DE2038629A1

DE2038629A1 - Doppelt vernadelte Chemiefasermatte mit hoher Filterwirkung und deren Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE2038629A1
Application number: DE19702038629
Authority: DE
Inventors: Karl Bergweiler
Original assignee: Naue KG E A H
Current assignee: Naue KG E A H
Priority date: 1970-08-04
Filing date: 1970-08-04
Publication date: 1972-02-17

Description

Doppelt vernadelte Chemiefasermatte mit hoher Filterwirkung und deren Herstellungsverfahren.
Gegenstand diese Erfindung ist eine Chemiefasermatte aus gekrollten, durch ein Gittergewebe doppelt vernadelten, chemisch neutralen Kunststoff-Fasern mit hoher Filterwirkung und Verfahren ihrer Herstellung.
Durch unser Patent Nr (Akt.Zch.P 17 59 259.5) sind schon Chemiefasermatten bekannt geworden, die die Aufgabe haben, durch ihre Faserstruktur erosionsverhütend auf Dämmen, Deichen, Böschungen usw. zu wirken.
Das Zusatzpatent Nr. (Akt. Zch. P 19 28 ol4.9) beschreibt eine wesentlicheVerbesserung dieser Chemiefasermatte durch das Durchnadeln der gekrollten Fasern durch ein Gittergewebe, wodurch eine verbesserte Labyrinthstruktur, eine größere Reißfestigkeit und eine größere Filterwirkung erzielt lxrde, Die Erosionsverhütung wurde dadurch erheblich verbessert.
Diese Matten sind zusätzlich chemisch oder durch eingemischte Schmelzfäden gebunden, so daß sie auch vom Binder her wasser-, oel- und lichtbeständig sind.
Nun hat sich aber in der Praxis gezeigt, daß die starke Vernadelung zwar eine hervorragende Labyrinthstruktur bringt, das Gittergewebe aber teilweise zerstört wird. Außerdem wird in der Praxis eine noch höhere Filterwirkung gefordert, um beispielsweise bei der Abdeckung von Därninen an schiffbaren Wasserstraßen die Gewähr zu haben, daß auch die feinsten Sandteilchen sicher zurückgehalten werden, um eine vorzeitige Zerstörung des Deiches durch die erhebliche und intensive Wasserbewegung sicher zu vermeiden.
Schon in dem oben angeführten Zusatzpatent (Akt. Zch P 19 28 oil4.9) ist in Fig. 5 und Anspruch 6 eine Befestigungsmatte beschrieben worden, die aus mehreren Einzellagen (la - ld) aus unterschiedlich starken Chemiefasern oder unterschiedlicher Dichte besteht , wovon wenigstens eiso Tage auf ein Trägergewebe aufgenadelt ist urd die einzelnen Lagen miteinander verklebt, verschmolzen und/oder vernadelt sind. Auch diese Ausführung genügte noch nicht allen Ansprüchen.
Gegenstand dieser Erfindung sind derartige Chemiefasermatten, die durch eine doppelte Vernadelung eine noch höhere Verdichtung und Verfilzung der einzelnen Lagen aufweisen, um dadurch eine möglichst hohe Labyrinthstruktur und Filterwirkung zu erzielen, ohne die Wasserdurchlässigkeit zu beeinträchtigen.
Theoretisch könnte man eine Fasermischung aus verschieden starken Fasern herstellen und diese, Mischung auf 5 ogenannt en Florl egemas chinen zu einem Flor verarbeiten, der durch diese Mischung eine verbesserte Faserstruktur aufweisen würde.
Praktisch hat sich dieses Verfahren jedoch als sehr problematisch erwiesen, weil sich eine gewisse Entmisehung der unterschiedlich schwerenund starken Fasern ergibt, die ja gerade verhütet werden sollte. Außerdem ist eine h homogene Verdichtung nicht zweckmäßig.
Es hat sich nun gezeigt, daß das Ziel dadurch am besten zu erreichen ist, indem man nach Fig. 1 zunächsteine Lage Fasern (i) einer bestimntten Stärke durch das Gittergewebe (2) hindurchnadelt, nachdem diese Fasern zuvor mit einem gewissen Prozentsatz Schmelzfasern vermischt worden sind. Anschließend werden die übrigen Faserlagen (ia, Ib), die ebenfalls mit Schmelzfasern durchsetzt sind, aufgelegt und aufgenadelt. Dadurch werden diese Lagen mit der ersten Lage sehr intensiv verbunden und vermischt, nächsten da viele Fäden in die Region der nächsten und über-Lage eingedrückt werden (Fig. 2). Die einzelnen Lagen sind nach der zweiten Vernadelung nicht mehr erkennbar. Nur die feinsten Fasern, die vorzugsweise auf der Außenseite aufgenadelt wurden, zeigen eine erkennbare Schicht, die aber filzartig verdichtet ist.
In einer an den Vernadelungsprozeß anschließenden Wärmebehandlung werden die eingearbeiteten Schmelzfäden an- oder aufgelöst und legen sich als Bindemittel an die übrigen Fäden, die einen höheren Schmelzpunkt haben.
Statt des Zusannnens ehmelzens können die Fasern natürlich auch mit ciuem chemisch resistenten Binder zusammengebunden werden, doch ist das ein Umweg.
Durch die innige Vernadelung ist das Gittergewebe vielfach geschwächt worden 1 so daß es wenigstens stellenweise den Anforderuiigen nicht mchr genügt.
An seine Stelle treten nun praktisch die zusammengeschmolzenen oder chemisch gebundenen Fäden.
Genügt die so gewonnene Filterwirkung noch Licht, werden, die Matten anschließend (im gleichen Arbeitsgang) durch ein beheizt es Walzenpaar geführt, unter dessen Wärmeeinwirkung die außenliegenden (feinen) Fäden (1b) zu einer fast lederartigen Oberfläche zusammengeschmolzen werden (1#) Diese Oberfläche ist zwar noch sehr porös, jedoch sind die Öffnungen so klein, daß alle Festteilchen sicher zurückgehalten werden. Diese lederartige Oberfläche (1#) kann ein- und zweiseitig angeschmolzen werden, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt.
Als Fasermaterial werden vorzugsweise extrudierte Fasern aus Polyamid, Polyäthylen, Polypropylen, polyester oder ähnlichen Thermoplasten benutzt.
Es sind meist gerechte Rundfasern oder sehr schmale Bändchen.
Der Einsatz von Schmelzspinnfasern ist zwar auch schon in gewissen Fällen möglich, doch noch selten, weil sie infolge ihrer geringen Reckung noch nicht die Fertigkeit aufweisen, die geboten ist. Doch wird es nur noch eine Zeitfrage sein, sie genau so zu verwenden, wie die gereckten, extrudierten Fasern.
Für schwimmende @ Küstenschutzmatten haben sich extrudierte ilohlfäden mit Luftfüllung als vorteilhaft erwiesen, obgleich die intensive Vernadelung die Luftblasen vielfach zerstört. Dennoch bleiben genügend Hohlraume übrig, die Schwimmfähigkeit solcher Matten gegenüber denen aus Vollfäden betrachtlich zu erhöhen, besonders wenn die Matten nach Patent (Akt. Zch. P 29 16 893.8) mit llarts chaurnstoff-Flächen verseilen werden.
Fibrilierte Fasern für die Mattenherstellung einzusetzen, ist vielfach versucht worden. Die bisherigen Versuche haben ergeben, daß Fäden nach den bisherigen Fjbriliermethoden wenig -geeignet sind, da die Fasern beim Fibrilieren so zerfasert werden, daß sie nur in gespomlenenl Zustand die Fertigkeit -aufweisen, die für die Mattenherstellung geboten ist. Nur für die äußeren Feinfäden lassen sich ungesponnene fibrilierte Fasern einsetzen.
Da fibrilierte Fasern theoretisch in groberer Ausführung durchaus ein geeignetes und preiswertes Material ergeben, ist dieses Problem intensiv behandelt worden.
Rinen Erfolg versprachen Fäden, die nach dem OS 1 951 163 hergestellt wurden, doch zeigte sich auch hier, daß das Zerfasern der Filme nqch dieser Mathode deshalb unbefriedigend war, weil die Fasern nicht dort rissen, wo sie nach dem angeführten Verfahren reißen sollten. Die Fehler liegen daran, daß 1. die Quetschrollen (24) nicht die Aussparungen (12) zwischen den Hohlräumen (ist) trafen, sondern wahllos verschoben und 2. runde IIohlräume eher eine Verstärku>jg als eine Materialschwächung bewirken. Diese Tatsache ist bekannt aus der allgemein praktizierten Übung, ein Weiterreißen eines Einschnittes durch eine runde Bohrung ZU verhindern.
Aus dieser Überlegung heraus wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, Filme oder dünne Profile mit rechtwinkeligen oder rhombenförmigen Aussparungen im Innern und Zahnungen außen (nach Fig. 5 bis 17) zu extrudieren, die nach einem Kühlband (177) so gereckt werden, daß sie neben der angestrebten Verstreckung von 1 : 6 bis 1 : 10 genau an den- äußeren Einkerbungen (ski) und den diesen gegenüberliegenden Spitzen der inneren Aussparungen (71) zu Einzelfäden (5a - 8a) genau eingestellter Stärken zerreißen. Aus diesem Grund sind zwischen den Reckwalzenpaaren(178 und 179) mehrere Brcithaltcr ebracht, da sich die Filme auch in der Breite ausdehnen müssen, wenn sich die Aussparungen (71) durch die Streckkraft verflachen. Gerade durch die Breithalter wird bewirkt, daß die Fäden an den vorgesehenen Stellen abbrechen.
Für den vorliegenden Zweck werden auch keine endlosen Fäden benötigt, sondern abgelängte Fäden, die möglichst im gleichen Arbeitsgang gekrollt werden.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, a) den Streckwalzen einen unterschiedlichen Durchmesser zu geben (179/181) oder unterschiedliche Drehzahlen bei gleichem Durchmesser, wodurch der Vorschub oben anders ist als unten1 das Material also unterschiedlich beansprucht wird, b) eine der beiden Streckwalzen mit querliegenden Schneidkanten (182) zu versehen, so daß die Fäden in bestimmten Längen abgetrennt werden, c) unmittelbar hinter dem zweiten Streckwalzenpaar ein Kräuselblech anzubringen 3), gegen dessen Rundung die noch plastischen Fäden anstoßen und nach Art der Federwicklung gekräuselt werden.
Damit die gekräuselten Fäden dort nicht liegen bleiben, klappt das Kräuselblech (183) in bestimmten Intervallen ab oder eine Luftpistole bläst sie intermittierend zur Seite.
Sollen aber statt der- flächigen Vollfäden (5a, 6a, 7a, 8a> Hohlfäden produziert werden, so entfallen die Breithalter und statt diesen wird unmittelbar vor dem zweiten Streckwalzenpaar ein Quetschwalzenpaar (184) eingeschwenkt, das die gereckten Fäden zwischen den Hohlkammern (111) abtrennt (112).
Die Hohlkammern können eckig (Fig. 11 und 15) oder rund sein (Fig. 12 und 13). Sie werden, genau wie oben, dadurch erzeugt, daß entsprechend geformte Luftdüsen (172) im Spritzkopf (171) umflossen werden müssen und dabei die Aussparungen (iii) durch Luft oder Sticistoff.gefüllt werden.
Die äußere Formgebung erfolgt durch entsprechende Formgebung der Spritzöffnung (174). Sollen aus dem gleichen Mundstück des Spritzkopfes Vollfäden (Fig. i,i5) produziert werden, ist nur die Luftdüsenleiste (i72) zu entfernen. Daß die Fäden aus mehreren verschiedenartigen Materialien aufgebaut sein können, ist aus der Praxis der Textilfaden-Industrie bekannt.
Durch eine entsprechende Wahl der Komponenten wird die Kräuselneigung der Fäden gestärkt oder gcmindert.
Chemiefasermatten aus gekräuselten und so fibrilierten Fasern hoben den Vorteil, infolge ihrer flächigen Ausbilduiig ihrer Peripherie eine intensivere Schmelz-oder Kleberverbindung mit benachbarten Fäden einzugehen, und die Matten weisen eine größere Reißfestigkeit auf . Außerdem ist die Labyrinthstruktur dadurch vergrößert gegenüber gereckten extrudierten Rundfäden.

Claims

Patentansprüche

Chemiefasermatte aus gekrollten, durch ein Gittergewebe vernadelten, chemisch neutralen Kunststoff-Faser oder Fäden, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1. aus mehrere Lagen verschieden starker Faser oder Fäden oder Faserlagen verschiedener Dichte bestehen, von denen wenigstens 1 Lage durch das Gittergewebe genadolt ist, die übrigen Lagen durch die erste Lage so hindurchgenadelt sind, daß eine innige Verfilzung der Fasern eingetreten ist.
2. Chemiefasermatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern vor dor Vernadelung mit einem gewissen Prozentsatz Schmelzfasern vernadelt sind und/oder tiit einem chemisch resistenten Binder benetzt sind, die durch eine an die beiden Vernadelungen anschließende Wärmebehandlung eine innige und unlösbare Verbindung der einzelnen Fassern oder Fäden bewirkt haben.
3. Chemiefasermatte nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die außenliegenden, meist feinen Fasern durch den Wärmeprozeß und beheizien Druckwalzen zu einer lederartigen, aber porösen Oberfläche zusammengeschmolzen sind.
4. Chemiefasermatte nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie sowohl auf extrudierten, gereckten Voll- oder Hohlfäden oder aus solchen Fäden nach dem Schmelzspinnprozeß gewonnenen Fäden oder Fasern bestehen.
5. Chemiefasermatten nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Faden oder Fasern nach der @@sich bekannten Fibriliermethode hergestellt sind, wobei jedoch die Fäden aus einem dünnen Film oder Profil gewonnen sind dessen Außenprofilierugg durch entsprechende Ausbildung des flundstückes vorgeformt und innen durch rechteckidge oder rhombenförmige Aussparungen so geschwächt sind1 daß betm Recken in Längs- und Querrichtung die Fäden präzise an den vorbestimmten Stellen abreißen, in einer Reckwalzen auf vorbestimmte Längen abgetrennt und in einem anschließenden Kräuselblech gekrollt worden sind.
6. Chemiefasermatten nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Voll- oder Hohlfäden mit rundem oder eckigem Querschnitt bestehen und als Ausgangsmaterial Polyamide, Polyäthylen, Polypropylen, Polyester oder ähnliche unststoffo haben.

L e e r s e i t e