DE1785712C3 - Fülliger Vliesstoff und seine Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen fülligen Vliesstoff mit U-förmiger Anordnung der Fäden in der von den Vliesstoffoberflächen eingeschlossenen Zentralzone und seine Verwendung zur Herstellung eines Florstoffs.

Die Fertigung von Vliesstoffen direkt aus fadenbildenden Materialien ist bereits bekannt, wobei im allgemeinen die Fäden gesponnen und in Form eines endlosen Stoffes, einer endlosen Bahn oder eines anderen gewünschten Gebildes von geeigneten Vorrichtungen auffnommen werden. So beschreibt beispielsweise die US-PS 28 97 874 einen Vliesstoff, der als füllig zu bezeichnen ist una bei dein die Fäden in der von den Vliesstoffoberflächen eingeschlossenen Zentralzone U-förmig angeordnet sind. L.eser Vliesstoff ist jedoch aus vergleichsweise kurzen Fasern aufgebaut, die aus dem Vliesstoff herausragen, so daß wegen dieser herausragenden Fasern und weiteren freiliegenden feinen Fadenteilen kein völliger Einschluß der Fäden der Zentralzone und auch keine ausreichende Elastizität dt: Vliesstoffes gewährleistet ist.

Der vorliegenden Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten, besonders fülligen Vliesstoff zur Verfügung zu stellen, der die geschilderten Nachteile nicht aufweist und sich außerdem durch eine besondere Elastizität auszeichnet. Zur Lösung dieser Aufgabe boten sich die an sich bekannten Endlosfäden an, die /war auch schon zur 1 lerstellung von Vliesstoffen verwendet wurden (US· PS 32 47 567), deren Anordnung jedoch so gewählt werden mußte, daß das angestrebte Ziel tatsächlich erreicht werden konnte. Es mußte demzufolge dafür Sorge getragen werden, daß nicht nur im wesentlichen Endlosfäden miteinander vereinigt, sondern daß die benachbarten Teilabschnitte sich so überlappen und in engem Kontakt sind, daß sehr dichte Obefflächenschichten gebildet werden, innerhalb derer sich der elastische Kern befindet, der mit diesen Oberflächenschichten verbunden ist und von ihnen völlig umhüllt wird, wobei dieser Kern seinerseits von den Zwischenschichten gebildet wird, in denen die Endlosfäden netzförmig miteinander vereinigt sind mit im wesentlichen offenen Räumen zwischen den Fäden.

Die Lösung der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe besteht demzufolge bei einem fälligen Vliesstoff mit U-förmiger Anordnung der Fäden bzw. Fasern in der Von den Vliesstoffoberflächen eingeschlossenen Zentralzone darin, daß der Vliesstoff

aus U-förmigen blattartigen Teilabschnitten besteht, von denen sich mehrere benachbarte in den Oberflächenzonen überlappen, während in der Zentralzone die zugehörigen Mittelbereiche der Teilabschnitte einen Abstand zueinander aufweisen. Zweckmäßig überlappen sich mindestens fünf benachbarte Teilabschnitte.

Durch die sich überschneidenden und berührenden Endteile einer Anzahl der U-förmigen Blätter werden verfestigte Oberdecken gebildet, zwischen denen die mittleren Brückenteile benachbarter Blätter einen Abstand voneinander haben, wodurch ein elastischer Kern gebildet wird, der mit den Oberflächenschichten in einem Stück ausgebildet ist.

Der Vliesstoff gemäß der Erfindung kann aus allen Materialien, die geschmolzen und unter Bildung eines Fadens durch eine Düse ausgepreßt werden können, hergestellt werden.

Beispiele hierfür sind vorzugsweise die organischen Fadenmaterialien, wie Polyolefine, Polyamide, PoIyester. Celluloseacetat, Polyvinylacetat, Polymethylmethacrylat oder Styrolcopolymere. Polyolefine, wie Polyäthylen und Polypropylen, und Polyamide, wie Nylon 66, haben genügend niedrige Schmelztemperaturen und genügend niedrige Schmelzviskositäten, so daß sie sich besonders vorteilhaft verwenden lassen. Selbst Fadenmaterialieri, die meist nur unter Zersetzung in den geschmolzenen Zustand zu bringen sind, wie Celluloseacetat, können verwendet werden, wenn ihnen gegebenenfalls ein hochsiedender Weichmacher als Schmelzpunkterniedriger zugesetzt wird. Auch anorganische Fäden, beispielsweise Glasfaden, können eingesetzt werden.

Die Vliesstoffe gemäß der Erfindung können zur Herstellung von Florstoffen verwendet werden, wobei man die Zenlralzone parallel zu den Vliesstoffoberflächen durchtrennt. Auf diese Weise werden samtartige Produkte gewonnen, wie dies beispielsweise auch in der US· PS 32 87 196 geschildert wird. Bei diesen Floritoffen ragt jeweils die Oberflächenzone als Unterlage und der daran haftende Teil der Zen'ralzouj von der Unterlage nach oben. Die Art des »Flors« hängt natürlich von den Bedingungen ab, die während des Legens des spritzgesponnenen Fadens aufrechterhalten werden, wobei die verschiedensten Effekte erzielt werden können.

Der Vliesstoff gemäß der Erfindung wird aus fadenbildenden Materialien gewonnen, die beim Austritt aus einer Düse vor dem Erhärten mit Gasströmen von hoher Geschwindigkeit in Berührung kommen. Die Gasströme sind hierbei so ausgerichtet, daß erhebliche Zugkräfte auf den ausgepreßten Fadenstrahl in Spinnrichtiing einwirken, wodurch das aus der Spinndüse austretende Fadenmaterial verstreckt wird.

Während der Faden sich noch in der Einflußzone der Gasstrome befindet, wird er auf eine Aufnahmevorrich tung abgelegt, die sich vorzugsweise kontinuierlich bewegt. Durch die Gasströmung werden die Fadenabschnitte regellos umhergewirbelt. Die Fadenabschnitte treffen auf die Aufnahmevorrichtung, während ihre Oberflächen noch etwas klebrig sind, so daß eine ausreichende Selbstverklebung stattfindet und die Beziehungen, die sich zum Zeitpunkt der Ablage auf die Aufnahmevorrichtung ausgebildet haben, in wesentlichem Umfange erhalten bleiben. Diese Beziehungen können interessante dreidimensionale Effekte einschließen, die wesentlich zur Fülligkeit des Produkts beitragen. Bevorzugt wird ein im wesentlichen endloser Faden aus thermoplastischem Polymermaterial mit Hilfe von sich mit Abstand gegenüberstehenden,

gegeneinander rotierenden Walzen aufgenommen, die im Wege des aus der Spinndüse austretenden Materials angeordnet sind. Nur Teile des spritzgesponnenen Fadenmaterials werden direkt auf den Walzenoberflächen abgelegt, während der Rest des Fadenmaterials regellos zwischen den Materialschichten, die auf die Walzenoberflächen abgelegt werden, hin- und herläuft unter Ausbildung einer überbrückenden Struktur, die die Schichten miteinander verbindet

Eine gewisse Verklebung der Fadenabschrtitte ist gewöhnlich erwünscht Beispielsweise können die Walzen so dicht an der Spritzspinndüse angeordnet werden, daß sie das Fadenmaterial aufnehmen, während Oberflächenteile der Fadenabschnitte noch genügend klebrig sind, um eine gewisse Seibstverklebung an den Kreuzungspunkten zu ermöglichen. Während die Walzen rotieren, wird das aufgenommene Fadenmaterial von der Aufnahmezone in Form eines Vliesstoffes mit Oberflächenschichten, in denen die Faserkomponenten allgemein parallel zu den Stoffoberflächen verlaufen, und mit einem inneren Kern, in dem die Fadenkomponenten sich in Winkeln zu den Oberflächen erstrecken, abgenommen.

Die relative Dicke der verschiedenen Zonen des Vliesstoffes kann durch entsprechende Einstellung von Faktoren, wie Abstand zwischen den Walzen, Abstand der Walzen von der Spritzspinndüse und Drehgeschwindigkeit der Walzen, geregelt werden. Bei der Herstellung der hochfülligen Produkte gemäß der Erfindung ist es gewöhnlich zweckmäßig, daß die einzelnen Oberflächenschichten eine Dicke von nicht mehr als '/3 der Dicke des Produkts aufweisen. Vorzugsweise hat jede Oberflächenschicht eine Dicke von weniger als '/6 der Gesamtdicke des Vliesstoffes, so daß mehr als die Hälfte der Dicke des Stoffs für die überbrückende Struktur verbleibt, die den inneren Kern bildet.

Die Aufnahmewalzen vor der Spinndüse werden seitlich so hin- und herbewegt, daß während jeder seitlichen Bewegung ein allgemein Uförmiges Blatt gebildet wirj, dessen Enden sich neben den Walzenoberflächen befinden und dessen mittlerer Feil den Spalt zwischen den Walzen überbrückt. Mit dem weiteren Hin- und Herbewegen werden die nacheinander aufgenommenen Uförmigen blattartigen Einheiten zu dem fülligen Vliesstoff vereinigt.

Es können aber auch mehrere Sprilzspinndüsen so angeordnet werden, daß sie das Fadenmaterial auf den Spalt zwischen den gegenüberliegenden Aufnahmeflächen einer einzelnen Aufnahmevorrichtung richten. Die Spritzbilder aus benachbarten Düsen überschneiden sich in der I.egezone so, daß ein einheitliches Produkt gebildet wird, obwohl das Fadenmaterial aus verschiedenen Düsen austritt. Anordnungen dieses Typs sind besonders erwünscht, wenn Vliesstoffe hergestellt werden, die quer über ihre Breite Zonen mit verschiedenen Eigenschaften aufweisen.

Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den Fig I bis 3erläutert.

Fig. I zeigt schematisch eine Vorrichtung, die zur Herstellung des fülligen Vliesstoffes geeignet ist und bei der eine relative seilliche Bewegung zwischen der Spriizspinndüsc und einer Aufnahmevorrichtung bewirkt wird.

Zwei gegenüberliegende Aufnahmewagen 1 sind vor einer Spritzspinndüsf so angeordnet, daß der Sprühkegel 3 dieser Düse den Spalt zwischen den Walzen 1 schneidet. Die Walzen I und drehbar in einem Rahmen 4 montiert Der Rahmen 4 ist auf Schienen 5 aufgesetzt. Die Walzen 1 sind verhältnismäßig lang »m Vergleich zum Durchmesser des Spritzkegels 3 in der Aufnahmezone. Der Rahmen 4 wird jedoch auf den Schienen 5 hin- und hergeschoben, so daß verschiedene Teile der Walzenoberflächen in den Weg des aus der Düse 2 austretenden Fadenguts gebracht werden.

Die seitliche Hin- und Herbewegung der Walzen 1 kann mit Hilfe beliebiger geeigneter Antriebsvorrichtungen hervorgebracht werden. In F i g. 1 ist ein Antrieb dargestellt, der eine Stange 6 aufweist die an einem Ende schwenkbar mit einem Stift 7, der von einem Band 8 vorspringt, und am anderen Ende an einem Bügel 9 am Rahmen 4 befestigt ist Das Band 8 ist unter dem Niveau des Rahmens 4 angeordnet und wird um Rollen 10 und 11 gezogen. Die Rolle 11 wird durch einen Motor 12 über eine geeignete Verbindung, beispielsweise einen Riemen 13, angetrieben. Wenn der Motor 12 läuft, dreht sich die Rolle 11 und bewegt das Band 3 durch einen endlosen Weg. Während der Stift 7 dem Weg des Bandes folgt, bewegt sich der P ;hmen 4 auf den Schienen 5 vor der Düse 2 hin und her

Bei dieser Ausführungsform soll vorzugsweise ein erheblicher Verklebungsgrad an den Kreuzungspunkten zwischen den sich berührenden Fadenteilen in der AufnahTiezone erreicht werden. Dies ist normalerweise nicht schwierig, weil es gewöhnlich möglich ist. die Spinntemperatur und/oder den Abstand zwischen der Düse 2 und den Aufnahmewalzen 1 so zu regeln, daß das

in Fadengut in der Aufnahmezone ankommt, während Oberflächenteile der Fäden noch so klebrig sind, daß eine Seibstverklebung an den Kreuzungsstellen möglich ist. Zusammen mit dem Fadengut kann jedoch gegebenenfalls ein geeigneter Binder oder Weichma-

ü eher in die Aufnahmezone gesprüht werden.

Während die Zone, in der der Spritzkegel 3 aus der Düse 2 und die Aufnahmewalzen 1 aufeinandertrelfen. sich über dieBreite der Aufnahmevorrichtung hin- und herbewegt, wird eine Reihe von blattartigcn TeiSchich-

fii ten 14 aus dem Fadengut gebildet. Jede dieser Teilschichten ist von allgemein U förmiger Gestalt, wie in " i g. 2 dargestellt, und innerhalb jedes Blattes ist der Fadenlauf regellos in dem Sinne, daß. wenn die U förmigen Teilschichten in eine Ebene ausgebreitet würden. Teilstücke des Fadens gefunden würden, die sich innerhalb dieser Ebene in praktisch alle Richtungen erstrecken.

Natürlich sind die U förmigen Teilabschnitte 14 die bei den aufeinanderfolgenden Hin- und Herbewegun

>ii gen der Aufnahmevorrichtung gebildet werden, nicht völlig voneinander getrennt. Bei Beendigung einer seitlichen Bewegung und bei Beginn der nächsten seitlichen Bewegung wrd nur ein einziges Gebilde aus dem ' j Jengut aufgenommen, so daß die aufeinanderfol

">"i genden Teilabschnitte 14 tatsächlich an den seitlichen Rändern des Vliesstoffes miteinander vereinigt sind. Dieser Effekt ist gewöhnlich erwünscht, über in 1 aller,, in denen ein hoher Grad von Gleichmäßigkeit des Produkts in Brehenrichtung erforderlich ist. können die

■><> seitlichen Ränder des Vliesstoffes abgeschnuten werden.

Die oberen und unteren Endteile 15 benachbarter U-förmiger Teilabschnitte überlappen sich erheblich. Diese Teilabschnitte sind etwas miteinander verflochten

>' und so zusammengepackt, daß sie die Oberflächenschichten an der Oberseite und Unterseite des aufgenommenen Produkts bilden. Teile von wenigstens drei. vorzugsweise von fünf oder mehr Teilabschnitten

14 sollten an jedem gegebenen senkrechten Schnitt durch eine der Oberflächenschichten Vorhanden sein. In diesen Oberflächenschichten verlaufen die Fadenkomponenten allgemein parallel zu den Ebenen des Vliesstoffes.

Die Mittelteile 115 benachbarter U-förmiger Teilabschnitte 14 haben einen Abstand zueinander. Dieser Effekt ist in Fig.2 und in der Aufnahme in Fig.3 dargestellt Die Größe des Abstaudes ist verschieden, je nach den gewünschten Eigenschaften der hergestellten Produkte. Eine Einstellung des Abstandes zwischen den !Mittelteilen 16 aufeinanderfolgender U-förmiger Teilabschnitte 14 ist möglich durch entsprechende Regelung der Oberflächengeschwindigkeiten der Aufnahmewalzen 1 im Verhältnis zur Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung der Walzen längs der Schienen 5.

Die Mittelteile 16 der Teilabschnitte erstrecken sich in Winkeln zu den Ebenen des Vliesstoffes. Zwar sind die Fadenkomponei/iten regellos innerhalb der einzelnen Unterabschnitte 14 angeordnet, jedoch weist der Vliesstoff als Ganzes verschiedene Fadenorientierungen in verschiedenen Zonen über die Dicke des Vliesstoffes auf. Mit anderen Worten, die überwiegende Ausrichtung der Fadenkomponenten in den Oberflächenschichten ist parallel zu den Ebenen des Vliesstoffes, während die Fäden in der Mitte des Vlieses im Winkel zu den Ebenen des Vlieses ausgerichtet sind. Dieser Winkel ändert sich natürlich von 90° abwärts, wenn man dem U-Iförmigen Teilabschnitt von seiner Mitte zu einer Oberflächenschicht des Vlieses hin folgt.

Vliesstoffe des in F i g. 3 dargestellten Typs können als solche verwendet oder weiteren Behandlungen unterworfen werden. Besonders interessante Ergebnisse können beispielsweise erhalten werden, wenn ein Vliesstoff dieses Typs durch die Zentralzone 16 der U-förmigen Teilabschnitte hindurch aufgespalten wird. Jeder der beiden Vliesstoffe, die durch das Aufspalten erhalten werden, ist durch eine Grundschicht gekennzeichnet, die mehrere, davon herausragende blattartige Teilabschnitte der Fadenkomponenten aufweist Diese Florstoffe könne unabhängig voneinander in einer Weise gebogen und geknickt werden, die in etwa derjenigen des Flors, eines Flauschstoffes üblicher Art entspricht Durch die Kontinuität der Blätter in Querrichtung werden jedoch diesen Florstoffen Struktureigenschaften verliehen, die bisher nicht erreichbar waren.

Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel weiter veranschaulicht

Ein

Beispiel
im Handel erhältliches Polypropylengranulat

wurde in einen Extruder (234 χ 6056 cm) mit drei Zonen bei 205° C, 275° C bzw. 335° C gegeben und durch eine Düse mit kreisrunder Öffnung von 0,711mm Durchmesser bei einer Materialtemperatur von etwa 332° C stranggepreßt In die Düse waren drei Öffnungen von 2,083 mm Durchmesser ringförmig um die Spinnöffnuirg eingearbeitet. Durch diese Öffnungen traten Dampfströme aus, deren Achsen zur verlängerten Achse der Spinnöffnung konvergierten, ohne sie zu schneiden. Der dichteste Punkt bis zur Konvergenz lag etwa 2,54 cm von der Düse. Der Dampf hatte einen Druck von 1,12 atüundeineTemperaturvon410°C.

Die Öffnungen waren im Winkel von etwa 120° zueinander angeordnet ihre Achsen waren so ausgerichtet, daß zwischen ihnen eine Öffnung von 1,59 mm Durchmesser am Punkt der dichtesten Konvergenz gebildet wurde* Durch diese Öffnung lief das Extrudat Das Extrudat wurde mit wenig oder ohne Bruch verstreckt und umhergepeitscht und, während es noch zumindest klebrig und zur Selbstverklebung fähig war.

an einem Punkt 216 mm von der Spinnöffnung auf zwei Walzen von 10,2 cm Durchmesser aufgenommen, die sich gegensinnig mit etwa 0,11 UpM drehten und zwischen sich einen Spalt von 12,7 mm bildeten, durch (jpn des Material s!s Bsnd von 76 nim Breite Usf.

Stündlich wurden etwa 454 g Material versponnen und als Vliesstoff mit einem Quadratmetergewicht von etwa 85ü g/m² aufgenommen, der hauptsächlich aus Endlosfäden bestand, deren Durchmesser ywischen etwa 15 und 55μπι schwankte, wobei die Änderungen des Durchmessers jeweils im verhältnismäßig großen Abständen von einigen Zoll auftragen. Der mittlere ■Durchmesser betrug etwa 24μηι, ein Zeichen, daß die kleineren Durchmesser etwas überwogen.

Der erhaltene Vliesstoff hatte die Festigkeits-, Deformierbarkeits- und Elastizitätseigenschaften, die für Teppichunterlagen erforderlich sind.

Natürlich ist es bei der normalen Fertigung erwünscht Teppichunterlegmaterial in breiten Streifen herzustellen. Eine geeignete Teppichunterlage kann in Form von Stücken von 1,23 χ 2,44 m oder als endlose Ware von beispielsweise 2,74 m Breite, die um Kerne von etwa 10 bis 15 cm Durchmesser gewickelt wird, durch Verwendung einer Vielzahl von Spinndüsen oder durch Hin- und Herbewegung der Aufnahmefläche hergestellt werden. Die Teppichunterlage kann auch mit einem geeigneten Binder direkt auf eine Teppichrückseite gespritzt werden oder sogar dessen sekundäres Basismaterial bilden. Eine solche Ausführungsform ist besonders erwünscht wenn das Teppichgrundgewebe aus einem ähnlichen synthetischen Polymeren, wie Polypropylen, in gewebter Form besteht, wie in der US-PS 31 10 905 beschrieben.

Der Vliesstoff gemäß der Erfindung eignet sich für zahlreiche Verwendungszwecke und ist da die fülligen Gebilde direkt beim Spinnen hergestellt werden, verhältnismäßig billig. Da er nicht unbedingt einen Klebstoff enthalten muß, ist er beständiger gegen die Einwirkung von Lösungsmitteln als übliche Vliesstoffe. Der nicht aufgespaltene Vliesstoff kann als Isolierung,

5ί für Deckenplatten, als Luftfilter und andere Gegenstände, der durch Aufspalten hergestellte Florstoff als billiger Fußbodenbelag, für Kleidungsstücke und andere Zwecke verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Fülliger Vliesstoff mit U-förmiger Anordnung der Fäden in der von den Vliesstoffoberflächen eingeschlossenen Zentralzone, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesstoff aus U-förmigen blattartigen Teilabschnitten besteht, von denen sich mehrere benachbarte in den Oberflächenzonen überlappen, während in der Zentralzone die zugehörigen Mittelbereiche der Teilabschnitte einen Abstand zueinander aufweisen.

2. Vliesstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens fünf benachbarte Teilabschnitte überlappen.

3. Verwendung des Vliesstoffs nach Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung eines Florstoffs unter Durchtrennen der Zentralzone parallel zu den Vliesstoffoberflächen.