włókninę o gramaturze 70 g/m2. Przy tym wzmacnianie wstępne przeprowadzono na powierzchni walców o temperaturze 130-135 C wobec liniowego nacisku 20-30 N/mm. Grubość spojonej warstwy powierzchniowej wynosiła 0,05 mm, a co najmniej 60% włókien pozostało nieumocowanych.
167 572 5 70 g/m2 równomierność gramaturowa 9 % 430 N/10 cm wytrzymałość na wyciskanie stemplem 840 N. Przykład IV. Analogicznie do przykładu I wyprzędzono w temperaturze 280-300 C z poliestru o wskaźniku szybkości płynięcia /MFT przy 280 C/2,16 kg/ równym 40-45 i o lepkości względnej 1,3-1,4 włókna o numeracji 2-8 dtex, a przy szybkości produkcyjnej 27 m/min. wytworzono włókninę o gramaturze 100 g/m2. Wstępne wzmacnianie na kalandrze przeprowadzono na powierzchni walców o temperaturze 180-190 C wobec liniowego nacisku 25-30 N/mm. 100 g/m2 równomierność gramaturowa 8 % 680 N/10 cm wytrzymałość na wyciskanie stemplem 1140 N. Przykład V. Analogicznie do przykładu I wyprzędzono w temperaturze 300-310 C z poliamidu 6 o lepkości względnej 2,4-2,5 włókna o numeracji 6-8 dtex, a przy szybkości produkcyjnej 10 m/min. wytworzono włókninę o gramaturze 250 g/m2. Wstępne wzmacnianie na kalandrze przeprowadzono na powierzchni walców o temperaturze 190-200 C wobec liniowego nacisku 30-35 N/mm. 250 g/m2 równomierność gramaturowa 6 % 1710 N/10 cm wytrzymałość na wyciskanie stemplem 2800 N. Przykład VI. Analogicznie do przykładu I wyprzędzono w temperaturze 210-240 C z polietylenu wysokociśnieniowego o wskaźniku szybkości płynięcia/mfi przy 190 C/2,16 kg/ równym 12-40 włókna o numeracji 8-12 dtex, a przy szybkości produkcyjnej 25 m/min. wytworzono włókninę o gramaturze 110 g/m2. Wstępne wzmacnianie na kalandrze przeprowadzono na powierzchni walców o temperaturze 90-100 C wobec liniowego nacisku 25-30 N/mm. 110 g/m2 równomierność gramaturowa 8 % 550 N/10 cm wytrzymałość na wyciskanie stemplem 920 N.
167 572 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł