-
Diese
Erfindung betrifft die Bildung eines Schichtmaterials aus Fasern,
insbesondere unter Verwendung eines Verfahrens bekannt als Hydroverwicklung
oder Spinnschnüren.
-
Die
Patentanmeldung PCT/GB 01/02451 aus dem Stand der Technik beschreibt
die Verwendung von Hydroverwicklung (oder Spinnschnüren), um
ein wieder hergestelltes Lederschichtmaterial hoher Qualität aus Abfalllederfasern
zu erzeugen.
-
Ein
Merkmal des in der Anmeldung aus dem Stand der Technik beschriebenen
Verfahrens ist die Verwendung von speziellen Sieben, durch welche Hydroverwicklungsstrahlen
mit hohem Druck geleitet werden, im Gegensatz zu früher bekannten
Verfahren, bei denen eine Verwicklung bei niedrigem Druck beginnt
bis die Fasern einander ausreichend durchdrungen haben, um ein Zerreißen durch
die Strahlen zu vermeiden. Lederfasern verwickeln besonders leicht
und mit früher
bekannten Verfahren bilden sie eine Oberflächenschicht von verwickelten
Fasern, die eine weitere Verwicklung behindert. Dies ist insbesondere
unvorteilhaft mit dicken Geweben, die für Lederprodukte benötigt werden,
aber durch Verwendung der vorgenannten Siebe, können Strahlen bei hohem Druck
tief eindringen, um über
die ganze Tiefe des Gewebes zu hydroverwickeln.
-
Die
Schwierigkeiten mit Zerreißen
und der Bildung einer Oberflächenschicht
treten auf, da Fasern, die aus der Zersetzung von Abfallleder stammen,
viel kürzer
und feiner sind als die, die normalerweise zur Hydroverwicklung
verwendet werden. Die Siebe der Patentanmeldung aus dem Stand der Technik
stellen ein Mittel bereit, derartige Fasern zu zwingen von den Strahlen
weggewa schen zu werden, aber selbst mit Sieben ist es schwierig,
sehr kurze Fasern, wie sie durch Hammermahlen von Abfallleder erzeugt
werden, einzuspannen. Wie auch immer die Faserlänge ist, etwa die Hälfte der
Hydroverwicklungsenergie wird verschwendet, wenn Siebe verwendet
werden, und zwar aufgrund der festen Bestandteile des Siebes, die
einen wesentlichen Bereich des Gewebes von den Strahlen abschirmen. Der
Energieverlust von Sieben und die niedrigeren Ausstoßgeschwindigkeiten
bei der Verwendung von Lederfasern größerer Länge sind inhärent bei
dem Verfahren der früheren
Anmeldung.
-
Die
DE-A-19807821 beschreibt die Bildung von Wärme- oder Schallisolationsmaterial
aus Grundfasern, die mit zweikomponentigen schmelzbaren synthetischen
Fasern vermischt sind. Die vermischten Fasern werden nach dem Schmelzen
der synthetischen Fasern verwickelt, um eine Trägermatrix für die Grundfasern zu bilden.
Die Grundfasern sind Pflanzenfasern, insbesondere Flachs.
-
Die
WO-A-9639553 beschreibt die Bildung von absorbierendem nicht gewebtem
Material aus Grundfasern vermischt mit zweikomponentigen schmelzbaren
synthetischen Fasern. Die vermischten Fasern werden nach einem thermischen
Vorverbinden der synthetischen Fasern mit Wasserstrahlen verwickelt.
Die Grundfasern sind natürliche
Fasern, insbesondere Holz und/oder Kunstseidefasern.
-
Die
WO-A-0131131 beschreibt die Bildung von Schallisolationsmaterial
aus Primärfasern,
die mechanisch mit schmelzbaren zweikomponentigen synthetischen
Fasern vermischt sind. Die Primärfasern
sind anorganische oder synthetische Fasern, insbesondere Glaswollefasern.
-
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verwickeln
von Fasern bereitzustellen, um Schichtmaterial zu bilden, wodurch
die vorgenannten Probleme, die aus der Verwendung von Sieben und
längeren
Fasern herrühren,
vermieden oder zumindest minimiert werden können.
-
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird deshalb ein Verfahren zur Bildung eines
Schichtmaterials aus einer Fasermischung mit Ledergrundfasern bereitgestellt,
wobei die Fasern in ein Gewebe gebildet werden, und das Gewebe einer
Verwicklung unterzogen wird; gekennzeichnet durch die Schritte des
Vermischens der Ledergrundfasern mit zusätzlichen synthetischen Fasern,
wobei die synthetischen Fasern äußere schmelzbare
Schichten aufweisen, dem Erhitzen, um die äußeren Schichten der zusätzlichen
synthetischen Fasern zu schmelzen, um ein Verschmelzen derartiger
Fasern an Überkreuzungen zu
bewirken, um ein Netzwerk innerhalb des Gewebes zu bilden und dem
Unterziehen des Gewebes einer Verwicklung, um die Grundfasern zu
verwickeln, während
das Gewebe durch das Netzwerk eingespannt ist.
-
Bevorzugt
ist die Verwicklung eine Hydroverwicklung.
-
Die
Verwicklung des Verfahrens der Erfindung wird bevorzugt unter Verwendung
von Hochdruckstrahlen einer Flüssigkeit
(insbesondere Wasser) durchgeführt,
vorzugsweise in mehrfachen Durchgängen. Für weitere Einzelheiten solcher Merkmale
wird auf die frühere
Anmeldung Bezug genommen.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
stellt die Erfindung ein Verfahren bereit zur Bildung eines Schichtmaterials
mit einer Mischung aus Lederfasern und künstlichen zweikomponentigen
Fasern, wobei die zweikomponentigen Fasern äußere Schichten mit einem niedrigeren
Schmelzpunkt als die inneren Kerne aufweisen. Die Fasermischung
wird in ein Gewebe gebildet, das sich durch ein Heizmittel hindurchbewegt,
welches die äußeren Schichten
der zweikomponentigen Fasern aufschmilzt, so dass sie an ihren Überkreuzungen
verschmelzen und ein dreidimensionales Netzwerk durch das ganze
Gewebe hindurch bilden. Feine Wasserstrahlen mit hohem Druck werden
dann auf das Gewebe gerichtet, so dass sie tief eindringen und die
Lederfasern hydroverwickeln, während
diese durch das Netzwerk an zweikomponentigen Fasern eingespannt
sind.
-
Verschmolzene
zweikomponentige tragende Netzwerke sind bekannt, aber nicht im
Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung.
-
Derartige
Netzwerke werden in Verbindung mit Holzschlifffasern verwendet,
um den meisten oder allen der fertiggestellten Produkte Festigkeit
für Anwendungen
wie feuchten Taschentüchern
und absorbierenden Sanitärprodukten
zu verleihen. Die Hochdruckstrahlen, die in der Hydroverwicklung
verwendet werden, würden
das Verbinden eines solchen Netzwerkes stören und dort, wo solche Netzwerke
mit Hydroverwicklung verwendet werden, werden die Zweikomponentenfasern
nach der Hydroverwicklung verschmolzen und dadurch solche Störungen vermieden.
Mit der vorliegenden Erfindung wird das Netzwerk für einen
unterschiedlichen Zweck verwendet als den, eine strukturelle Verstärkung für das Endprodukt
bereitzustellen, und eine Verwicklung nach dem Verschmelzen ausgeführt.
-
Eine
Grundanforderung für
eine Verwicklung ist, dass Fasern sich bewegen müssen, um zu verwickeln, und
von dem verschmolzenen Netzwerk würde erwartet werden, die Verwicklung
der Fasern zu behindern. Überraschenderweise
wurde gefunden, dass Lederfasern effektiv innerhalb solcher Netzwerke
verwickeln können,
selbst wenn die scheinbaren Einspanneffekte durch Verdichten der
Gewebe verstärkt
werden, die Leder- und zweikomponentige Fasern enthalten, während die
Oberflächen
der zweikomponentigen Fasern noch klebrig sind und dadurch den hydroverwickelnden
Strahlen eine wesentlich dichtere Schicht darbieten.
-
Mit
der Anordnung der Erfindung kann das Netzwerk teilweise oder vollständig die
Funktion der externen Siebe übernehmen,
die in dem Verfahren der früheren
Patentanmeldung verwendet wird. An Stelle jedoch auf der Oberfläche zu wirken,
kann das Netzwerk eine Aufeinanderfolge von viel leichteren Sieben
innerhalb der Tiefe des Gewebes bereitstellen. Jedes interne Sieb
kann relativ gesehen viel mehr an einer offenen Fläche aufweisen
als ein externes Sieb, aber gemeinsam können sie eine effektive und
verbesserte Alternative zu dem externen Sieb der älteren Anmeldung
bereitstellen. Insbesondere erlaubt das Netzwerk an internen Sieben
hydroverwickelnden Strahlen bei Drücken, die ansonsten das Gewebe
zerreißen
würden,
tief einzudringen.
-
Abgesehen
von einem Ersetzen der Funktion der Siebe kann das zweikomponentige
Netzwerk auch die Art und Weise verbessern, wie die Lederfasern
hydroverwickeln. Eine der Schwierigkeiten von hydroverwickelnden
Lederfasern ist, dass selbst wenn Siebe verwendet werden, diese
sich so leicht miteinander verbinden, dass sie einen Wasserabfluss
durch das Gewebe behindern, und die resultierende Flutung eine optimale
Verwicklung verhindern kann. Die dreidimensionale Struktur des zweikomponentigen
Netzwerkes jedoch kann die Festigungsgeschwindigkeit des Gewebes
ausgleichen, die gemeinsam mit dem tiefen Eindringen den Wasserabfluss
durch das Gewebe unterstützen
kann bis eine vollständige
Verwicklung erreicht ist.
-
Es
wird angenommen, dass dieser Abflusseffekt durch das dreidimensionale
Netzwerk an zweikomponentigen Fasern erreicht wird, die eine elastische
Verdichtungsbeschränkung
innerhalb des Körpers
an Lederfasern bereitstellen. Es ist wünschenswert sicherzustellen,
dass das Netzwerk die Lederfasern nicht in dem Maße voneinander
fernhält,
dass für
diese eine unzureichende Nähe
besteht, um gut miteinander zu verwickeln, da dies zu einem schwammigen
Material führen
könnte,
das für
Lederprodukte weniger wünschenswert
ist. Dieser Effekt kann durch Reduzieren der Menge an zweikomponentigen
Fasern in der Mischung und/oder durch Verwenden von Bikomponenten
geringeren Durchmessers und/oder geringerem Elastizitätsmodul
reduziert oder verhindert werden.
-
Im
normalen Gebrauch der Hydroverwicklung können die meisten Fasern zu
weit entfernt voneinander beginnen, um effektiv zu verwickeln, und
es wird ein erster Durchgang durch die Strahlen verwendet, um die
Fasern zur Verwicklung nahe genug zusammenzubringen. In einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden die Fasern durch Verdichten des
Gewebes, das das zweikomponentige Netzwerk enthält, bevor die verschmolzenen
Kreuzungspunkte des Netzwerkes verfestigen, in eine engere Nähe gebracht,
bevor eine Verwicklung beginnt. Dies kann verglichen mit einer herkömmlichen
Verfahrensweise die Dicke des Gewebes mehr als halbieren und kann
effektiv die erste Hydroverwick lungsstufe ausschließen, die
in einer herkömmlichen
Verfahrensweise verwendet wird.
-
In
dem Verfahren der früheren
Anmeldung half das externe Sieb das Gewebe in der ersten Stufe der
Verwicklung zu verdichten, aber dies kann einen erheblichen Verlust
an Hydroverwicklungsenergie zur Folge haben, da die Oberfläche des
Gewebes von den Strahlen abgeschirmt ist. In der vorliegenden Erfindung
jedoch können
die festen Teile der internen zweikomponentigen Siebe relativ unwesentlich
sein, so dass dort eine wesentlich geringere Abschirmung der Fasern
vor den hydroverwickelnden Strahlen vorliegen kann. Dies kann die
Anzahl an Durchgängen verringern,
die von den Strahlen über
dem Gewebe benötigt
werden, um eine volle Verwicklung zu erreichen und die verbrauchte
Energie reduzieren. Typische Herstellungsgeschwindigkeiten können sich ebenfalls
von 6 m/Min., wie in der früheren
Anmeldung erwähnt,
auf über
10 m/Min. in der vorliegenden Erfindung erhöhen.
-
Da
es relativ fein ist, kann das zweikomponentige Netzwerk weniger
effektiv als extern angelegte Siebe sein, um die von den Strahlen
in der Oberfläche
erzeugten Furchen zu überdecken.
Entsprechend können
mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung externe Siebe in zumindest
einem Durchgang zusätzlich
verwendet werden (welche im Allgemeinen von der in der früheren Anmeldung
beschriebenen Art sein können),
um eine Bildung von Oberflächenfurchen
durch die Hydroverwicklungsstrahlen zu beseitigen oder zumindest
zu verringern oder im Wesentlichen zu verhindern. Insoweit, als dass
das zweikomponentige Netzwerk als eine Reihe von internen Sieben
fungiert, können
extern angelegte Siebe eine größere offene
Fläche
aufweisen als die bevorzugten Öffnungen,
die in der früheren
Patentanmeldung beschrieben sind, und dadurch den Energieverlust
verringern. Solche externen Siebe verschwenden noch immer etwas
Energie, aber sie können
auf die Durchgänge
beschränkt
werden, bei denen sie benötigt
werden, um die Strahlbahnen zu verdecken. Typischerweise kann dies
der letzte Durchgang auf der abschließenden Vorderseite sein und
möglicherweise
der erste Durchgang, so dass die Strahlen weniger tief eindringen,
während
die Fasern am geringsten verwickelt werden.
-
Die
frühere
Patentanmeldung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung langer
Lederfasern, um die Leistung des fertiggestellten Produktes zu verbessern,
aber solche Fasern durchlaufen auch langsamer die bevorzugte Ausstattung
zum Verlegen der Gewebe im Luftstrom. Mit der vorliegenden Erfindung
jedoch können
kurze Lederfasern verwendet werden ohne notwendigerweise die Produktleistung nachteilig
zu beeinträchtigen,
da das Netzwerk einige der Fehler, die mit kurzen Lederfasern auftreten,
verringern oder beseitigen kann. Beispielsweise neigen Produkte,
die mit kurzen Lederfasern gefertigt wurden, eher zu Oberflächenbrüchen, aber
kurze zweikomponentige Fasern können
immer noch nützlicherweise
verwendet werden, um den Durchsatz der Gewebe verlegenden Ausstattung
zu erhöhen,
wie etwa beim Verschmelzen der zweikomponentigen Fasern, um ein
Netzwerk zu bilden fungieren sie wie viel längere Fasern und erzwingen
dadurch das Oberflächenbrechen
effektiver. Kurze Fasern neigen auch mehr zur Erosion während der
Hydroverwicklung, aber das Netzwerk an verschmolzenen zweikomponentigen
Fasern kann dies beträchtlich
verringern ohne in die relativ kleinen Bewegungen einzugreifen,
die für
eine Hydroverwicklung benötigt
werden.
-
Im
Gegensatz zu anderen Herstellungsgebieten, wo kurze zweikomponentige
Fasern an ihren Kreuzungspunkten verschmolzen werden, kann der Beitrag
von zweikomponentigen Fasern zur primären Festigkeit vernachlässigbar
sein, und der Anteil solcher Fasern in der Gesamtmischung kann vorzugsweise
minimiert werden, da sie ernsthaft von einer lederartigen Handhabung
beeinträchtigt
werden. In Fällen,
bei denen die Leistung von Produkten, die mit kurzen Fasern gefertigt
wurden, wesentlich verbessert werden muss, kann dies durch den Einbau
normaler zweikomponentiger Fasern mit einem verringerten Anteil
an zweikomponentigen Fasern erreicht werden.
-
Der
Anteil an zweikomponentigen Fasern, der benötigt wird, um die reinen Verfahrensvorteile der
vorliegenden Erfindung zu lie fern, kann so niedrig sein wie 2% des
Gesamtgewichtes des Gewebes und kann um ein Vielfaches geringer
sein als der in herkömmlichen
Anwendungen verwendete Prozentsatz, wo ein zweikomponentiges Netzwerk
eine primäre
Quelle für
Festigkeit ist. Abgesehen von einer unannehmbar ansteigenden Steifigkeit
und Vergröberung
der Oberflächenbeschaffenheit
des endgültigen
Produktes, kann ein zweikomponentiges Netzwerk, das einen wesentlichen
strukturellen Beitrag liefert, das Anfügen von Lederfasern zur inneren
Verstärkung
des Gewebes verringern, indem die Lederfasern daran gehindert werden,
die Zwischenräume des
Gewebes zu verstopfen.
-
Aufgrund
dieser Einschränkungen
werden in einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zweikomponentige Fasern mit schwachen äußeren Umhüllungen
verwendet, um ein teilweises Zusammenbrechen des Netzwerkes zu unterstützen, wenn
das Gewebe durch aufeinander folgende Stufen der Hydroverwicklung
voranschreitet. Mit jedem Durchgang kann die verstärkte Verwicklung
der Lederfasern die Verringerung an Bindungen zwischen zweikomponentigen
Fasern kompensieren und kann zu Endprodukten mit minimaler Versteifung durch
das Netzwerk führen.
Ein derartiges Verfahren wäre
ein Nachteil in einer herkömmlichen
Verfahrensweise, aber wie mit den extern angelegten Sieben der früheren Anmeldung
ist der Hauptzweck des Netzwerkes, Verfahrensprobleme zu überwinden,
die für
eine Hydroverwicklung eher eigentümlich sind, als strukturelle
Festigkeit bereitzustellen.
-
Verfahrensvorteile
des zweikomponentigen Netzwerkes erstrecken sich auch auf die Herstellung der
Gewebe selbst, insbesondere mit kommerziell erhältlicher Ausstattung, die normalerweise
für im
Luftstrom verlegte Zellstofffasern verwendet wird. Solche Verfahren
können
hohe Herstellungsraten für
kurze Fasern wie Zellstoff aufweisen, und das zweikomponentige Netzwerk
kann die Erosion von kurzen Fasern unter Hydroverwicklung wesentlich
verringern. Dies erlaubt kurzen Lederfasern, wie diejenigen, die durch
Hammermahlen hergestellt wurden, viel effektiver hydroverwickelt
zu werden als durch die Verfahren der früheren Anmeldung.
-
Ein
weiterer Verfahrensvorteil von zweikomponentigen Netzwerken ist,
dass sie dem Gewebe vor dem Hydroverwickeln eine ausreichende Festigkeit
verleihen, um Geweben zu ermöglichen,
in Zwischenstufen der Herstellung auf Spulen aufgewickelt zu werden.
Dadurch entfällt
die Notwendigkeit, Gewebe direkt von der Luftstromverlegeausstattung
der Hydroverwicklungslinie zuzuführen,
wie in dem Verfahren der früheren
Anmeldung, und erlaubt den Geweben bei optimalen Geschwindigkeiten
hergestellt zu werden, die durch die Luftstromverlegeausstattung
bestimmt werden, ohne den Betrieb der Hydroverwicklungslinie zu
gefährden.
Daher wird in einer Ausführungsform
das (oder jedes) Gewebe nach der Bildung des Netzwerkes auf eine
Spule aufgewickelt, und das Gewebe wird von einer solchen Spule
abgezogen, um der Verwicklung unterzogen zu werden.
-
Ferner
können
dort, wo das Produkt zwei Gewebe auf jeder Seite eines Verstärkungsgewebes benötigt, beide
Gewebe unter Verwendung einer Luftverlegeanlage gebildet werden.
Zwei Spulen von Geweben, die mit zweikomponentigen Netzwerken stabilisiert
sind, können
dann der Hydroverwicklungslinie zugeführt werden und können zu
einer wesentlichen Ersparnis an Kapitalkosten führen, verglichen mit dem Verfahren
der früheren
Anmeldung bei der zwei ganze Luftverlegemittel benötigt wurden, um
die Hydroverwicklungslinie kontinuierlich zu beliefern. Wo ein Verstärkungsgewebe
verwendet wird, dringen die Grund(leder)fasern vorzugsweise darin so
ein, um damit verwickelt zu werden.
-
Der
Fasergehalt, der benötigt
wird, um eine adäquate
Spulenhandhabungsfestigkeit bereitzustellen, hängt ab von der Gewebedicke,
dem Gehalt an Bikomponenten und der Festigkeit der schmelzbaren Verkleidung
auf den bikomponentigen Fasern. Im Allgemeinen jedoch muss der Anteil
an Bikomponentenfasern, der benötigt
wird, um für
eine Spulenaufwicklung im Verfahren eine ausreichende Festigkeit bereitzustellen,
nicht größer sein,
als der gleiche niedrige Bikomponentenanteil, der in dem Verfahren der
vorliegenden Erfindung effektive interne Siebe bereitstellen kann.
Diese Festigkeit im Verfahren für individuelle
Gewebe liegt deutlich unterhalb der Festigkeit nach einer Hydroverwicklung, insbesondere nach
einer Hydroverwicklung von Geweben und Verstärkungsstoffen, um ein endgültiges Produkt
zu bilden.
-
Wie
mit den meisten faserartigen Produkten, muss die Faserlänge vorzugsweise
so lang wie möglich
sein. Allerdings weisen lange Lederfasern, die durch Textilwiedergewinnungsverfahren
hergestellt wurden, eine breite Faserlängenverteilung von etwa 1 mm
bis gelegentlich über
15 mm auf, und das obere Ende der Verteilung kann sehr langsame
Herstellungsraten unter Verwendung einer Luftstromverlegeausstattung,
die für
Holzschlifffasern ausgelegt ist, bewirken. Es kann daher bevorzugt
sein, die maximale Länge
solcher Fasern auf etwa 6 mm zu begrenzen, beispielsweise durch
deren Beförderung durch
eine herkömmliche
Granulationsmaschine (wobei darauf zu achten ist, eine mehr als
notwendige Verkürzung
zu vermeiden, um eine lohnende Verbesserung des Luftstromverlegeausstoßes zu erreichen).
Solche Verfahren zur Faserverkürzung
können
sehr ähnlich
sein, aber vorzugsweise 90% der Fasern sollten zunächst für eine effiziente
Luftstromverlegung weniger als 6 mm lang sein. Somit weisen in dem
Verfahren der Erfindung zumindest 90% der Grundfasern eine maximale
Faserlänge
von 6 mm auf, um einen verbesserten Durchsatz der Luftstromverlegeausstattung,
die für
Holzschlifffasern ausgelegt ist, zu erhalten.
-
In
dem Fall von hammergemahlenen Lederfasern liegt ebenfalls eine breite
Verteilung an Faserlängen
vor, aber die Längen
sind im Allgemeinen deutlich geringer als die durch Textilwiedergewinnungsverfahren
erzeugten. Typischerweise kann die maximale Länge um etwa 3 mm liegen, und
wie mit Fasern, die durch Textilwiedergewinnungsverfahren erzeugt
wurden, ist die mittlere Faserlänge
wesentlich geringer als das Maximum. Keine Granulation wird für hammergemahlene
Fasern benötigt,
aber die viel kürzere
Länge kann
dazu führen,
dass die mittlere Länge
der Mischung durch Zugabe künstlicher
Fasern einer vorbestimmten optimalen Länge erhöht werden muss, um die physikalischen
Eigenschaften des endgültigen
Produktes zu verbessern.
-
Im
Gegensatz zu Lederfasern können
künstliche
Fasern in eine gleich bleibende Länge gehackt werden, so dass
sie alle eine Länge
aufweisen, die das optimale Gleichgewicht zwischen Luftverlegedurchsatz
und Leistungsfähigkeit
des fertiggestellten Produktes bereitstellt. Für eine Luftstromverlegeausstattung,
die für
Holzschliff ausgelegt ist, kann die Länge der künstlichen Einschlüsse etwa
6 mm betragen, aber jüngste
Verbesserungen in der Luftstromverlegetechnik können eine Erhöhung davon
auf über
10 mm durchführbar
machen. Diese bezeichnenden Faserlängen gelten typischerweise
für bikomponentige
und nicht-bikomponentige künstliche Fasern
in dem Bereich von 1,7 bis 3,0 dtex. Feinere Fasern können den
Luftstromverlegeausstoß wesentlich
verringern, es sei denn, die Faserlänge wird geeignet reduziert.
-
Luftstromverlegegeschwindigkeiten
variieren beträchtlich
in Abhängigkeit
nicht nur von Faserlänge
und Durchmesser, aber auch von der Glätte und der Faserform. Unter
diesen Gesichtspunkten sind Lederfasern besonders unvorteilhaft
hinsichtlich des Luftstromverlegeausstoßes, da diese für gewöhnlich wellig
sind und fein fibrillierte Verzweigungen aufweisen, was einen Durchfluss
durch die perforierten Verteilersiebe der Luftstromverlegeausstattung
behindern kann. Luftstromverlegeraten für ungranulierte Lederfasern,
die durch Textilwiedergewinnungsverfahren hergestellt wurden, können so
niedrig sein wie 3 m/Min. für
ein 200gsm-Gewebe, aber dieser Wert kann mehr als verdoppelt werden,
wenn die Fasern verkürzt
werden. Verlegeraten für
künstliche
und Zellstofffasern können
beträchtlich
höher sein.
-
Bezüglich des
Prozentsatzes an Bikomponentenfasern in der Mischung ist es im Allgemeinen bevorzugt,
diesen, wie vorher beschrieben, auf das Minimum zu beschränken. Der
Grad, bis zu dem das bikomponentige Netzwerk eine lederartige Handhabung
gefährdet,
hängt von
der Endverwendung ab, und für
Schuhe können
die durch das zweikomponentige Netzwerk verliehene größere Steifigkeit
und Verschleißeigenschaften
annehmbarer oder sogar von Vorteil sein, verglichen mit (beispielsweise)
Kleidungsleder. Für
Schuhe können
bis zu 10% an 3,0 dtex Bikomponenten verwendet werden, aber um eine
bessere Handhabung zu erhalten, kann es be vorzugt sein, weniger
als 5% Bikomponenten und einen größeren Anteil an nicht-bikomponentigen
Fasern zu verwenden. Im Allgemeinen liegt der Gesamtbereich für zusätzliche
synthetische Fasern von 2 bis 10 Gew.-% mit einer Bevorzugung für das untere
Ende des Bereiches.
-
Aus
dem Gesichtspunkt effektive interne Siebe bereitzustellen, kann
die Anzahl an zweikomponentigen Fasern genauso wesentlich sein,
wie deren Gewichtsprozentsatz an der Gesamtmischung. Beispielsweise
würde eine
Verringerung von 3,0 auf 1,7 dtex in einer 5% Mischung die Anzahl
an Fasern in der Mischung proportional erhöhen, und um einen ähnlichen
Siebeffekt zu erhalten, müsste
der Prozentsatz an 1,7 dtex Fasern auf unter 3% reduziert werden.
Eine Verwendung feinerer Bikomponentenfasern kann dem fertiggestellten
Produkt ein besseres Oberflächengefühl verleihen,
was ein zusätzlicher
Vorteil ist.
-
Kommerziell
erhältliche
Bikomponentenfasern liegen im Allgemeinen nicht unter 1,7 dtex,
aber die Handhabung des Endproduktes kann durch Auswählen von
Bikomponenten mit einem niedrigen Elastizitätsmodul, wie Polypropylen,
verbessert werden: Diese weisen im Allgemeinen schmelzbare Polyethylenumkleidungen
auf, die nicht besonders fest sind, aber dennoch selbst bei Zugabe
in geringen Prozentsätzen
eine ausreichende Spulenhandhabungsfestigkeit bereitstellen. wie
bereits erwähnt, kann
ein gewisser Grad an Bindungsschwäche für einige Produktanwendungen
von Vorteil sein, als diese die Handhabung des endgültigen Produktes
verbessern kann. In Anwendungen, bei denen eine höhere Steifigkeit
annehmbar oder erforderlich ist, können festere Bikomponenten
verwendet werden, wie Polyester mit Nylonumkleidungen.
-
Eine
Verbindung zwischen Bikomponentenfasern an deren Überkreuzungen
kann durch Hindurchleiten von Heißluft durch das Gewebe erreicht werden,
um die äußere Beschichtung
zu schmelzen, während
die Fasern zwischen porösen
Bändern
gehalten werden. Die Bindung darf nicht stark genug sein, um kurze
Fasern miteinander zu verbinden, um wesentlich zu der Dehnungsfestigkeit
des endgültigen
Produktes beizutragen, aber die Bindungen dürfen aus reichend stark sein,
um ein effektives Netzwerk für
eine Hydroverwicklung und eine ausreichende Verankerung bereitzustellen,
um Oberflächenbrüchen des
fertiggestellten Produktes standzuhalten.
-
Die
verschmolzenen Überkreuzungen
des Netzwerkes können
zumindest teilweise durch die Hydroverwicklung unterbrochen werden.
-
Die
Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Oberflächenbrüchen kann
durch Einfügen
herkömmlicher künstlicher
Nicht-bikomponentenfasern in die Mischung verstärkt werden. Solche Fasern können auch
die Abschälwiderstandsfestigkeit
der Oberflächenbeschichtung,
die normalerweise auf das fertiggestellte Produkt aufgetragen wird,
wesentlich verbessern. Ferner können
nicht-gebundene synthetische Fasern aufgrund der freien Beweglichkeit
durch Strahlen leichter in die Zwischenräume des Verstärkungsgewebes
getrieben werden und dadurch die Abschälfestigkeit zwischen den Geweben
und dem Verstärkungsstoff
verbessern. Dies ist insbesondere wichtig für strapazierfähige Schuhe
und relativ hohe Prozentsätze
derartiger Fasern (verglichen mit bikomponentigen) können verwendet
werden, ohne das endgültige
Produkt zu übersteifen.
-
In
dem Fall eines Stoff verstärkenden
Materials mit einem oder mehreren Geweben oder Faserkörpern, die
mit dem Stoff verbunden sind, kann das (oder jedes) Gewebe oder
Körper
benachbart zu der Verstärkungsschicht
einen höheren
Anteil des weiteren synthetischen Materials enthalten als an der äußeren Oberfläche davon.
-
Die
Wirkung auf die Handhabung solcher weiterer (nicht-bikomponentiger)
Fasern hängt
von deren Feinheit als auch von deren Mischungsprozentsatz ab, und
in dieser Hinsicht sollten sie vorzugsweise nicht mehr als 1,7 dtex
aufweisen. Für
einen Minimaleffekt auf die Handhabung können solche Fasern in dem "Mikrofaser"-Bereich deutlich
unter 1,0 dtex liegen, und mit ausreichend feinen künstlichen
Fasern kann eine adäquate
Handhabung bei über
10% des Gesamtfaseranteils beibehalten werden. Dennoch erhöht die Verringerung
der Feinheit die Anzahl an vorliegenden Fasern, die ihrerseits den Gefühlseindruck
des Produktes verändern
kann.
-
Alternativ
können
dort wo eine verbesserte Abschälwiderstandsfähigkeit
wichtiger ist als die Handhabung, gröbere Fasern bessere Allgemeinergebnisse
liefern. Im Allgemeinen ist es aus Gründen der Kosten und der Beeinträchtigung
des lederartigen Gefühlseindruckes
des endgültigen
Produktes bevorzugt, den Anteil weiterer synthetischer Fasern unterhalb
20 Gew.-% des Endproduktes Tuchmaterial zu halten. Der Bereich kann
5–20 Gew.-%
betragen.
-
Insbesondere
mit gröberen
künstlichen
Fasern können
selbst kleine Prozentsätze
in der Mischung den charakteristischen Oberflächengefühlseindruck von echtem Leder
beeinträchtigen,
insbesondere da nach dem Schwabbeln die überlegene Abriebfestigkeit
von künstlichen
Fasern diese weiter vorstehend machen kann. In einem weiteren Merkmal
der Erfindung werden Heißluft
und andere geeignete Wärmequellen
nach dem Schwabbeln auf die Oberfläche des Gewebes bei ausreichender
Temperatur angewandt, um die Bikomponentfasern zurückzuschmelzen
ohne die Lederfasern nachteilig zu beeinflussen. Die Technik nutzt
die hohe Feuchtigkeitsspeicherung von Leder aus, welche es kühl hält, und dessen
Eigenschaft des Verkohlens eher als die des Schmelzens, wenn es überschüssiger lokaler
Hitze ausgesetzt ist. Jegliche derartige Verkohlung kann abgebürstet oder
leicht abgeschwabbelt werden und einen im Wesentlichen natürlichen
Lederoberflächenzustand
zurücklassen.
-
Die
Erfindung wird jetzt weiter lediglich beispielhaft und mit Bezug
auf die beigefügten
Zeichnungen erklärt,
in denen:
-
1 eine
schematische Ansicht von Anfangsstufen einer Geräteform ist, die in der Ausführung des
Verfahrens der Erfindung verwendet wird, und welche die Hauptbetriebsprinzipien
einer kommerziell erhältlichen
Anlage zur Herstellung eines Fasergewebes mit einem verschmolzenen
Bikomponentnetzwerk zeigt; und
-
2 weitere
Stufen des Gerätes
zum Kombinieren eines solchen Gewebes mit Verstärkungsstoff und zum Hydroverwickeln
der resultierenden Sandwichstruktur zeigt.
-
Bezug
nehmend auf 1 werden Abfalllederfasern,
die durch Textilwiedergewinnungsverfahren erzeugt und auf eine Maximallänge von
etwa 6 mm leicht zerhackt wurden, mit 4% von 1,7 dtex Bikomponentenfasern
und 5% von 3,0 dtex Standardpolyesterfasern vermischt, die beide
auf eine konstante Länge
von 6 mm geschnitten wurden. Die Mischung wird auf etwa 200 g/m2 auf einem angetriebenen porösen Band 1 durch
zumindest ein Paar an gelochten Trommeln 2 gleichmäßig verteilt,
während die
Fasern durch einen Vakuumkasten 3 auf das poröse Band
gezogen werden.
-
Das
resultierende Gewebe 4 aus gleichmäßig verlegten Fasern wird durch
einen herkömmlichen
Vakuumförderer 5 auf
poröse
Bänder 6 und 7 übertragen,
die das Gewebe enthalten und teilweise verdichten, während Heißluft von
einem Kasten 8 durch Bänder 7 und 6 sowie
Gewebe 4 geblasen, und durch einen Ansaugkasten 9 aufgenommen
wird. Die Temperatur der Heißluft
ist ausreichend, um die äußere Verkleidung
der Bikomponentenfasern (aber nicht den inneren Kern) zu schmelzen
und dadurch die Fasern an deren Überkreuzungen
zusammenzuschmelzen.
-
Bevor
die geschmolzenen Verkleidungen an den Überkreuzungen der Bikomponentenfasern
verfestigen, kann das Gewebe durch Laminierrollen 10 verdichtet
werden, um ein dichteres Gewebe zu bilden, das aus unverbundenen
Leder- und Polyesterfasern besteht, das durch ein dreidimensionales Netzwerk
an verschmolzenen Bikomponentenfasern gestützt wird. Ab der Verfestigung
der Überkreuzungen
stellt das Netzwerk eine ausreichende Festigkeit für das Gewebe
bereit, um auf eine Spule 11 zum Transport und/oder zur
Lagerung aufgewickelt zu werden.
-
Bezug
nehmend auf 2, spulen sich zwei solche Gewebe 4a und 4b von
Spulen 11a und 11b zusammen mit einer Stoffverstärkung 4c von
Spule 12 ab, und werden durch Rollen 13 zusammengeführt, um
auf ein poröses
Band 14 zugeführt
zu werden. Gewebe 4a, 4b und Stoff 4c mit
einem Kompositgewebe 15 werden durch das Band 14 durch
Hydroverwickeln der Strahlen 16 gefördert, und Wasser von den Strahlen
wird durch das Gewebe 15 und das poröse Band 14 mittels
des Vakuumkastens 17 eingesogen. Wasser, das von der Oberfläche des
Kompositgewebes zurückgeworfen
wird, wird in Trogeinsätzen 18 gesammelt
und abgeführt,
wie ausführlicher
in der früheren
Anmeldung beschrieben ist.
-
Für eine vollständige Hydroverwicklung
wird das Kompositgewebe durch eine Mehrzahl an aufeinander folgenden
Hydroverwicklungsstufen geführt, wobei
eine oder mehrere davon ein Sieb enthalten, das über der Oberfläche des
Gewebes 15 anliegt. Hydroverwicklungsstufen sind so angeordnet,
dass Strahlen auf beide Oberflächen
des Gewebes angewandt werden können,
und bei dem vorliegenden Beispiel erfolgt eine derartige Strahlenanwendung auf
abwechselnden Seiten durch fünf
solcher Stufen mit einer Geschwindigkeit von 10 m/Min.
-
In
diesem Beispiel werden gelochte Siebe mit einer offenen Fläche von
etwa 60%, die aus chemisch geätztem
rostfreiem Stahl der in der früheren Anmeldung
beschriebenen Art gefertigt sind, für die letzte Stufe der Hydroverwicklung
auf jede Seite des Gewebes angelegt, um die Rillenmarkierungen von den
Strahlen zu verdecken. Um ein Zusammentreffen der sich auf der Oberfläche bildenden
Linien zu verhindern, wird die Teilung der Öffnungen des Siebes genauso
wie die Teilung der Strahlöffnungen ausgewählt.
-
Strahlöffnungen
für dieses
Beispiel weisen 140 Mikronen bei 0,9 mm Mittelpunkten auf, und wenn
sie durch die Siebe angewandt werden, können die Strahldrucke den in
einer kommerziellen Hydroverwicklungsausstattung normalerweise maximal
erhältlichen
Druck von 200 Bar aufweisen. Drücke ohne
das Sieb können
leicht auf 180 Bar verringert werden und anders wie bei ähnlichen
Geweben ohne ein Bikomponentnetzwerk, kann der gleiche hohe Druck
bei der ersten Stufe der Hydroverwicklung angewandt werden ohne
dass ein äußeres Sieb
erforderlich ist.
-
Das
resultierende hydroverwickelte Gewebe kann durch Imprägnieren
mit Emulsionsmitteln, Pigmenten und Pigmentfixiermitteln, wie sie
bei Naturleder angewandt werden, nachbearbeitet werden, gefolgt
von Trocknen und Schwabbeln beider Seiten. Die Seite, die drei Hydroverwicklungsstufen
erhalten hat (und deshalb einen höheren Grad an Verwicklung und
Anhaftung an dem Verstärkungsstoff
aufweist) kann dann mit einer lederartigen Oberflächenvergütung mittels
herkömmlicher
Mittel beschichtet werden, wie sie zur Beschichtung synthetischen
Leders verwendet wird.
-
Die
vorhergehenden Verfahren können
für Schuhmaterial
geeignet sein, aber für
unbeschichtete Materialien, wie für weiches Bekleidungsziegenleder,
kann Gewebe 4 nur auf einer Seite des Verstärkungsstoffes
vorliegen, wobei vier Hydroverwicklungsstufen sämtlich auf die Seite mit dem
Gewebe angewandt werden. Nach dem Schwabbeln und Imprägnieren
kann die Gewebeseite mit Heißluft
behandelt werden, um die vorstehenden künstlichen Fasern schmelzen
zu lassen und die Oberfläche
gebürstet
werden, um irgendeine leichte Verkohlung zu entfernen und eine Oberfläche zurückzulassen,
die sehr ähnlich
der von Naturleder ist.
-
Das
resultierende Tuchmaterial ist ein wieder hergestelltes Hochqualitätsleder
mit einem hervorragenden Anfühleindruck,
Festigkeit und Oberflächenzustand.
-
Es
ist klar, dass die Erfindung nicht auf die Details der obigen Ausführungsform
beschränkt
sein soll, die lediglich beispielhaft beschrieben sind.
-
So
kann beispielsweise das Gewebe nass verlegt werden, obwohl dabei
Nachteile auftreten können.
-
Wie
in der früheren
Patentanmeldung beschrieben, können
Gewebe durch Verfahren nass verlegt werden, die normalerweise für die Papierherstellung
verwendet werden oder durch Kardierung, wenn ausreichend lange Textilfasern
enthalten sind, um die Lederfasern durch das Kardierungsverfahren zu
befördern.
Die Verwendung von Bikomponentfasern, die hinzugefügt werden
oder die die Trägerfasern
ausmachen, stellt ein "Sieb" zur Hydroverwicklung
gemäß der vorliegenden
Erfindung bereit. Für eine
effektive Kardierung werden normalerweise über 5% an 1,7 Dezitex Trägerfasern
von 20 mm oder mehr benötigt,
und die Lederfasern müssen
durch Textilwiedergewinnungsverfahren gefertigt werden, um lang
genug zu sein, um den übermäßigen Ausstoß an feinen
Fasern zu vermeiden. Zur Nassverlegung müssen die Bikomponentfasern
kurz und die Gewebe vor dem Verschmelzen getrocknet sein.
-
Dies
mag nicht ganz zufriedenstellend sein, wenn der nächste Schritt
ist, die Gewebe zur Hydroverwicklung erneut anzufeuchten, während die
Kardierung die Nachteile niedriger Herstellungsraten und des Ausschusses
durch den Auswurf feiner Fasern beinhaltet.
-
Eine
breite Vielfalt an Abänderungen
ist innerhalb des Umfanges dieser Erfindung durchführbar. Strahlöffnungsgröße, Siebdetails,
Herstellungsgeschwindigkeiten und andere Details, die in der früheren Anmeldung
geliefert werden, können
in der vorliegenden Erfindung in breitem Umfang angewandt werden.
Die Hauptabweichung ist die verringerte Anwendung von Oberflächensieben,
und um eine gute Anhaftung an dem Verstärkungskern sicherzustellen,
ist es oft wünschenswert,
auf abwechselnden Seiten des Stoffes zu Hydroverwickeln, so dass
Fasern gleichmäßig in die
Zwischenräume
des Stoffes gedrückt
werden. Auch aufgrund des stabilisierenden Effektes des Bikomponentnetzwerkes können Drücke höher und
Lederfasern kürzer
sein als in dem Verfahren der früheren
Anmeldung.
-
Produktzusammensetzungen
können
weit variieren und die Dicke des Gewebes zwischen der endgültig beschichteten
Oberfläche
und der internen Verstärkungsschicht
kann wesentlich von dem Gewebe abweichen, das die Rückschicht
bildet. Beispielsweise kann anstelle der in dem vorher beschriebenen
Beispiel implizierten gleichen Gewebe die eine Vorderseite 150 g/m2 aufweisen und 15% nicht-bikomponentiger
synthetischer Fasern enthalten, und die Rückseite kann 250 g/m2 aufweisen und 0% einer nicht-bikomponentigen
Faser enthalten. Der Bikomponentanteil für beide Gewebe kann jedoch
konstant bei 4% liegen.
-
Faserlängen können größtenteils
durch die Herstellungsbeschränkungen
kommerzieller Gewebeverlegeausstattungen bestimmt werden, und wo eine
alternative Gewebeverlegeausstattung (wie Kardierung) mit langen
künstlichen
Fasern umgehen kann, kann es nicht notwendig sein eine Stoffverstärkung einzubinden.
Auch dort wo Strahlmarkierungen in dem fertiggestellten Produkt
annehmbar sind, kann kein Bedarf für oberflächenaufliegende Siebe vorliegen.
Alternativ können
Siebe umfassend verwendet werden, um die internen Siebe des Bikomponentnetzwerkes
zu ergänzen,
insbesondere wenn die letzteren sehr leicht sind und die Lederfasern
sehr kurz sind.
-
Hydroverwicklungsgeschwindigkeiten
können
in breitem Umfang in einer ganzen Bandbreite an Parametern variieren,
einschließlich
Gewicht pro Einheitsfläche
des zu hydroverwickelnden Materials, offene Fläche der Stoffverstärkung, Strahldrücke, Strahldurchmesser,
Strahlbeabstandung, Anzahl an Durchgängen durch die Strahlen, Gewicht
des Bikomponentnetzwerkes, Art der Lederfaser, Anzahl der Durchgänge unter
Verwendung externer Siebe und offene Fläche der Siebe. Im Allgemeinen
können leichtere
Gewebe mit höheren
Geschwindigkeiten hydroverwickelt werden, und typischerweise können 600
g/m2 Material 6 m/Min. benötigen, während 200 g/m2 vollständig
bei 15 m/Min. verwickeln können.
-
Die
Wahl der Verwendung relativ langer Abfalllederfasern, gefertigt
durch Textilwiedergewinnungsverfahren, oder kurzer Fasern, hergestellt durch
Vermahlen (wie herkömmliches
Hammer- oder Scheibenmahlen), kann von den Kosten und der Erhältlichkeit
der verschiedenen Arten an Abfallleder abhängen. Mahlen ist billiger und
kann Abfalllederspähne
verwenden, die im Allgemeinen billiger sind als der Tuchabfall,
der in einer Textilwiedergewinnungsanlage verwendet wird. Dennoch
kann die Endproduktqualität
niedriger sein und kostspieligere Kunstfaserzusätze können benötigt werden, um eine annehmbare
Leistung zu erreichen. Mischungen beider Abfallfaserarten können auch
für Produkte
mittlerer Qualität
verwendet werden.
-
Wie
bei der früheren
Anmeldung liegt die Hauptbeschränkung
für das
Gewicht an Kompositgeweben, die hydroverwickelt werden können, in
dem Beginn der Hydroverwicklung selbst da diese die Per meabilität der Strahlen
verringert und eine weitere Verwicklung beschränkt. Eine derartige Beschränkung ist
mit Lederfasern viel größer als
mit herkömmlichen
synthetischen Fasern, aber durch Verwendung des Verfahrens dieser
Erfindung ist es möglich,
ein annehmbares Produkt bei relativ hohen Kompositgewebegewichten
von etwa 600 g/m2 herzustellen. Eine Herstellung
eines Endproduktes annehmbarer Qualität weit oberhalb dieses Gewichtes
ist möglich,
wird aber zunehmend schwierig. Leichtere Gewebe sind einfacher zu
hydroverwickeln, und minimale Gewebegewichte können vielmehr durch Beschränkungen der
Gewebebildungspräzision
und einer begrenzten Marktnachfrage für außergewöhnlich dünne Lederprodukte eingestellt
werden.
-
Die
gegenseitigen Abhängigkeiten
zwischen all den vorgenannten Parametern sind komplex und können für verschiedene
Arten von Endprodukten beträchtlich
variieren. Ein optimales Gleichgewicht zwischen Ausstoßgeschwindigkeit,
Kosten und Leistungsfähigkeit
des fertiggestellten Produktes kann mittels Durchführung empirischer
Versuche innerhalb des in dieser Patentanmeldung vorgelegten breiten Richtungsbereichs
hergestellt werden. Das Bikomponentnetzwerk und damit verbundene
Merkmale der vorliegenden Erfindung sind eine beträchtliche
Unterstützung
für die
Verbesserung der Herstellungsgeschwindigkeit und der Produktqualität bei niedrigeren Kosten
verglichen zu den Verfahren der früheren Anmeldung.