DD298595A5

DD298595A5 - Verfahren und vorrichtung zur fibrillierung von polyolefinbahnen

Info

Publication number: DD298595A5
Application number: DD89331586A
Authority: DD
Inventors: Michael Hill
Original assignee: Philip Morris Products Inc.,Us
Priority date: 1988-08-10
Filing date: 1989-08-08
Publication date: 1992-03-05
Also published as: HU895180D0; CN1040734A; JPH04500100A; BR8907600A; ZW9189A1; HUT59448A; YU157589A; AU4078189A; ZA896002B; EP0358334A1; KR900702091A; CS473989A3; WO1990001574A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Walze mit einer Vielzahl von ihrer Oberflaeche abstehenden Stiften fuer den Einsatz zur Fibrillierung orientierter Folien aus Polyolefinmaterial. Die Stifte sind in einer in Abstaenden um die Walzenoberflaeche angeordneten Vielzahl von Reihen verteilt. Jede Reihe enthaelt etwa 25 bis 34 Stifte pro Zoll, abstandsversetzt entlang zweier nebeneinanderliegenden Linien, die ueber die Walzenoberflaeche verlaufen, entweder linear, geneigt zu einer Linie parallel zur Rotationsachse oder sinusfoermig mit nebeneinanderliegenden Reihen, phasengleich oder phasenverschoben. Die Walze wird gedreht und die Folie ueber die rotierende Walzenoberflaeche mit einer Beruehrungsbogenlaenge von etwa 30 bis 37 Grad gefuehrt, um die Folie zu fibrillieren. Das Verhaeltnis der Umfangsgeschwindigkeit der Walze zur darueberlaufenden Folie wird auf ein Verhaeltnis zwischen ungefaehr 1,8:1 bis etwa 2,2:1 eingestellt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Fibrillierung des Polyolefinmaterials. Fig. 6{Polyolefinfolie, orientierte; Polyolefinbahn; Fibrillierung; Polyolefinfasern; Filter; Filterstrang; Zigarettenfilter; Stiftwalze; Faserschneiden; Tabakfilter}

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Vorliegende Erfindung betrifft die verbesserte Herstellung fibrillierter Materialbahnen und insbesondere geeignete Stiftwalzen für die Herstellung von fibrillierter Form auf Basis Polyolefinharzen für Filtermaterial. Speziell betrifft diese Erfindung eine Verbesserung der Verfahren und Vorrichtungen des US-Patentes 3.880.173, dessen Offenbarung hier durch Hinweis einbezogen ist.

Es ist bekannt, eine Polyolefinfolie zu fibrillieren, um eine Folio mit einem miteinander verbundenen fibrösen Netzwerk herzustellen. Das Verfahren beinhaltet das Renken der Folie, um die Polymerkette oder die Kristallstruktur zu orientieren, damit sie in Richtung des Weitertransportes der Folie ausgerichtet wird sowie das· Aufschlagen der Folie durch unterschiedliche Vorrichtungen, um die Folie zu zerreißen und das fibröse Netzwerk zu erzeugen. Die Orientierung wird typisch durch Recken der Bahn unter Verwendung von Walzen erreicht, die sich mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten drehen. Die Vorrichtungen, um dio orientierte Folie aufzuschlagen, können solche Medien sein, wie Wasser- oder Gasstrahlen, Klingen, Stifte, gezahnte vorstehende Teile, Laserstrahlen, Verdrehen der orientierten Folien und Prägen der orientierten Folie sowie Prägen der Folie vor der Orientierung.

Das frühere US-Patent 3.880.173 und das entsprechende U.K. Patent 1.442.593 betreffen die Gewinnung von fibrillierten Foliematerialien für Filterstoffe als Alternative zu Zelluloseazotat-Filtermaterialien, insbesondere - aber nicht ausschließlich -zum Filtrieren von Tabakrauch von Tabakerzeugnissen. Die beschriebenen Polyolef in-Filtermaterialien beinhalten Polypropylen, Polyethylen oder deren Mischungen oder ein Co-Polymer aus Propylen und Ethylen, und sie können wahlweise fein verteilte Weißmacher, z. B. Titandioxid, enthalten, um die Herstellung von feinen Faserbündeln zu erleichtern. Entsprechend des in US-Patent 3.880.173 beschriebenen Fibrillierungsverfahrens werden die Polyolefin-Ausgangsmaterialien erwärmt, gemischt und zu einer dünnen Folie extrudiert. Die Folie wird geblasen, um dünnere Folie zu erzeugen, die man glättet, in Längsrichtung schlitzt und übereinanderlegt, um mehrfache dünne Folienlagen von etwa 10-15 μσι Stärke zu bilden. Die Mehrfachlagen durchlaufen einen Ofen bei erhöhten Temperaturen, wobei sie über unterschiedlich schnell laufende Walzen gereckt werden, um die Molekularstruktur der Folien in Längsrichtung zu orientieren. Die orientierte Folie läuft dann über eine rotierende Walze mit einer Vielzahl von ihr abstehender Stifte.

Die Stiftwalze rotiert mit einer über der Lineargeschwindigkeit der Bahn liegenden Umfangsgeschwindigkeit. Deshalb berühren die von der Walze abstehenden Stifte die sich relativ langsamer bewegenden übereinanderliegenden Lagen, reißen diese auf und erzeugen dabei eine miteinander verbundene Bahn von Fasern mit freien Enden, die das fibrillierte Material darstellen. Das fibrillierte Material läuft dann auf übliche Weise in eine Stauchkammer-Kräuselmaschine, um die fibrillierte Folie zu kräuseln und somit ein Polyolefinkabel herzustellen. Die Kräuselungen beinhalten Primärkräuselung, die Bildung einer wellenförmigen Konfiguration in den Fasern, hervorgerufen durch eine spezielle Verzögerung der sich vorwärts bewegenden Fasern und eine Sekundärkräuselung, entsprechend einem Kräuselungseffekt, wenn die Fasern zusammenfallen und sich in sich selbst falten. Zur Herstellung von Filtern ^Tabakerzeugnisse wird charakteristischerweise die Sekundärkräuselung aus dem Polyolefinkabel beispielsweise durch Zug entfernt, und das Kabel wird in eine sich entfaltende flockenartige Masse verformt, die dann zu einem Filterstab mit Hilfe einer konventionellen Maschine zur Herstellung von Filterstäben umgeformt wird. Ein Bindemittel, z.B. Vinylazetat, kann in das Kabel eingebracht werden, um die Filterstäbe auf bekannte Art und Weise herzustellen. Ein F .oblem bei den bekannten fibrillierten Polyolefin-Materialien besteht darin, daß - obwohl ihre Filterkennwerte mit Zelluloseazetatfiltern vergleichbar sein können - sie nicht für die Erzielung eines Kostenvorteils die erforderliche geringe Masse haben. Ein weiteres Problem ist, daß bekannte Kabel kein konsistentes fibröses Qualitätsneuwerk haben, das in einem Filterkabelmaterial verwendet werden kann, bei dem relativ kurze Kabellängen benötigt werden. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die bekannte Vorrichtung zur Herstellung des fibrillierten Netzwerkes ein erheblicher Energieverbraucher ist und wesentlichen Lärm bei der Herstellung des miteinander verbundenen Fasernetzwerkes erzeugt.

Außerdem gibt es trotz jahrelanger Entwicklungsbemühungen keine k immerzielle Anwendung eines Filters für Tabakerzeugnisse, der ein fibrilliertes Polyolefinmaterial enthält, das die Vorteile und Vorzüge wie bei in Tabakerzeugnissen und insbesondere tabakenthaltenden Zigaretten verwendeten konventionellen Zelluloseazetatfilters liefert. Folglich gibt es einen ständigen Bedarf an Vorrichtungen und Verfahren zur Fibrillierung von Materialien auf Basis Polyolefinharz, um fibrilliertes Kabel oder fibrillierten Strang mit einem konsistenten Faserbündel-Netzwerk herzustellen, das für den Einsatz als Filterstrangmaterial insbesondere zum Filtern von Tabakrauch anwendbar ist.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung und eines entsprechenden Verfahrens, ein Polyolefin-Filtermaterial bereitzustellen, das darüber hinaus billiger ist als Zelluloseacetat.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fibrillierung von Polyolefinbahnon bzw. orientierten Polyolefinfolien so zu gestalten, daß sie eine verbesserte Filtration des Filterstranges pro Masse fibrilliertes Material erzielt sowie eii. a verbesserte Gleichmäßigkeit aufweist.

Erfindungsgemäß bereitgestellt wird eine Fibrillierungsvorrichtung von Polyolefinbahnen, bestehend aus einer verbesserten Walze mit von der Oberfläche abstehenden Stiften („Stiftwalze") sowie ein Verfahren zur Anwendung derartiger Walzen, um sich vorwärtsbewegendes orientiertes Polyolefin-Foliematerial zu durchtrennen und die Folie in ein Netzwerk fibrillierter Bündel aufzuspalten. Im weitesten Sinne betrifft die Erfindung Walzen mit einer Vielzahl im wesentlichen einheitlich dimensionierter Stifte, die über die Walzenoberfläche in einem definierten Muster verteilt sind, wobei die Stifte von der Walzenoberfläche in einem Winkel innerhalb eines Winkelbereichs relativ zu einer Tangente abstehen, sowie ein Verfahren zur Anwendung solcher Stiftwalzen, um die sich vorwärtsbewegende Folie in einer günstigen Art und Weise aufzutrennen, so daß sich ein fibrilliertes Material mit einer wesentlich verbesserten Gleichmäßigkeit, zufälliger verteilten freien Enden und überraschend verbesserten Filterkennwerten pro Masseeinheit ergibt, wenn daraus Filtermaterialien hergestellt werden.Es wurde entdeckt, daß man überraschend verbesserte Fasernetzwerke erhalten kann, indem man eine Stiftwalze mit Stiften verwendet, die von der Oberfläche in besonderen Mustern abstehen, die in Abständen über die Stiftfläche verteilt sind mit einem Winkel in einem Bereich von ungefähr 40 bis etwa 75 Grad relativzu der Tangente der Walze, die entgegen der Rotation der Walze gerichtet isv, und mit einer Stiftdichte von ungefähr 15 bis etwa 100 Stiften pro Zoll, wobei die Stifte einen Durchmesser von ungefähr 0,2 bis etwa 0,8mm aufweisen.

Die Stiftmuster der vorliegenden Erfindung enthalten eine Vielzahl von Stiftreihen, wobei jede Reihe Stifte in einer räumlich versetzten Anordnung ist, das heißt versetzt entlang eines Linienpaares, das über die Walzenoberfläche verläuft. Die Stiftdoppelreihen sind vorzugsweise in equidistanten Abständen über dem Umfang der Walzenoberfläche angeordnet und ergeben ein konsistentes Muster. In der bevorzugten Ausführungsart sind 90 Doppelreihen über eine Walze verteilt, die einen Durchmesser von etwa 190mm und eine abstehende Stiftlänge von etwa 1,0 mm hat, wobei die abstehende Stiftlänge in einer Ebene im rechten Winkel zu einer Tangente zur Walzenoberfläche von der Stiftspitze gemessen wurde. Die Dichte der Stifte in jeder Reihe beträgt ungefähr 25 bis etwa 34 Stifte pro Zoll (ppi), die über die beiden Linien versetzt angeordnet sind. In einer Ausführungsart verlaufen die Stiftreihen über d.a Walzenoberfläche auf Linien, die zu Linien parallel zur Walzenachse geneigt sind mit unmittelbar angrenzenden entgegengesetzt genoigten Reihen. In einer weiteren Ausführungsart können die Reihen auf Linien parallel zur Walzenachse verlaufen, sie haben aber ein sinusförmiges Muster im Vergleich zu einem linearen Muster mit unmittelbar angrenzenden, voneinander getrennten sinusförmigen Reihen, die entweder gleichphasig oder phasenverschoben über die Walze angeordnet sind, wobei die Wellenform eine Wellenlänge von ungefähr 15 bis etwa 40mm und eine Amplitude von ungefähr 2,0 bis etwa 6,0mm hat. ·

Es wurde ebenso entdeckt, daß die günstigen Stiftmuster überraschend verbesserte fibrillierte Materialien liefern, wenn die orientierte unfibrillierte Folie in Berührung mit der Stiftwalze in einem Kreisbogen von ungefähr 20° bis etwa 45° gebracht wird und wenn sich die entsprechenden Linnargeschwinciigkaiten der Walzenoberfläche und die sich vorwärtsbewe^ende Folie -bekannt als das Fibrillierungsverhältnis - in einem Bereich von ungefähr 1,6:1 bis etwa 3,4:1 befinden, wobei dac Fibrillierungsverhältnis durch folgenden Ausdruck definiert wird:

„, .... . _uu . Lineargeschwindigkeit der Walze (m/min) Fibrillierungsverhältnis = ^H ^a

Lineargeschwindigkeit der unfibrillierten, über die Walze laufenden Folie (m/min).

Die verbesserte Beschaffenheit des sich ergebenden fibrillierten Materials-wie es besonders für Filtermaterialien geeignet isterhält man von den verbesserten Kabelausbeuten für erfindungsgemäß hergestellte fibrillierte Polyolefin-M jterialien, die mittels konventioneller Maschinen zur Herstellung von Filterstäben zu Filterlängen produziert werden, z. B. mit solchen Anlagen, wie sie für die Umwandlung von Zelluloseazetatkabel zu Filtermaterialien eingesetzt werden. Die Kabelausbeuten erhält man aus folgendem Ausdruck:

i/ u ι u . Druckabfall (mm WG)¹ ,„„„,

Kabelausbeute = — ———-———- χ 100%. Nettomasse Faser im Stab (mg)

1 WG = Wassersäule.

Die Nettomasse wird in Milligramm für eine gegebene Filterstablänge ermittelt. Der Druckabfall wird in Millimeter Wassersäule gemessen bei einem Luftdurchsatz von 1,050ml pro Minute durch die Nettomasse des Stabes. Höhere Kabelausbeuten entsprechen mehr zufällig verteilten freien Enden und einer besseren Filtrationsleitung des Faserbündelnetzwerks pro Netto-Masse und deshalb einem wirkungsvolleren Einsatz von Polyolefinmaterialien.

Vorteilhafterweise bietet vorliegende Erfindung Stiftmuster, die zu einer Walze führen, die gleichmäßiger mit einem Motor angetrieben werden kann, wenn sie die vorrückende unfibrillierte Folie berührt. Der Motor verbraucht auch wenige Energie, und es entsteht ein geringerer Lärmpegel alo bei bisher bekannten Stiftwalzen. Man nimmt an, daß diese Vorteile ein Ergebnis der programmierten, aufeinanderfolgenden Art und Weise darstellt, in der die versetzten Stiftmuster der vorliegenden Erfindung die Bogenlänge der sich vorwärtsbewegenden orientierten nichtfibrillierten Folie berühren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Obige und weiture Ziele sowie Vorteile der Erfindung werden nach Betrachtung nachfolgender detaillierter Beschreibung offenkundig, die unter Beachtung beigefügter Zeichnungen erfolgt, in denen gleiche Bezugskennzeichen für alle gleichen Teile verwendet werden.

Abbildung 1 ist eine perspektivisch» Vorderansicht einer Stiftwalze der vorliegenden Erfindung. Abbildung 2 ist eine vordere Teilansicht der Walze der Abbildung 1. Abbildung 3 ist ein vergrößerter Seitenanschnitt entlang der Linie 3-3 der Abbildung 2. Abbildung 4 ist eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsart der erfindungsgemäßen Walze. Abbildung 5 ist eine vordere Teilansicht einer dritten Ausführungsart der erfindungsgemäßen Walze. Abbildung 6 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Walze in Kontakt mit einer Polyolefinfolie gemäß der

vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung Wie in den Abbildung 1-5 dargestellt, enthält die erläuternde Ausführungsart die Walze 10, die so ausgeführt ist, daß sie eine

vorbnilaufende Feile aus unfibrilliertem Material 20 über eine Bogenlänge der Walzenoberfläche 12 berührt, auf die Folie auftrifftund dadurch das Material zerreißt und somit die (!brillierte Folie 22 bildet.

In Abbildung 1 hat Walze 10 einen Durchmesser von etwa 190mm und eine ungefähre Länge von 115mm. Etwa 100 mm der Oberflächenbreite - eine Breite, die ausreicht, um die gesamte Breite der vorbeilaufenden Folie in ungefähr 50 bis 90mm zu

berühren-enthalten die Stifte 16. Die Stifte 16 sind in Abständen versetzt in Reihen 14 aus parallelen Linienbahnen 15 a und 15bangeordnet, die sich über die Oberfläche der Walze 10 auf einer zur Achse der Walze 10 geneigten Linie erstrecken und soangeordnet sind, daß unmittelbar angrenzende Reihen entgegengesetzt geneigt sind und eine V-Konfiguration darstellen.

In Abbildung 1 sind nur Reihen 14 gezeigt und veranschaulichen Stifte 16, die versetzt in zwei parallelen Linien 15 verteilt sind. Die Muster wiederholen sich selbst rund um die Oberfläche der Walze 10. Für eine Walze mit einem Durchmesser von ungefähr

190mm sind vorzugsweise etwa 90 Doppelreihen mit insgesamt 180 Linien mit Stiften 16 gleichmäßig nebeneinander in

Abständen angeordnet. Wie im Detail in Abbildung 2 gezeigt, sind die Mitten der zwei parallelen Linien 15 a und 15b entsprechend der beiden parallelen Linien mit Stiften 16 in einem Abstand von ungefähr 0,05 Zoll (1,27 mm) nebeneinander angeordnet. Der Abstand zwischen den

entgegengesetzt geneigten Reihen 17 und 18 beträgt etwa 0,1 Zoll (2,54 mm) an den am engsten zusammenführenden Endenund ungefähr 0,375 Zoll (9,53mm) an den am weitesten auseinanderlieganden. Das V-Muster ist so, daß der Schnittpunkt derentgegengeneigten Reihen, die einen Winkel von ungefähr 4,0 Grad bilden, außerhalb der Walzenoberfläche 12 liegt.

In den Abbildungen 2,4 und 5 werden die Mitten der parallelen Linien 15 durch ausgezogene Linien dargestellt, und einzelne Stifte 16 werden durch rechtwinklige Striche veranschaulicht. In einer Ausführungsart beträgt die Stiftdichte etwa 25 Stifte pro Zoll, die zwischen den zwei parallelen Linien versetzt verteilt sind. In Abbildung 4 wird eine andere Ausführungsart eines Stiftmusters gezeigt. In dieser Ausführungsart sind die Reihen 14 der Stifte 16 in einem sinusförmigen Murter über einer Linie parallel zur Achse 12 mit unmittelbar nebeneinanderliegenden Stiftreihen angeordnet, die ebenfalls phasengleich in einem sinusförmigen Muster liegen. Es sind eine Frequenz von etwa

1,12 Zoll (28,45mm) undeine Amplitude von 0,125ZoII (3,175mm) gebräuchlich. Indieser Ausführungsart betragen der Abstandzwischen den parallelen sinusförmigen Linien-Mitten 15a und 15b etwa 0,05 Zoll (1,27 mm) und die Stiftdichte etwa 25 Stifte pro

Zoll. Der Abstand zwischen den unmittelbar benachbarten Reihen 14a und 14b beträgt ungefähr 6,33mm, gemessen von der

entsprechenden Null-Amplitude zu Null-Amplitudenstellen rund um die Umfangsfläche der Walzen.

In Abbildung 5 ist eine zweite andere Ausführungsart eines sinusförmigen Stiftmusters dargestellt. In dieser Ausführungsart

sind die unmittelbar angrenzenden parallelen Reihen 14 der Stifte 16 um 180 Grad phasenverschoben angeordnet, mit einer

Frequenz von etwa 1,12 Zoll (28,45 mm) und einer Amplitude von 0,125 Zoll (3,175 mm). Der Abstand zwischen den parallelen

sinusförmigen Linienmitten 15a und 15b in jedem Paar veisetzter Reihen 14 der Stifte 16 beträgt ungefähr 0,05 Zoll (1,26mm)und die Stiftdichte etwa 26 Stifte pro Zoll. Der Abstand zwischen unmittelbar angrenzenden Reihen 14 a und 14b beträgt ungeiähr6,63mm, gemessen von der entsprechenden Null-Amplitude zu Null-Amplitudenstellen rund um die Umfangsfläche derWalzen.

In Abbildung 3 ragen die Stifte 16 aus der Oberfläche 12 in einem Winkel von ungefähr 60" im Verhältnis zur Tangente zur Walze 10 in entgegengesetzter RLhtung zur Rotation der Walze hervor, wie durch Winkel A gekennzeichnet. Die herausragende Länge der Stifte 16beträgt ungefähr 1,0mm, gemessen im rechten Winkel zu einerTangentezur Walzenoberflächezur Stiftspitze. Die Stifte haben einen Durchmesser von ungefähr 0,483mm. In Abbildung 6 ist eine Walze 10 für den Einbau in eine konventionelle Vorrichtung zur Fibrillierung von vorbeilaufenden Folien

aus orientiertem Material ausgeführt. Unfibrillierte und orientierte Folie 20 wird mit einer gewähltun Geschwindigkeit, z. B. ineinem Bereich von ungefähr 120 bis etwa 250 Meter pro Minute vorbeigeführt. Walze 10 dreht sich in der gleichen Richtung wie

Folie 20, aber schneller, so daß die Stifte 16 entlang der Folie kratzen, wodurch die Stifte 16 die Folie 20 zerreißen und die

fibrillierte Folie 22 erzeugen. Bevorzugte Fibrillierungsverhältnisse liegen in einem Bereich von ungefähr 1,2 bis etwa 2,8, besservon ungefähr 1,8 bis etwa 2,2.

Folie 20 berührt Walze 10 in einer gewählten Bogenlänge, die so reguliert wird, daß sie in einem Bereich von ungefähr 20 bis etwa 45 Grad, vorzugsweise über 37 Grad liegt. Zur Regulierung kann man Führungswalzen verwenden, um die Größe der sich in Kontakt befindlichen Bogenlänge und die Spannung der Folie 20 zu regulieren. Folie 20 muß mit einer genügenden Spannung gegen Walze 10 gehalten werden, so daß sie nicht auf die Spitzen der Stifte 16 aufläuft und daß mindestens beträchtliche Abschnitte der Folie die Oberfläche 12 der Walze 10 berühren, wenn das fibröse Netzwerk hergestellt wird. Typische hierfür erforderliche Spannungswerte liegen in einem Bereich von ungefähr 800 bis etwa 1000 Engl. Pfund (350 bis etwa 450kp). Die Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung werden weiter in Verbindung mit folgenden Beispielen beschrieben.

Beispiele

In jedem folgenden Beispiel wird die Herstellung von fibrillierten Polyolefinmaterialien in Übereintimmung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Polyolefinfolien wurden aus folgender Mischung hergestellt:

92% Polypropylen-Homopolymer, Schmelzindex 1,8 (230°C, 216kp); 7% Polyethylen niederer Dichte, Schmelzindex 1,0 (190°C, 2,16kp) und

1 % Polypropylen (gleiche Type wie oben) - Masterbatch mit einem Gehalt von 25% Titandioxid (Rutilqualität, feine Kristallstruktur, mikronisiorte Sorte).

Diese Materialien wurden gemischt und unter Verwendung einer bekannten Blasfolietechnik extrudiert und eine Folie mit einer Stärke von 35 pm Dicke hergestellt. Diese Folie wurde dann in 6 Teile mit im wesentlichen gleicher Breite geschnitten, übereinandergelegt und in Längsrichtung mit einem Reckverfahren von 8:1 orientiert, um Folien mit einer Stärke von 12,4 pm nirhte und einer Breite im Bereich von ungefähr 50 bis etwa 80mm in Abhängigkeit von der Kabelstärke herzustellen. Die oriü,,.. . ' Folien wurden dann über einen Bogen des Umfangs einer mit Stiften besetzten Fibrillierungswalze in Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung geführt und in eineTexturier-Stauchkammer zur Kräuselung der fibrillierten Folie auf konventionelle Weise geleitet.

Die Betriebsparameter für den Transport der Folie, die Berührung der Folie mit der Stiitwalze, die Kennwerte der Stiftwalze und die Ergebnisse de, Bewertung des fibrillierten Materials nach dem Kräuseln sind in Tabelle I angeführt. In jedem Beispiel hatte die verbesserte Stiftwalze einen Durchmesser von 190mm an der Walzenoberfläche, und der Schneidwinkel der Stifte betrug 60° (im Verhältnis zur Tangente). Es waren 180 Stiftlinien in Paaren vorhanden, und sie bildeten 90 Doppelstiftreihen in Abständen versetzt. Der Stiftdurchmesser betrug 0,4826mm.

Aus dem fibrillierten Material wurde dann unter Verwendung einer konventionellen Filterstabmaschine, z.B. Modell KDF-2, hergestellt von Hauni Werke Korber & Co., Hamburg, Deutschland, ein Filterstab hergestellt, wobei das Kabel in eine sich entfaltende flockenartige Masse mit bestimmten Kräuselungswerten umgeformt und mit der Filterherstellungs-Maschine zu einem Filterstab mit einem Umfang von 24,55mm und einer Länge von 66mm verarbeitet wurde.

In diesen Beispielen wurde unter Bezugnahme auf die Zeichnungen drei verschiedene Stiftwalzen eingesetzt: Abbildung 2 mit entgegengeneigten Reihen, Abbildung 4 mit phasengleichen sinusförmigen Reihen und Abbildung 5 mit phasenverschobenen sinusförmigen Reihen. Es ist darauf zu verweisen, daß sich das bestimmte Muster über die Walzenoberfläche wiederholt, ungeachtet dessen, daß die Abbildungen 2,4 oder 5 nur Teilansichten darstellen können.

Tabelle I - Betriebsparameter

Parameter	Beisp.	Beisp.	Beisp.	Beisp.	Beisp.	Beisp.	Beisp.
	1	2	3	4	5	6	7
Stiftkonfiguration	Fig. 2	Fig. 4	Fig. 2	Fig. 2	Fig. 5	Fig. 2	Fig. 2
Stiftdichte (ppi)	25	25	34	34	25	25	25
vorstehende
Stiftlänge (mm)	1	1	1	2	1	1	1
Berührungsbogen
der Folie (Grad)	37	37	37	30	37	30	37
Eingangsgeschwin
digkeit (m/min)	144	144	144	144	144	144	144
Umfangsgeschwindigkeit
d. Walze (m/min)	316	260	260	260	288	316	?02
Fibrillierungsverhältnisse	2,2:1	1,8:1	1,8:1	1,8:1	2,0:1	2,2:1	1,4:1
Denier	38000	32000	32000	32000	40000	38000	38000
Kräuselung
Frequenz, cpi	41	31,1	29,4	32,6	41,95	36,5	50,5
Amplitude (um)	396	388	420	368	368	332	312

Die Ergebnisse der Bewertung des aus dem fibrillierten Material der Beispiele hergestellten Filters sind in Tabelle Il zusammengestellt. Die niedrigen bzw. hohen Ausbeutewerten entsprechen dem Minimal- und dem Maximalpunkt auf der Leistungskurve. Mit dieser Kurve wird der relative Druckabfall bei Veränderungen der Nettomasse des Kabelmaterials bei einem gleichmäßig dimensionierten Filterstab verglichen. Sämtliche Beispiele lieferten eine Kabelausbeute, die eine signifikante Verbesserung gegenüber den mit früheren bekannten Verfahren und Vorrichtungen hergestellten fibrillierten Polyolefin-Filterstäben und gegenüber konventionellen Zelluloseazetatfiltern widerspiegeln, deren bisher bekannte Materialien Ausbeuten für Zelluloseazetat von ungefähr 35% bis etwa 72% aufwiesen.

	Beisp.	Beisp.	Beisp.	Beisp.	Beisp.	Beisp.	-7-	298 595
	1	2	3	4	5	6
Tabelle Il - Ausbeutevergleich								Beisp.
Parameter								7
	287	256	261	245	316	316
Niedrige Ausbeute
Netto-Massedes	186	150	168	174	230	233
Stabes (mg)	m	59	61	71	73	74
Druckabfall
(mmWG)
Ausbeute (%)	326	294	295	287	372	381
Hohe Ausbeute
Netto-Massedes	247	194	201	232	370	281
Stcbes(mg)	76	66	68	81	89	80
Druckabfall
(mmWG)
Ausbeute (%)

Man hat festgestellt, daß der Antriebstrom für die Walze mit einer sinusförmigen Stiftverteilung (Beispiel 2) gleichmäßiger und konstant war als der Antriebsstrom für die Walze mit entgegengesetzt geneigten Reihen (Beispiel 1). Das besagt, daß man eine gleichmäßigere Fibrillierung durch Verwendung von Fibrillierungswalzen mit sinusförmig angeordneten Stiften erhalten kann.

Untersuchungen des fibrillierten Kabelstranges, hergestellt nach den Beispielen 1 und 2, entlang seiner Längsachse ergaben in Beispiel 2 im Vergleich zu Beispiel 1 weniger nichtfibrillierte Streifen, d.h. Flächen, an denen die Stifte nicht in dia Folien eingedrungen waren. Das bestätigt die verbesserte Fibrillierung.

Betrachtet man die Auswirkung von Veränderungen der Betriebsparameter bei Stiftwalzen r.-.it entgegengeneigten Reihen, so stellt man fest, daß Kabul mit höherer Ausbeute erzeugt werden.

Betrachtet man die Auswirkungen des Austausche einer Walze mit entgegengesetzt geneigten Walzen/1 / durch eine Walze mit phasengleichen sinusförmigen Reihen, so stellt man fest, daß man Kabel mit höherer Ausbeute bei niedrigem Energieverbrauch und niedrigem Lärmpegel herstellen kann.

Betrachtet man die Auswirkungen des Austausche einer Walze mit entgegengesetzt geneigten Walzen/1 / durch eine Walze mit phasenverschobenen sinusförmigen Reihen, so stellt man fest, daß man Kabel mit höherer Ausbeute herstellen kann.

Betrachtet man die Auswirkungen von phasengleichen und phasenvarschobenen Stiftmustern, so stellt man fest, daß man Kabel mit höherer Ausbeute mit dem Vorteil eines niedrigen Energieverbrauchs und niedrigen Lärmpegel mit phasengleichen Stiftreihen herstellen kann.

Fachleute schätzen ein, daß man die vorliegende Erfindung in der Praxis mit anderen als den beschriebenen Ausführungsarten anwenden kann, die zum Zwecke der Verarischaulichung und nicht der Einschränkung dargelegt wurden. Vorliegende Erfindung wird lediglich durch nachfolgende Patentansprüche begrenzt.

1 AdU.: So Im Original.

Claims

1. Vorrichtung zur Fibrillie:jng von Polyolefinbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß: eine Walze (10) eine zylinderförmige Oberfläche aufweist und so ausgeführt ist, daß sie um ihre Achse in einer ersten Richtung rotieren kann; eine Vielzahl von Stiften (16), die von der zylindrischen Oberfläche der Walze (10) in einem Winkel (A) von ungefähr 20 bis etwa 80 Grad im Verhältnis zu einer Tangente der Walze abstehen, die entgegengesetzt zu der erwähnten ersten Richtung gerichtet ist, wobei die Stifte (16) eine vorstehende Stiftlänge im Bereich von ungefähr 0,5 bis etwa 2,0 mm, einen Durchmesser von ungefähr 0,2 bis etwa 0,8 mm haben und wobei die angebrachten Stifte (16) weiterhin über die zylindrische Oberfläche der Walze (10) in einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden Reihen (14) angeordnet sind, wobei jede Reihe (14) ungefähr 25 bis etwa 34 Stifte pro Zoll in einem Abstand versetzt in nebeneinanderliegenden Linienpaaren (15a), (15b) hat, die über die Oberfläche der Walze (10) verlaufen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen (14) der Stifte (16) im wesentlichen im gleichen Abstand über die zylindrische Oberfläche der Walze (10) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Ansp h 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinanderliegenden Linienpaare (15a und 15b) im wesentlichen linear sind und daß die Vielzahl der im Abstand angeordneten Reihen (14) ferner dadurch charakterisiert sind, daß die Reihen (14) über die Walzenoberfläche auf einer Linie verlaufen, die zu einer Linie parallel zur Walzenachse geneigt ist mit unmittelbar nebeneinanderliegenden entgegengeneigten Reihen (17,18).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinanderliegenden Linienpaare (15a, 15b) im wesentlichen sinusförmig sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sinusförmigen Linien (15a, 15b) eine Wellenlänge von ungefähr 20 bis etwa 80 mm und eine Amplitude von ungefähr 0,1 bis etwa 4,0mm haben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die sinusförmigen Linien (15a, 15b) eine Wellenlänge von annähernd 28,45mm und eine Amplitude von etwa 3,175 mm haben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar nebeneinanderliegenden sinusförmigen Reihen (14) phasenverschoben sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar nebeneinanderliegenden Reihen (14) um 180 Grad phasenverschoben sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (10) einen Durchmesser von annähernd 190mm haben und daß 90 Reihen (14) vorhanden sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinanderliegenden parallelen Linien (15a, 15b) einer Reihe (14) und einem Abstand von etwa 1,27 mm nebeneinanderliegen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar nebeneinanderliegenden, entgegengeneigten Reihen (17,18) in einem Abstand von etwa 2,0 mm an ihrem nahesten Punkt und etwa 12,0 mm an ihrem entferntesten Punkt nebeneinanderliegen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnot, daß die Stifte (16) aus der Walzenoberfläche in einem Winkel (A) von ungefähr 60 Grad abstehen und einen Durchmesser von etwa 0,483 mm und eine vorstehende Stiftlänge von etwa 1,0 mm haben.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fibrillierung einer orientierten Polyolefinfolie (20) eine Walze (10) eine zylindrische Oberfläche aufweist und so ausgeführt ist, daß sie um ihre Achse in einer ersten Richtung rotieren kann, eine Vielzahl von Stiften (16) hat, die von der zylindrischen Oberfläche der Walze in einem Winkel (A) von ungefähr 20 bis etwa 80 Grad im Verhältnis zu einer Tangente der Walze abstehen, die entgegengesetzt zur ersten Richtung gerichtet ist, wobei die Stifte (16) eine abstehende Stiftlänge in einem Bereich von ungefähr 0,5 bis etwa 2,0mm, einen Durchmesser von ungefähr 0,2 bis etwa 0,8mm haben und wobei die angebrachten Stifte (16) weiterhin über die zylindrische Oberfläche der Walze (10) in einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden Reihen (14) angeordnet sind, wobei jede Reihe (14) ungefähr 25 bis etwa 34 Stifte pro Zoll in einem Abstand versetzt in nebeneinanderliegenden Linienpaaren (15a, 15 b) hat, die über die Oberfläche der Walze (10) verlaufen; eine Vorrichtung zum Weitertransport der orientierten Folie mit einer ersten Geschwindigkeit (v) vorhanden ist, so daß die Folie (20) die Walze (10) mit einer Bogenlänge (B) von ungefähr 20 bis etwa 45 Grad der Walzenoberfläche

berührt und daß eine Vorrichtung zur Rotation der Walze über ihre Achse vorhanden ist, so daß das Verhältnis der linearen Umfangsgeschwindigkeit der Walze zur ersten Geschwindigkeit (v) der Folie ungefähr 1,8:1 bis etwa 2,2:1 beträgt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen (14) der Stifte (16) im wesentlichen in gleichen Abständen über die zylindrische Oberfläche der Walze (10) angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinanderliegenden Linienpaare (15a und 15b) im wesentlichen linear sind und daß die Vielzahl der im Abstand angeordneten Reihen (14) ferner dadurch charakterisiert sind, doß die Reihen (14) über die Walzenoberfläche auf einer Linie verlaufen, die zu einer Linie panllal zur Walzenachse geneigt ist mit unmittelbar nebeneinanderliegenden entgegengeneigten Reihen (17,18).

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar nebeneinanderliegenden, entgegengeneigten Reihen (17,18) in Abständen von ungefähr 2,54mm an ihrem nahesten Punkt und ungefähr 9,53 mm an ihrem entferntesten Punkt nebeneinanderliegen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (16) von der Walzenoberfläche in einem Winkel (A) von ungefähr 60 Grad abstehen und einen Durchmesser von etwa 0,483 mm und eine abstehende Stiftlänge von ungefähr 1,0 mm haben.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiftdichte etwa 25 Stifte pro Zoll, der Berührungsbogen (B) ungefähr 37 Grad und das Fibrillierungsverhältnis etwa 2,2:1 betragen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiftdichte etwa 34 Stifte pro Zoll, der Berührungsbogen (B) ungefähr 37 Grad und das Fibrillierungsverhältnis etwa 1,8:1 betragen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiftdichte etwa 34 Stifte pro Zoll, der Berührungsbogan (B) etwa 30 Grad und das Fibrillierungsverhältnis ungefähr 1,8:1 betragen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiftdichte etwa 25 Stifte pro Zoll, der Berührungsbogen (B) etwa 30 Grad und das Fibrillierungsverhältnis ungefähr 2,2:1 betragen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinanderliegenden Linienpaare (15a, 15b) im wesentlichen sinusförmig sind

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinanderliegenden Linien (15a, 15 b) eine Wellenlänge von ungefähr 20 bis etwa 80 mm und eine Amplitude von ungefähr 0,1 bis ungefähr 4,0 mm haben.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die sinusförmigen Linien (15a, 15b) eine Wellenlänge von annähernd 28,55mm und eine Amplitude von etwa 3,175mm haben.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar nebeneinanderliegenden sinusförmigen Reihen (14) phasenverschoben sind.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar nebeneinanderliegenden Reihen (14) um 180 Grad phasenverschoben sind.

27. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (16) von der Walzenoberfläche in einem Winkel (A) von ungefähr 60 Grad abstehen und einen Durchmesser von ungefähr 0,483 mm und eine abstehende Stiftlänge von etwa 1,0mm haben.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiftdichte ungefähr 25 Stifte pro Zoll, der Berührungsbogen (B) ungefähr 37 Grad und das Fibrillierungsverhältnis etwa 1,8:1 betragen.

29. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiftdichte ungefähr 25 Stifte pro Zoll, der Berührungsbogen (B) ungefähr 37 Grad und das Fibrillierungsverhältnis etwa 2,0:1 betragen und die unmittelbar nebeneinanderliegenden sinusförmigen Reihen (14) um 180 Grad phasenverschoben sind.

30. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (10) einen Durchmesser von ungefähr 190mm hat und die Vielzahl der Reihen (14) 90 Reihen beträgt.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinanderliegenden Linienpaar (15a, 15 b) in einem Abstand von 1,27 mm angeordnet sind.

32. Verfahren zur Fibrillierung von Polyolefinrnaterial in Form einer orientierten Folie (20) des unfibrillierten Polyolefinmarials, indem man dieses über eine Walze (10) mit zylindrischer Oberfläche führt, die so ausgeführt ist, daß sie ihre Achse in einer ersten Richtung rotieren kann, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Ausstattung der Walze (10) mit einer Vielzahl von Stiften (16), die von ihrer zylindrischen Oberfläche in einem Winkel (A) von ungefähr 20 bis etwa 80 Grad abstehen im Verhältnis zu einer Tangente der Walze, die entgegen der ersten Richtung gerichtet ist und wobei die Stifte (16) eine abstehende Stiftlänge in einem Bereich von ungefähr 0,5 bis etwa 2,0mm, einen Durchmesser von ungefähr 0,2 bis etwa 0,8mm haben und die angebrachten Stifte (16) ferner über die zylindrische Fläche der Walze in einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden Reihen (14) angeordnet sind, wobei jede Reihe (14) eine Stiftdichte von ungefähr 25 bis etwa 34 Stifter. _Η. ο Zoll in einem versetzten Abstand in nebeneinanderliegenden Linienpaaren (15a, 15b) hat, die über die Oberfläche der Walze (10) verlaufen; Rotation der Walze (10) um ihre Achse mit einer geregelten Geschwindigkeit und Weitertransport der Folie (20) mit einer ersten Geschwindigkeit so, daß die Folie (20) die Walze (10) in einem Bogen (B) von ungefähr 30 bis 37 Grad der Walzenoberfläche berührt, wobei das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Walze in Richtung des Folietransports zur ersten Geschwindigkeit zwischen ungefähr 1,8:1 bis etwa 2,2:1 beträgt.