DE3302710C2 - Verfahren zum Herstellen eines vliesartigen Flächengebildes mit implantierten Fasern sowie ein vliesartiges Flächengebilde mit darin implantierten Fasern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines vliesartigen Flächengebildes mit implantierten Fasern, mit folgenden Verfahrensschritten:

• - Auflegen einer Faserbahn mit einem Grundgewicht von 5 bis 80 g/m², bestehend aus Fasern, die kürzer sind als 100 mm auf eine dehnbare elastische Schaumlage mit offenen Poren und einer Dicke von weniger als 5 mm zum Bereitstellen des zu behandelnden Ausgangsmaterials,
• - Zuführen des zu behandelnden Materials zu wasserundurchlässigen Stützauflagern mit glatten Oberflächen, welche Stützauflager zumindest an der Oberfläche angemessen hart sind,
• - Durchführen einer Hochenergiebehandlung des Ausgangsmaterials mit Wasserdüsenstrahlen, die aus in einem vorbestimmten Querabstand voneinander über den Stützauflagern angeordneten Öffnungen mit einem Düsendruck von mehr als 15 kg/cm² aufgebracht werden,
• - gleichzeitiges Strecken der geschäumten Lage um 10% oder mehr,
• - wobei die Wasserdüsenstrahlen säulenartig sind und senkrecht nach unten von der Seite der Faserbahn aus auf das Ausgangsmaterial gestrahlt werden, so daß die kurzen Fasern der Faserbahn zumindest von einer Oberfläche der geschäumten Lage in einem durch abwechselnd angeordnete Zonen hoher und niedriger Dichte definierten Muster tief in das Innere implantiert werden, und die kurzen Fasern nicht nur auf der Oberfläche miteinander verflochten oder verfilzt, sondern auch mit dem Material der Oberfläche und dem Inneren der geschäumten Lage verankert sind.

Des weiteren wird ein vliesartiges Flächengebilde mit darin implantierten Fasern angegeben.

Aus der DD 2 10 086 ist ein Flächengebilde mit Schaumstoffkern bekannt, bei dem in eine Schaumstofflage infolge multipler Vernadelung mittels Feltingnadeln Fasern eingearbeitet sind. Die Fasern können so vernadelt werden, daß sie an einer Seite oder auch an beiden Seiten einen Flor bilden. Ein Flächengebilde, bei dem durch Vernadelung von Fasern ein Flor gebildet wird, ist sehr kostenintensiv, und es können auch nur Fasern bestimmter Abmessungen verwendet werden.

Aus der US 3 969 561 ist ein vliesartiges Gebilde bekannt, dessen Fasern streifenförmig angeordnet sind. Dabei sind die Fasern zweier nebeneinanderliegender Streifen normal zueinander gerichtet, z. B. die Fasern des einen Streifens in Maschinenrichtung, die des anderen quer zur Bahnrichtung. Bei der Herstellung eines solchen Produkts werden die Fasern einem Luftstrahl beigegeben, der eine Trägerbahn beaufschlagt, die diesem mit Fasern befrachteten Luftstrom unter einem Gitter aus Längsstäben ausgesetzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren auszugeben, mittels welchem einfach und kostengünstig ein elastisches, vliesartiges Flächengebilde mit darin implantierten Fasern hergestellt und ein multiplikativer Effekt der Eigenschaften der Trägerlage und der implantierten Fasern erzielt werden kann.

Des weiteren soll ein solches vliesartiges Flächengebilde angegeben werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs sowie des Anspruchs 8 gelöst.

Erfindungsgemäß sind, wie im Hauptanspruch beschrieben, die kurzen Fasern einer gewünschten Länge und eines gewünschten Grundgewichts ohne besonderen Klebstoff oder Binder in eine dehnbare und elastische geschäumte Lage von der Oberfläche her in das Innere eingesetzt, um ein vliesartiges Flächengebilde, im folgenden Vlies genannt, herzustellen, bei dem die kurzen Fasern nicht nur an der Oberfläche miteinander verfilzt, sondern auch mit dem Material der geschäumten Lage sowohl in der Oberflächenebene als auch im Inneren in komplizierter Weise verankert ist, so daß dieses vliesartige Flächengebilde eine dehnbare Elastizität besitzt, die im wesentlichen derjenigen entspricht, die der geschäumten Lage innewohnt. Das Vlies vermittelt an seiner Oberfläche das Erscheinungsbild wie auch das Gefühl eines Tuches. Des weiteren weist das erfindungsgemäße Vlies den Vorteil auf, daß die kurzen Fasern nicht leicht aus der geschäumten Lage fallen. Demzufolge kann das erfindungsgemäße Vlies vorteilhafterweise als Material für Produkte verwendet werden, die während ihres Gebrauchs federnd gegen menschliche Haut gedrückt oder gepreßt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die wiederholte Verwendung von Wasserdüsenstrahlen für eine wirkungsvolle Behandlung des Anfangsmaterials und gestattet als Folge die Herstellung eines vliesartigen Flächengebildes mit hervorragenden Eigenschaften, wie oben beschrieben, in einer Massenproduktion mit grundliegend niedrigen Kosten.

In den Unteransprüchen sind weitere günstige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 1 und des vliesartigen Flächengebildes nach Anspruch 8 angegeben.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil eines schematisch dargestellten erfindungsgemäßen vliesartigen Flächengebildes,

Fig. 2 und Fig. 3 jeweils einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 1 in schematischer Darstellung,

Fig. 4 eine Ansicht einer schematischen Schnittdarstellung durch die Dicke des zu behandelnden Ausgangsmaterials, um das Prinzip darzustellen, mittels welchem die Wasserdüsenstrahlen bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf das zu behandelnde Ausgangsmaterial einwirken,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer als Auflager dienenden Walze, von der in Fig. 4 lediglich eine dargestellt ist, und von Düsenmitteln, die dieser Walze zugeordnet sind,

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht, in welcher die Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist, und

Fig. 7A bis D jeweils vertikale Schnitte durch Ausführungsformen einer Öffnung, die am Boden jedes Düsenmittels ausgeformt ist.

Es wird nun auf die Fig. 1, 2 und 3 Bezug genommen, worin das vliesartige Flächengebilde 1 aus einer dehnbaren und federnden geschäumten Lage 2 und kurzen Fasern 3 besteht. Die kurzen Fasern 3 werden von einer Oberfläche der geschäumten Lage 2 her so tief wie möglich in das Innere des vliesartigen Flächengebildes 1 implantiert, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. In dem in Fig. 3 dargestellten vliesartigen Flächengebilde 1 sind die kurzen Fasern 3 von einer Oberfläche der geschäumten Lage 2 durch die letztere außerhalb einer anderen Oberfläche oder von der gegenüberliegenden Oberfläche so tief als möglich in das Innere der genannten geschäumten Lage 2 implantiert. Wie dem auch sei, die kurzen Fasern 3 sind auf der geschäumten Lage 2 in einem gestreiften Muster aufgebracht, das durch abwechselnd und in regelmäßigen Abständen in Querrichtung des vliesartigen Flächengebildes 1 angeordnete Zonen hoher Dichte 4a und solchen niedriger Dichte 4b gebildet wird. Diese Art der Implantation ist dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Fasern 3 nicht nur an einer oder an beiden Oberflächen der geschäumten Lage 2 miteinander verfilzt sind, sondern in komplizierter Weise mit dem Material der geschäumten Lage entlang der Oberflächen und dem Inneren verankert und verriegelt sind.

Die geschäumte Lage 2 kann aus einem Polyurethanschaum, wie z. B. solchen bestehen, die aus Reaktionen zwischen gesättigtem Polyester und Isocyanate, Polyäther und Isocyanate und Rizinusöl (Castoröl) und Isocyanate erhalten werden, oder aus geschäumter Cellulose, in jedem Fall müssen offene Poren vorhanden sein. Eine geschäumte Lage mit geschlossenen Poren würde das Verriegeln der kurzen Fasern mit dem Material der geschäumten Lage und somit das Implantieren schwierig machen. Darüber hinaus würde eine Lage mit geschlossenen Poren es unmöglich machen, Luftdurchlässigkeit und Wasserabsorptionsfähigkeit für das erfindungsgemäße vliesartige Flächengebilde 1 zu erzielen, wenn diese Eigenschaften gewünscht werden.

Die kurzen Fasern 3 können eine Länge von weniger als 100 mm aufweisen. Würden die Fasern eine Länge von mehr als 100 mm aufweisen, so würde dies weniger Faserenden ergeben und ein zu geringes Verfilzen der Fasern miteinander zur Verhinderung des Herausfallens der Fasern aus der geschäumten Lage während des Gebrauchs des vliesartigen Flächengebildes, soweit Fasern mit einem gleichen Gewicht verwendet würden, wie das solcher mit einer Länge von weniger als 100 mm. Es wird keine besondere Grenze der unteren Faserlänge gesetzt, jedoch würde eine Verwendung von Fasern, die einheitlich kürzer als 5 mm sind, dazu führen, daß das gegenseitige Verfilzen der Fasern ungenügend ist, um sie vor dem Herausfallen aus der geschäumten Lage zu bewahren, obwohl das Einsetzen dieser Fasern in die geschäumte Lage 2 erleichtert würde. Dementsprechend können Fasern mit einer Länge kürzer als 5 mm wirksam nur in Kombination mit Fasern verwendet werden, die länger als 30 bis 50 mm sind. Als Material für die kurzen Fasern 3 kann verwendet werden: Naturfasern, wie Seide, Baumwolle und Flachs, regenerierte Fasern wie Rayon und Cupro-Ammoniumrayon, halbsynthetische Fasern wie beispielsweise Acetat und Premix, synthetische Fasern wie Nylon, Vinylon, Vinylidene, Vinylchlorid, Polyester, Acryl, Polyäthylen, Polypropylen, Polyurethan, Benzoate und Polyclar. Diese Fasern können unabhängig voneinander oder in Kombination zur Anwendung gelangen. Obwohl keine besondere Grenze für den Feinheitsgrad dieser kurzen Fasern gesetzt wird, so wird es doch bevorzugt, kurze Fasern mit einem Denier zu verwenden, das so fein wie möglich ist.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es sind eine Vielzahl von Walzen 6 als wasserundurchlässige Auflager in einem vorgegebenen Abstand entlang des Wegs des zu behandelnden Ausgangsmaterials 5 angeordnet vorgesehen, wobei sich über den jeweiligen Auflagern 6 Düsenmittel 7 befinden (vergleiche auch Fig. 5). Jedes Düsenmittel 7 weist ein langes Rohr mit an der unteren Wandung ausgebildeten Öffnungen mit einem Durchmesser von 0,05 bis 0,2 mm im Durchmesser auf, die in einem Abstand von 0,5 bis 10 mm längs des Rohrs vorgesehen sind, so daß diese Öffnungen der Oberfläche des zugeordneten Auflagers 6 gegenüberliegen. Des weiteren sind ein Transportband 8, ein Paar Zuführungswalzen 9 und eine Führungsrolle 10 auf einer Seite der Auflagerwalzen und ein Paar von Zugwalzen 11 mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die höher ist als diejenige der Zuführungswalzen 9, am anderen Ende der Auflagerwalzen 6 vorgesehen. Jedes der Düsenmittel 7 ist über ein zugeordnetes Druckregulierventil 12 mit einem Verteilerbehälter 13 verbunden, welcher seinerseits mittels einer Leitung 14 mit einem Filterbehälter 15 in Strömungsverbindung steht. Der Filterbehälter 15 ist an eine Druckpumpe 17 angeschlossen, die mittels eines Motors 16 angetrieben wird. Die Druckpumpe 17 ist ihrerseits mittels einer Leitung 18 mit einem Vorratstank 19 verbunden. In einem Raum, der sich unter den Auflagerwalzen 6 und den Zugwalzen 11 erstreckt, ist ein trogartiger Auffangbehälter 20 vorgesehen, der über eine Rohrleitung 21 und einen Filterkasten 22 in Strömungsverbindung mit dem Vorratsbehälter 19 steht. Das Wasser des Behälters 19 wird mittels der Druckpumpe 17 unter Druck gesetzt, mittels des Filterbehälters 15 gefiltert und anschließend von dem Verteilbehälter 13 zu den einzelnen Düsenmitteln 7 verteilt und durch die Öffnungen der Düsenmittel 7 auf die Auflager 6 gespritzt.

Das zu behandelnde Ausgangsmaterial 5 besteht aus einer dehnbaren und elastischen geschäumten Lage 2, die von den Zuführungsrollen 9 über die Führungsrolle 10 zu den Auflagerwalzen 6 geführt wird, und einer Bahn 3a aus kurzen Fasern 3, die mittels des Transportbandes 8 herangeführt wird, so daß sie auf der geschäumten Lage 2 zu liegen kommt. Das Ausgangsmaterial 5 wird einer Hochenergiebehandlung mit säulenartigen Wasserdüsenstrahlen ausgesetzt, die aus den Düsenmitteln 7 durch die darin vorgesehenen Öffnungen austreten, wobei die geschäumte Lage 2 zwischen den zwei Walzenpaaren 9 und 11 in Längsrichtung gedehnt wird. Wenn die Wasserdüsenstrahlen ihre Einwirkung auf das Ausgangsmaterial 5 beendet und ihre Energie verloren haben, wird das Wasser in den Auffangbehälter 20 abgeleitet, durch den Filterkasten 22 gefiltert und in den Tank 19 rezirkuliert.

In Fig. 4 ist das Prinzip dargestellt, mit welchem die Wasserdüsenstrahlen auf das Ausgangsmaterial einwirken. Die Wasserdüsenstrahlen 23a wirken auf das Ausgangsmaterial nicht nur in der Weise ein, daß sie die Kurzfaserbahn 3a und die geschäumte Lage 2 durchdringen, sondern sie werden von dem Auflager bzw. den Auflagerwalzen 6 zurückgeworfen und durchdringen die beiden Einzelkomponenten erneut. Auf diese Weise wird die geschäumte Lage 2 und das Kurzfaserband 3a in einer Interaktion von Wasserdüsenstrahlen 23a und zurückgeworfenen Strahlen behandelt. Als Folge davon werden die kurzen Fasern 3 in der Bahn 3a dreidimensional bewegt und wirksam in die geschäumte Lage 2 implantiert, wobei die Art und Weise bereits in Verbindung mit den Fig. 1, 2 und 3 erläutert wurde.

Um eine derartige Behandlung mit hoher Wirksamkeit zu erzielen, müssen mindestens die folgenden Erfordernisse A, B, C und D erfüllt sein:

• A. Die geschäumte Lage 2 muß vom Typ her offenporig sein und eine Dicke von weniger als 5 mm aufweisen,
• B. die Wasserdüsenstrahlen müssen mit einem Druck höher als 15 kg/cm², vorzugsweise höher als 25 kg/cm² aufgebracht werden,
• C. die Oberflächen der Auflager bzw. Auflagerwalzen sollten eine angemessene Härte aufweisen, größer als 50°, vorzugsweise größer als 70° in Übereinstimmung mit JIS (Japanese Industrial Standard) -K 6301 Hs, und
• D. während der Behandlung des Ausgangsmaterials 5 mit den Wasserdüsenstrahlen 23a muß die geschäumte Lage 2 in Längsrichtung oder in Querrichtung in einer Dehnung von 10% oder mehr gehalten werden.

Wenn diese Bedingungen nicht vollständig erfüllt werden, wird es schwierig, eine wirksame Verfilzung der kurzen Fasern 3 der Bahn 3a, eine Verankerung der kurzen Fasern 3 mit dem Material der geschäumten Lage 2 und somit ein sicheres und verläßliches Einsetzen dieser kurzen Fasern 3 in die geschäumte Lage 2 zu erzielen, selbst wenn das Ausgangsmaterial 5 über eine längere Zeit mit den Wasserdüsenstrahlen 23a behandelt oder die Öffnungen, durch welche die Wasserdüsenstrahlen 23a aufgebracht werden, in einer Ebene so niedrig wie möglich über dem Ausgangsmaterial angeordnet werden. Der Grund liegt darin, daß der geschäumten Lage 2 ein Kisseneffekt innewohnt, unter welchem die Energie der Wasserdüsenstrahlen 23a, die auf die Bahn 3a aus kurzen Fasern 3 einwirkt, von der geschäumten Lage 2 absorbiert wird. Des weiteren würde die Ladung der Wassermenge, die bereits auf das Ausgangsmaterial 5 eingewirkt und ihre Energie verloren hat, Wellen und Falten in dem Ausgangsmaterial 5 entlang der Erstreckung, die zu behandeln ist, verursachen und die Behandlung erschweren, wenn nicht die geschäumte Lage 2 um 10% oder mehr gedehnt würde. Wenn die geschäumte Lage 2 unter einem ausreichenden Zug steht, um das Dehnen zu erreichen, wird demgegenüber der Kisseneffekt vermindert, d. h. die Dicke der geschäumten Lage 2 wird reduziert und die Zellen gedehnt, um das gegenseitige Verfilzen der kurzen Fasern 3, das Verankern und Verriegeln der Fasern 3 mit dem Material der geschäumten Lage 2 und das Implantieren dieser kurzen Fasern 3 in diese Lage 2 zu erleichtern. Wie eingangs beschrieben, beabsichtigt die vorliegende Erfindung, eine Elastizität in beiden Richtungen der Dicke und in der Länge (d. h. Kissencharakteristika und Dehncharakteristika) zu erzielen. Eine derartige Elastizität wird nur dann erzielt, wenn die Behandlung zum Faserimplantieren an einer geschäumten Lage 2 durchgeführt wird, die in Längsrichtung oder in Querrichtung gedehnt ist.

Es wird hier darauf hingewiesen, daß die Elastizität des vliesartigen Flächengebildes 1 in beide Richtungen allgemein von der Elastizität der geschäumten Lage 2 abhängt, wobei jedoch der elastische Bereich gesteuert wird von der Stärke, mit welcher die kurzen Fasern 3 mit dem Material der geschäumten Lage 2 an der Oberfläche und im Inneren verankert und verriegelt sind, wie es mittels der folgenden Formel ausgedrückt ist:

a = b + c - Δd,

worin gilt:

a - Elastizitätsbereich des Vlieses 1,
b - Elastizität der geschäumten Lage 2,
c - Dehnung der mit dem Material der geschäumten Lage 2 an der Oberfläche und im Inneren verankerten und verriegelten kurzen Fasern 3,
Δd - Verfilzungsstärke der kurzen Fasern 3 (abhängig vom Grundgewicht der Fasern wie auch vom Material der geschäumten Lage),
b - b≒0, wenn die geschäumte Lage 2 lediglich in Längsrichtung, jedoch nicht in Querrichtung gedehnt ist.

Um die geschäumte Lage 2 unter Zugspannung in ihrer Längsrichtung zu setzen, wird sie in Längsrichtung zwischen den beiden Walzenpaaren 9 und 11, so wie es bereits in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben worden ist, gedehnt. Um die genannte geschäumte Lage 2 unter Zugspannung in ihrer Querrichtung zu setzen, kann sie mittels der bekannten Mittel wie Stift- oder Clip-Spannrahmen gedehnt werden.

Die Trägerwalzen 6 bestehen vorzugsweise aus Walzen mit einem Durchmesser von 50 bis 300 mm, um einen adäquaten Widerstand gegen den hohen Druck der Wasserdüsenstrahlen 23a und eine wirkungsvolle Ableitung von der Auflagerfläche zu erzielen. Die Walzen bestehen aus Metall, Gummi oder Kunststoff oder einer mehrlagigen Konstruktion, die eine Kombination dieser Materialien aufweist, soweit diese Walzen mit einer entsprechend harten Oberfläche versehen sind.

Die Bahn 3a der kurzen Fasern 3 kann eine blattartige Bahn sein, die durch einen Kardierprozeß oder Papierherstellprozeß gewonnen wird, insoweit als eine derartige Bahn es den kurzen Fasern 3 einer solchen Bahn ermöglicht, leicht in das Innere der geschäumten Lage 2 transportiert zu werden. Eine derartige Faserbahn 3a weist vorzugsweise ein Grundgewicht zwischen 5 und 80 g/m² auf. Eine Faserbahn 3a mit einem Grundgewicht von weniger als 5 g/m² kann nicht mit Vorteil für die Erfindung verwendet werden, da ein derartiges Grundgewicht dazu führt, daß die kurzen Fasern 3 in einer solchen Bahn ungleichmäßig verteilt sind. Mit einer Bahn eines Grundgewichts von mehr als 80 g/m² verhält es sich genau umgekehrt, die Masse der Fasern ist im Verhältnis zu der geschäumten Lage zu groß, so daß die Zellen in der geschäumten Lage leicht brechen, wobei hinzukommt, daß die Lage der Fasern, die in die geschäumte Lage implantiert werden sollen, so dick wäre, daß die Energie der Wasserstrahlen im wesentlichen durch diese Faserlage während der hydraulischen Energiebehandlung absorbiert und die Wirksamkeit dieser Behandlung erheblich reduziert würde.

Im Ausführungsbeispiel bestehen die Wasserdüsenstrahlen aus säulenartigen Strahlen, die aus Öffnungen mit einem Durchmesser zwischen 0,05 und 0,2 mm senkrecht auf die Oberfläche der zugeordneten Auflagerwalzen 26 gespritzt werden, wobei die Öffnungen in einem Abstand zwischen 0,5 und 10 mm angeordnet sind. In Fig. 7 sind verschiedene Ausführungsbeispiele von Öffnungen dargestellt, mit denen die Düsenmittel ausgestattet sind. Wie dargestellt, weist jede Öffnung 24 in ihrem senkrechten Bereich einen nach unten abgeschrägten Bereich 24a und einen linearen Bereich 24b auf; das Verhältnis L/D, das Verhältnis der Länge L des geraden Bereichs 24b zum Durchmesser D dieses Bereichs 24b, wird im Ausführungsbeispiel kleiner als 4/1 gewählt, insbesondere weniger als 3/1, um einen Verlust an Strahldruck auf einem vernachlässigbaren Niveau zu halten, der aufgrund des Strömungswiderstandes in der Öffnung 24 entsteht. Wenn die Öffnung 24 so gewählt wird, daß sie eine zylindrische Form aufweist, die ein und denselben Durchmesser besitzt und ein Verhältnis L/D von 4/1 oder größer, so nimmt der Druckverlust aufgrund des Strömungswiderstandes in der Öffnung 24 bis zu einem Niveau zu, das ökonomisch unvorteilhaft ist.

Das Durchschnittsströmungsverhältnis (transverse average flow rate) der Wasserstrahlen, die durch derartige Öffnungen 24 ausgespritzt werden, beträgt im Ausführungsbeispiel weniger als 40 cc/sec · cm, insbesondere weniger als 30 cc/sec · cm. Der Begriff Durchschnittsströmungsverhältnis (transverse average flow rate) bezeichnet einen Wert F/W, worin F den gesamten Durchfluß bezeichnet, der auf jede der Auflagerwalzen 6 aufgespritzt wird, und W die effektive Breite der Düsenmittel, die über diesem Auflager angeordnet sind. Wenn das Durchschnittsströmungsverhältnis in Querrichtung 40 cc/sec · cm überschreitet, dann wird das zu behandelnde Ausgangsmaterial aufgrund des schlechten Abflusses aufgeschwemmt, und die kurzen Fasern würden in einem solchen aufgeschwemmten Wasser umherschwimmen. Als Ergebnis würden die Wasserdüsenstrahlen auf diese kurzen Fasern mit einer Energie einwirken, die derart reduziert ist, daß die gewünschte wirkungsvolle Behandlung des Ausgangsmaterials unvorteilhafterweise verhindert würde.

Das erfindungsgemäße vliesartige Flächengebilde, das durch eine derartige Behandlung, wie oben erwähnt, erzielt wird, kann bereits zu verschiedenen Zwecken verwendet werden, ohne daß weitere Behandlungsmaßnahmen erforderlich wären, es kann jedoch auch einer wasserabstoßenden Behandlung unterzogen werden, wenn die für den Gebrauch des vliesartigen Flächengebildes gewünscht wird, um es für Produkte zu verwenden, bei denen wasserabstoßende Eigenschaften und Widerstandsfähigkeit gegen Wasserdruck erforderlich sind. Die wasserabstoßende Behandlung wird durch Eintauchen des vliesartigen Flächengebildes in eine wasserabstoßende Lösung oder durch Aufsprühen einer derartigen Lösung auf das vliesartige Flächengebilde nach Vervollständigung der Behandlung mit den Wasserdüsenstrahlen erzielt. Die wasserabstoßende Lösung kann den Wasserdüsenstrahlen beigefügt werden, so daß während der Energiebehandlung des Ausgangsmaterials 5 mit der hydraulischen Energie dieser Wasserdüsenstrahlen das Ausgangsmaterial gleichzeitig der wasserabstoßenden Behandlung ausgesetzt wird. Das vliesartige Flächengebilde oder das Ausgangsmaterial, das auf diese Weise mit einer adäquaten Menge von wasserabstoßender Lösung während dieser Behandlung getränkt ist, kann eine Menge an wasserabstoßender Lösung beinhalten, die gesteuert wird durch Absaugen, anschließend wird das Produkt getrocknet. Die wasserabstoßenden Agenzien, welche wirksam zu diesem Zweck verwendet werden können, sind diejenigen, die im Stand der Technik bekannt sind, beispielsweise die wasserabstoßenden Agenzien vom Silicontyp (Dimethylpolysiloxane, Hydropolysiloxane, Epoxypolysiloxane, Aminopolysiloxane und Carboxypolysiloxane), wasserabstoßende Agenzien wachsartigen Typs, wasserabstoßende Agenzien von dem Typ metallischer Seifen und wasserabstoßende Agenzien vom Typ der Fluorine, welche in Kombination mit Harz zur Anwendung gelangen können. Diese Harze können Kondensationsharze (Glyoxal) und Harze hoher molekularer Vernetzung (acrylische Ester, Polyvinylacetat) sein, um das Ausgangsmaterial, wenn gewünscht, mit teilweisem faserigen Gefüge zu versehen und den Wasserdruckwiderstand zu erhöhen. dem faserigen vliesartigen Flächengebilde wird durch eine derartige Verhandlung eine wasserabstoßende Fähigkeit und eine Widerstandskraft gegen Wasserdruck verliehen, die annähernd dreimal höher ist als diejenige der geschäumten Lage (Polyurethan) und annähernd 1½mal höher als diejenige der faserigen Bahn alleine. Eine derartige Verbesserung begründet sich auf die Tatsache, daß die Porendichte der geschäumten Lage durch die implantierten oder darin eingebetteten kurzen Fasern verbessert ist.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele im Detail erläutert.

Beispiel 1

Das vorliegende Beispiel zeigte an, daß es für die Ausführung der vorliegenden Erfindung wesentlich ist, die faserige Bahn auf die geschäumte Lage mit offenen Poren aufzubringen, welche letztere in einem gedehnten Zustand gehalten wird, um ein optimales Implantieren der kurzen Fasern auf die geschäumte Lage zu erzielen.

Als zu behandelndes Ausgangsmaterial wird eine Anordnung verwendet, die aus einer parallel verlaufenden Bahn Rayon 1,5 d×51 mm · 30 g/m² und die von einer Kardierwalze erhalten wird und einer geschäumten Urethanlage vom Polyestertyp besteht, welche 1,5 mm dick ist und auf die die Parallellage aufgelegt wird. Ein solches Ausgangsmaterial wurde mit der Vorrichtung nach Fig. 6 behandelt, in welcher die geschäumte Lage mittels jeweils der Walzen 9 und 11 zusammengedrückt und dabei durch die unterschiedlichen Geschwindigkeitsverhältnisse dieser Rollenpaare 9 und 11, d. h. 108%, 120%, 150% und 190%, gestreckt wird. Anschließend wurde die faserige Bahn auf die genannte Lage aufgebracht. Das auf diese Weise zusammengelegte Ausgangsmaterial wird dann der Hochenergiebehandlung durch Wasserdüsenstrahlen ausgesetzt, die mit einem Druck von 32 kg/cm² durch Öffnungen von 0,13 mm Durchmesser aus den zwischen den Walzenpaaren 9 und 11 angeordneten Düsenmitteln 7 austreten, wobei die Öffnungen mit einem gegenseitigen Abstand von 1 mm in Längsrichtung an den Düsenmitteln 7 angeordnet sind.

Bei einem Geschwindigkeitsverhältnis zwischen den beiden Walzenpaaren 9 und 11 oder einer Dehnung der geschäumten Lage von 108% hing die geschäumte Lage in Bereichen durch, die von jeweils zwei nebeneinander angeordneten Düsenmitteln 7 definiert werden, dies aufgrund der schlechten Drainage der Wasserdüsenstrahlen, die von den jeweiligen Düsenmitteln aufgebracht werden, was als Ergebnis hat, daß nicht nur die Faserbahn in einen ungeordneten Zustand geriet, es wurde auch die geschäumte Lage in unvorteilhafter Weise gewellt, wodurch eine Durchführung der gewünschten Behandlung unmöglich wurde.

Bei den anderen Geschwindigkeitsverhältnissen von 120%, 150% und 190% war die Behandlung möglich, aber nachdem die geschäumte Lage von der Zugspannung freigesetzt wurde, der sie während der Behandlung unterworfen war, schrumpfte sie zusammen, und die daraufliegende Lage der Fasern wurde kräuselig.

Das Oberflächenprofil des vliesartigen Flächengebildes, das auf diese Weise erhalten wurde, wies ein gestreiftes Muster entsprechend dem Abstand der Öffnungen auf.

Beispiel 2

Dieses Beispiel zeigt auf, daß der Zustand des Ausgangsmaterials wesentlich ist für den Erhalt des gewünschten Produkts.

Als Ausgangsmaterial weist die Anordnung eine Lage geschäumten Urethans des Polyäthylentyps und parallele Gefügebahnen von Polyester 11,4 d×51 mm auf, welche jeweils mit einem Grundgewicht von 20 g/m², 40 g/m² und 70 g/m² verwendet wurden. Die Behandlung wurde mit der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung durchgeführt, in welcher das Geschwindigkeitsverhältnis der Walzenpaare 9 und 11 auf 130% eingestellt wurde.

Tabelle

Claims (10)

1. Verfahren zum Herstellen eines vliesartigen Flächengebildes (1) mit implantierten Fasern (3), mit folgenden Verfahrensschritten:

• - Auflegen einer Faserbahn (3a) mit einem Grundgewicht von 5 bis 80 g/m², bestehend aus Fasern, die kürzer sind als 100 mm auf eine dehnbare elastische Schaumlage (2) mit offenen Poren und einer Dicke von weniger als 5 mm zum Bereitstellen des zu behandelnden Ausgangsmaterials (5),
• - Zuführen des zu behandelnden Materials (5) zu wasserundurchlässigen Stützauflagern (6) mit glatten Oberflächen, welche Stützauflager (6) zumindest an der Oberfläche angemessen hart sind,
• - Durchführen einer Hochenergiebehandlung des Ausgangsmaterials (5) mit Wasserdüsenstrahlen (7), die aus in einem vorbestimmten Querabstand voneinander über den Stützauflagern (6) angeordneten Öffnungen mit einem Düsendruck von mehr als 15 kg/cm² aufgebracht werden,
• - gleichzeitiges Strecken der geschäumten Lage (2) um 10% oder mehr,
• - wobei die Wasserdüsenstrahlen (7) säulenartig sind und senkrecht nach unten von der Seite der Faserbahn (3a) aus auf das Ausgangsmaterial (5) gestrahlt werden, so daß die kurzen Fasern (3) der Faserbahn (3a) zumindest von einer Oberfläche der geschäumten Lage (2) in einem durch abwechselnd angeordnete Zonen hoher und niedriger Dichte (40, 46) definierten Muster tief in das Innere implantiert werden, und die kurzen Fasern (3) nicht nur auf der Oberfläche miteinander verflochten oder verfilzt, sondern auch mit dem Material der Oberfläche und dem Inneren der geschäumten Lage (2) verankert sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geschäumte Lage (2) einer Zugbelastung in Längs- oder in Querrichtung ausgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche und das Innere des vliesartigen Flächengebildes (1) einer Behandlung zur Wasserabstoßung unterzogen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche und das Innere des vliesartigen Flächengebildes (1) mit einem wasserabstoßenden Agens behandelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vliesartige Flächengebilde (1) in eine Lösung eines wasserabstoßenden Agens eingetaucht wird.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung des wasserabstoßenden Agens auf das vliesartige Flächengebilde (1) aufgesprüht wird.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserabstoßende Agens dem Wasser der Wasserdüsenstrahlen (7), die zur Behandlung des Ausgangsmaterials (5) dienen, zugesetzt wird, so daß das Ausgangsmaterial (5) der wasserabstoßenden Behandlung gleichzeitig mit der hydraulischen Energiebehandlung durch die Wasserdüsenstrahlen (7) ausgesetzt ist.

8. Vliesartiges Flächengebilde mit darin implantierten Fasern, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine dehnbare elastische Schaumlage (2) mit offenen Poren und einer Dicke von weniger als 5 mm und kurzen Fasern (3) von einer Länge kürzer als 100 mm und einem Grundgewicht zwischen 5 und 80 g/m² m, wobei die kurzen Fasern (3) zumindest auf einer Seite tief in die Schaumlage (2) in einem gestreiften Muster implantiert sind, wobei das Muster durch abwechselnd angeordnete Zonen (4a, 4b) höher und solchen niedriger Dichte gebildet ist und die kurzen Fasern (3) nicht nur gegenseitig und ineinander verflochten oder verfilzt, sondern auch mit dem Material der Schaumlage (2) sowohl an der Oberfläche als auch in deren Innerem verankert bzw. verriegelt sind.

9. Vliesartiges flächengebildeartiges Flächengebilde nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die geschäumte Lage (2) ausgewählt wird aus Schaum vom Polyurethantyp und vom Cellulosetyp.

10. Vliesartiges Flächengebilde nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß als kurze Fasern (3) Naturfasern, regenerierte Fasern, halbsynthetische Fasern oder synthetische Fasern entweder jeweils allein oder in einer Mischung eingesetzt werden.