DE1560771A1 - Verformbares Faserflaechengebilde - Google Patents

Verformbares Faserflaechengebilde

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DE1560771A1
DE1560771A1 DE19621560771 DE1560771A DE1560771A1 DE 1560771 A1 DE1560771 A1 DE 1560771A1 DE 19621560771 DE19621560771 DE 19621560771 DE 1560771 A DE1560771 A DE 1560771A DE 1560771 A1 DE1560771 A1 DE 1560771A1
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film
fleece
sheet
fiber
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Wax Ludwig A
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Carl Freudenberg KG
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Description

Carl Freudenberg
Verformbares Paaerflächengebilde
Diese Erfindung betrifft ein verformbares Paserflächengebilde im allgemeinen und im besonderen ein Paserflächengebilde, das im Aussehen einem Vliesstoff oder einem Pilz gleicht und welches durch Wärmeeinwirkung in eine gewünschte Form, die nach dem Erkalten beständig ist, gebracht werden kann.'
Der Erfindung liegt u.a. die Aufgabe zugrunde, ein billiges, gewebeähnliches Flächengebilde herzustellen, welches durch Verformung unter Hitze und Druck in Büstenhalter, Schultereinlagen us-v. übergeführt werden kann und welches die bisher hierfür üblichen Gewebe, Vliesstoffe und Pilze ersetzen soll.
Dieses und weitere Ziele der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung, die durch Zeichnungen ergänzt ist, erläutert.
So zeigt Pig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemassen verformbaren Paserflächengebildes.
Fig. 2 zeigt einen Büstenhalter, der aus dem erfindungsgemassen Material gemäss Fig. 1 geformt wurde.
Das erfindungsgemässe verformbare Faserflächengebilde besteht aus
9098A0/135S
einer perforierten, hitzeverformbaren Plastik-Folie, die auf mindestens einer Oberfläche eine Vliesauflage trägt, wobei die Fasern des Vlieses in das plastische Material eindringen*
Vorzugsweise befindet sich eine Plastik-Folie zwischen zwei Vliesschichten, welche dadurch an der Folie haften, da3S die Fasern in dieser verankert sind. ' '
) Die hitzeverformbare Plastikfolie kann aus den üblichen thermoplastischen Materialien bestehen, also z.B. aus Polyvinylchloriden und Mischpolymerisaten, aus Phenylacetatpolymeren und-Mischpolymeren, aus Polyolefinen, Polyethylen oder Polypropylen, aus halogenisierten Polyolefinen, aus Acrylaten, wie Methyl-Äthylacrylaten und deren Ä-ischpolynK.risate* aus Polyamiden, wie Nylon, aus Polyestern, wie Polyäthylenterephtalat, Polycarbonate, Acetalen, wie Polyvinylformyl-Verbindungen uhd Polyvinylbut;*ralen, aus Cellulose-Polymerisaten, wie Celluloseacetat, Cellulosepropionat, Polystyrol, Styrol-Acrylnitrilmischpolymerisoten, Styrolpolymerisaten, Vinylidenchloriden und deren I.Iischpolymerisaten, aus Polyurethanen usw.
Das plastische Material soll hier in Form einer geschlossenen Folie vorliegen und nicht in Form von Faserflächengebilden, wie Gewebe oder Vliesstoffe. Der Ausdruck Folie soll im vorliegenden Fall den Unterschied zu Geweben und Textilien bezeichnen. Die Ausgangsplastikfolie soll eine Di rk-<* zwischen 1 und 10 mils aufweisen. Wenn man jedoch Behälter, Gepäckstücke usw. aus dem neuen Material fertigen will, so werden Dicken >is 20 mils benötigt, Vorzugs-
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weise wird eine einzige Materialschicht verwendet, obwohl auch Laminate aus mehreren Schichten möglich sind.
Da das erfindungsgemässeMaterial gewebeähnlich sein soll, muss es u.a. porös sein. Die Plastikfolien können ursprünglich perfoeriert oder auch unperforiert sein. Im letzten Falle kann die Perforierung durch Nadeln erzeugt werden. Endlich kann die Ausgangs-Plastikfolie eine geschlossene oder auch Zellulose Struktur (Schaum) aufweisen.
Die Perforierung der Folie kann auf übliche "-'eise geschehen, z.B. durch Nadeln auf einem Nadelstuhl (needle-loom), v/obei die Zahl der Einstiche pro Quadratinch 40 - 1000, vorzugsweise 250 - 700 betragen soll. Die Fliehe des Einstiches ist zwischen 0,011 und 0,063 Quadratinch. Gemäss einer später beschriebenen besonders günstigen Ausführungsform wird die Perforierung und das Verankern der Faser in der Plastikunterlage in einem einzigen Arbeitsgang dadurch erzeugt, dass man die Fasern eines Vli'ies auf die Plastik-Folie aufnadelt.
Die Faservliese, die gemäns der Erfindung mit den thermoplastischen Folien verbunden werden, können aus gewöhnlichen Vliesen, wie sie etwa bei der Vliesstoffherstellung Verwendung finden, bestehen.*
Die Vliese können z.B. durch Kardieren hergestellt werden oder auch durch Ansaugen von Faserflocken auf einer Saugtrommel, Bei
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Verwendung von kardierten Vliesen legt man mehrere dünne Flore aufeinander, wobei die Hauptrichtung der Pasern jedes folgenden Plores gegenüber dem vorhergehenden Flor verschoben ist. Man erhält so eine Vielzahl von Faserkreuzungspunkten.
Mehrere aufeinandergelegte Florschichten können auch miteinander vernadelt werden, Das ungewebte Faservlies soll eine derartige Dicke aufweisen, dass es die Oberfläche der darunter liegenden Plastikfolie völlig bedecken kann.. Die Vliesdicke muss daher zwischen 10 und 50 mm, vorzugsweise zwischen 20 und 30 mm liegen* Das entsprechende Geweicht liegt dann bei 25 - 250, vorzugsweise 75 - 125 g/m .. Bestehen die Vliese aus individuellen Florschi-chten; so müssen letztere in einer Zahl von 2 - 30 anwesend sein. Zur* Herstellung der Faservliese kann jedes bekannte Fasermaterial verwendet werden. Geeignete Fasern sind z.B. pflanzliche Pasern, wie Baumwolle, Flachs, Ramie, Jutefasern; tierische Fasern, wie Wolle, Ziegenhaar, Kamelhaar und Menschenhaar; synthetische Fasern, wie Reyon, Alginatfasern, Polyamidfasern, Polyvinylfasern, Polyvinylidenfasem, Acrylnitrilfasern, Proteinfäsern, Polyolefinfasernj Mineralfasern, wie Glasfasern, Gesteinsfasern, Asbestfasern u.dgl.
Bei der Auswahl der Fasern hat man nur den Verwendungszweck des Endproduktes in Betracht zu ziehen, um dann die entsprechenden Fasern auszuwählen. V/enn z.B. das Endprodukt bei einer gegebenen Temperatur verformt werden soll, dann müssen solche Fasern verwendet werden, die aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften bei der Verformungstemperatur formbeständig sind. Die Fasern
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selbst können gekräuselt und ungekräuselt sein und sollen die zur Herstellung von Vliesstoffen üblichen Längen aufweisen, also z.B. mindestens 10 ram, vorzugsweise jedoch 20 - 50 mm lang sein, andererseits jedoch 70 mm Länge nicht überschreiten. Liegt die Faserlänge z.B. unter 1,5 - 10 mm. so soll der Faseranteil am Gesamtprodukt 15 $ nicht überschreiten. Erfindungsgemäss werden vorzugsweise synthetische Fasern und Mischungen synthetischer Fasern, z.B. Polyesterfasern, Polypropylenfasern und Zellulosefasern verwendet.
Das ungewebte Faservlies wird vorzugsweise auf einem Nadelstuhl genadelt, um es leichter handhaben zu können und um zu verhindern, dass Fasern bei den nachfolgenden Verarbeitungsstufen verloren gehen. Das ungewebte Faservlies wird einfach auf die Oberfläche der Plastikfolie aufgelegt; vorzugsweise jedoch legt man die Plastikfolie zwischen zwei Faservliese, die dadurch mit der Oberfläche der Folie verbunden werden, dass man die Faserenden in der Plastikfolie verankert.
Diese Faserveranker ng auf der Folie kann dadurch erzeugt werden, dass man auf einem gewöhnlichen Nadelstuhl die Fasern auf die Plastikfolie aufnadelt; natürlich kann dabei Hitze und/oder Druck angewendet werden, so dass die Plastikfolie an die Fasern anschmilzt.
Werden die Fasern des Faservlieses auf physikalischem Weg in der Plastikfolie verankert, z,B, durch Nadeln, so wird natürlich die
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Folie automatisch perforiert. Dies ist die bevorzugte Ausführungsforra. Werden die Pasern jedoch mittels Hitze oder Druckeinwirkung in der Plastikfolie verankert, findet also ein Anschmelzen der " Plastikfolie an die Fasern statt, so muss man die Folie in einem zusätzlichen Arbeitsgang, z.B.. durch Vornadeln, perforieren. Bei Verwendung einer vorgenadelten Folie ist jedoch besondere Vorsicht geboten, damit bei den nachfolgenden Verarbeitungsstufen die Perforationen nicht wieder zerstört werden. Natürlich ist es auch möglich, zunächst die Plastikfolie an die Fasern anzuschmelzen (bzw. umgekehrt) und dann erst diese "Sandwich-Struktur" zu nadeln. In diesem Falle werden jedoch die Fasern auf.physikalischem 7ege in und durch die Plastikfolie gebracht. Man wird jedoch zum nachträglichen Nadeln einer Folie mit angeschmolzenen·Fasern.sehr feine Nadeln nehmen, welche lediglich die.Folie perforieren sollen. ■ ·. .
Der erfindungsgemässe Artikel kann verschiedenartiges Aussehen haben. E" kann weich uhd flauschig sein, aber auch dichten Geweben oder Filzen ähneln. Dies hängt davon, ab, unter welchen Hitze- und Druckbedingungen man gearbeitet hat. Die Oberflächen-· beschaffenheit kann beliebig varüert werden. So ist es möglich, durch Kalandrieren ein pergamentartiges Flächengebilde zu erzeugen. Ist die Folie auf beiden Seiten mit einem Faservlies bedeckt, so kann jede Seite für sich nachbehandelt werden« Es ist also möglich, die eine Seite weich und flauschig, die andere jedoch pergamentartig zu gestalten.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Flächen-
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gebildes. Dabei ist 1) eine Polypropylen-Folie oder dgl., 2) und 3) sind Faservliese, zwischen denen die Folie 1) liegt. Dieses Dreischichtengebilde ist dadurch miteinander verbunden, dass die Fasern in der Polypropylen-Folie verankert sind, Die Vliese 2) und 3) können aus kreuzgelegten kardierten Vliesen aus synthetischen Fasern, wie gekräuselten Polyester· oder Polypropylenfasern bestehen, welche in üblicher V/eise auf einem Nadelstuhl genadelt wurden.
Diese Vliese werden dann auf jede Seite der Folie 1) aufgelegt und mit ihr durch Nadeln von jeder Seite verbunden. Durch dieses Nadeln wird zusätzlich die Folie perforiert und so permeabel. Zusätzlich oder als Alternative kann die Verbindung zwischen Folie und Faservliesen auch durch Hitze- und Druckeinwirkung mit Hilfe einer gewöhnlichen Presse erfolgen. Erforderlichenfalls kann die Folie 1) vor diesem Arbeitsgang z.B. durch Nadeln perforiert werden.
Das auf diese Weise hergestellte Flächengebilde muss dann anschliessend mit einer Emulsion eines synthetischen Harzes, z.B. einem vernetzbaren Acrylharz imprägniert v/erden, um die Abriebfestigkeit des Materials zu erhöhen. Man kann aber auch das Flächengebilde auf andere bekannte übliche Art und-Weise ausrüsten, wobei lediglich dafür Sorge zu tragen i3t, dass der Finish sowohl mit dem Plastikmaterial als auch mit den Fasern verträglich ist. - .
Das Flächengebilde gemäss Fig. 1 kann dann in beliebiger Weise ;·
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verformt werden, z.B. in einen Büstenhalter gemäss Pig. 2. Bas Verformen selbst geschieht hier auf übliche Weise, also z.B. durch Vakuumverformung (vacuum molding), wobei geheizte Formen verwendet werden und übliche Temperaturen und Drucke. Die Eigenschaften des Endproduktes hängen von den jeweiligen Arbeitsbedingungen ab. So behält bei niederen Hitzegraden und Drucken das Endprodukt einen weichen und flauschigen Griff, wobei wiederum verschiedene Abstufungen, eben in Abhängigkeit von der jeweiligen Temperatur und vom Druck, möglich sind. Erhöht man Hitze und Druck, so gleicht die Oberfläche derjenigen von Pergament oder Karton,
Für manche Zwecke kann durch geeignete Kontrolle der Temperatur und des Verformungsdruckes eine Seite des Endproduktes eine weiche Beschaffenheit behalten, während die Gegenseite filzartige Beschaffenheit aufweist. So kann es bei einem Büstenhalter wünschenswert sein, der Innenseite eine weiche und "high pile"-Beschaffenheit zu geben, während die Aussenseite das Aussehen einer glatten kalandrierten Oberfläche hat.
Die Hitzeverformbarkeit des erfindungsgemässen Flächengebildes ist von besonderem Vorteil, erlaubt sie doch z.B. ein Vakuum-Tiefziehen. Letzteres ist natürlich wesentlich einfacher als z.B.. die Darstellung von irgendwelchen Gegenständen aus hitzehärtbaren Stoffen. Zur Durchführung des Vakuum-Tiefziehens genügt es, das erfindungsgemässe Flächengebilde mit einer undurchlässigen Schicht aus hitzebeständigem Material (z.B. aus einer Silikon-Gummibahn einer Dicke von 1/32 inch) abzudecken, so dass der Gasdruck -beim Tiefziehen das Flächengebilde an die Formkonturen an-, ■ " 909840/1353
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drückt, und zwar durch den Druck, der auf die Silikon-Gummibahn ausgeübt wird. Natürlich kann man anstelle der Silikon-Gummibahn irgendein anderes gasundurchlässiges flexibles Material verwenden.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass dieses Flächengebilde durch Tiefziehen verformt werden kann, ohne seine Dicke und Gleichförmigkeit zu verlieren. So wird z.B. das Fläohengebilde an den Rändern nicht dünner, wie man das erwarten könnte. Auch die Porosität des Materials bleibt im wesentlichen erhalten. Der Grad der verbleibenden Porosität hängt ab von der Zahl und Grosse der ursprünglichen Perforationen, der Hitze und dem Druck, der Art der thermoplastischen Fasern usw. Sie kann daher in Abhängigkeit dieser Faktoren variiert werden,
Die Dxmensionsstabilität der erfindungsgemässen Artikel ist hervorragend. Sie behalten ferner Form und Grosse unter den gewöhnlichen Gebrauchsbedingungen einschliesslich des Waschens und zwar unabhängig von der Temperatur, die bis nahe an den Erweichungspunkt der Plastikfolie hochgetrieben werden kann.
Das erfindungsgemässe Material kann auch bei Verwendung gewisser Folien einer Schrumpfung unterworfen werden, z.B. unter der Einwirkung von Dampf. Viele thermoplastische Folien sind hauptsächlich in einer Richtung orientiert und zeigen in dieser Richtung eine bemerkenswerte Schrumpfung, wenn man sie bei erhöhten T~em-' peraturen bedampft. Ein erfindungsgemässes Flächengebilde mit einer derartigen Plastikfolie und einer Faservliesauflage, welche
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zumindest aus 50 % thermoplastischen Fasern besteht, schrumpft bis zu 10 fo und in der orientierten Richtung sogar noch mehr, falls man es bedampft. Derartige Artikel finden dort Verwendung, wo dichtsitzende Überzüge gebraucht werden. Die erfindungsgemässen geschrumpften Artikel behalten ihre Form sogar in nassem Zustand und bei hohen Temperaturen. Die Erfindung erlaubt daher die Herstellung stabiler vorgeschrumpfter Materialien und Artikel.
Beispiel 1
Ein Vlies, bestehend aus 50 Gw.% gekräuselten Polyesterfasern einer Länge von 2 1/2 inch und einer Dicke von 2 den. und 50 Gw.$ gekräuselten Polypropylenfasern (2 1/2 inch, 3 den.) wird auf einer üblichen Maschine kardiert und dann werden verschiedene Lagen so lange kreuzweise aufeinandergelegt, bis ein Gewicht von 150 g/Quadratyard erreicht ist. Dieses Vlies wird anschliessend in üblicher Weise genadelt. Dann legt man es auf eine 0,003 inch dicke Folie aus isotaktischem Polypropylen und nadelt die beiden Schichten dann zusammen. Dabei wird gleichzeitig die Folie perforiert. Dann legt man auf die noch freie Folienseite ein weiteres Vlies auf und nadelt es wieder auf. Man erhält so ein verformbares poröses und dimensionstabiles Flächengebilde. Es kann zu dem aus Fig. 2 ersichtlichen Büstenhalter verformt werden.
Dabei benötigt man eine übliche Vakuum-Apparatur. Das Vakuum beträgt ungefähr 28 inch Quecksilber, die Temperatur 325°F, 'Hitzeeinwirkung 25 - 45 Sekunden unter Verwendung einer Silikongummi-Folie der Dicke von 1/32 inch, welche das Flächengebilde
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bedeckt, um auf diese Weise als Diaphragma zu wirken und den Durchgang von Gas von der Druckseite zur Vakuumseite durch die Perforation zu verhindern.
Zum kontinuierlichen Arbeiten empfiehlt sich folgende Arbeitsweise: Man lässt die Polypropylen-Folie von einer Rolle ablaufen. Gleichzeitig laufen auf beide Seiten dieser Folie gegebenenfalls vorgenadelte Faservliese auf und anschliessend passiert dieses Dreischichtengebilde zwei Nadelstühle hintereinander, wobei der erste Nadelstuhl das erste Vlies auf die eine Oberfläche und der andere Nädelstuhl das zweite Vlies auf die andc ■ re Oberfläche der Folie aufnadelt. Anstelle der Polypropylen-Folie kann auch eine Folie aus linearem Polyäthylen einer Dicke von 3 mm verwendet werden.
• - Beispiel 2
Beispiel 1 wird wiederholt mit dem Unterschied, dass anstelle des dort beschriebenen Vlieses ein kreuzgelegtes Vlies folgender Zusammensetzung verwendet wird: 30 Gewichtsteile gekräuselte Polyesterfasern, 20 Gewichtsteile Viscosefasern und 50 Ge-? wichtsteile gekräuselte Polypropylenfasern.
Beispiel 3
Beispiel 2 hergestellte Flächengebilde wird mit .einer Emulsion aus Aerylsäure-Mischpolymerisat getränkt und
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dann in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise verformt.
Beispiel 4
Beispiel 1 wird wiederholt unter Verwendung, eines kreuzgelegten kardierten Faservlieses mit einem Gewicht von 160 g/Quadratyard folgender Zusammensetzungί 25 Gewichtsteile gekräuselte Polypropylenfasern und 27 Gewichtsteile gekräuselte Polyesterfasern.
Beispiel 5
Ein Faservlies eines Gewichtes von 120 g/Quadratyard, bestehend aus 100 fo gekräuselten Polyamidfasern (Nylon) wird auf beide Seiten einer nicht perforierten Folie (0,005 inch. Dicke) aus unverzweigtem Polyäthylen aufgebracht. Dann wird Vlies und Folie miteinander verschmolzen und zwar unter Verwendung einer auf 3250F aufgeheizten Presse bei eirrem Druck von 4000 lba/Quad^atinch. Nach dem Entnehmen aus der Presse wird das kombinierte Vliesplastikgebilde in einem Na:lelstuhl perforiert, Anschliessend imprägniert man mit Acrylharz bis zu einer Gewichtszunahme bis 20 i° und verformt in der in Beispiel 1 geschilderten "/eise.
Beispiel 6
Ein Faservlies eines Gewichtes von 60 g/Quadratyard, bestehend aus. 100 % gekräuselten Polyamid-Fasern (Nylon wird auf beide
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- 13 - ■ ■
Seiten einer bereits perforierten Folie aus verzweigtem Polyäthylen einer Dicke von 0,005 inch aufgelegt. Dieses Mehrschichtengebilde wird dann in der in Beispiel 5 geschilderten Weise weiterverarbeitet»
Beispiel 7
Ein kardiertes Vlies mit einem Gewicht von 120 g/Quadratyard wird hergestellt aus 50 Gewichtsteilen gekräuselten Polyamid-Fasern und 50 Gewiohtsteilen einer 3 den. Faser (2 inch lang) eines Copolymerisates aus 88 fo Vinylchlorid und 12 fo Vinylacetat, das unter der Bezeichnung VINYON HH verkauft wird. Mit diesem Vlies belegt man beide Seiten einer Polyäthylenfolie einer Dicke von 3 mm und nadelt anschliessend auf beiden Seiten, Dann bedampft man das Vlies auf einer üblichen Dampfpresse 10 Sekunden bei einem Druck von 40 lbs/Quadratinch, wobei die Faser in der Orientierungsrichtung um 2 $ schrumpft. Das vorgeschrumpfte Flachengebild.e ändert seine Dimension nicht, auch nicht im nassen Zustand oder bei sehr hohen Temperaturen, die unterhalb des Erweichungspunktes des Polyäthylens liegen.
Beispiel 8
Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch'mit dem Unterschied^ dass anstelle von Polypropylen Folien aus den thermoplastischen Materialien verwendet werden, die auf Seite 2 der Beschreibung erwähnt sind.
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Claims (1)

  1. -H-
    Patentanspruch
    Verformbare Flächengebilde, bestehend aus einer perforierten in der Hitze verformbaren Plastikfolie mit einer Auflage eines Faservlieses auf mindestens einer Oberfläche, wobei die Fasern des Vlieses in der Plastikfolie verankert sind.
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    BAD CSiGiNAL
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