DE2729949C2

DE2729949C2 -

Info

Publication number: DE2729949C2
Application number: DE2729949A
Authority: DE
Inventors: Ernest J. Covington Va. Us Groome
Original assignee: Clupak Inc New York Ny Us
Current assignee: Clupak Inc New York Ny Us
Priority date: 1976-07-28
Filing date: 1977-06-30
Publication date: 1988-09-22
Also published as: FR2359923A1; IT1079373B; DE2729949A1; JPS5314875A; FR2359923B1; NL182419C; SU731907A3; NL7707045A; US4088731A; CA1055238A; JPS6211106B2; BR7704164A; GB1540176A; NL182419B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergrößern der Geschmeidigkeit eines Vliesstoffes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Verfahren mit einer Längsstauchung der Fasern zum Geschmeidigmachen des Faserstoffs ist bekannt (DE-AS 12 55 619). Zum Stauchen der kontinuierlich durchlaufenden Faserstoffbahn ist eine Verdichtungsvorrichtung vorgesehen, die eine beheizbare Trommel und ein Mitläufertuch aufweist, das über drei mit parallelen Achsen an den Ecken eines Dreiecks angeordneten Mitläuferwalzen und über einen Umfangsbereich der Trommel umläuft. Beim Stauchen ist die Faserstoffbahn zwischen der Trommel und dem elastischen Mitläufertuch eingespannt. Daher erfährt der Faserstoff durch die Stauchung keine Breitenänderung, sondern lediglich eine Längenänderung. Die Geschmeidigkeitsänderung beschränkt sich dabei auch im wesentlichen auf die Längsrichtung. Daher ist das bekannte Verfahren für einen Faserstoff mit im wesentlichen in Längsrichtung ausgerichteten Fasern vorgesehen.

Es ist auch bekannt, einen Faserstoff mit unausgerichteten Fasern durch eine Prägebehandlung geschmeidig zu machen, wobei die kontinuierlich vorbewegte Faserstoffbahn sowohl in der Längsrichtung wie in der Querrichtung geschmeidiger wird (US-PS 34 27 376). Dort ist ein dreistufiges Verfahren vorgesehen. In der ersten Stufe läuft die Faserstoffbahn über eine Reihe von Walzen mit noppenartigen Prägevorsprüngen, wobei diese Walzen abwechselnd in Laufrichtung der Faserstoffbahn mit einer über der Laufgeschwindigkeit liegenden Umfangsgeschwindigkeit und entgegen der Laufrichtung der Faserstoffbahn mit einer niedrigeren Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden. Hierbei erfassen die Prägenoppen einzelne Flächenbereiche der Faserstoffbahn, drücken sie im Sinne einer Prägung aus der Faserbahnebene heraus und bewirken außerdem aufgrund der im Wechsel entgegengesetzten Umfangsgeschwindigkeiten und deren Abweichung zur Laufgeschwindigkeit der Faserstoffbahn eine örtliche Längsverlagerung im Sinne eines Voreilens oder eines Zurückhaltens. Dieser Vorgang kann insgesamt als eine Art "Durchkneten" des Faserstoffs angesehen werden, die wegen der örtlichen oder punktuellen Einwirkung auch eine Querkomponente hat, obwohl sich die Faserbahnbreite im wesentlichen nicht ändert, weil die axial äußeren Prägenoppen eine Verringerung der Bahnbreite nicht zulassen. Ein hinter den Prägewalzen angeordnetes Abzugswalzenpaar wird mit einer gegenüber der Zuführgeschwindigkeit bis max. 10% höheren Umfangsgeschwindigkeit angetrieben, um eine durch den Knetvorgang erfolgende Längung des Faserstoffes aufzunehmen und die gegenüber den Umfangsgeschwindigkeiten der Prägewalzen unterschiedliche Durchlaufgeschwindigkeit der Faserstoffbahn zu erzielen. Diese erste Behandlungsstufe führt damit zu einem Faserstoff von durch die Prägeeinwirkung beidseitig stark aufgerauhter Oberfläche und einer vergleichsweise geringen Streckung von örtlich unterschiedlicher Intensität, wobei auch die in Längsrichtung verlaufenden Fasern nicht über ihre Elastizitätsgrenze hinaus gestreckt wurden und dadurch bleibend gelängt sind.

In der zweiten Behandlungsstufe wird der Faserstoff dann unter Verwendung einer geriffelten Walze einer Kreppbildung und Querfalten unterzogen. In der anschließenden dritten Stufe erfolgt dann wieder die bereits beschriebene "Knetbehandlung" mit genoppten Prägewalzen, wobei die zuvor gebildeten Kreppfalten unter entsprechender Bahnlängung zu mindestens 80% wieder ausgezogen werden.

Dieses mit einer Längsstreckung verbundene Verfahren ist ersichtlich aufwendig und kann nicht mit hoher Leistung bzw. Durchlaufgeschwindigkeit betrieben werden. Insbesondere aber besteht die Gefahr, daß durch die kombinierte Prägewirkung, bei der örtliche Bereiche aus der Bahnebene heraus verlagert werden, mit der durch Voreilen oder Nacheilen der Prägenoppen bewirkten Verschiebung örtlicher Bahnbereiche in Längsrichtung der Zusammenhalt der Bahn und die feste Einbindung der Fasern zumindest stellenweise gelöst wird. Daher beschränkt sich die Anwendbarkeit des bekannten Verfahrens auf Faserstoffe mit einer besonders hohen Festigkeit der Faserbindung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend zu verbessern, daß der Vliesstoff auf einfache Weise in Querrichtung geschmeidig wird, ohne daß Beschädigungen der Faserbahn zu befürchten sind oder weitgehende Einschränkungen hinsichtlich der Auswahl des Fasermaterials in Kauf genommen werden müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Es wurde festgestellt, daß sich durch diese einfachen und mangels örtlich konzentrierter Einwirkung vergleichsweise schonenden Maßnahmen eine beachtliche gesteigerte Geschmeidigkeit oder Flexibilität des Faserstoffes nicht nur wie bisher in der Längsrichtung, sondern auch in der Querrichtung erzielt wird.

Durch das vorangehende Dehnen ist auch ein geringerer Widerstand gegen die stauchende Kraft gegeben. Der Vliesstoff weist in der Längsrichtung gestreckte und verdichtete Fasern auf, während den mehr quer verlaufenden Fasern eine seitliche Faserkrümmung erteilt wurde. Dadurch wird der Vliesstoff auch in der Querrichtung wesentlich weicher und biegsamer. Gleichzeitig wird der Vliesstoff an einer Verdickung oder "Kreppen" gehindert.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Verdichtungsvorrichtung, die eine beheizbare Trommel und ein Mitläufertuch aufweist, das über drei mit parallelen Achsen an den Ecken eines Dreiecks angeordneten Mitläuferwalzen und über einen Umfangsbereich der Trommel umläuft. Diese bekannte Vorrichtung (DE-AS 12 55 619) ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß vor der Verdichtungsvorrichtung eine Dehnvorrichtung mit einem vorderen Walzenpaar und einem hinteren Walzenpaar vorgesehen ist, das mit größerer Umfangsgeschwindigkeit als das vordere Walzenpaar antreibbar ist. Ersichtlich läßt sich aufgrund dieser einfachen Ausbildung die Vorrichtung so betreiben, daß der Vliesstoff in der zuvor beschriebenen Weise behandelt und geschmeidiger gemacht wird.

Zweckmäßige Ausgestaltung und Weiterbildungen des Verfahrens sowie der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Daher ist

Fig. 1 ein Grundriß einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;

Fig. 2 eine Seitenansicht der schematisch in Fig. 1 wiedergegebenen Vorrichtung,

Fig. 3 ein schematischer Grundriß einer abgewandelten Form der Vorrichtung zum Ausüben der vorliegenden Erfindung und

Fig. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 3.

In den Abbildungen bezeichnet 2 eine Bahn aus nichtgewebtem Stoff der vorher erwähnten Art, die als durchgehende, längliche Materialbahn gezeigt ist. Bei dem Verfahren, wie es in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, wird die Bahn 2 von einer geeigneten Quelle aus zwischen der Klemmstelle der Förderwalzen 4 zugeführt, welche veranlaßt werden, mit einer vorherbestimmten Drehzahl umzulaufen, um so die Geschwindigkeit vorher festzulegen, mit der die Bahn 2 an ihnen vorbeigeführt wird. Von den Förderwalzen 4 wird die Bahn 2 über eine Rolle 5 einer Trommel 12 und einem Mitläufertuch 6 zugeführt, das über eine Klemmwalze 8 einer Verdichtungsvorrichtung 10 geführt ist. Die Verdichtungsvorrichtung ist von bekannter Bauart und Wirkung und im einzelnen in der DE-AS 12 55 619 beschrieben und abgebildet. Kurz gesagt, hat die Verdichtungseinrichtung eine beheizte Walze 12, die sich um ihre Achse drehen kann. Eine Klemmwalze 8 sitzt üblicherweise von und zu der Walze 12 einstellbar und ein verhältnismäßig dickes Mitläufertuch 6 aus Elastomer ist über die Klemmwalze zwischen der Walze 8 und dem Zylinder 12, dann über einen gebogenen Teil des Zylinders 12 zu einer Übernahmewalze 14 und dann über die Rückführwalze 16 geführt, von der es zur Klemmwalze 8 zurückgeleitet wird. Wie bekannt, ist die Wirkung des Mitläufertuchs 6, das gespannt und an die Walze 12 gedrückt gehalten wird, so daß das Bahnmaterial verkürzt oder verdichtet durch die Vorrichtung geführt wird, ohne daß es gekreppt wird und wobei die gegenüberliegenden Flächen der Bahn parallel und auf im wesentlichen gleicher Dicke gehalten werden.

Das Verkürzen der Bahn wird dadurch erreicht, daß ziemlich alle längs verlaufenden Fäden veranlaßt werden, sich im Körper der Bahn zu krümmen oder zu kräuseln.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, wird die Bahn 2 von der Förderwalze 4 über die Rolle 5 und dann zu der Klemmstelle zwischen dem Mitläufertuch 6 und dem Zylinder 12 geleitet, und die Arbeitsgeschwindigkeit der Klemmwalze 8 und der Trommel 12 ist so, daß sie bestrebt ist, die Bahn 2 mit einer höheren Geschwindigkeit zu ziehen, als von den Förderwalzen 4 erlaubt wird. Die Folge ist eine dauerhafte Dehnung der Bahnfäden, welche im allgemeinen in der Richtung der Materialzufuhr verlaufen. Gleichzeitig wird ein seitliches Biegen der Faser oder Fäden des Stoffs bewirkt. Das bedeutet, daß die im allgemeinen längs verlaufenden Fäden in Förderrichtung gedehnt werden, sich zur Förderrichtung ausrichten und in der Querrichtung zusammendrängen. Auf diese Weise werden Teile davon nach innen zur Bahnmitte gezogenen, und alle sich im wesentlichen seitlich erstreckenden Fäden, die damit verbunden sind, werden veranlaßt, sich zu wölben oder zu biegen. Sobald das Bahnmaterial in die Klemmstelle zwischen dem Mitläufertuch 6 und der Walze 12 gelangt, tritt die bekannte Verdichtung auf.

In der Vorrichtung nach den Fig. 3 und 4 wird die Bahn, wie unter Bezug auf die Fig. 1 und 2 ausgeführt ist, durch die Förderwalzen 4 und dann durch die Dehnwalzen 18 geleitet, welche mit einer höheren Drehzahl als die Walzen 4 angetrieben werden, um auf diese Weise der Bahn 2 eine bleibende Dehnung mit Breitenverringerung zu verleihen.

Verläßt die Bahn die Dehnwalzen 18, wird alle Spannung in der Längsrichtung aufgehoben und erfolgt eine geringe Vergrößerung der Breite, obgleich die Bahnbreite noch geringer als vor dem Dehnen ist. Die Bahn wird dann lose zu einer geeigneten Zwischenspeichereinrichtung (Staublech 20) geführt und gelangt von da über die Walze 19 zu der Klemmstelle zwischen dem Mitläufertuch 6 und der Trommel 12 der Verdichtungsvorrichtung 10, die der in Fig. 1 und 2 gezeigten gleich sein kann. In der Vorrichtung 10 wird die Bahn in Längsrichtung gestaucht, und das hieraus hervorgehende Erzeugnis hat im wesentlichen gleiche Eigenschaften wie die aus der Vorrichtung der Fig. 1 und 2 kommenden Erzeugnissen.

Es wurde gefunden, daß ein Strecken von 10% bis 30% den Verdichtungsmodul um 35% verringert, wodurch die Verdichtung sehr erleichtert wird. Es sei bemerkt, daß dieser Prozeß zunächst die Bahn in Förderrichtung dehnt, dann die Bahn in Längsrichtung in dem Verdichter auf eine Länge staucht, die der ursprünglichen Bahnlänge vor dem Dehnen nahe kommt. In der Zeitm, in welcher die Längsstauchung erfolgt, wird jedoch die Bahn an einer Ausdehnung auf die ursprüngliche Breite durch die Tatsache gehindert, daß sie zwischen dem Mitläufertuch 6 und der Trommel 12 festgehalten wird. Die allgemein in Längsrichtung verlaufenden Fäden werden verdichtet, und die allgemein seitlich verlaufenden Fadenteile werden dauerhaft gebogen, und der erhaltene Textilstoff zeigt eine merkliche Zunahme an Weichheit und ist in beiden Richtungen dehnbar, wobei die seitliche Dehnbarkeit groß genug ist, um die ursprüngliche Breite der Bahn wiederherzustellen.

Es wurde gefunden, daß bei gewissen Arten nichtgewebter Materialien der Zusatz einer geringen Menge Feuchtigkeit zu dem Material vor dem Dehnen eine erhebliche Verringerung der Bahnbreite zur Folge hat, die auch leichter vonstatten geht.

Der optimale Betrag an Feuchtigkeitszusatz zum Material hängt zweifellos von der vorhandenen Fasertype und dem Bindemittel ab. Sie werden am besten durch Experiment festgestellt. Allgemein beträgt die zweckmäßige Feuchtigkeit 15 bis 25% des Bahngewichtes.

In einem besonderen Fall der Bearbeitung eines Materials, das aus Reyonfasern bestand, die mit einem Acryl-Bindemittel gebunden waren, konnte der lufttrockene Textilstoff nur um etwa 8% gedehnt werden. Das hatte eine Breitenverringerung in der Querrichtung um 2% zur Folge. Ein Versuch, das Material weiter zu dehnen hatte ein Zerreißen der Bahn zur Folge. Jedoch war es bei einer Zugabe von 12% Feuchtigkeit zu der Bahn (von 7% anfangs bis zu 19% Feuchtigkeit insgesamt) möglich, die Bahn ohne Schwierigkeiten um 20% zu dehnen. Das ergab eine Breitenverringerung von 12% und stellte eine merkliche Verbesserung der textilartigen Eigenschaften der verarbeiteten Bahn dar.

Ebenso hat sich ergeben, daß die Zufuhr von Wärme beim Dehnen sich günstig auf die Behandlung anderer Arten von Material auswirkt, insbesondere von Materialien, die thermoplastische Fasern und/oder Bindemittel enthalten. Bei dieser Materialsorte hat die Hitze die gleiche Wirkung wie Feuchtigkeit auf Bahnen, welche aus wasseranziehenden Bindemitteln oder Fasern bestehen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden vier Sorten spinngebundener Polyester-Vliesstoffe von der Firma E. I. DuPont beschafft, wie folgt:

2011 ein Normal-Glattfasertextilstoff mit einem Gewicht von 21,2 g/m².
2024 ähnlich wie 2011, aber mit einem Gewicht von 70,0 g/m².
2431 ein Kräuselfaser-Textilstoff.
T 213 ein Textilstoff, in dem der Faser-Titer etwa 3,2 dtex gegenüber 6,1 dtex in den vorgenannten Textilstoffen ist. Das Gewicht ist 34,2 g/m².

Jeder dieser Textilstoffe wurde gemäß der vorliegenden Erfindung unter mehreren, verschiedenen Bedingungen bearbeitet; eine reguläre Verdichtung mit 50 Shore A und 60 Shore A Durometer-Mitläufertüchern, und ein Strecken, auf das eine Verdichtung auf dem 50 Shore A Durometer-Mitläufertuch und in einigen Fällen auch mit dem 60 Shore A Dorometer-Mitläufertuch folgte. Die Ergebnisse zeigt die nachstehende Tabelle, wobei die Steifheit und Zugfestigkeit nach Verfahren ermittelt wurden, die von der American Society for Testing and Materials anerkannt und gemäß ASTM D 1388 F. R. L. Cantilever Bend Test definiert sind.

Dehnung

Die Bahn wurde einer Zugkraft unterworfen, die ausreicht, um eine 12 bis 15%ige Breitenverkürzung hervorzurufen, ehe sie in die Verdichtungseinrichtung kam. Der dafür notwendige Geschwindigkeitsunterschied war etwa 20-25%.

Verdichtung

Die Verdichtungsbedingungen mit oder ohne vorherige Dehnung waren die wie folgt:

Quetschung15% Trommeltemperatur⁺)60°C TrommeloberflächeTeflon Mitläufertuchspannung105 N/cm Länge Vliesfeuchtigkeitlufttrocken

⁺) Höhere Temperaturen zeigten eine nachteilige Wirkung hinsichtlich der Weichheit.

Es erhellt, daß in allen Fällen sich bedeutende Verringerungen der Steifheit durch das Dehnen und Verdichten gegenüber einer einfachen Verdichtung ergaben. Das trifft nicht auf die Steifheit in der Längsrichtung, sonder auch gerade auf die Steifheit in der Querrichtung zu. Auch zeigt die Tabelle, daß die Reißfestigkeit der Textilbahn wenigstens in der Maschinen-(Längs)-Richtung erheblich verbessert wurde.

Außer den genannten wurden noch andere Sorten nichtgewebter Stoffe behandelt, wie nachstehend erläutert:

Beispiel II

Ein naß geformter Textilstoff bestehend aus einer Mischung von 2,86 cm langen Nylonfasern und 1,3 cm langen Reyonfasern, die durch ein thermoplastisches Bindemittel gebunden sind.

Beispiel III

Ein trocken geformter Textilstoff aus 2,5 bis 1,3 cm langen Reyonfasern, durch ein thermoplastisches Bindemittel gebunden.

Während die vorstehende Beschreibung sich nur auf einen Verdichter mit Mitläufertuch bezieht, versteht sich, daß andere Arten Verdichtungsvorrichtungen verwendet werden können, wie etwa Zweitrommelvorrichtungen, die gleichzeitig sowohl in der Laufrichtung als auch in der Querrichtung verdichten können.

Claims

1. Verfahren zum Vergrößern der Geschmeidigkeit eines Vliesstoffes, der durch zugesetzte Bindemittel oder Selbstklebung der Fasern zusammengehalten ist, bei dem der Vliesstoff in Längsrichtung mechanisch zusammengeschoben und dabei eine Änderung der Faserbahnbreite verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der in Wirrfaserlage vorliegende Vliesstoff vor der Längstauchung derart unter Verringerung der Faserbahnbreite in Längsrichtung gedehnt wird, daß die in Längsrichtung verlaufenden Fasern bleibend gelängt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnspannung in der Faserbahn aufgehoben wird, bevor die Längsstauchung begonnen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsdehnung der Faserbahn 15-25% beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesstoff vor der Längsdehnung befeuchtet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesstoff vor der Längsdehnung erwärmt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesstoff durch Spinnen von kontinuierlichen Fäden und bahnförmiges Legen derselben gebildet ist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-6 mit einer Verdichtungsvorrichtung (10), die eine beheizbare Trommel (12) und ein Mitläufertuch (6) aufweist, das über drei mit parallelen Achsen an den Ecken eines Dreiecks angeordneten Mitläuferwalzen (8, 14, 16) und über einen Umfangsbereich der Trommel (12) umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Verdichtungsvorrichtung (10) eine Dehnvorrichtung mit einem vorderen Walzenpaar (4, 4) und einem hinteren Walzenpaar (6, 12; 18, 18) vorgesehen ist, das mit größerer Umfangsgeschwindigkeit als das vordere Walzenpaar (4, 4) antreibbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem hinteren Walzenpaar (18, 18) und der Verdichtungsvorrichtung (10) eine Zwischenspeichereinrichtung (20) zur vorübergehenden zugspannungsfreien Aufnahme der gedehnte unverdichteten Faserbahn (2) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Walzenpaar (8, 12) der Dehnvorrichtung von der beheizbaren Trommel (12) und einer mit dieser als Andrückwalze (8) zusammenwirkender Mitläuferwalze der Verdichtungsvorrichtung (10) gebildet ist.