DE2051737A1

DE2051737A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ver starken eines bahnförmigen Faservlieses

Info

Publication number: DE2051737A1
Application number: DE19702051737
Authority: DE
Inventors: Lodewijk St Anthonis Anseirode (Niederlande)
Original assignee: Stork Amsterdam N V , Amstelveen (Niederlande)
Priority date: 1969-10-30
Filing date: 1970-10-21
Publication date: 1971-05-06
Also published as: FR2065594A7; NL6916397A; US3772055A; GB1335390A; FR2065594B3

Description

Stork Amsterdam N.V. in Amstelveen / Niederlande

Verfahren und Vorrichtung zum Verstärken eines bahnförmigen Faservlieses

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verstärken eines bahnförmigen Faservlieses oder ähnlichen Fasermaterials durch kontinuierliches Auftragen einer einen Verstärker aufweisenden Pnsta oder Emulsion während der Fortbewegung des Vlieses, sowie auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

109819/1752

Faservliese und andere Fasermaterialien (nonwoven materials) können nach zwei grundsätzlich verschiedenen Verfahren hergestellt werden, nämlich mit einem liaßverfahren nach Art der Papierherstellung oder mit einem Trockenverfahren, wobei die Fasern in irgendwelcher Weise in trockener Form zu einem lockeren Vlies geordnet werden. Die Fasern können dabei in beliebiger Weise durcheinander liegen oder auch in einer Richtung mehr oder weniger gerichtet sein, wie das z.B. der Fall ist bei einem gekrempelten Vlies, dessen Fasern im wesentlichen in Längsrichtung angeordnet sind.

Bei beiden Verfahren ist es erforderlich, das Material durch Anwendung sogenannter Verstärker zu verfestigen, welche die Form von Pasten, Emulsionen oder Lösungen wie Gummigitter, Akrylat-Emulsionen oder z.B. von Kunstkautschuk usw. haben können und welche die Fasern, aus denen das Vlies sich zusammensetzt, noch besser aneinander heften. Im allgemeinen werden die Fasern hierzu mit einer Emulsion oder Lösung des Verstärkers durch Spritzen, Tauchen, Walzen usw. getränkt, worauf gegebenenfalls ein Überschuß durch Auspressen oder Absaugen entfernt wird.

Einer der bedeutendsten Nachteile dieser bekannten Verfahren besteht darin, daß die aufgetragene Verstärkermenge willkürlich über das ganze Material verteilt wird. Eine mikroskopische Beobachtung zeigt aber, daß das Auftragen des Verstärkers nur auf die sogenannten Knotenpunkte viel wirtschaftlicher wäre, d.h. an Stellen, wo zwei oder mehr Fasern einander berühren

109819/1752

oder ganz nahe beieinander liepen. Die Nutzung dieser Erkenntnis ir;t von großer Bedeutung im Zusammenhang nit den v.'irtncha ft liehen Am-/eij.dung:;>Kiöglichkeiten von Faservliesen bzw. "non-woven' --Materialien.

Ein wichtiges Ziel der Erfindung ißt es, unter Vermeidung der obigen Nachteile ein Verfahren zum Auftragen des Verstärkers" sowie zur Nachbehandlung einschließlich Trocknung des behandelten Vlieses zu schaffen, wobei die Verteilung und die Dichte des auf dem Vlies angebrachten Verstärkers einstellbar sind und es sich erübrigt, eine überschüssige Verstärkermenge zu entfernen.

Bei einen Verfahren der eingangs angegebenen Art ist erfindungsgemäi? vorgesehen, daß der Verstärker mit Hilfe einer oder mehrerer, sich in Richtung der Fortbewegung des Vlieses drehender, dünnwandiger, zylindrischer Siebs chabloiien aufgetragen wird, die mit einer Rakel ausgestattet sind.

Ein großer Vorteil der Anwendung von Siebschablonen besteht darin, daß der Verstärker nach einem Ku- | ster auf dem Vlies angebracht und gleichsam nach diesem Muster ^I:gedruckt" werden kann. Weiter ist es möglich, die je Oberflächeneinhe3t auf dem Vlies angebrachte Verstärkenneiige mit Hilfe der Masch.enweite der Siebschablone und der Andrückkraft der Rakel genau zu dosieren bzw. zu regeln. Auch kann das zu verstärkende Vlies gegebenenfalls in einfacher V/eise nach einem aus den ßieb-

109819/1752

schablonen vorgesehenen Muster geschlossener und durchlöcherter Teile ""bedruckt" werden. Man erreicht damit, daß "bestimmte Vliese von vornherein eine größere Festigkeit in Längsrichtung aufweisen als in Querrichtung. Außerdem läßt sich die Durchschnittsfaserlänge der in dem Vlies vorhandenen Fasern berücksichtigen. Auf einer Siebschablone können beispielsweise die offenen Teile in Form eines Netzes feiner Linien vorhanden sein, wobei die hinsichtlich der Vliesbahn in Querrichtung verlaufenden Linien stets breiter sind oder näher aneinanderliegen als die in Längsrichtung angeordneten Linien. Weil nach der Erfindung Siebschablonen zur Verfügung stehen, welche leicht ausgetauscht v/erden können, kann aus" einem Vorrat einer Anzahl solcher Siebschablonen ohne weiteres ein gewünschtes und auf das zu verfestigende Flies abgestimmtes Muster auf einem Faservlies angebracht werden.

Vorzugsweise wird das Vlies während und nach dem Auftragen des Verstärkers senkrecht abwärts bewegt und während eines kurzen Zeitabschnittes nach dem Auftragen der Flüssigkeit nicht abgestützt, so daß durch das Eigengewicht darauf eine Zugkraft ausgeübt wird. Das Verfahren ist günstig vor allem, da der Verstärker, mit dem das Vlies nach bestimmtem Muster "bedruckt" wird, Zeit hat, in das Vlies einzudringen. Er gelangt also von der Oberfläche des Vlieses aus ins Innere, während die Zugkraft neue Knotenpunkte zwischen den sich aneinander entlangschiebenden Fasern entstehen läßt. Diese Knotenpunkte wirken wie Kapillaren, welche sich vollzusaugen suchen, sobald sie mit dem Verstärker in Berührung kommen. Durch c:Jese Kf.pi llar-Snugkraft wird

109819/1752

BAD ORIGINAL

eine zeitlich lang anhaltende Verstärkung des Vlieses erhalten, wodurch auf dieses eine "bestimmte, größere Zugkraft als auf das trockene unverstärkte Vlies ausgeübt v.erden kann. Indem der auf die Oberfläche aufgebrachte Verstärker sehr rasch zu den inneren Kapillaren weitergeleitet wird, bleibt das Vlies während der Fortbewegung über eine gewisse Strecke in einem Zustand erhöhter Festigkeit und die Zone der größten Festigkeit verlagert sich zunehmend einwärts. Die Dauer dieses Vorganges kann in bestimmten Grenzen durch die aufzutragende Verstärkermenge reguliert werden.

Günstig ist es insbesondere, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das Vlies zwischen zwei Siebschablonen hindurchbewegt wird. Dies hat den Vorteil, daß die Vliese beiderseits mit einem Muster bedruckt werden. Gegebenenfalls können die Muster auf jeder Seite des Vlieses verschieden sein, so daß man besondere Effekte erzielen kann.

Nach einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung wird das mit dem Verstärker befeuchtete oder "bedruckte" Vlies in einem vertikalen Trockentunnel abwärts bewegt und dabei zunächst nicht abgestützt. Hierdurch wird erreicht, daß auf das die Siebschablonen verlassende Vlies in der Tat eine positive Zugkraft ausgeübt wird und zwar durch das Eigengewicht des Vlieses. In dem Trockentunnel kann beheizte Luft über Schlitze oder Durchlöcherungen derart auf die beiden Seiten des befeuchteten Vlieses geblasen v/erden, daß es ohne zu flattern schnell trocknet und/oder sich erwärmt.

-6-

109819/1752

Solche Tunnel sind an sich bekannt und beispielsweise nach Art' der in der USA-Patentschrift 3 181 250 beschriebenen Trockentunnel ausgebildet.

Die besondere Wirkung der Anwendung eines vertikalen Trockentunnels bei dem vorliegenden Verfahren besteht darin, daß eine durch die Zugeinwirkung entstehende Neuorientierung der Knotenpunkte zwischen den Fasern durch geeignete Einstellung der im Trockenraum vorhanderen Luftströmung mit Bezug auf das ganze wirkliche Gewicht der in dem Trockentunnel vorhandenen Bahn reguliert und variiert werden kann. Auf diese Weise ergibt sich ein einstellbares scheinbares Bahngewicht, das für die Neuorientierung' sorgt und zwangsläufig zu einem natürlichen Gleichgewicht führt, weil dank der Neuorientierung das Material stärker v/ird. Übrigens kann der vertikal zwangsgeführte Luftstrom im Trockentunnel wahlweise aufwärts oder abwärts gerichtet sein, so daß die Bahn scheinbar leichter bzw. schwerer wird.

Wie man den vorstehenden Ausführungen entnimmt, beruht der Grundgedanke der Erfindung auf der Tatsache, daß ein bahnförmiges Faservlies ("non-woven"-Material" mit einer Verstärkerflüssigkeit nach bestimmtem Muster "bedruckbar" ist und dies in regelbarer Weise erfolgen kann, ohne daß überschüssige Flüssigkeit abgeführt zu werden braucht. Dabei werden die bestehenden, eine Kapillarwirkung aufweisenden Knotenpunkte zwischen den Fasern mit Verstärker gesättigt. Die Anwendung einer Siebschablone hat den zusätzlichen Vorteil, daß das dem Vlies aufgedruckte Muster ganz auf die Struktur und

109819/1752

die Abmessungen der Fasern abgestimmt werden kann. Dalier werden in vorher genau bestimmbarer Weise mit Hilfe leicht variabler Mittel die im Vlies vorhandenen Knotenpunkte mit dem Verstärkungsmittel versehen.

Zur Beschleunigung des Penetrationsvorganges für die Tränkung auch des inneren Vlieses mit Verstärkungsmittel sieht die Erfindung das Ausüben von Zugkraft auf das Vlies vor, welches aufgrund einer ersten Verfestigung eine Zugspannung aufnehmen kann. Neue Knotenpunkte v/erden dadurch gebildet, daß die Fasern sich aneinander entlang verschieben, so daß eine zusätzliche Kapillarwirkung entsteht und auch diese Knotenpunkte im Inneren des Vlieses mit Verstärkungsmittel versehen und gegenseitig verankert werden.

Es hat sich herausgestellt, daß das angegebene Verfahren zum Herstellen eines mit einer thermoplastischen Leimschicht versehenen Faservlieses erweitert werden kann, also eines als klebbare Zwischeneinlage ver wendbaren Flachmaterials. Die dahingehende Verbesserung desVerfahrens besteht erfindungsgemäß darin, daß eine Zusammensetzung .der Pasta gewählt wird, welche bei Trocknung und/oder mäßiger Erwärmung nicht völlig geliert. Infolgedessen ist es nicht notwendig, von einem schon bestehenden und versätrkten Faservlies bzw. ITon-Woven-Produkt auszugehen. Vielmehr kann ein klebbarec Faservlies dadurch erhalten werden, daß z.B. unmittelbar von einer Krempel abgenommenes, nicht durch Bindechemiicalicn verstärktes Vlies mittels eines Siebzylinders mit einem unterbrochenen Muster von Chemikalien versehen wird, wobei nach der Trocknung oder Beheizung nicht

-8-109819/1752

nur genügende Verfestigung des Vlieses erzielt ist, sondern auch in den an seiner Oberfläche liegenden Fasern auf mindestens einer Seite genug Bindemittel vorhanden ist, das bei Beheizung unter mäßigem Druck in Berührung mit einem zweiten Material daran haftet.

Bei der Ausführung dieses Verfahrens besteht die Gefahr, daß Fasern aus dem Vlies an der Schablone hängenbleiben. Die Ursache dafür ist das Ausfließen dar Pasta in Fortbewegungsrichtung des Faservlieses. Man überwindet diese Schwierigkeit, indem erfindungsgemäß das Vlies im Berührungsgebiet mit der Schablone bzw.,den Schablonen entlang einer gebogenen Oberfläche gestützt · wird, die das Spiegelbild der Kurve der betreffenden Schablone ist.

Bei den üblichen Walzen zum Auftragen von Verstärker tritt wie erwähnt der Nachteil überschüssiger Flüssigkeit auf. Die Erfindung ist diesbezüglich auf eine Vorrichtung gerichtet, mit welche in gesteuerter Weise dem Vlies ein Muster von Verstärker aufgedrückt v/erden kann.

Eine Vorrichtung zum Durchführen des angegebenen Verfahrens sieht gemäß der Erfindung vor, daß als Auftragsmittel wenigstens eine drehbare, dünnwandige, zylindrische Siebschablone mit innerer Rakel, vorhanden ist, an der vorbei bzw. zwischen -denen hindurch das Vlies bewegbar ist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben rieh aus der folgenden Be

109819/1752 ⁹"

zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematisierte Seitenansicht einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung, und

Fig. 2 eine schematisierte Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 führt eine

Förderbahn 1 ein bahnförmiges Faservlies oder ähnliches Non-Woven-Material 2 bis zwischen den Einlaufspalt zweier mit je einer Rakel 5 versehener Zylinder-Siebschablonen 3 und 4-, Das Material 2 wird dort in regulärer V/eise nach dem an der Mantelfläche beider Siebschablonen 3, 4 angebrachten Muster "bedruckt". Sofort saugen die dicht an der Oberfläche liegenden Kapillaren sich voll. Diese kapillare Saugkraft bewirkt eine zeitliche lange anhaltende Verstärkung des Vlieses, so daß darauf eine bestimmte Zugkraft ausgeübt werden kann. Das Vlies 2 bleibt über eine gewisse Strecke im Zustand erhöhter Festigkeit und kann deshalb durch sein Eigengewicht belastet unter Zugspannung gesetzt werden.

Das Vlies 2 wird darauf in einem Tunnel 6 abwärts bewegt, in welchem es mit einer Trockeneinrichtung 7 getrocknet und/oder beheizt wird. Die zur Neuorientierung der Knotenpunkte erwähnte Zugkraft kann durch geeignete Einstellung des im Trockenraum vorhandenen vertikalen Luftstroms erhalten werden. Ehe eine Abnahme dor TT" ß~ festigkeit des Vliet-es zum Bruch bzw. Abreißen führen

109819/1752

-10-

- ίο -

kann, wird in dem oberen Teil des Trockentunnels 6 das Vlies 2 schon rasch von außen her getrocknet, wodurch die Festigkeit schnell zunimmt. Während bereits auf der äußeren Seite der Trockenvorgang anfängt und eine Verfestigung einsetzt, findet im Inneren des Vlieses noch der letzte Teil des Penetrationsvorgangs statt.

Im unteren Teil 8 des Trockentunnels 6 besteht die Möglichkeit zum Durchführen chemischer Reaktionen, z.B. einer Polymerisationsreaktion bei erhöhter Teurpe- ψ ratur. Auch können zusätzliche Komponenten z.B. in Gas·- oder Nebelform in das System eingeführt werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird das noch nicht verstärkte Vlies 2 auf ein glattes, über Umlenkrollen 9 geführtes Förderband 1 gebracht. Ein mit einem Abstreifer oder Rakelmechanismus 12 versehener, sich an einer Gegen- und Umleitrolle 10 abstützender Siebzylinder 11 preßt die zur Verstärkung benötigten Chemikalien auf und in die Vliesbahn 2. Gute Resultate können mit einem Polyvinylchlorid-Plastisol nachstehender Zusammensetzung erzielt werden:

100 Teile eines Mischpolymers aus 90 Teilen Polyvinylchlorid und 10 Teilen Polyvinylacetat,

100 Teile eines polymeren Weichmachers auf Phthalsäurebasis,

1 Teil eines thixotropen Verdickungsmitte.ls auf Kastorölbas'is,

1,5 Teile Zink-Calcium-Stabilisator,'

2 Teile epoxiertos Sojaöl und

15 Teile Terpentin (ßiedebereich 159 bis 200 °c). 109819/1752

-11-

Diese viskose Masse wird alc Huster sich rechtwinklig schneiderei¹ Linien mit zwrischenlicgendcn freibleibenden Vierecken mit Seiten von 3 min Länge angebracht. Von einem nicht verstärkten, aus Kayonfasern mit 3,7 Denier und einer faserlänge von 60 mm bestehenden Kratzelies ausgehend, v;ird ein Flächenauftrag von 110 g/m^ erhalten.

Die in dieser Weise "bedruckte'" Vliesbahn 2 wird in den T.-ockner 13 eingeführt und dort bei einer Temperatur von 115 ⁰C getrocknet, wobei das. Terpentin verdampft und eine Vorgelierung des Polyvinylchlorids stattfindet. Wenn eine Bahn des in dieser Weise erhaltenen Produkts mit der "bedruckten" Seite auf eine aus Bauuiwollgewebe bestehende Bahn gelegt und in einer Presse bei einer Temperatur von I50 ⁰C sowie einem Preßdruck von 300 p/cm^c während 30 s angedrückt wird, ergibt sich eine sehr gute Haftung beider Ilaterialien aneinander.

Legt man zwei Bahnen des erhaltenen Produkts mit ihren ''unbedruckten" Seiten aufeinander und preßt man sie anschließend zwischen zwei aus Baumwollgcwebe bestehende Bahnen aufeinander, so ergibt sich nicht nur eine genügende Haftung der beiden Faservliese an den Baumwollbnhnen, sondern auch eine mindestens ebensogute gegenseitige Heftung der Faservliese aneinander.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Verwendung von Polyvinylchlorid-Plast:! selen. Entsprechende Produkte können zum Beispiel mit HyIon-Suspensionen und ITylori-Lckamgon, Suspensionen bzw. Lösungen von Polyäthylen, soßonrinntcn ^chv/cii ^barc /}:^-;yl?!t;;i Ι,1;θ:γ·.ί ur;v;. e.r'ial ί;-:·:ι vier den.

10 9 819/1752

BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

rl·.' Verfahren zum Verstärken eines bahnförmigen Faservliesen oder ähnlichem Fasermateripl durch kontinuierliches Aufträgen einer einen Verstärker aufweisenden Pasta oder Emulsion während der Fortbewegung des Vlieses, dadurch gekennzeichnet _r daß der Verstärker mit Hilfe einer oder mehrerer, sich in Richtung der Fortbewegung des Vlieses drehender, dünnwandiger, zylindrischer Siebschablonen aufgetragen wird, die mit einer Rakel ausgestattet sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Vlies während und nach dem Auftragen des Verstärkers senkrecht abwärts bewegt und während eines kurzen Zeitabschnittes nach dein Auftragen der Flüssigkeit nicht abgestützt wird, so daß durch das Eigengewicht darauf eine Zugkraft ausgeübt wird.
3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Vlies zwischen zwei gegenläufigen Siebschablonen hindurchbewegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß das mit dem Verstärker befeuchtete oder ''bedruckte^v Vlies in einem vertikalen Trockentunnel abwärts bewegt und dabei zunächst nicht abgestützt wird.

1 Π 9 8 1 9 / 1 7 5 2

BAD
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 t»is 4-, dadurch f; e k e ii !!zeichnet , daß das Bahngevrieht dec 'bedruckten'' Vliesteils durch einen vertikal ceführten Luftstrom reguliert wird.
6- Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 his 5-i dadurch gekenn zeichnet , daß eine Zusammensetzung der Pasta gewählt wird, welche "bei Trocknung und/oder mäßiger Erwärmung nicht völlig geliert.
7· Verfahren wenigstens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Vlies im. Berührungsgebiet mit der Schablone bzw. den Schablonen entleng einer gebogenen Oberfläche gestützt wird, die das Spiegelbild der Kurve der betreffenden Schablone ist.
8. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach wenig.3tens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß als Auftragmittel wenigstens eine drehbare, dünnwandige, zylindrische Siebschablone (5» 4·) mit innerer Rakel (5) vorhanden ist, an der vorbei bzw. zwischen denen hindurch das Vlies (2) bewegbar ist. ,
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, geken η zeichnet durch einen vertikalen, unter den Auftragsmitteln (3, 4-) angeordneten Trockentunnel (6) mit einer Einrichtung (7) zum Erzielen eines vertikal zwangsgeführten Luftstroms zwecks der Einstellung des scheinbaren Bahn ge wicht 3 des '"bedruckten" Vlieses (2).

109819/1752