DE4339709A1 - Mehrlagiges Nadelvlies, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrlagiges Nadelvlies, beste­ hend aus einem Festigkeitsträger mit hoher Zugfestigkeit und geringer Dehnung und aus zumindest einer Stapelfaser­ lage, welche durch Nadeln mit dem Festigkeitsträger ver­ bunden ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfah­ ren zur Herstellung eines solchen Nadelvlieses und Ver­ wendungen desselben.

Nadelvliese müssen für manche Anwendungsfälle eine hohe Reißfestigkeit und geringe Dehnung aufweisen, beispiels­ weise dann, wenn sie als Bandmaterial für Förderbänder verwendet werden sollen. Zur Erzeugung einer ausreichend hohen Festigkeit ist es durch die DE-C-28 42 837 bekannt, als Festigkeitsträger zwischen zwei Nadelvlieslagen eine Lage aus im wesentlichen parallel verlaufenden Textilgar­ nen einzuschließen. Ein solches mehrlagiges Nadelvlies erreicht zwar die angestrebte Zugfestigkeit und geringe Dehnung, hat jedoch den Nachteil, daß in den Textilgarnen und insbesondere den daraus hergestellten Geweben Span­ nungen vorhanden sind, welche durch den Nadelungsprozeß noch gefördert und nachhaltig fixiert werden. Diese Span­ nungen führen beim Einsatz des Stapelfaservlieses dazu, daß sich das Material über seine Breite unterschiedlich längt. Das verursacht beispielsweise bei Verwendung des Stapelfaservlieses als Förderband ein Verlaufen des För­ derbandes.

Durch den Nadelungsprozeß besteht desweiteren die Gefahr einer Schädigung der Textilgarne. Eine solche Schädigung führt zu unterschiedlichen Festigkeitsverlusten des Fe­ stigkeitsträgers.

Zur Vermeidung von unterschiedlichen Materialspannungen ist es durch die DE-A-41 26 117 bei einem Nadelvlies der eingangs genannten Art auch schon bekannt, als Festig­ keitsträger statt Textilgarne ein dehnungsarmes Spinn­ vlies zu verwenden. Mit einem solchen Spinnvlies läßt sich jedoch nur eine wesentlich geringere Festigkeit er­ reichen als mit Textilgarnen. Man kann zwar für Förder­ bänder diese Festigkeit erhöhen, indem man das Nadelvlies vollständig mit einer Binderlösung wie zum Beispiel Latex durchtränkt, was jedoch zu einer wesentlichen Erhöhung der Herstellungskosten des Materials führt.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein mehrlagiges Nadelvlies der eingangs genannten Art zu entwickeln, wel­ ches hohe Reißfestigkeit bei geringer Dehnung hat und besonders kostengünstig herstellbar ist. Außerdem soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Nadelvlieses und eine besondere Verwendung desselben aufgezeigt wer­ den.

Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß der Festigkeitsträger ein vor dem Vernadeln mit der Stapelfaserlage oder den Stapelfaserlagen verstreck­ tes Stapelfaservlies aus Bikomponentenfasern ist, welches nach dem Vernadeln einer Temperaturbehandlung und gleich­ zeitigen Verdichtung unterzogen wurde.

Bikomponentenfasern sind auch unter der Bezeichnung "Bindefasern" bekannt und werden schon seit über 30 Jah­ ren zur Erzeugung von Vliesstoffen eingesetzt. Bikompo­ nentenfasern sind Fasern, die aus zwei wenigstens im Schmelzpunkt - und damit auch in der chemischen Zusammen­ setzung -verschiedenen Polymeren aufgebaut sind. Durch das erfindungsgemäße Verstrecken des Stapelfaservlieses aus Bikomponentenfasern kommt es zu einer Ausrichtung der Stapelfasern, die durch das Vernadeln fixiert wird. Die Verbindung der einzelnen Stapelfasern durch Schmelzen ih­ rer niedrigschmelzenden Bestandteile tritt durch die erfindungsgemäße Wärmebehandlung nach dem Vernadeln mit dem Nadelvlies ein. Die dabei gleichzeitig vorgenommene Verdichtung führt zu einer hohen Festigkeit in Richtung der durch das Verstrecken festgelegten Orientierung der Bikomponentenfasern.

Das erfindungsgemäße Nadelvlies hat eine vergleichbar hohe Festigkeit und geringe Dehnung wie ein Nadelvlies mit einem Gewebe oder Textilgarnlagen als Festigkeitsträ­ ger, weist jedoch keine Materialspannungen auf, so daß es nicht zu ungleichförmigen Verformungen kommt. Das Nadel­ vlies nach der Erfindung hat deutlich bessere Biegeeigen­ schaften und eine höhere Porösität im Vergleich zu Sta­ pelfaservliesen mit Stützgewebe, da es sich bei der Trä­ gerschicht nicht um eine starre Masse, sondern um einen aus Einzelfasern aufgebauten Verbund handelt. Ein weite­ rer Vorteil liegt in der regelbaren Steifigkeit durch Temperatursteuerung des heterogenen Stapelfaservlieses bei der Wärmebehandlung.

Da bei dem erfindungsgemäßen Nadelvlies durch das Stapel­ faservlies aus Bikomponentenfasern bereits eine im Regel­ fall ausreichend hohe Reißfestigkeit und geringe Dehnung entsteht, genügt es, wenn gemäß einer vorteilhaften Wei­ terbildung der Erfindung ausschließlich die Stapelfaser­ lage oder die Stapelfaserlagen mit einer Binderlösung im­ prägniert sind. Dadurch kommt es zu einer Ersparnis an Bindermaterial. Eine solche Imprägnierung sorgt bei­ spielsweise für eine ausreichend hohe Abriebfestigkeit und Elastizität des Materials.

Eine besonders hohe Festigkeit erreicht man, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung das Nadelvlies mehrere aufeinanderliegende Lagen des Festigkeitsträgers aus Bikomponentenfasern aufweist.

Die Lösung des an zweiter Stelle genannte Problems, näm­ lich die Schaffung eines Verfahren zur Herstellung eines mehrlagigen Nadelvlieses, bei dem ein Festigkeitsträger mit hoher Zugfestigkeit und geringer Dehnung durch Verna­ deln mit zumindest einer Stapelfaserlage verbunden wird, gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß als Festigkeitsträ­ ger ein vor dem Vernadeln mit der Stapelfaserlage oder den Stapelfaserlagen verstrecktes Stapelfaservlies aus Bikomponentenfasern verwendet wird und daß das Nadelvlies nach dem Vernadeln des Festigkeitsträgers mit der Stapel­ faserlage oder den Stapelfaserlagen einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

Ein solches Verfahren kann automatisch durchgeführt wer­ den und ist sehr kostengünstig. Zugleich erlaubt es die Herstellung von heterogenen Stapelfaservliesen unter­ schiedlicher Biegeflexibilität durch Verändern der Tempe­ ratur oder Wärmebehandlungsdauer am Ende des Verfahrens.

Der Materialverbrauch an Binderlösung ist besonders ge­ ring, wenn nach der Wärmebehandlung ausschließlich die Stapelfaserlage oder die Stapelfaserlagen mit einer Bin­ derlösung imprägniert werden. Gleichzeitig ergibt sich hierdurch eine besonders hohe Beeinflußbarkeit der Biege­ flexibilität des Materials.

Material mit besonders hohem Anfangs-Elastizitätsmodul ergibt sich, wenn mehrere Lagen des Festigkeitsträgers aus Bikomponentenfasern aufeinandergelegt und mit dem Stapelfaservlies gemeinsam vernadelt werden.

Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Stapelfaservlie­ ses machen sich besonders vorteilhaft bemerkbar, wenn man das Material als Bandmaterial für Förderbänder verwendet. Insbesondere macht sich bei Bandmaterial gegenüber her­ kömmlichen Stapelfaservliesen die sehr gleichmäßige Ver­ teilung von Zugkräften über die ganze Breite des Bandes bemerkbar, was zu einem problemlosen Geradlauf des Bandes führt. Durch den geringeren Verbrauch an Binderlösung ist das erfindungsgemäße Stapelfaservlies kostengünstiger herstellbar als vergleichbare Materialien.

Eine andere vorteilhafte Verwendung liegt vor, wenn man das erfindungsgemäße Nadelvlies als Filtermedium ein­ setzt. Hierbei ist besonders vorteilhaft, daß man durch Steuerung der Wärmebehandlung und Verdichtung die Porösi­ tät des Nadelvlieses stufenlos einstellen kann. Das er­ findungsgemäße Nadelvlies zeichnet sich durch eine Fil­ tereffizienz aus, die nicht mit einem Gewebe zu erreichen ist.

Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung wird nachfol­ gend auf die Zeichnung Bezug genommen. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Nadelvlies nach der Erfindung in einem noch unvollendeten Ferti­ gungszustand,

Fig. 2 einen Schnitt durch das fertige, erfindungs­ gemäße Nadelvlies,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Nadelvlieses.

Die Fig. 1 zeigt zwischen zwei Stapelfaserlagen 1, 2 einen Festigkeitsträger 3, bei dem es sich um ein Stapel­ faservlies aus Bikomponentenfasern handelt. Die Verbin­ dung der Stapelfaserlagen 1, 2 mit dem Festigkeitsträger 3 erfolgt auf übliche Weise durch Vernadeln, was an drei Stellen, beispielsweise bei 4, durch einen geänderten Fa­ serverlauf zu erkennen ist. Vor dem Vernadeln wurde der Festigkeitsträger 3 verstreckt.

Nach dem Vernadeln wird das Stapelfaservlies einer Wärme­ behandlung unter gleichzeitiger Verdichtung unterzogen. Dadurch kommt es zu einem Verbinden der Bikomponentenfa­ sern, weil die äußeren Bereiche der Bikomponentenfasern durch die Wärme zu schmelzen beginnen. Das auf diese Weise entstehende Material ist in Fig. 2 dargestellt. Es hat infolge der Verdichtung eine geringere Dicke als in der in Fig. 1 gezeigten Fertigungsstufe.

Wenn man das Material als Bandmaterial für Förderbänder benutzen will, dann tränkt man bei dem in Fig. 2 gezeig­ ten Material die Stapelfaserlagen 1 und 2, jedoch nicht den Festigkeitsträger 3 mit einer Binderlösung, bei­ spielsweise Latex, um den in Fig. 3 gezeigten, Zustand des Materials zu erreichen.

Claims (8)

1. Mehrlagiges Nadelvlies, bestehend aus einem Festig­ keitsträger mit hoher Zugfestigkeit und geringer Dehnung und aus zumindest einer Stapelfaserlage, welche durch Na­ deln mit dem Festigkeitsträger verbunden ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Festigkeitsträger (3) ein vor dem Vernadeln mit der Stapelfaserlage oder den Stapelfaserla­ gen (1, 2) verstrecktes Stapelfaservlies aus Bikomponen­ tenfasern ist, welches nach dem Vernadeln einer Wärmebe­ handlung und gleichzeitiger Verdichtung unterzogen wurde.

2. Mehrlagiges Nadelvlies nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ausschließlich die Stapelfaserlage oder die Stapelfaserlagen (1, 2) mit einer Binderlösung imprä­ gniert sind.

3. Mehrlagiges Nadelvlies nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es mehrere aufeinanderlie­ gende Lagen des Festigkeitsträgers (3) aus Bikomponenten­ fasern aufweist.

4. Verfahren zur Herstellung eines mehrlagigen Nadelvlie­ ses, bei dem ein Festigkeitsträger mit hoher Zugfestig­ keit und geringer Dehnung durch Vernadeln mit zumindest einer Stapelfaserlage verbunden wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Festigkeitsträger ein vor dem Vernadeln mit der Stapelfaserlage oder den Stapelfaserlagen ver­ strecktes Stapelfaservlies aus Bikomponentenfasern ver­ wendet wird und daß das Nadelvlies nach dem Vernadeln des Festigkeitsträgers mit der Stapelfaserlage oder den Sta­ pelfaserlagen einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Wärmebehandlung ausschließlich die Stapelfaser­ lage oder die Stapelfaserlagen mit einer Binderlösung im­ prägniert werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mehrere Lagen des Festigkeitsträgers aus Bikomponentenfasern aufeinandergelegt und mit dem Stapelfaservlies gemeinsam vernadelt werden.

7. Verwendung des mehrlagigen Nadelvlieses nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche als Bandmaterial für Förderbänder.

8. Verwendung des mehrlagigen Nadelvlieses nach den An­ sprüchen 1 oder 3 als Filtermedium.