NO132104B - - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved fremstilling av fiberformede produkter, dvs., fibre og fiberformige baner, og som i motsetning til kjente fremgangsmåter ved fremstilling av syntetiske fibre ikke er avhengig av ekstruder ing.

Fremstillingen av syntetiske fibre ved spinning, dvs. ekstrudering av en smelte av det aktuelle syntetiske materiale gjennom en spinnedyse, er velkjent. En annen kjent fremgangsmåte er å under-kaste en strukket film av termoplastisk materiale en fiberdannende behandling, hvor filmen oppnås ved ekstrudering av det smeltede materiale gjennom en lineær eller ringformet spalte. Selv om begge metoder har funnet bred anvendelse har driften av disse de ulemper at produksjonshastigheten pr. produksjonslinje er relativt lav på grunn av at den er avhengig av ekstruderingstrinnet. Ekstrudering er en prosess ved hvilken ytelsen i stor grad er avhengig av de anvendte betingelser, og folgelig er det i mange tilfeller i praksis van-skelig å oke hastigheten ved denne, spesielt ved fremstillingsveien over strukket film. Således er ekstruderingstrinnet ofte den begrensende faktor ved hastigheten for syntetisk fiberproduksjon ved kjente fremgangsmåter.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er fremkommet at syntetiske fibre kan fremstilles fra basismaterialet under unngåelse av ekstruderingstrinnet, og således tillates en vesentlig okning av produksjonshastigheten.

I tilgjengeliggjort norsk patentsoknad nrc3000/71 er det samme utgangsmateriale beskrevet som det som anvendes ved den foreliggende fremgangsmåte, og det er i patentsoknad nr. 3000/71 beskrevet at en slik film i strukket tilstand kan oppdeles mekanisk til fibre. Denne mekaniske oppdeling til fibre gjelder imidlertid

bare oppsplitting av filmer i orientert (dvs. strukket) tilstand ved slike mekaniske behandlinger som tvinning, gnidning og

riving etc.

Den foreliggende fremgangsmåte er forskjellig fra denne kjente fremgangsmåte ved at oppsplitting av filmen erholdes ganske enkelt ved strekking, og dette trekk er ikke bare nytt, men også oppsikts-vekkende og overraskende.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte ved fremstilling av fiberformede produkter fra en bane omfattende et termoplastisk materiale, hvor banen dannes ved avsetning av partikler av det termoplastiske materiale på et sub-strat og partiklene, under og/eller efter avsetningen, underkastes en sintringsbehandling og den erholdte bane fjernes fra substratet, og fremgangsmåten er særpreget ved at banen uten videre mekanisk behandling ved forhoyet temperatur strekkes i en slik grad at bane-materialet splittes til fibre eller en fiberformig bane.

Banen fra hvilken det fiberformede produkt oppnås ved strekking kan fremstilles på mange måter. En foretrukken måte å fremstille slike baner på er å avsette et pulver av termoplastisk materiale på en oppvarmet overflate, fra hvilken banene kan fjernes uten vanskeligheter. En sådan avsetning kan utfores ved å slippe pulver-partiklene jevnt på overflaten, f.eks. ved hjelp av sikter eller andre hensiktsmessige fordelingsanordninger. I mange tilfeller er det fordelaktig å benytte et fluidisert skikt av pulverpartikler eller å anvende en sprdytepistol for avsetning av partiklene. Det er spesielt foretrukket å avsette pulveret på et kontinuerlig bevegelig belte eller en roterende sylindrisk trommel ved å gi pulver-partiklene en elektrisk ladning og jorde beltet eller trommelen. I dette tilfelle må beltet eller trommelen være ledende, og hensiktsmessig er dets overflate av et metall som f.eks. rustfritt stål, krombelagt stål og fosforbronse. I enkelte tilfeller har det vist seg å gi fordeler dersom overflaten er dekket av et hensiktsmessig ikke-klebende dekkskikt. Således kan beltet eller trommelen bestå av et "Teflon"-belagt metall. Selv om andre fremgangsmåter for oppvarming av partiklene under og/eller etter avsetning kan anvendes, er det i de fleste tilfelle effektivt å oppvarme beltet til en temperatur tilstrekkelig hoy til i det minste delvis å smelte det termoplastiske materiale (eller de termoplastiske materialer) som benyttes. Oppvarmingen kan utfores ved induksjon, innbefattet hoy-frekvensinduksjon, infrarod- eller laserstråleoppvarming.

Når det benyttes en bevegelig overflate som f.eks. et kontinuerlig belte eller en roterende trommel ved utforelse av den foreliggende fremgangsmåte, fjernes i mange tilfeller den oppnådde bane fra overflaten ved å trekke med en.hastighet hoyere enn den lineære hastighet for overflaten. Dette trekkingstrinn som utfores mens banen fremdeles er varm, bevirker også at trekking av smeiten inntrer, hvilket oker finheten av fibrene i det resulterende produkt. Imidlertid er det også mulig å avkjole banen i vann for trekkingstrinnet. Enten det oppnådde fiberformede produkt forst avkjoles eller ikke, utsettes det vanligvis deretter for monoaksial strekking, dersom nodvendig under oppvarming ved hjelp av hensiktsmessig fremgangsmåte, og avkjoles til slutt dersom nodvendig eller onskelig. Biaksial strekking er imidlertid også mulig og kan med fordel anvendes ved fremstilling av visse sluttprodukter. Ifolge oppfinnelsen skal partiklene av termoplastisk materiale ikke smelte fullstendig, og folgelig reguleres beltetemperaturen hensiktsmessig for å unngå, variasjon over et vidt område. Hensiktsmessige strekkemetoder omfatter strekketeknikk i varm tilstand, som. kjent på området plastbearbeidingsteknologi.

Mindre 'nbyaktig temperaturregulering er nodvendig ifolge en annen utforelsesform av den foreliggende oppfinnelse, ved hvilken banen som skal strekkes, også inneholder et fyllmateriale i en mengde på opp til 80 vekt% av det termoplastiske materiale. I mange tilfeller kan fyllmaterialet hensiktsmessig tilsettes det termoplastiske materiale, i masseform eller etter at det er pulveri-sert, for avsetningen av partiklenecForetrukne mengder fyllmateriale er i alminnelighet avhengig av fyllmaterialets egenskaper.

Hensiktsmessige fyllmaterialer som kan tilsettes polymeren i masseform, dvs. for de pulveriseres, eller til polymerpulveret, er f.eks. kvarts, glasspulver, leire, talkum, carbonater som f.eks. kalsiumcarbonat, eller tremasse. Fyllmaterialer av denne kategori anvendes fortrinnsvis i mengder på 15-25 vekt% av det termoplastiske materiale. Andre fyllmaterialer som hensiktsmessig anvendes i visse tilfeller er farvestoffer, metalloxyder eller metall-salter, mens sådanne oxyder eller salter som inneholder krystall-vann eller farvestoffpunkter enkelte ganger er spesielt foretrukket, f.eks. Al20^.3aq. Foretrukne mengder fyllmaterialer av den sistnevnte type er 0,5 - 5 vekt% av det termoplastiske materiale.

Ifolge en annen foretrukken utforelsesform av den foreliggende fremgangsmåte benyttes et pulver bestående av flere enn én termoplastisk polymer for å fremstille banen som skal overfores til fibre eller en fiberformig bane ved hjelp av strekking, og gir således produkter omfattende forskjellige fibre. Når temperaturen f.eks. holdes konstant mellom smeltepunktet for polymeren med lavest smeltepunkt og smeltepunktet for polymeren som smelter deretter, inntrer ingen sammensmelting av de forskjellige polymere med hverandre. Selv om partiklene av de forskjellige polymere kan avsettes samtidig, er det i enkelte tilfeller foretrukket å avsette polymerene i pulverform hvor den ene avsettes etter den annen fra forskjellige fluidiserte skikt eller sprøytepistoler. Ved denne fremgangsmåte vil rekkefolgen regnet fra polymeren med det hoyeste smeltepunkt til polymeren med det laveste smeltepunkt være fordelaktig.

I en spesiell, og i enkelte tilfeller foretrukket, utforelsesform av den foreliggende fremgangsmåte er overflaten hvorpå partiklene avsettes profilert, dvs. at overflaten omfatter hoyere og lavere områder som vanligvis er et regulært monster. Ved å benytte en flat eller hensiktsmessig profilert pressvalse ved denne utforelsesform av den foreliggende fremgangsmåte får banen, etter at den er trukket, et monoaksialt eller, hvilket er foretrukket i enkelte tilfeller, biaksialt utseende av en preget bane. I denne forbindelse må man være klar over at det sistnevnte produkt således oppnås ved en fremstillingsvei som er vesentlig forskjellig fra den konvensjonelle, som omfatter preging av en på forhånd dannet kon-jugert uprofilert bane ved å lede den gjennom et valsepar som er presset mot hverandre, og av hvilke minst den ene er profilert, etterfulgt av strekking av den resulterende pregede bane.

Ytterligere bestanddeler kan anvendes i henhold til den foreliggende fremgangsmåte, f.eks. kjemiske esemidler eller en ikke-orienterbar lavtsmeltende termoplastisk polymer i partikkelform, hvor-den sistnevnte bestanddel benyttes som varmebindende hjelpe-middel for fibrene i sluttproduktene. Dersom sådanne lavtsmeltende partikler anvendes,oppnås en meget fin fibros bane, som dersom onskelig kan underkastes en etterbehandling, som f.eks. gnidning, for å skille fibrene fra hverandre og for å oppnå fibre med enda lavere denier.

I de ovenfor angitte utforelsesformer har det i enkelte tilfeller vist seg fordelaktig, i stedet for eller i tillegg til fyll-materialene, å anvende naturlig forekommende eller syntetiske fibre som har et smeltepunkt hoyere enn for det termplastiske basismateriale (eller basismaterialene) som anvendes. Monoaksial eller biaksial strekking av banen som dannes ved å sintre de avsatte partikler sammen gir i mange tilfeller ikke-vevede toyvarer som er nyttige som sådanne eller for kombinasjon med konjugerte lag med varmebinding.

En av de ytterligere fordeler ved fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse er finheten av fibrene i de resulterende produkter. I mange tilfeller har disse fibre lavere denier enn det som oppnås ved hjelp av den vanlige fremstillingsvei for filmfiber-dannelse. Videre, ved å benytte ett eller flere hensiktsmessige tilsetningsstoffer, som ovenfor angitt, oppnås fiberformede baner eller ikke-vevede toyvarer på en meget enklere måte enn de konvensjonelle fremgangsmåter ved fremstilling av sådanne strukturer. For filmfibre krever slike fremstillingsmåter som regel etterfolgende ekstrudering, avkjoling, strekking, fiberdannelse, karding og bind-ing. Videre kan blandinger av forskjellige typer fibre oppnås på en så enkel måte som fremstilling av fibre fra et basismateriale og uten å kreve et separat blandetrinn.

Ved fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse kan mange termoplastiske materialer hensiktsmessig anvendes, f.eks. homo- og copolymere av vinylklorid, vinylidenklorid, vinylacetat, acrylonitril, polyestere og polyamider. Foretrukne basismateri-aler er homo- og copolymere av lactoner, spesielt polypivalolacton, og slike av monoolefiner som f.eks. ethylen og propylen. Lavtrykks-fremstilt polyethylen samt polypropylen i alle forskjellige kjente former er spesielt foretrukket som utgangsmaterialer.

Det fiberformede produkt som oppnås i henhold til den foreliggende fremgangsmåte, omfatter vanligvis fibre som har en viss grad innbyrdes forbindelse. I mange tilfeller oppnås et nettverk av fine forbundne fibre. Den virkelige strekking av banen for å

gi et sådant produkt og produktet selv er illustrert i de vedfoyede figurer I og II, uten at disse er begrensende for den foreliggende oppfinnelsesgjenstand. Fig. I vise.,.'en strimmel av en bane fremstilt av polypropylenpartikler, hvor strekkingen av denne er av-

brutt, mens fig. II viser det fiberformede produkt fremstilt ved strekking av en bane dannet av H.D. ethylen-partikler. Egnet apparatur for utforelse av den foreliggende fremgangsmåte er vist på fig. III.i vedfoyede tegninger, hvori partikler 3 som kommer fra sveveskiktet 2 av slike partikler i beholderen 1, avsettes elektrostatisk på et endelost metallbelte h som kontinuerlig fremfores over roterende valser 5 og 6. Beltet som bærer partiklene fores gjennom varmetunnelen 8,og banen 10 som dannes av partiklene,skilles fra beltet ved at banen trekkes av ved hjelp av hurtigroterende valser 11 anordnet i vannbadet 12. Adskillelsen av banen fra beltet fremmes ved hjelp av en luftkniv 10. Arket fores over valsen 13

for ytterligere behandling, mens beltet på vei tilbake for påforing av ytterligere partikler fores forbi varmeanordningen 7.

Etter strekking og avkjoling kan de fiberformede produkter

som oppnås i henhold til den foreliggende fremgangsmåte, anvendes som sådanne for forskjellige fiberanvendelser, eller de kan forst overfores til stapelfibre på hvilken som helst kjent måte," f.eks. ved oppkutting eller strekkbryting.

Fiberformede baner som oppnås ifolge den foreliggende fremgangsmåte kan ha andre viktige anvendelsesområder, f.eks. for inn-pakning sformål eller som materiale i engangsartikler. En spesielt hensiktsmessig anvendelse av en sådan fiberformet bane er syntetisk papir, dersom nodvendig eller onskelig etter hensiktsmessig belegg-ing og/eller liming. Sådanne fiberformede baner, etter hensiktsmessig maling, og også fibrene som oppnås ved den foreliggende fremgangsmåte, kan også fordelaktig anvendes ved fremstilling av syntetisk papir på en annen måte, dvs. som utgangsmateriale for sådan fremstilling, hvilket vanligvis innbefatter at disse anvendes som suspensjon i et vandig medium.

Den foreliggende oppfinnelse illustreres nærmere av de fol-gende eksempler0

Eksempel 1

En blanding av 80 vektdeler polypropylenpulver med sm.ind. 3,1 og 20 vektdeler kvartspulver ble fluidisert og elektrostatisk ladet ved hjelp av elektroder anbragt i det fluidiserte skikt. Den påtrykte spenning var 80 kV. Pulverblandingen ble avsatt på et. oppvarmet, jordet, kontinuerlig bevegelig belte av fosforbronsemeta11, dekket med et skikt av "Teflon". Mengden avsatt pulver var 200. g/m . Avstanden mellom det ovre lag av det fluidiserte skikt og metall- beltet var 5 cm og temperaturen på beltet var l80°C. Etter å ha gått gjennom en oppvarmingstunnel, hvor temperaturen var ca. 190°C, ble banen av polymer/fyllmateriale trukket av beltet med en hastighet på ti ganger beltets hastighet, og deretter avkjblt i vann. Et fiberformet produkt av nettverkstypen ble oppnådd, og ble deretter strukket langsgående i et forhold på 1:3 og viklet opp. Den midlere denier for filamentene av nettverkstrukturen var ca. 3.

Eksempel 2

En blanding av 70 vektdeler polypropylen med sm.ind. 1,2 og 30 vektdeler talkum ble fluidisert, ladet elektrostatisk og avsatt på et "Teflon"-belagt metallbelte som beskrevet i eksempel 1. Den påtrykte spenning var 90 kV. Etter å ha gått gjennom oppvarmingstunnelen ble banen av polymer/fyllmateriale trukket av beltet med en hastighet på 30 ganger beltets hastighet. Det oppnådde fiberformede produkt av nettverkstypen hadde en midlere denier på 3,5 for de individuelle filamenter.

Eksempel 3

En blanding av 80 vektdeler polypropylen med sm. ind. 1,2 og 20 vektdeler talkum ble fluidisert, elektrostatisk ladet og avsatt på et "Teflon"-belagt metallbelte som beskrevet i eksempel 1. Den påtrykte spenning var 90 kV. Tykkelsen av pulverskiktet var ca. 1 mm. Etter .gjennomlbp av en oppvarmingstunnel, hvor temperaturen ble holdt på ca. l85°C, ble blandingen trukket av beltet med en hastighet på<*>+5 ganger beltets hastighet. Det ^oppnådde fiberformede produkt hadde utseendet av en ikke-vevet vare. ;Eksempel h ;En bane av en pulverblanding som beskrevet i eksempel 1 ble avkjolt for å stivne etter gjennomlbp av oppvarmingstunnelen, Etter å ha blitt tatt av beltet ble den sintrede pulverblanding skåret opp i bånd med bredde 3 cm, gjenoppvarmet og strukket i en varmeovn ved ca. 165°C. Det oppnådde kontinuerlige fiberformede produkt hadde en nettverk-lignende struktur. ;Eksempel 5 ;En blanding av 99 volumdeler polypropylenpulver med sm.ind. 1,2 og 1 volumdel Al^^f^O ble fluidisert, ladet elektrostatisk ved 70 kV og avsatt på et belte av rustfritt stål. Avstanden mellom det ovre lag av det pulveriserte skikt og beltet var 5 cm. Temperaturen av beltet var mellom l80 og 190°C. Tykkelsen av pulver skiktet var ca. 200 jum. Etter å ha gått gjennom en oppvarmingstunnel hvor temperaturen var ca. 190°C, ble de delvis sammensmeltede partikler avkjolt til 170°C og deretter tatt av beltet med en hastighet av 15 ganger beltets hastighet. Den oppnådde bane ble deretter avkjolt i vann,og etter å ha blitt gjenoppvarmet til 100°C ble den monoaksialt orientert i et forhold på 1:^. Det oppnådde produkt hadde en nettverkstruktur, hvor den midlere denier for de individuelle filamenter var ca. 1 (g/9000 m). ;Eksempel 6 ;En blanding av H.D. polyethylen (tetthet 0,96, sm.ind. 0,<*>f) og A^O^^I^O i forholdet 99:1 på volumbasis, ble fluidisert og ladet elektrostatisk ved 70 kV. Pulverblandingen ble avsatt på en jordet, oppvarmet sirkulær type av en preget stålvalse, dekket med et lag av "Teflon" på 30 jum. Den pregede overflate besto av et regulært monster av forhoyninger. Avstanden mellom to forhøyninger var 0,^- mm og hoyden av forhoyningene var 0,2 mm.

Temperaturen på ståltrommelen var 210°C for avsetning av pulverblandingen. Etter avsetning ble det anvendt et trykk på den sintrede pulvermasse ved hjelp av en pressvalse. Pulvermassen ble deretter avkjolt til 150°C med en luftkniv og tatt av trommelen ved en hastighet på 2 ganger den lineære hastighet av trommelen. Det oppnådde produkt ble orientert i tversgående retning i et forhold på 2:1 og i den langsgående retning i et forhold på 1,^:1, ved en temperatur på 90°C. Et nettverk-lignende produkt ble oppnådd.

Anvendelseseksempel

Fibre fremstilt ifolge eksempel 5 ble oppkuttet til en stapel-lengde på 5 mm og tilsatt til en suspensjon av sulfattremasse av furu i et forhold på 1:1 beregnet på vektgrunnlag. Blandingen av fibre ble malt i en hollender i 20 minutter og deretter fortynnet med vann til en fiberkonsentrasjon på 2 vekt$. Et syntetisk papir ble oppnådd ved å helle fiber suspensjonen på en vireduk som vanligvis benyttes ved papirfremstilling, og fjerne hoveddelen av vann ved å presse det oppnådde teppeformede materiale mellom filt, og torke under trykk ved ca. 105°C.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av fiberformede produkter fra en bane omfattende et termoplastisk materiale, hvor banen dannes ved avsetning av partikler av det termoplastiske materiale på et sub-strat og partiklene, under og/eller efter avsetningen, underkastes en sintringsbehandling og den erholdte bane fjernes fra substratet,karakterisert vedat banen uten videre mekanisk behandling ved forhoyet temperatur strekkes i en slik grad at bane-materialet splittes til fibre eller en fiberformig bane.