DE102020116086B3

DE102020116086B3 - Textiles thermoplastisches Material sowie ein Verfahren zur Produktion

Info

Publication number: DE102020116086B3
Application number: DE102020116086.0A
Authority: DE
Inventors: Matthias Aurich; Wolfgang Aurich
Original assignee: Gebr AURICH GMBH
Current assignee: Gebr AURICH GMBH
Priority date: 2020-06-18
Filing date: 2020-06-18
Publication date: 2021-06-24
Anticipated expiration: 2040-06-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein textiles thermoplastisches Material aus einer Vielzahl von extrudierten Filamenten zur Herstellung von Mund-/Nasenmasken mit einer großen Materialoberfläche sowie einer großen Anzahl von Durchgangslöchern mit geringem Querschnitt pro Flächeneinheit, wobei das textile Material aus mindestens einem in ein Gewebe/eine Maschenware eingebundenes Fadensystem aus einer großen Anzahl von Filamenten mit einem Durchmesser von < 800 Nanometer gebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein textiles thermoplastisches Material aus einer Vielzahl von extrudierten Filamenten zur Herstellung von Mund-/Nasenmasken mit einer großen Materialoberfläche sowie einer großen Anzahl von Durchgangslöchern mit geringem Querschnitt pro Flächeneinheit.
Ein derartiges Material, insbesondere zur Herstellung von Mund-/Nasenmasken ist aus der DE 20 2020 101 836 U1 , insbesondere in Form der Meltblown-Vliesstoffe, allgemein bekannt. Der Meltblown-Prozess ähnelt der Spinnvliestechnologie. An der Düsenspitze strömt ein Heißgasstrom mit hoher Geschwindigkeit um das extrudierte, geschmolzene Polymer. Die turbulente Heißgasströmung unterhalb der Düse verstreckt die Filamente von ca. 500 Mikrometer unterhalb der Düse auf ca. 1 Mikrometer auf dem Auffangband.
Auf nachteilige Weise ist dieses Verfahren jedoch nicht nur sehr aufwendig, sondern auf Flächengewichte von 10 bis 50 gr/qm² begrenzt. Auch ist es nicht möglich, mit dem Meltblown-Prozess Garne herzustellen, aus dem Gewebe produziert werden können, die den Vorteil der hohen mechanischen Stabilität aufweisen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein neues textiles thermoplastisches Material aus einer Vielzahl von extrudierten Filamenten zur Herstellung von Mund-/Nasenmasken mit einer großen Materialoberfläche zu schaffen, welches preiswerter herstellbar ist und die oben genannten Nachteile nicht aufweist.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus einem Material mit den Merkmalen des nachfolgenden Anspruches 1 :

Textiles thermoplastisches Material aus einer Vielzahl von extrudierten Filamenten zur Herstellung von Mund/Nasenmasken mit einer großen Materialoberfläche sowie einer großen Anzahl von Durchgangslöchern mit geringem Querschnitt pro Flächeneinheit, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Material aus mindestens einem in ein Gewebe/eine Maschenware eingebundenes Fadensystem aus einer großen Anzahl von Filamenten mit einem Durchmesser von < 800 Nanometer gebildet wird, wobei das mindestens eine Fadensystem als Matrixgarn ausgebildet ist, das in Kett- und/oder Schussrichtung im textilem Material eingearbeitet ist und wobei das Matrixgarn aus mindestens zwei unterschiedlichen Thermoplasten gebildet wird.

Das erfindungsgemäße Material weist den großen Vorteil auf, dass es wesentlich einfacher und kostengünstiger herzustellen ist, wobei der aufzuwendende Energieverbrauch zugleich geringer ist.
Auch weist das textile Material die Vorteile von größeren Flächengewichten und hoher mechanischer Stabilität auf, wodurch die daraus hergestellten Produkte, insbesondere Mund-/Nasenmasken, auch Mehrwegschutzanzüge, auch zahlreiche Waschvorgänge überstehen und somit eine lange Lebensdauer aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Matrixgarn aus Polyester (PES) und einem als Kleber fungierenden Thermoplasten gebildet. Dieser kann auf vorteilhafter Weise beispielsweise durch Polyamid (PA) gebildet sein.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Produktion eines textilen Materials zur Herstellung von Mund-/Nasenmasken mit einer großen Materialoberfläche sowie einer großen Anzahl von Durchgangslöchern mit einem geringen Querschnitt pro Flächeneinheit.
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik sowie der ebenfalls oben genannten Aufgabe ergibt sich die Lösung aus einem Verfahren gemäß dem nachfolgenden Anspruch 4:

Verfahren zur Produktion eines textilen Materials gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von Mund-/ Nasenmasken mit einer großen Materialoberfläche sowie einer großen Anzahl von Durchgangslöchern mit geringem Querschnitt pro Flächeneinheit, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- - Erstellung eines textilen Materials aus mindestens einem in ein Gewebe/eine Maschenware eingebundenes Fadensystem aus einer großen Anzahl von Filamenten mit einem Durchmesser von < 800 Nanometer
- - Durchführung eines den als Kleber fungierenden Thermoplasten auflösenden Waschvorgangs
- - Durchführung eines Walkprozesses zur Auflösung des Fadensystemverbundes und zur Vereinzelung der Filamente.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann auf sehr einfache Weise ein textiles Material in Form eines Gewebes oder einer Maschenware hergestellt werden, wobei dann durch einen den als Kleber fungierenden thermoplastischen auflösenden Waschvorgang und einen Walkprozess eine Vereinzelung der Filamente und damit eine große Materialoberfläche geschaffen wird.
Auf vorteilhafte Weise ist darüber hinaus das erstellte textile Material mit einer großen Anzahl von Durchgangslöchern mit geringem Querschnitt pro Flächeneinheit gekennzeichnet.
Grundsätzlich ist es möglich, dass der Waschvorgang mit einem alkalischen Mittel durchgeführt wird.
Bei einem besonderen Verfahren kann der Waschvorgang und der Walkprozess gleichzeitig durchgeführt werden, wodurch sich die Zeit für die Durchführung des Verfahrens sowie die Kosten noch einmal verringern.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

1 Schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung eines als Matrixgarn ausgebildeten Multifilaments,
2 schematische Darstellung eines Rohgewebes mit Matrixgarn in Schussrichtung,
3 Darstellung des Rohgewebes gemäß markiertem Bereich III in 2,
4 Darstellung des Rohgewebes gemäß 3 nach dem Waschprozess,
5 Darstellung des Rohgewebes gemäß 4 nach dem Tumbelprozess,
6 schematische Darstellung einer Waschvorrichtung,
7 schematische Darstellung einer Tumbelvorrichtung und
8 schematische Darstellung einer kombinierten Wasch- und Tumbelvorrichtung.

In den Zeichnungen ist ein erfinderisches textiles Material (siehe 5) mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Die 1 zeigt eine Vorrichtung 11 zur Erzeugung eines Multifilamentgarns (Matrixgarn) aus zwei unterschiedlichen Thermoplasten 12 und 13. Beim Thermoplast 12 handelt es sich um Polyester (PES), während der Thermoplast 13 ein als Kleber fungierendes Polyamid (PA) ist.
Die Vorrichtung 11 weist zunächst einen Behälter 14 mit flüssigem Polyester (PES) 12 und einen Behälter 15 mit flüssigem Polyamid (PA) 13 auf. Ausgehend von diesen beiden Behältern 14 und 15 werden überkreuz Zuführungsleitungen 16 zum Spinnbalken 17 geführt, so dass jeder Spinndüse 18 im Spinnbalken 17 beide Materialien, nämlich PES 12 und PA 13 zugeführt werden. Unter Druck wird dort in der Spinndüse 18 jeweils ein PES-Filament 19 und ein PA-Filament 20 extrudiert und zu einem Bikomponentenfilament 22 zusammengeführt.
Über ein Streckwerk 21 werden 12 Bikomponentenfilament 22 im Bereich von Führungen 23 zusammengeführt und leicht verdrillt, so dass ein Multifilament 24 aus 12 Bikomponentenfilamenten 22 entsteht. Dieses Multifilament 24 wird nachfolgend als Matrixgarn bezeichnet.
Die 2 zeigt eine Webmaschine 25, die einen Kettbaum 26 aufweist, auf den Kettfäden 27 aus PES angeordnet sind. Die Webmaschine 25 weist zwei Schäfte 28 und ein Riet 29 auf, welche ein Rohgewebe G unter Hinzufügung eines seitlich eingeschossenen, als Matrixgarn 24 ausgebildeten Schussfaden herstellt, welches auf einer Geweberolle 30 letztlich gelagert wird.
Die 3 zeigt in vergrößerter Form den Ausschnitt III in 2. Dort ist das Rohgewebe G zu erkennen, welches aus Polyesterkettfäden 27 und aus Matrixgarnen 24 in Schussrichtung gebildet wird. Zeichnerisch ist zu erkennen, dass das Matrixgarn 24 eine Vielzahl von leicht verdrillten Bikomponentenfilamenten 22 aufweist. Im Rohgewebe G ist ein Polyesteranteil 12 von 80% und ein Polyamidanteil 13 von 20% vorhanden.
Das auf einer Geweberolle 30 gelagerte Rohgewebe G wird - wie in 6 dargestellt - in einem nächsten Schritt in einer Waschvorrichtung 31 bei 120° gewaschen, wobei sich der als Kleber fungierende Polyamidanteil (Polyamidfilament 20) auflöst.
Die Waschvorrichtung 31 weist eine Wanne 32 mit Waschwasser 33 auf, wobei die Wanne 32 von einer Druckhaube 34 abgedeckt ist. In der Wanne 32 ist eine 1. Wickelwelle 35 mit der vorgenannten Geweberolle 30 und zwei unterhalb einem Wasserlevels L angeordnete Umlenkrollen 36 sowie eine weitere 2. Wickelwelle 37 zum Aufrollen des Rohgewebes G vorhanden.
Im Ergebnis wird das Rohgewebe G langsam über einen gewissen Zeitraum durch das 120° alkalische Waschwasser geführt, wodurch sich der als Kleber fungierende Polyamidanteil auflöst.
Das Ergebnis des Waschvorgangs ist bezüglich des Rohgewebes G in der 4 dargestellt. Dort erkennt man, dass der Schussfaden (Matrixgarn 24) sich in der Auflösung befindet.
In einem nächsten Verarbeitungsschritt wird das Rohgewebe G gemäß 4 unter Wärmeeinwirkung gewalkt. Dies geschieht in einer sogenannten Tumbelvorrichtung 38, die in 7 schematisch dargestellt ist.
Hierbei handelt es sich um eine trommelförmige Vorrichtung mit einem Druckbehälter 39, der eine Einfüllluke 40 für eine Stoffbahn aus dem Rohgewebe G aufweist. Innerhalb der trommelförmigen Vorrichtung ist eine Antriebsrolle 41 und eine Düsenvorrichtung 42 angeordnet. Das Rohgewebe G wird zunächst mittels der Antriebsrolle 41 und der Düsenvorrichtung 42 in die Tumbelvorrichtung 38 eingeführt (eingeschossen), bis dass das freie Ende gegenüber der Einfüllluke 40 sich befindet und dort das Rohgewebe G abgeschnitten und mit einer Naht 43 verbunden wird.
Im unteren Bereich der Tumbelvorrichtung 38 ist darüber hinaus noch eine beidseitig begrenzte Laufbahn 44 zu erkennen. Nach der Herstellung der Naht 43 und Schließen der Einfüllluke 40 wird die mit sehr viel Materialüberfluss nun in der Tumbelvorrichtung 38 vorhandene Stoffbahn aus Rohgewebe G durch die Antriebsrolle 41 und die Düsenvorrichtung 42 in kreisförmige Bewegung versetzt, so dass sich innerhalb der Laufbahn 44 ein Walkprozess ergibt, wodurch das Rohgewebe G unter Wärmeeinwirkung (90°C) so verändert wird, dass die Polyesterfilamente in Faserstücken mit 400-600 nm vereinzelt werden.
Schematisch ist das getumbelte Rohgewebe G - nun als Endprodukt mit Gewebe 10 gekennzeichnet - in der 5 dargestellt. Diese Gewebe 10 besteht aus 100% Polyester 12 und weist nunmehr eine sehr große Oberfläche auf, sowie zugleich eine große Anzahl von Durchgangslöchern mit geringem Querschnitt pro Flächeneinheit auf.
Letztlich zeigt die 8 eine kombinierte Wasch- und Tumbelvorrichtung 45. Im Unterschied zu der 7 ist lediglich zu erkennen, dass die untere Hälfte der Vorrichtung 45 mit alkalischem Waschwasser 33 mit einer Temperatur von 130°C gefüllt ist. Durch die Antriebsrolle 41 und die Düsenvorrichtung 42 wird die aus Rohgewebe G gebildete Stoffbahn in eine kreisförmige Bewegung versetzt, wobei im Bereich der Laufbahn 44 nicht nur ein Waschprozess, sondern auch ein Walkprozess stattfindet.
Bezugszeichenliste

10: textiles Material mit Matrixgarn
11: Vorrichtung
12: Thermoplast (PES)
13: Thermoplast (PA)
14: Behälter (PES)
15: Behälter (PA)
16: Zuführungsleitungen
17: Spinnbalken
18: Spinndüsen
19: Filament (PES)
20: Filament (PA)
21: Streckwerk
22: Bikomponentenfilament
23: Führungen
24: Multifilament/Matrixgarn
25: Webmaschine
26: Kettbaum
27: Kettfäden aus PES
28: Schäfte von 25
29: Riet von 25
30: Geweberolle
31: Waschvorrichtung
32: Wanne
33: Waschwasser
34: Druckhaube
35: 1. Wickelwelle
36: Umlenkrolle
37: 2. Wickelwelle
38: Tumbelvorrichtung
39: Druckbehälter
40: Einfüllluke
41: Antriebsrolle
42: Düsenvorrichtung
43: Naht
44: Laufbahn
45: Wasch- und Tumbelvorrichtung
G: Gewebe

Claims

Textiles thermoplastisches Material (10) aus einer Vielzahl von extrudierten Filamenten (19, 20) zur Herstellung von Mund-/Nasenmasken mit einer großen Materialoberfläche sowie einer großen Anzahl von Durchgangslöchern mit geringem Querschnitt pro Flächeneinheit, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Material (10) aus mindestens einem in ein Gewebe/eine Maschenware (G) eingebundenes Fadensystem aus einer großen Anzahl von Filamenten (10, 20) mit einem Durchmesser von < 800 Nanometer gebildet wird, wobei das mindestens eine Fadensystem als Matrixgarn (24) ausgebildet ist, das in Kett- und/oder Schussrichtung im textilem Material (10) eingearbeitet ist und wobei das Matrixgarn (24) aus mindestens zwei unterschiedlichen Thermoplasten (12, 13) gebildet wird.
Textiles thermoplastisches Material (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixgarn (24) aus Polyester (PES) (12) und einem als Kleber fungierenden Thermoplasten gebildet wird.
Textiles thermoplastisches Material (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der als Kleber fungierende Thermoplast durch Polyamid (PA) (13) gebildet wird.
Verfahren zur Produktion eines textilen Materials gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von Mund-/ Nasenmasken mit einer großen Materialoberfläche sowie einer großen Anzahl von Durchgangslöchern mit geringem Querschnitt pro Flächeneinheit, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: - Erstellung eines textilen Materials aus mindestens einem in ein Gewebe/eine Maschenware eingebundenes Fadensystem aus einer großen Anzahl von Filamenten mit einem Durchmesser von < 800 Nanometer - Durchführung eines den als Kleber fungierenden Thermoplasten auflösenden Waschvorgangs - Durchführung eines Walkprozesses zur Auflösung des Fadensystemverbundes und zur Vereinzelung der Filamente
Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Waschvorgang mit einem alkalischen Mittel.
Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, dass der Waschvorgang und der Walkprozess gleichzeitig durchgeführt werden.
Mund-/Nasenmaske gekennzeichnet durch ein textiles Material (10) nach Anspruch 1.