DE2453626A1 - Verfahren zur behandlung eines faservlieses - Google Patents

Description

"Verfahren zur Behandlung eines Faservlieses"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zubereitung eines Faservlieses oder dergleichen Fasermaterial zur Erzeugung eines Produktes, welches beträchtlich bessere mechanische Eigenschaften besitzt als die "atmungsfähigen" Faservliese bekannter Art, ohne einen Verlust der Weichheit, des Textil Charakters oder der Porosität hinnehmen zu müssen. Nach herkömmlichen Verfahren zur mechanischen Abbindung bzw. Verfestigung der Fasern eines Faservlieses wird eine flockige Bahn der Fasern in einer Nadelmaschine genadelt. Um die Dichte des fertigen Produktes zu erhöhen, kann man Fasern verwenden, welche beispielsweise durch Wärme schrumpfbar sind, also sogenannte schrumpffähige Fasern, welche

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die Fertigung eines verhiältnismässig dichten Faservlieses gestatten. Wie den vorstehenden Ausführungen zu entnehmen ist, besteht das Ausgangsmaterial aus verschiedenen synthetischen Fasern in Form von Roh- oder Stapelfasern.

Das von der Nadelmaschine gefertigte Faservlies bzw. die Fasei— bahn als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemässe Verfahren verbleibt jedoch verhältnismässig flockig, selbst wenn die Fasern vollständig willkürlich orientiert sind, was aus der Tatsache her- · vorgeht, dass bei Verwendung von 100 % Synthesefasern kreisförmigen Querschnitts im Vlies ein Produkt erzielbar ist, welches mehr als 50 % - gemäss Messungen 53 % - Luft enthält. Ein Vergleich mit Naturleder, welches entsprechend Gerbung und Bearbeitung zwischen 85 bis 96 % Fasermaterial enthalten kann, zeigt, dass das nach bekannten Verfahren gefertigte Faservlies ziemlich luftig bzw. lufthaltig ist und infolgedessen massige Festigkeit besitzt. Eine nähere Untersuchung von Naturleder zeigt, dass die darin befindlichen Fasern nicht kreisförmig sind, sondern verschiedene willkürliche Oberflächenkonfigurationen einnehmen, so dass die Fasern eng miteinander verkettet sind, im wesentlichen durch die zwischen ihnen bestehende Reibung und dergestalt ein biegsames und weiches Leder darstellen. Diese Untersuchungen bilden die Basis des Verfahrens gemäss der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, welches sich durch die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil dieses Patentanspruches kennzeichnet.

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden die thermoplastischen Synthesefasern wärmebehandelt, um die Faserfläche soweit

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zu erweichen, dass die synthetischen Fasern während der pulsierenden mechanischen Behandlung ermöglichen, dass jeweils angrenzende Fasern unter Verformung gegen die Fläche einer anderen Faser angedrückt werden, ohne sich mit .dieser zu verkleben. Nach der Abkühlung des Fasermaterials kehrt das fertige Vlies infolge der zwischen den Fasern bestehenden Reibung nicht zur Dichte des Ausgangsmaterials zurück, sondern stellt ein filzähnliches Produkt dar, welches im wesentlichen'Naturleder ähnelt.

Die genadelte Bahn kann ausschliesslich aus synthetischen Fasern bestehen, obwohl unter verschiedenen Proportionen mit Naturfasern gemischte Materialien, so unter einem Verhältnis von 50 : 50 gemischte Materialien, gleichfalls verwendbar sind. Geeignete thermoplastische Fasern sind zum Beispiel Fasern aus Polypropylen, Polyester, Polyvinylalkohol, Polyamid, Polyacrylnitril und Polyvinyl. Glasfasern und dergleichen können gleichfalls in der Gruppe thermoplastischer Fasern aufgeführt sein. Die Fasern können gleichfalls die obengenannten schrumpffähigen Fasern umfassen.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung können herkömmliche Vorrichtungen oder Apparate benutzt werden, wie sie Fachleuten geläufig sind. Die zum Verfahren verwendeten Vorrichtungen stellen infolgedessen keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung dar.

Bei der kontinuierlichen Fertigung bzw. Serienfertigung kann das von der Nadelmaschine erhaltene halbfertige Produkt zum Zwecke der Erwärmung oder Vorerwärmung auf erforderliche Temperatur durch einen Heizofen bzw. ein Infrarot-Heizfeld hindurchgeleitet

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werden. Danach wird die Bahn von Fasermaterial in eine Vorrichtung eingegeben, in welcher die Fasern äusserst eng aneinander gedruckt werden. Es ist jedoch zu erwähnen^ dass die Fasern nicht kleben oder aneinander haften sollen^ da dies zu einem vergleichsweise steifen und harten Endprodukt führen würde» Nach Erfordernis kann ein geeignetes Mittel an den Faserflächen angewandt werden., um deren Klefaung zu verhindern»

Die Erwärmung darf nicht bis zum Schmelzen des Faser materials und bis zur Agglomeration derselben durchgeführt werden. Die Erwärmung muss bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Fasermaterials unterbrochen werden, muss jedoch solange aufrechterhalten werden, dass gemäss der Erfindung wenigstens die Oberflächenlage der Fasern nahezu oder vollständig plastisch wird.

Die pulsierende Kompression oder Verdichtung kann mit Hilfe zweier Paare von Presswalzen grossen Durchmessers vorgenommen werden, welche in Bewegungsrichtung der Vliesbahn Abstand besitzen. Eine Reihe von Pressrollen kleineren Durchmessers sind zwischen den Presswalzen vorgesehen, wodurch eine gewisse beabsichtigte Längsstreckung der Materialbahn erreicht wird, bevor diese den Spalt eines zweiten Paares im Durchmesser grosser Presswalzen erreicht. Vorzugsweise ist die Press- oder Andrückkraft im ersten Walzenspalt kleiner als im letzten Walzenspalt und nimmt allmählich zu, wenn sie von irgendeinem Spalt zum nachfolgenden Spalt eines der dazwischen befindlichen Pressrollenpaares kleineren Durchmessers gelangt. Bei einer Anordnung dieser Art wird die Bahn vorzugsweise zwischen Tragbändern, vorzugsweise zwischen Stahlbändern bewegt, vergleichbar einer Papierbahn, die zwischen

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den Trocknungsfilzen der Papierherstellungsmaschine bewegt wird. Es ist offensichtlich, dass die Vorerwärmung der Materialbahn in gewissen Fällen gleichzeitig mit der zuvor genannten rein mechanischen Bearbeitung vorgenommen werden kann.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Fasermaterial soweit vorerwärmt, dass die Erweichung nahezu beginnt, d.h. beispielsweise auf eine Temperatur von 80-100 C, wonach das Fasermaterial einer mechanischen Schlag- oder Hammerbehandlung unterzogen wird. Durch dieses Schlagen oder Hämmern wird das Fasermaterial enger oder dichter, während seine Temperatur als Folge der mechanischen Behandlung weiter ansteigt, beispielsweise um zwischen 25-50 C. Dadurch erreichen die Fasern die Erweichungstemperatur, welche für die erforderliche Plastizität benötigt wird. Mechanische Energie wird somit in Wärme umgesetzt, welche dem Fasermaterial die zum Temperaturanstieg zusätzliche Menge von Kalorien verleiht, was vom Standpunkt der Wärmeökonomie vorteilhaft ist. Als Folge der Schlagbehandlung werden die Fasern in einer einer Nietverbindung vergleichbaren Weise miteinander verbunden.

Das durch das Verfahren gefertigte Produkt ist sehr dicht, wobei sein Luftgehalt unterhalb von 20 % liegt. Es besitzt ausreichend mechanische Festigkeit in jeder Richtung. Es kann für Zwecke eingesetzt werden, für welche es bisher benötigt wurde, beispielsweise als Leder, als derb gewebte Bahn bzw. als fester Filz, wobei es wie alle aufgeführten Materialien gegenüber Gasen durchlässig ist, so beispielsweise gegenüber Luft. Das Produkt ist somit "atmungsfähig", was ein Erfordernis bei vielen Anwendungsfällen darstellt.

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Die Dichte oder Enge des fertigen Produktes ergibt sich aus Beobachtung der Oberfläche, welche so glatt ist, dass sie durch Oberflächenanstrich fertigbehandelt werden kann. Die Enden der zur Oberfläche des Produktes sich erstreckenden, senkrecht dazu stehenden Fasern werden während der vorgenannten Behandlung abgeflacht, so dass die an der Oberfläche bestehenden Faserenden etwas expandiert oder ausgeweitet sind und dem Ende einer Keule ähneln. Diese Form nehmen sie durch die Wärme und die Schlagbearbeitung ein. Als Folge davon wird die genannte Oberflächendichte und Glattheit des Produktes erzielt.

Die Schlag- oder Hammerfrequenz kann im Bereich von 200 bis 1500 Takten pro Minute liegen, was jedoch nur ein Beispiel der Arbeitsgeschwindigkeit darstellt. Die Bearbeitung kann mit Hilfe der vorstehend genannten Presswalzenanordnung durchgeführt werden. Sie kann auch mittels einer Platte durchgeführt werden, die auf einer quer zur Bewegungsrichtung der Material bahn sich erstreckenden Welle angeordnet ist. Ein Ende, vorzugsweise das bewegungsaufwärts befindliche Ende der Platte ist mittels einer Stange mit einer Kurbelwelle bzw. mit einem Rad verbunden. Die Schlag- oder Taktlänge kann beispielsweise 5-10 mm oder dergleichen betragen, was vom fertigen Endprodukt abhängt. Unterhalb dieser Schlagplatte befindet sich eine wahlweise erhitzte und/oder vibrierende Federabstützung. Das Fasermaterial bewegt sich aus einer Vorheizeinrichtung zwischen der Schlagplatte und der Abstützung und wird anschliessend aufgewickelt oder erneuter Behandlung unterworfen. Die Schlag behandlung kann auch durch andere an sich bekannte Vorrichtungen durchgeführt werden, so beispielsweise mittels pneumatischer Einrichtungen.

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Die oben beschriebene Behandlung kann nach Wunsch ein oder mehrere Male durchgeführt bzw. wiederholt werden, falls sich dies im Hinblick auf das fertige Produkt als erwünscht erweist, so wie beispielsweise auf herkömmliche Weise in der Nadelmaschine genadelte Vliesbahnen wiederholt genadelt werden können.

Bei einem Vergleich des Verfahrens gemäss der Erfindung mit bekannten Nadel-Schrumpfverfahren ist zu erkennen, dass die Dichte des Faservlieses etwa um das 2,5-fache steigt, während die Zugfestigkeit auf das 4 bis 5-fache steigt, wobei Untersuchungen an Produkten verschiedener Dicke durchgeführt wurden.

Nachfolgend sind einige Beispiele erzielbarer numerischer Werte aufgeführt, nachdem das erfindungsgemäss gefertigte Produkt Testverfahren unterzogen wurde. Das Rohmaterial bestand aus schrumpffähigen Polyesterfasern von 1,5 Denier einer Faserlänge von 50 mm. Innerhalb einer Nadelmaschine wurde das Rohmaterial in ein doppelt genadeltes Faservlies überführt, welches ein Gewicht von 280 g pro Quadratmeter aufwies. Das Faservlies wurde nachfolgend in zwei Behandlungen (Wärme- und Schlagbehandlung) auf eine Dicke von 0,4 mm gehämmert. Die Zugfestigkeit dieses Faservlieses nach herkömmlicher Wärmebehandlung, jedoch vor Wärmebehandlung

2 gemäss der Erfindung betrug: In Querrichtung 42 kp/cm und in

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Längsrichtung 71 kp/cm . Nach Behandlung betrugen die Werte

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124 kp/cm und 250 kp/cm . Bei einem Produkt von 0,8 mm Dicke

betrugen die erzielten Festigkeitswerte 1 74 kp/cm² und 289 kp/cm². Die Dichte des Produktes wurde infolge der Behandlung auf ein spezifisches Gewicht von 1,17 gesteigert (das spezifische Gewicht der Faser selbst beträgt 1,38), während dasselbe Produkt nach

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Schrumpfung durch Heisswasser ein spezifisches Gewicht von nur 0,48 erreichte. Das bedeutet, dass die durch das Verfahren gemäss der Erfindung erzielbare Dichte etwa 2,5 mal so gross ist als die durch herkömmliche Verfahren erzielte Dichte. Zum Zwecke des Vergleichs so erwähnt, dass die Zugfestigkeit guten Chromleders

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zwischen 200-350 kp/cm beträgt, während genarbtes Spaltleder

2 Werte der Zugfestigkeit von zwischen 100-150 kp/cm besitzt. Das durch das Verfahren gemäss der Erfindung gefertigte Produkt kann erweicht werden, so beispielsweise gefettet oder imprägniert, und auf andere Weise wie Naturleder behandelt werden. Hinsichtlich Weichheit und Porosität ist es beispielsweise vergleichbar mit Nappaleder.

Wie vorstehend erwähnt ist, kann die nadelgestanzte bzw. mit der Nadelmaschine genadelte Bahn nach Wunsch nur an bestimmten Flächen bearbeitet werden. Zu diesem Zweck wird die pulsierende mechanische Behandlung - die S chi ag behandlung - nur an gewissen Strecken oder Streifen vorgenommen, welche einen Abstand von 6-8-10 mm oder jeden geeigneten Abstand vom anderen Streifen einnehmen kann. Auf diese Weise kann man selbst einem ziemlich dicken Bodenteppich die nach dem Auflegen erforderliche Weichheit und erforderliche Federelastizität verleihen, so dass sich der Teppich am Boden selbst anpasst und sogar ohne Verkleben in seiner Lage verbleibt. Zwischen diesen dicken Streifen sind Zonen des Materials, welches den ursprünglichen Zustand nach Verlassen der Nadelmaschine besitzt. Anstelle der Streifen können auch punktförmige Flächen oder andere Formgebungen zur Anwendung gebracht werden. Falls die mechanische Behandlung in Rollpressen oder Walzpressen vorgenommen wird, dann kann man die

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Walzen in geeigneter Weise profilieren, um an der Oberfläche des Fasermaterials ein erwünschtes Muster entstehen zu lassen.

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Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   Verfahren zur Behandlung eines Faservlieses aus Fasermaterial, welches als Ausgangsmaterial aus einer in einer Nadelmaschine genadelten Faserbahn besteht, die teilweise oder ausschliesslich aus thermoplastischen Fasern gebildet ist, wobei die genadelte Bahn einer Wärmebehandlung unterzogen wird, um die Fasertemperatur auf ein Niveau unterhalb der Schmelztemperatur zu bringen, um jedoch die Fasern ausreichend zu erwärmen, dass wenigstens die Oberflächenlage der Fasern verformbar ist und ein mechanischer Druck auf die möglicherweise vorerwärmte genadelte Faserbahn ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die genadelte Faserbahn oder gewisse Flächenbereiche derselben einer pulsierenden mechanischen Druckbehandlung ausgesetzt werden, um die Temperatur der thermoplastischen Fasern auf die Erweichungstemperatur des Fasermaterials zu bringen, wodurch die pulsierende mechanische Druckbehandlung gleichzeitig die ursprünglichen Zwischenräume der Fasern reduziert und die an wenigstens ihren Oberflächen erweichten Fasern in innigere gegenseitige Berührung bringt, so dass die Fasern als Folge der Verformung der Faseroberflächen und als Folge der beträchtlich erhöhten, zwischen den Fasern bestehenden Reibung gegenseitig verkettbar sind.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die pulsierende mechanische Behandlung in Form wiederholter Stösse ausgeübt wird.

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3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die pulsierende mechanische Behandlung mittels pneumatischer Schwingungseinrichtungen ausgeübt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahn von Fasermaterial zum Zwecke pulsierender mechanischer Behandlung in getragenem Zustand durch die Spalte wenigstens zweier im Abstand befindlicher Paare von Presswalzen grosser Durchmesser hindurchgeleitet und zusätzlich durch die Spalten einiger Paare von Presswalzen kleineren Durchmessers hindurchgeführt wird, die sich zwischen den Paaren im Durchmesser grösserer Presswalzen befinden, wobei der Lineardruck von einem Walzenpaar zum nächsten in Bewegungsrichtung des Fasermaterials zunehmend bestimmt ist.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die pulsierende mechanische Behandlung nur an einigen Flächen des Faser material s in Form einer Bahn oder einer Platte angelegt wird.

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