DE3029752A1 - Verfahren zur herstellung eines tiefgezogenen formteils aus einem faservlies - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines tiefgezogenen formteils aus einem faservlies

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Description

Anmelderin: Firma Carl Freudenberg, Weinheim
Verfahren zur Herstellung eines tiefgezogenen Formteils aus
einem Faservlies
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines tiefgezogenen Formteils aus einem Faservlies.·
Für bestimmte Anwendungsfälle von textlien Flächengebilden sind tiefziehfähige Eigenschaften erwünscht. Beispielsweise sind Tuch- oder Faservliesfilter, wie sie in Ventilatoren benutzt werden, gewöhnlich durch Rahmenaus Stoff, Plastik oder Metall fixiert. Diese Filter haben den Nachteil, daß ihr Ventilationseffekt gering ist, weil die von Ihnen bedeckte Fläche nur relativ klein ist. Neben einer geringen Wirksamkeit kann sich daraus nach eingetretener Verschmutzung eine Überlastung des Ventilatormotors ergeben.
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Es wurde bereits versucht, diesen Schwierigkeiten durch Verwendung tiefgezogener Filtermaterialien auf Vliesstoffbasis zu begegnen. Es zeigte sich aber, daß diese Materialien den darauf einwirkenden, mechanischen Belastungen während des Tiefziehvorganges nur in unzureichendem Maße gewachsen waren, und es kam insbesondere in den überdehnten Bereichen zu einem Bruch der Fasern oder der Bindestellen, durch die die Fasern untereinander verbunden waren. Neben einer unzureichenden Formstabilität resultierten daraus große Ungleichmäßigkeiten, die die Verwendung entsprechender Materialien beispielsweise auf dem Gebiet der Filtertechnik ausschlossen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Faservlies zu entwickeln, das bei Gewährleistung einer guten Gleichmäßigkeit mit einem Verstreckungsverhältnis pro Flächeneinheit von mehr als 200 % tiefgezogen werden kann. Unter dem Ausdruck Verstreckungsverhältnis pro Flächeneinheit wird der Quotient verstanden, der erhalten wird, wenn die Oberfläche des tiefgezogenen Teiles durch die Oberfläche des eingesetzten Materials geteilt und mit 100 multipliziert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Faservlies wenigstens 10 %, bezogen auf das Gewicht der Fasern, verstreckbare Fasern mit einer Bruchdehnung bei 150° C unter dem Schmelzpunkt von wenigstens 100 %, zugesetzt werden, daß das Faservlies durch eine Nadelung verfestigt und nach einer Vorwärmung auf <
Schmelzpunkt tiefgezogen wird.
und nach einer Vorwärmung auf eine Temperatur oberhalb 150° C unter dem
Es ist von wesentlicher Bedeutung, daß der Faservliesstoff wenigstens 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Fasern, Fasern mit einer Reißdehung von 100 % oder mehr hat, bei einer Temperatur, die 150 C unter dem Schmelzpunkt liegt, und daß der Vliesstoff vernadelt wird. Zu den im Handel erhältlichen Fasern mit den geforderten Eigenschaften
- 3 130013/1017
gehören z.B. Kanegafuchi Chemical Industry Co.'s "Kanekalon H.E." (Warenzeichen) einer Acrylnitril-Polyvinyl Chlorid Copolymer Faser; Toray Industries, Inc.'s "Tetoron T-211" (Warenzeichen), eine ungestreckte Polyesterfaser; duPont's "Nylon" (Warenzeichen), 6.6 Nylon; und das "Wacker MP" der Wacker Chemie GmbH (Warenzeichen), ein Polyvinyl Chlorid-Polyvinyl Acetat Copolymer.
Die Auswahl der übrigen Komponenten des formbaren Faservlieses orientiert sich an der Verwendung des Endproduktes. Ist z.B. das Endprodukt ein Filter für eine Klimaanlage, so ist es wünschenswert, daß das Faservlies 30 oder mehr Prozent einer feuerhemmenden, thermoplastischen Faser enthält. Dient das Filtervlies zur öl-Wasser-Trennung, so sollte das Faservlies wenigstens 20 % einer thermoplastischen Faser mit guter ölbeständigkeit enthalten. Das Faservlies der genannten Zusammensetzung wird dann mit einer Einstichdichte von 10 bis 300 Stichen pro cm genadelt, wobei man ein verfestigtes Faservlies erhält, dessen Fasern bevorzugt in Richtung der Vliesdicke angeordnet sind. Wird eine noch höhere Formbeständigkeit erwartet, so kann das Faservlies mit einer thermoplastischen Bindemittel emulsion besprüht oder beschichtet werden.
Ein Filtervlies für Klimaanlagen wird bevorzugt mit einer Einstichdichte
ρ
von 10 bis zu 100 Stichen je cm genadelt. Bei Filtervliesen für die ül-Wasser-Trennung beträgt die optimale Einstichdichte 15 bis 300 Stiche
2
je cm . Für den letzteren Zweck werden Filtervliese in Topfform bevorzugt.
Dabei ist es günstig, die Dichte des Faservlieses im Inneren kleiner zu wählen als außen. Dadurch werden die Filtriereigenschaften verbessert.
Das Faservlies kann zusätzlich durch ein thermoplastisches oder ein chemisch-vernetzendes Bindemittel verfestigt werden. Die Art der verwendeten Bindemittelemulsion, -dispersion oder des Bindemittel pulvers richtet sich nach den Anforderungen denen das Faservlies während des
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Tiefziehens bzw. in der endgültigen Verwendung ausgesetzt ist.
Ist z.B. das Endprodukt ein Filter für Klimaanlagen, so wählt man entweder eine thermoplastische Emulsion, die feuerhemmend wirkt oder eine Bindemittel emulsion bzw» ein Bindemittel pulver mit einem Zusatz von feuerhemmendem Kunstharz. Soll das formbare Material als Filter zur öl-Wasser-Trennung benutzt werden, so wählt man öl beständige Harze wie Chloropren, Acrylnitril, Urethan oder Acrylharze. Mit zunehmender Härte des Bindemittels wird eine zunehmende Formstabilität des tiefgezogenen Faservlieses erhalten. Bei Verwendung eines Bindemittels mit elastischen Eigenschaften, wie beispielsweise bei den Urethanen leicht einstellbar, ergibt sich eine weiche Einbindung der Fasern in die Bindemittel stell en. Diese weiche Einbindung wirkt sich günstig auf eine von Beschädigungen freie Tiefziehfähigkeit des Faservlieses aus.
Ein für die öl-Wasser-Trennung bestimmtes Filtervlies sollte darüberhinaus mit einem wasserabstoßenden Mittel guter ölbeständigkeit behandelt werden. Geeignet sind wasserabstoßende Mittel auf Fluorin- oder Silicon-Basis.
Das in der beschriebenen Weise erhaltene Faservlies wird vorgewärmt auf eine Temperatur im Bereich von 0 bis 150° C unterhalb des Schmelzpunktes der Fasern mit einer Bruchdehnung von 100 % oder mehr bei einer Temperatur von 150° C. Im Anschluß an diese Vorwärmung wird das Faservlies tiefgezogen unter Anwendung des Vakuum- oder des Pressenformverfahrens, wobei in beiden Fällen Formen eines vorbestimmten Aufbaus zur Anwendung kommen. Nach dem Abkühlen kann das verwendungsfähige Formteil entnommen werden. Dieses zeichnet sich durch den mindestens 10 %-igen Anteil hochgradig verstreckbarer und damit hochreißfester Fasern sowie durch die Verfestigung durch einen Nadelungsvorgang durch eine besonders gute Gleichmäßigkeit und Formstabilität aus. Das Verstreckungsverhältnis pro Flächeneinheit kann größer sein als 200 %.
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y --β-
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird durch die in der Anlage beigefügte Zeichnung verdeutlicht.
Es zeigen:
Figur 1 ein zweischichtig aufgebautes Faservlies vor dem Tiefziehen.
Figur 2 das Faservlies gemäß Figur 1 in geschnittener Darstellung im Anschluß an das Tiefziehen.
Figur 3 das Faservlies gemäß Figur 2 als Teil eines Filters für eine Klimaanlage in perspektivischer Darstellung.
Das Faservlies gemäß Figur 1 besteht aus zwei untereinander verbundenen Schichten 1 und 2, die im wesentlichen den gleichen Aufbau haben, und die jeweils wenigstens 10 %, bezogen auf der Gewicht der Fasern, verstreckbare Fasern mit einer Bruchdehnung bei 150° C unterhalb des Schmelzpunktes von wenigstens 100 % enthalten. Die Schicht 2 ist zusätzlich mit einem wasserabstoßenden Mittel mit Fluorin-Basis imprägniert. Von der Oberseite auftreffendes Wasser wird deshalb von der Schicht 2 beispielsweise aus einem ölstrom abgeschieden, und in der Schicht 1 zurückerhalten, aus der es durch Rückspülung entfernt werden kann.
Bei einer Formgebung entsprechend Figur 2, bei der sich zumindest ein Teil der aktiven Filterfläche 3 parallel zur Strömungsrichtung des zu filternden Mediums erstreckt, bildet sich darüberhinaus zusätzlich im unteren Teil gegebenenfalls ein Sumpf, in dem größere Mengen des abzuscheidenden Wassers zurückerhalten werden können. Die Wirksamkeit entspricht im übrigen der vorstehend beschriebenen.
Werden noch höhere Anforderungen an die Trennung gestellt, dann kann zwischen der inneren Schicht 1 und der äußeren Schicht 2 eine zusätzliche Schicht aus einem wasserabsorbierenden Material eingefügt werden. Eine
- 6 τ
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andere Möglichkeit besteht in der Behandlung der Schicht 1 mit einem wasserabsorbierenden Mittel.
Figur 3 zeigt einen Filter für eine Klimaanlage, das nach dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellt wurde. Das einschichtige Faservlies 4 enthält mehrere Vertiefungen 5, die durch Tiefziehen ausgebildet wurden. Die Vertiefungen 5 sind mit Füllstoffen 6 gefüllt, beispielsweise mit einem absorbierenden Mittel für als unangenehm empfundene Gerüche. Dem Mittel können zusätzlich bakterizide Stoffe zugesetzt werden. Das Formteil ist auf der Oberseite durch ein dünnes, luftdurchlässiges Faservlies 7 abgedeckt, welches im Bereich der Randzonen mit dem tiefgezogenen Faservlies 4 verklebt ist.
Beispiel 1
Ein Faservlies, das 40 Teile Acrylnitrilpolyvinyl Chlorid Copolymer Faser 20 d/76 rom, 30 Teile Polyesterfaser 15 d/56 mm und 30 Teile Polyolefinpolyäthylen Faser 6 d/52 mm enthält, wird mit einer Nadelanordnung 15 χ 18 χ 32 χ 31/2 RB genadelt. Nadeleindringtiefe 10 mm,
2
Nadel dichte 30 Stiche je cm . Das genadelte Vlies wird mittels einer Rolle mit Polyvinyl!den Chlorid Latex imprägniert, so daß schließlich
2 ein Faservlies mit einem Flächengewicht von 100 g/m entsteht, das eine Dicke von 1,5 mm hat. Dieses Faservlies wird innerhalb einer Minute auf 130° C aufgeheizt und dann einem Tiefziehprozess in einer kreisförmigen Form unterworfen. Die Form enthält Vertiefungen bzw. Erhebungen bis zu einer Tiefe yon 5 cm. Das erhaltene Formteil ist feuerhemmend, zeigt hohe Formbeständigkeit, ist wenig druckempfindlich und hat die für Filterzwecke erforderliche hohe Luftdurchlässigkeit. Mit einem einfachen Rahmen an einem Ventilator angebracht, ergibt sich ein gut geformter Filter.
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Beispiel 2
Ein Faservlies aus 50 Teilen ungestreckter Polyesterfaser 1,5 d/51 mm, 20 Teilen Polyacrylnitril faser 4 d/51 mm und 30 Teilen Polyamidfaser
3 d/51 mm wird mit einer Einstichdichte von 100 Stichen je cm genadelt, so daß man ein Nadelvlies mit einem Flächengewicht von 500 g/cm erhält. Das Nadel vlies wird mit Chloroprenlatex imprägniert, so daß das Faser-Kunstharzverhältnis 60 : 40 beträgt. Das Vlies wird daraufhin mit einem wasserabstoßenden Mittel auf Flourin-Basis behandelt. Das Flächengewicht wird damit um 8 g/m erhöht. Das Vlies wird nun für 3 Sekunden auf 130° C gebracht und dann in einer zylindrischen Form mit Vertiefungen und Erhebungen zum erwünschten Formteil tiefgezogen. Das erhaltene Formteil wurde zum Filtern eines öl-Wasser-Gemisches mit einem Anteil von 10 % Wasser benutzt. Das Fi!trat enthielt nur noch wenig Wasser. Dabei ergab sich, daß die Behandlung des Filtermaterials mit wassserabstoßenden Mitteln wesentlich für den Trennerfolg ist.
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Claims (4)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zur Herstellung eines tiefgezogenen Formteils aus einem Faservlies, dadurch gekennzeichnet, daß dem Faservlies wenigstens 10 %, bezogen auf das Gewicht der Fasern, verstreckbare Fasern mit einer Bruchdehnung bei 150° C unter dem Schmelzpunkt von wenigstens 1Ö0 % zugesetzt werden, daß das Faservlies durch Nadeln verfestigt und nach einer Vorwärmung auf eine Temperatur oberhalb 150° C und unter dem Schmelzpunkt der verstreckbaren Fasern tiefgezogen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelung mit einer Dichte von 10 bis 300 Einstichen/cm vorgenommen wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Faservlies ein thermoplastisches Bindemittel zugesetzt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Faservlies ein vernetzbares Bindemittel zugesetzt wird.
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