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Mit glatter Oberfläche versehenes lockeres Fadenmaterial und Verfahren
zu dessen Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf faserige Gewebe und auf Verfahren
zu deren Herstellung. Im spezielleren bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung
von elas-tischen oder federnden, druckbeständigen, lockeren Matten aus miteinander
im Eingriff stehenden, unregelmäßig gewundenen oder gekräuselten fortlaufenden Einzeifäden
mit hohem Deniergrad.
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Wenigstens eine Hauptfläche ist egalisiert und von größerer Dichte
als das Innere der Matte, wodurch dem Produkt ein ursprünglicher Zusammenhalt verliehen
und eine sonst nicht zu erzielende Gleichmäßigkeit in der Dicke und Oberflächenglätte
möglich gemacht wird.
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din bedeutendes Anwendungsgebiet fur die erfindungsgemäßen Produkte
sind witterungsbeständige Außenmatten oder Teppich materialien. Die glatte ()bertlache
des Gewebes erlaubt einem besseren Kontakt mit der tragetlden Fläche und ist besonders
zur ;icherstellung eitler guten Haftung mit darauf aufgetragenen
Mastix-
oder Klebstoffzusammensetzungen nützlich. Die druckbeständigen, gekräuselten Fäden
mit großem Durchmesser gewährleisten eine sichere, angenehme und abnutzungsbeständige
Begehungsfläche. Die äußerst lockere Natur des Gewebes und- die glatte Oberfläche
der Fäden gestatten ein leichtes Reinigen und Waschen sowie ein schnelles Trocknen.
Gewünschtenfalls kann die Matte noch weiter durch Behandeln mit verschiedenen Harzen
oder Polymeren, die aus einer Lösung, Emulsion oder auf andere Weise aufgetragen
werden, verstärkt und verfestigt werden. Die Matte weist aber, so wie sie zunächst
entsteht, bereits ein überraschend hohes Maß an Zusammenhalt auf, wodurch ein Aufwickeln
zu Rollen für Lagerungszwecke, ein Abrollen und Handhaben beim Anbringen und ein
anschließendes Ingebrauchnehmen ohne Lockern der Struktur möglich ist.
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Die Matte hat sich auch zur Herstellung von nachgiebigen Verschalungen
für elektrische Kab elverbindungs stellen und dergl.
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als geeignet erwiesen. Ein Teil der Matte wird mit einer mit Klebstoff
überzogen nicht-porösen nachgiebigen schicht versehen, und diese Kombination wird
dann um die Verbindungsstelle herumgelegt und anschlicßend an den Seiten varscillossen,
wodurch praktisch eine oben offene taschenähnliche Vertiefung gebildet wird, die
dairn mit der geeigneten Vergußmasse gefüllt werden kann. Die druckbeständige, lockere
Matte hält die Schicht in dem gewünschten Abstand von dem Kabel, während sie der
flüssigen Vesgußmasse ermöglicht einzudringen und die gesamt taschenähnliche Vertiefung
zu füllen und nach des Erhärten, die Verbindungsstelle einzuhüllen LLnd zu isolieren.
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Die Matte wird herges-tellt durch Strangpressen eines geschmolzonen
polymere in dU Form eines Bündels von freifließenden dicken Fäden, die in streifender
Berührung mit einer glatten Platte der Walze ic in Abschreckungsbad abwärts verlaufen,
sowie es in Verbindung mit der zers dazugehörigen Zeichnung ausführlicher beschrieben
wird in der i-r 1 eine schematische Aufrißdarstellung ist, die das Verfahren
und
die Vorrichtung zur Herstellung der Matte wiedergibt, Figuren 2 und 5 Darstellungen
der oberen und der unteren Oberflächenbereiche von einem Teil einer typischen Matte
sind, die mittels der Vorrichtung und nach dem Verfahren von Figur 1 hergestellt
worden ist, und Figur 4 eine Seitenschnittansicht einer Matte mit zwei egalisiebten
Oberflächen auf den entgegengesetzten Seiten ist.
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In Figur 1 wird das flüssige geschmolzene Polymere aus einem durchlöcherten
Mundstück oder SpinndüsenkopT 10 heraus als einzelne Strahlen oder Päden 11 stranggepreßt,
die in einem kürzen Zwischenraum frei fallen, bevor sie in das Abschreckbad 13 eindringen.
Sobald die Fäden in das Abschreckbad eintreten, werden sie abgekühlt und erstarren,
wodurch sie einen Widerstand gegenüber dem Strom aus geschmolzenen Strängen entstelzen
lassen, die dadurch veranlaßt werden, direkt über der Badoberfläche hin und her
zu schwingen. Die entstehende Wellenbewegung bewirkt unregelmäßige periodische punktförmige
Berührungen zwischen den Strängen, wodurch ein punktartiges Verschweißen der Fäden
an diesen Punkten zustandekommt.
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Einige der äußeren Fäden kommen außerdem mit der glatten Oberfläche
der Trommel 12 in Berührung und werden dadurch an einem Schwingen in der betreffenden
Richtung gehindert. Die Trommel 12 dreht sich mit einer eingestellten Oberflächengeschwindigkeit,
die im wesentlichen geringer ist als die Geschwindigkeit für das Strangpressen der
Fäden. Die Fadenbündel werden in dem Abschreckbad schnell abgekühlt und zum Erstarren
gebracht, wobei sie die zusammengesetzte Matte 14 ausbilden, die dann aus dem Bad
herausgenommen und auf Lagerrollen 15 aufgerollt wird. Die Oberfläche der Trommel
kann mit in Zwischenräumen angeordneten Pinnen oder Stiften 16 ausgestattet oder
in anderer Weise abgewandelt sein, um das Vorrücken
unterstützend zu regulieren oder die Struktur der Matte 14 zu modifizieren, ist
aber vorzugsweise im großen und ganzen glatt.
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Es ist zu ersehen, daß die Oberfläche der Trommel 12 durch Eintauchen
in das Abschreckbad benetzt wird; dieses ist aber nicht wesentlich, weil, wie festgestellt
wurde, ständig trockene blanke Metall- oder andere Platten oder dergl. ebenfalls
wirksame Berührungsflächen darstellen. Wenn eine Gefahr für ein Zusammenhaften oder
ein auf andere Weise zustandekommendes Verkleben auf der Oberfläche besteht, können
glatte Überzüge oder Beschichtungen mit geringer Adhäsion auf die Berührungsfläche
aufgetragen werden.
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Der Anteil an einem Verhaften oder punktförmigen Verschweißen, der
sich während des gerade eben beschriebenen Prozesses ergibt, kann durch Änderungen
des jeweilig angewendeten Polymere ren, der Temperatur der Fäden beim Berührungspunkt,
des Fadendurchmessers, der Geschwindigkeit des Abziehens der Matte und auf andere
Weise gesteuert werden. Die zusätzliche Anzahl an Berührungen zwischen den Fäden,
die durch eine Berührung mit der glättenden Fläche oder Walze verursacht werden,
führt zu einer hinreichenden Verlaschung und so zu einem befriedigenden Zusammenhalt
und guten Eigenschaften der Matte, die für eine Benutzung maßgeblich sind, während
noch das Entfernen von einzelnen Fäden in praktisch fortlaufenden Längen ohne Brechen
möglich ist.
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Die Breite und Dicke der Matte, die durch die soeben beschriebene
Arbeitsweise erzeugt werden kann, ist, z.B. durch die Größe der Strangpresse und
die Zahl der Austrittsöffnungen, begrenzt. Z.B. kann eine typische Matte insgesamt
260 Fäden enthalten und eine Breite von 20,3 cm sowie eine Dicke von 1,9 cm aufweisen.
Glücklicherweise ist festgestellt worden, daß die Ränder oder Stirnseiten solcher
Gewebe sich vollständig miteinander unter Herstellung von Geweben irgendeiner gewünschten
Breite verbinden lassen. Die sich seitlich ausdehnenden Windungen und Schlaufen
der Fäden entlang den benachbarten Plächen greifen genügend ineinander, so daß sich
eine berraschend wirksame Ilberlasohung ergibt, wenn mit minimalen Mengen von härtbarem
flüssigem Klebstoff nachbehandelt wird.
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Der egalisierte Oberflächenteil der Matte enthält eine höhere Fadenkonzentration
oder -dichte als der übrige Mattenteil und stellt einen größeren Berührungsbereich
als die entgegengesetzte ungeglättete Oberfläche dar. Klebatoffe können daher eine
starke Bindung mit der egalisierten Oberfläche ausbilden.
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Es ist möglich, beide Oberflächen zu egalisieren, einfach durch Anordnen
einer zweiten Platte oder Trommel mit glatter Oberfläche an der Stelle für die streifende
Berührung des Gewebes aus stranggepreßten weichen Päden mit der anderen Oberfläche,
wenn eine solche Modifizierung erwünscht ist, wobei dann die lockere Struktur geringer
Dichte in dem gesamten Inneren des Gewebes noch erhalten bleibt. Bei einer anderen
Abwandlung werden die Fäden als Bündel mit einem im allgemeinen kreisförmigen oder
ovalen oder einem anderen kompakten Querschnitt stranggepreßt, das vollständig von
einer ringförmigen Berührungsplatte umgeben ist, wobei sich eine zusammenhängende
glatte Oberfläche hoher Dichte und ein Inneres geringer Dichte ausbildet.
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Der erhaltene Unterschied in der Oberflächendichte zwischen den Oberflächen
der Matte, die unter freien Fallbedingungen und an einer Berührungsfläche entstanden
ist, wird in den Figuren 2 und 3 graphisch erläutert. Die Figuren 2 und 3 stellen
Berührungsabdrucke dar, die durch leichtes Entlangstreifen der Oberfläche der Matte
an einer glatten mit Tinte gefärbten Platte oder Walze und dann leichtes Pressen
der mit Tinte angefärbten Oberfläche auf glattes weißes Papier, entstanden sind.
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Die schwarzen Linien 20 und 30 stellen die mit Tinte angefärbten Oberflächen
der Fäden in dem das Papier berührenden Bereich dar. Ein anderes Verfahren zum Messen
dieser Oberflächenunterschiede besteht in einem Messen des Glanzes, d.h. der Menge
des von der Oberfläche der Matte reflektierten Lichts bei einem gegebenen Winkel,
wenn die Oberfläche von einer StandardlicG-quelle aus bei gleichem Winkel beleuchtet
wird. Typischerweise beträgt die Reflektion von der vorderen Oberfläche ein Viertel
bis ein Drittel der Reflektion von der dichteren ebenen rüokseitigen Fläche.
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Als polymere Stoffe können Polycarbonat-, Polyalkylen-, Polyester-,
Polyvinyl-, Polyamid-, lonomer- und andere Harze angewendet werden, die bei erhöhten
Temperaturen in die Form weicher-, flexibler, fortlaufender Fäden strangpreßbar
sind und die bei niedrigeren Temperaturen die erforderliche Festigkeit, Zähigkeit
und andere erforderliche physikalische und chemische Eigenschaften aufweisen. Einzelne
Polymere können gewünschtenfalls Plastizierungsmittel oder Weichmacher enthalten
und können andererseits durch die Zugabe von Parbstoffen, faserverstärkenden Mitteln,
Stabilisierungsmitt eln, Füllstoffen und anderen Zusätzen modifiziert werden.
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Gewünschtenfalls kann auch die fertige Matte, z.Bv durch Behandeln
mit Lösungen oder Suspensionen von Harzen, Bindemitteln oder Überzugsmitteln, wie
oben angegeben wurde, oder durch Färben oder Metallisieren der FBden, oder durch
weitere Zugabe von feinverteilten Stoffen, wie Schmirgelkörnern, Metallblättchen,
Faserflocken, zerriebenen Kork oder dergl., oder durch Bossieren, Abschleifen, Scheren,
Lamellieren, Teilschmelzen oder eine andere physikalische Behandlung modifiziert
werden. Ein Beispiel ist das Anordnen einer plastischen Schicht oder eines solchen
Films an der Berührungsfläche, die dadurch leicht an die berührende Pläche der Fäden
unter Ausbildung einer Schichtstruktur gebunden wird.
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Obwohl Fäden von sehr geringem als auch von sehr großem Durchmesser
hergestellt und bearbeitet werden können, wie es hier erläutert wird, führen Produkte,
die Fäden innerhalb des Bereichs von etwa 0,125 mm bis 3,2 mm oder vorzugsweise
von 0,4 mm bis 0,9 mm im Durchmesser enthalten, zu einem hohen Federungsvermögen
und einer großen Druckbeständigkeit zusammen mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit
und werden für Anwendungen, die solche Eigenschaften erfordern, wie es bei einem
Teppichmaterial für Außenzwecke und bei den oben erwähnten Kabelverschalungen der
Pall ist, bevorzugt. Kleinere und größere Fäden verhalten sich in vieler Hinsicht
ähnlich und können gewünschtenfalls angewendet werden, aber Durchmesser von weniger
als etwa 0,125 nun ergeben Schwierigkeiten
beim Strangpressen und
weisen eine mangelnde Festigkeit auf, während Bündel oder Matten aus stabähnlichen
Fäden mit sehr großem Durchmesser steif und schwer zu handhaben sind und sich nur
für spezielle Zwecke eignen.
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Für die Anzahl und Konzentration der Fäden ist ebenfalls je nach der
erforderlichen Mattendichte oder -porosität, -dicke und anderer Eigenschaften ein
weiter Spielraum gegeben. Die Dicke, die z.B. zur Berechnung des Porenvolumens gebraucht
wird, wird in geeigneter Weise durch Anordnen der Matte auf einer ebenen Fläche,
Bedecken der Matte mit einem Bogen aus leichter Pappe und Ermitteln des Zwischenraums
zwischen Träger und Bedeckung bis auf das nächste Millimeter bestimmt.
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Für die mit ebener Oberfläche versehenen, lockeren, lose verbundenen
Padenprodukte nach der Erfindung ist eine Reihe von Anwendungsgebieten, wie sie
oben erwähnt worden sind, gegeben, auf denen die Elastizität, Druckfestigkeit, geringe
Dichte und glatte Faseroberflächen und andere Eigenschaften zusammen mit den verbesserten
Oberflächeneigenschaften der Matte bedeutende Vorteile bieten. Diese Produkte sind
auch auf dem Gebiet der Dekoration brauchbar, und die Produkte können für solche
Zwecke in einer Vielzahl von Parben und in zahlreichen Mustern hergestellt werden.
Als Beispiel für letztere kann die Oberfläche der Trommel in geeigneter Weise mit
einem Muster versehen sein, z.B. mit Querstreben oder mit anderen unregelmäßigen
Elementen zusammen oder anstelle der Stifte 16 ausgestattet sein; oder es kann eine
Wellenbewegung, die der Oberfläche des Abschreckbades verliehen ist, der gesamten
Matte eine Wellenförmigkeit aufprägen; oder es kann die Geschwindigkeit des Strangpressens
der Fäden zur Erzielung eines ähnlichen Ergebnisses periodisch verändert werden,
wodurch ein periodischer Wechsel in der Scheindichte oder der Dicke der Matte erzielt
wird.
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Beispiel 1 Polyesterharz, hergestellt aus 10 Teilen Äthylenglykol,
9 eilen Terephthalsäure und 1 Teil Isophthalsäure und mit einer Dichte von 1,334
g/cm³ , wird in einer Vorrichtung, wie sie in, Figur 1 dargestellt ist, mit einem
Druck von etwa 35 kg/cm2, der zur Erzielung der gewünschten Bließgeschwindigkeit
-erforderlich ist, durch eine Spinndüse 10 mit 260 Öffnungen, die in 4 Reihen von
je 65 Öffnungen, jede mit einem Zwischenraum von 1,6 x 20 cm, angeordnet sind, und
die in einem Abstand von 22 cm über der Oberfläche eines Abschreckbades 13 aus Wasser
angebracht ist, stranggepreßt. Die Innenreihe der Öffnungen ist über dem Rand einer
glatten Stahltrommel 12 angeordnet, deren Achse bei dem Wasserspiegel liegt. Die
Stahltrommel ist mit Trägerstiften 16 ausgestattet und wird mit einer Oberflächengeschwindigkeit
von 2,5 cm/s angetrieben. Das Polymere wird mit einer konstanten Geschwindigkeit
von 400 g/Minute aber bei verschiedenen Temperaturen und durch Spinndüsen mit unterschiedlichen
Durchmessern der Öffnungen, wie es in der Tabelle angegeben ist, stranggepreßt.
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Die gepreßten Stränge beginnen eine Wellen- oder Kreisbewegung bei
etwa 2,5 cm über der Oberfläche des Abschreckbades auszuführen, und die Trommel
ist so angeordnet, da.Q.di.e äußeren Stränge die Trommeloberfläche bei ungefähr
diesem Punkt zuerst berühren. In der Tabelle ist 0 der Durchmesser der Düsenöffnungen
in mm; T ist die Temperatur des Harzes in Celsiusgraden direkt vor dem Strangpressen;
D ist der Durchmesser des entstandenen Fadens in mm, wie er in der Matte anfällt;
L ist die durchschnittliche Länge der fortlaufenden Fadenabschnitte in cm bei einer
Mattenlänge von 5 cm; t ist die Dicke der Matte in cm; und V ist das berechnete
Porenvolumen in Prozent von gemessenen Gesamtvolumen unter Benutzung der Nominaldicke,
die, wie oben erläutert ist, bestimmt wird.
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O T D L t V 0,79 254 0,66 i2,7 1w6 95,6 0s79 260 0,61 18,6 1,6 35,0
0,79 266 0,51 24,8 1,6 95,5 0,61 254 0,46 16,5 1,8 95,3 0,61 260 0,46 17,3 1,8 95,7
0,61 266 0S41 19,8 1,8 95,3 In jedem Fall wird eine einheitliche, gut verlaschte
Matte hergestellt, die unter normalem Handdruck druckbeständig ist.
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Sie ist elastisch und federnd. Die einzelnen fortlaufenden Fäden sind
an den Berührungspunkten miteinander verbunden, können aber in unversehrter Form
losgebrochen und entfernt werden. Die Rückseite der Matte ist egalisiert, und es
ist zu erkennen, daß sie eine hohe Fadendichte aufweist, während die vordere Oberfläche
rauh und unregelmäßig und viel lockerer ist.
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Beispiel 2 Das Verfahren des Beispiels 1 wird wiederholt unter Anwendung
von Polycarbonatharz mit einer Dichte von 1,26 und mit einem Abstand der Oberfläche
des Abschreckbades aus Wasser von 15 cm unter dem Spinndüsenkopf. Die Beschickungsgeschwindigkeit
beträgt 400 g/Minute und der Strangpreßdruck liegt bei etwa 56 kg/cm².
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O T D L t V 0s79 349 0,76 16,5 1,6 93,6 0,79 360 0,61 20,3 1,8 93,6
0,79 368 0,46 23,5 1,6 93,5 0,61 343 0,46 20,3 1,6 90,7 0,61 349 0,43 22,8 - -0,61
354 0,41 43,6 -
Das entstandene Produkt ist im großen und ganzen
dem des Beispiels 1 ähnlich, ist aber bei jedem Fadendurohmesser etwas starrer.
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Beispiel 3 Weichgemachtes weiß-pigmentiertes Polyvinylchlorid (neon
8814") mit einer Dichte von 1,29 wird wie in den vorstehenden Beispielen verarbeitet
mit Ausnahme jedoch, daß der Abstand von dem Spinnkopf zum Abschreckbad 15 cm und
die angenommene Geschwindigkeit 20 cm/Minute beträgt. Der Strangpreßdruck liegt
unter 3,5 kg/cm2.
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~ T D L t -t V 0,79 193 0,89 11,4 1,3 90,4 0,79 199 0,56 30,0 1,3
91,0 0,79 204 0,51 27,5 1,6 92,2 0,61 193 0,46 17,8 2,0 89,7 0,61 199 0,43 21,5
1,6 92,3 0,61 204 0,43 20,3 1,6 92,6 0,40 193 0,41 17,8 1,3 90,7 0,40 199 0,41 19,7
1,0 89,0 0,40 204 0,38 13,9 1,0 89,0 Ein rot-pigmentiertes weichgemachtes Polyvinylchlorid
(neon 8812") ergibt unter den gleichen Bedingungen die folgenden Werte: 0 T zu D
L t V 0,79 154 0,56 27,5 1,2 89,0 Wenn das Vinylharz direkt in das Abschreckbad
stranggepreßt wird, ohne zunächst die Trommel zu berühren, berühren sich die Stränge
in einem solchen begrenzten Ausmaß miteinander und werden die Stränge in einem solchen
begrenzten Ausmaß mit-einanler verlascht, daß sie durch die mildeste Behandlung
in einem zelne Teile zerlegt oder zu kleineren Gruppen getrennt werden,.
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und daß die Matte n-icht als Ganzes in geeigneter Weise getrocknet,
aufgerollt oder in anderer Weise bearbeitet werden kann.
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Bei einem abgewandelten Verfahren wird ein Streifen aus mit dünnem,
flexiblem Vinylharz überzogenen Glasgewebe, das zuvor mit einem flüssigen Weichmacher
für das Vinylharz beschichtet worden ist, zwischen den Fäden und der sich drehenden
Trommel angeordnet, die in diesem Falle keine Stifte 16 aufweist. Die Fäden werden
leicht mit dem Gewebe und miteinander zu einer einheitlichen folienartigen Schicht
verbunden.
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Der zunächst erhaltene geringe Verlaschungsgrad kann durch anschließendes
Behandeln des Produkts mit Bindeharzen, z.B.
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durch Zugabe eines Vinylplastisols und Erwärmen, verbessert werden.
Eine ähnliche Behandlung kann vorgenommen werden, um zwei oder mehrere Matten miteinander
in gemeinsamer Frontstellung oder gemeinsamer Seitenstellung zu verbinden.
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Beispiel 4 Ein Ionomer "Surlyn A-1601" mit einer Dichte von 0,94
g/cm3 wird in der oben beschriebenen Vorrichtung mit einem Gefälle von 8,9 cm von
der Spinndüse bis zu dem Abschreckbad mit einer Geschwindigkeit von 180 g/Minute
und mit einer Mattengewinnung von 2,5 cm/s unter Anwendung der 0,79 mm-Düsenöffnung
und einer Schmelztemperatur von 232 °C stranggepreßt, und es wird eine stabile,
lockere, knitterfeste Matte erhalten, die auf der Unterseite eben und dicht ist.
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Das Ionomer ist ein thermoplastisches zähes Copolymer aus Monomeren
vom Äthylen- und Methacrylsäuretyp und ist besonders abnutzungsbeständig.
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Patentansprüche: