DE69020064T2

DE69020064T2 - Verfahren zum Geschmeidigmachen und Bauchen von Stichvliesen.

Info

Publication number: DE69020064T2
Application number: DE69020064T
Authority: DE
Inventors: Dimitri Peter Zafiroglu
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1995-12-14
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: US5041255A; CA2022094A1; EP0411857A1; AU625040B2; KR910003192A; JPH03130460A; CN1050061A; IE902728A1; AU6000890A; DE69020064D1; IL95225A0; EP0411857B1; HK150495A; JP2897187B2

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Steifigkeit eines nichtgewebten Stoffes. Insbesondere betrifft die Erfindung ein solches Verfahren, das einen durch Stiche zusammengehaltenen nichtgewebten Stoff einer Dehnungsund Entspannungsbehandlung unterzieht, die den durch Stiche zusammengehaltenen Stoff nicht nur weniger steif macht, sondern auch sein spezifisches Volumen stark vergrößert.

Beschreibung des Standes der Technik

Durch Stiche zusammengehaltene Stoffe und Verfahren zu ihrer Herstellung sind bekannt, wie beispielsweise aus K.W. Bahlo, "New Fabrics without Weaving", Papers of the American Association for Textile Technology, Inc., S. 51-54 (November 1965). Solche Stoffe werden durch Mehrnadelheften verschiedener Fasersubstrate mit elastischen oder nichtelastischen Garnen hergestellt, wie beispielsweise von dem Erfinder offenbart in den U.S.-Patentschriften 4 704 321, 4 737 394 und 4 773 238. Bei den Endbehandlungsvorgängen, wie Warmhärten, Trocknen oder chemisches Appretieren, kann der Stoff erhitzt und abgekühlt werden, während er in gedehntem Zustand, im allgemeinen auf einem Spannrahmen, gehalten wird. Solche Vorgänge führen jedoch im allgemeinen zu einer unerwünschten Versteifung des Stoffes. Sogar ohne solche Behandlungen sind die bekannten durch Stiche zusammengehaltenen Stoffe, die Flächengewichte von weniger als etwa 200 g pro m² besitzen, im allgemeinen recht steif und dicht.
Geschmeidige Stoffe mit hohem Bausch sind für bestimmte Kleiderstoffe, Isolierstoffe, Puderquasten, Staubtücher, Kosmetiktücher und dergleichen besonders erwünscht. Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verringerung der Steifigkeit und Dichte eines durch Stiche zusammengehaltenen Stoffes bereitzustellen.
In der Technik wurden bereits verschiedene Verfahren zur Verringerung der Steifigkeit von nichtgewebtem Stoff durch Bearbeiten des Stoffes bereitgestellt. Solche Verfahren, die das Hindurchleiten eines nichtgewebten Stoffes zwischen Stiftwalzen oder Appret-Brechwalzen oder durch Kreppmaschinen oder dergleichen umfassen, sind bereits offenbart worden, beispielsweise von Dempsey, U.S.-Patentschrift 3 811 979 und Dempsey et al., U.S.-Patentschrift 3 427 376.
Ferner sind Verfahren zur Dehnung von Stoffen bekannt. Solche Verfahren umfassen: (a) die Langspannen-Längsdehnung zwischen zwei Paaren von Quetschwalzen, die bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten arbeiten, (b) die Langspannen-Querdehnung auf einem Spannrahmen, (c) die Kleinstbereich-Querdehnung zwischen einem Paar von Walzen, wobei jede Walze sich über den Umfang erstreckende und axial beabstandete Furchen und Grate aufweist, die mit den entsprechenden Furchen und Graten auf der anderen Walze ineinandergreifen, wie beschrieben von Lachenauer, U.S.-Patentschrift 3 624 874 und (d) die Kleinstbereich-Längs- und -Querdehnung in Folge, zuerst zwischen ineinandergreifenden axial gefurchten Walzen und sodann zwischen in Richtung des Umfangs gefurchten Walzen, wie beschrieben von Schwarz, U.S.-Patentschriften 4 223 059 und 4 438 167.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Verringerung der Steifigkeit und zur Vergrößerung des spezifischen Volumens eines durch Stiche zusammengehaltenen nichtgewebten Stoffes bereit. Das Verfahren umfaßt die Dehnung des durch Stiche zusammengehaltenen Stoffes um 15 bis 50 %, vorzugsweise um 15 bis 25 %, parallel zu der Stichrichtung oder quer dazu und sodann das Entspannenlassen des Stoffes. Die Dehn- und Entspannungsstufe werden mit dem Stoff in einem im wesentlichen nicht erhitzten Zustand durchgeführt. Nach der Entspannung erholt sich der Stoff wenigstens um die Hälfte, vorzugsweise wenigstens um Dreiviertel der angelegten Dehnung. Als Ergebnis der Dehnung und Entspannung vergrößern sich jeweils die Dicke und das spezifische Volumen des Stoffes um einen Faktor von wenigstens 1,5 und vorzugsweise von wenigstens 2, und die Stoffsteifigkeit wird um nicht mehr als 70 %, vorzugsweise um nicht mehr als 50 % ihrer ursprünglichen Steifigkeit verringert, was sich durch Messungen der Durchbiegelänge zeigt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen leichter verstanden, die verschiedene Mittel zur erfindungsgemäßen Durchführung der Dehnung und Entspannung der durch Stiche zusammengehaltenen Stoffe erläutert.
Insbesondere erläutert Figur 1 die Langspannen-Dehnung in Längsrichtung (hier auch als "Maschinenrichtung" oder "MD" bezeichnet) zwischen Paaren von Quetschwalzen.
Figur 2 erläutert die Breitenänderungen, die auftreten, wenn ein durch Stiche zusammengehaltener Stoff eine Langspannen- Dehnung in Querreichtung (hier als auch als "quer zur Maschine" oder "XD" bezeichnet) auf einem Spannrahmen durchläuft.
Figur 3 erläutert ein Paar von ineinandergreifenden in Richtung des Umfangs gefurchten Walzen, die für eine Kurzspannen- MD-Dehnung eines durch Stiche zusammengehaltenen Stoffes geeignet sind.
Figur 4 erläutert eine axial gefurchte Walze, die zur Verwendung mit einer auf ähnliche Weise gefurchten Walze zum Ineinandergreifen für die XD-Kurzspannendehnung eines durch Stiche zusammengehaltenen Stoffes geeignet ist; und
Figur 5 erläutert in Vergrößerung schematisch den Querschnitt der Abstände zwischen den Rippen der ineinandergreifenden Walzen der Figuren 3 und 4, die benötigt werden, um die Dehnungsspannweite und die Dehnung in Prozent, die auf den durch Stiche zusammengehaltenen Stoff angewendet wird, zu berechnen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erfindungsgemäß wird ein durch Stiche zusammengehaltener Stoff weniger steif gemacht und sein spezifisches Volumen durch ein Verfahren vergrößert, welches die Dehnung des Stoffes in einer gegebenen Richtung um 15 % bis 50 % und das anschließende Entspannenlassen des Stoffes umfaßt, wobei sich der Stoff wenigstens um die Hälfte, vorzugsweise um wenigstens 75 % der Dehnung erholt und um 15 % in seine ursprüngliche ebene spezifische Oberfläche zurückkehrt und einen Gewinn von wenigstens 100 % in der Dicke erfährt. Am meisten bevorzugt erholt sich der Stoff im wesentlichen vollständig von der Dehnung und kehrt in seine ursprüngliche ebene Dimension zurück.
Durch Stiche zusammengehaltene Stoffe, die durch das erfindungsgemäße Verfahren weich gemacht werden können, werden durch herkömmliche Mehrnadelhefttechniken, die auf die Fasersubstrate angewendet werden, hergestellt. Solche Fasersubstrate können in Form von kardierten Vliesen, kreuzweise gelegten Vliesen, nicht oder leicht gebundenen nichtgewebten Blättern, leicht hydraulisch ineinandergewirrten Vliesen oder in Form von Spunlaced-Vliesen oder dergleichen aus Stapelfasern oder Endlosfilamenten vorliegen. Das Mehrnadelheften kann mit nichtelastischen oder elastischen Garnen erfolgen. Die Fasersubstrate, die zur erfindungsgemäßen Verwendung geeignet sind, liegen im allgemeinen im Bereich von 25 bis 250 g pro m². Die Heftgarne betragen selten mehr als 20 % des Gewichtes des durch Stiche zusammengehaltenen Stoffes. 2 bis 10 % ist üblicher. Die Heftgarne bilden im allgemeinen etwa 2 bis 10 Längsreihen von Stichen pro cm über die Breite des Stoffes, wobei jede Reihe etwa 2 bis 10 Stiche pro cm Reihenlänge enthält. Kettenstiche oder Trikotlegung können üblicherweise eingesetzt werden.
Die Wahl einer Längs-(MD)- oder Quer-(XD)-Dehnung hängt ab von der Ausrichtung oder Anordnung der Fasern des durch Stiche zusammengehaltenen Stoffes. Die MD-Dehnung wird eingesetzt, wenn die Fasern in dem Stoff hauptsächlich in Quer- (XD)-Richtung ausgerichtet sind, und die XD-Dehnung wird eingesetzt, wenn die Fasern hauptsächlich in Längs-(MD)- Richtung ausgerichtet sind. Um die Hauptrichtung zu bestimmten, in der die Fasern des Faservlieses aus dem durch Stiche zusammengehaltenen Stoff angeordnet sind, werden einfache Zero-span-Instron-Zugtests an Vliesproben in Längs-(MD)- Richtung und Quer-(XD)-Richtung durchgeführt. Anschließend wird das Verhältnis der gemessenen MD- zu XD-Zugfestigkeiten berechnet. Liegt das MD/XD-Verhältnis im Bereich von etwa 0,8 bis 1,2, so werden die Fasern als statistisch oder isotrop angeordnet betrachtet, und die erfindungsgemäße MD- und XD- Dehnung des Stoffes ist zum Weichmachen (d.h. zur Verringerung der Steifigkeit) und zum Bauschen (d.h. zur Vergrößerung des spezifischen Volumens) des durch Stiche zusammengehaltenen Stoffes gleichermaßen wirksam. Wenn das MD/XD-Zugfestigkeitsverhältnis größer ist als 1,2, so liegt die Mehrheit der Fasern hauptsächlich in Längsrichtung (MD), und die Dehnung in Querrichtung (XD) wird bevorzugt. Beträgt das MD/XD-Zugfestigkeitsverhältnis 2,0 oder mehr, so liegen die Fasern hauptsächlich in Längsrichtung (MD), und für ein besseres Weichmachen und Bauschen des Stoffes ist eine Querdehnung wesentlich. Gleichermaßen liegt, wenn das MD/XD-Zugverhältnis weniger als 0,8 beträgt, die Mehrheit der Fasern in Querrichtung (XD), und eine MD-Dehnung wird bevorzugt. Beträgt das MD/XD-Verhältnis 0,7 oder weniger, so liegen die Fasern hauptsächlich in XD, und für ein besseres Weichmachen und Bauschen des Stoffes ist eine MD-Dehnung wesentlich.
Die Wahl, ob eine Langspannen- oder Kurzspannendehnung des durch Stiche zusammengehaltenen Stoffes angewendet wird, hängt hauptsächlich ab von der Gleichmäßigkeit und von dem Verfahren, durch das das Fasersubstrat gebildet worden ist. Die Langspannendehnung kann durchgeführt werden, falls der Stoff gleichmäßig genug ist. Ist der Stoff etwas ungleichmäßig, so wird eine Kurzspannendehnung angewendet. Ein zweckmäßiger Test, der von dem Erfinder angewendet wurde, um zu bestimmen, welche Technik zur Behandlung eines bestimmten durch Stiche zusammengehaltenen Stoffes besser geeignet ist, ist ein "Hand-Grabtest". Dieser Test wird durchgeführt, nachdem bestimmt worden ist, in welcher Richtung die Dehnung durchgeführt werden soll. In diesem Test werden die entgegengesetzten Enden einer Stoffprobe fest gegriffen, ein Ende mit jeder Hand, und es wird per Hand eine Spannung an den Stoff angelegt. Der Stoff wird so gehalten, daß die per Hand angelegte Spannung in MD oder XD so ist, daß sie der gewünschten Dehnungsrichtung entspricht. Die Abstand zwischen der Stelle, an der jedes Stoffende gegriffen worden ist, wird gemessen. Per Hand wird ein mäßiger Zug auf den gegriffenen Stoff ausgeübt. Durch Änderung des Abstandes zwischen den Greifpunkten und durch Wiederholung des Tests für einige Male kann ein charakteristischer Abstand, hier als "Sg" bezeichnet, bestimmt werden, bei dem die Fasern und der Stoff beginnen, sich ungleichmäßig auseinanderzuziehen. Das ungleichmäßige Auseinanderziehen kann auf eine geschichtete, sich überlappende Struktur oder auf dicke und dünne ungleichmäßigen Bereiche innerhalb des Faservlieses zurückgeführt werden. Um jedoch eine zufriedenstellende erfindungsgemäße Dehnung zu garantieren, besagt ein zweckmäßige "Daumenregel", daß die Dehnungsspanne auf der Dehnvorrichtung im allgemeinen nicht größer sein sollte als die Hälfte des Abstandes, der anhand des "Hand-Grabtestes" bestimmt wurde, vorzugsweise weniger als 1/4 dieses Abstandes. Die kleinstmögliche Spanne zur Anwendung bei der erfindungsgemäßen Dehnung beträgt vorzugsweise wenigstens 1 cm. Dehnungsspannen so groß wie 100 cm oder größer sind im allgemeinen geeignet. Spannen von 1,5 bis 30 cm werden besonders bevorzugt.
Wie vorstehend angemerkt, ist es bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens üblich, den durch Stiche zusammengehaltenen Stoff (a) in der Richtung zu dehnen, die senkrecht zu der Richtung verläuft, in der der größte Teil der Fasern des durch Stiche zusammengehaltenen Substrates liegt und (b) über eine Dehnungsspanne, die viel kürzer ist als "Sg", der anhand des Hand-Grabtestes bestimmt wird.
Obwohl dieser Abschnitt einen Mechanismus darstellt, von dem der Erfinder glaubt, daß er erklärt, warum die durch Stiche zusammengehaltenen Stoffe durch sein Dehnungs- und Entspannungsverfahren weich gemacht und entspannt werden, soll der Umfang seiner Erfindung nicht durch den genannten vorgeschlagenen Mechanismus eingeschränkt werden. Das Mehrnadelheften eines durch Stiche zusammengehaltenen Stoffes teilt das Fasersubstrat des Stoffes in eine große Anzahl kleiner Unterbereiche, die zwischen den Garneinfügepunkten liegen. Die Fasern des Fasersubstrates bilden eine relativ flache und steife ebene Struktur. Die Fasern können aneinander entlanggleiten, können sich jedoch nicht mehr quer zu den eingefügten Garnen bewegen. Somit bleibt, wenn der Stoff gedehnt wird, die Fasermenge innerhalb des kleinen Unterbereiches zwischen den Garnen praktisch konstant. Wenn der Stoff gedehnt wird, wird die Lage der Fasern in dem durch Stiche zusammengehaltenen Substrat im wesentlichen geändert, und es werden im wesentlichen alle schwachen Bindungen zwischen den Vliesfasern aufgebrochen. Dann, nachdem die Dehnung beendet ist und die Entspannung des Stoffes ermöglicht wird, verursachen die natürlichen elastischen Rückstelleigenschaften des Netzwerkes der eingestochenen Garne (a) ein Zurückziehen der Garne, (b) zwingen die Struktur, in nahezu ihre ursprünglichen ebenen Dimensionen zurückzukehren und (c) erlauben es den losgelösten Fasern, sich innerhalb der kleinen Unterbereiche zwischen den Reihen der eingestochenen Garne zu sammeln, zu deformieren und aus der Ebene herauszuragen. Der Stoff wird dadurch wesentlich dicker und weitaus weniger steif. Aufgrund der begrenzten Dehnung, die an diesem Verfahren beteiligt ist, behält der durch Stiche zusammengehaltene Stoff seine ursprüngliche physikalische Länge, Integrität und Gleichmäßigkeit bei. Verschiedene Typen von Dehnungs- und Entspannungsvorrichtungen, die zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet sind, werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Die Langspannen-Längsdehnung (MD) zwischen Paaren von Quetschwalzen wird in Figur 1 beschrieben. Ein durch Stiche zusammengehaltener Stoff 11, zugeführt von Rolle 10, wird schrittweise zwischen ein erstes Paar von elastobeschichteten Quetschwalzen 12 und 13 mit einer Geschwindigkeit V&sub1; und sodann zwischen ein zweites Paar von elastobeschichteten Quetschwalzen 14 und 15 mit einer Geschwindigkeit V&sub2; eingeführt. Die Geschwindigkeit V&sub2; in dem zweiten Paar von Quetschwalzen ist schneller als die Geschwindigkeit V&sub1; in dem erstem Paar von Quetschwalzen, die die Dehnung des Stoffes verursacht. Die aufgezwungene Dehnung in Prozent wird durch die Gleichung berechnet:

% Dehnung = 100 [(V&sub2;/V&sub1;) - 1].

Die Dehnungspanne ist der Abstand zwischen den beiden Walzen. Der gedehnte Stoff wird von der zweiten Quetschwalze zu einer Aufwickelwalze 16 weitergeleitet. Die periphere Geschwindigkeit der Aufwickelwalze 16 ist ausreichend niedriger als die Geschwindigkeit des Stoffes in der zweiten Quetschwalze, so daß es möglich wird, daß sich der Stoff auf dem Weg von der zweiten Quetschwalze zu der Aufwicklung vollständig entspannt.
Die Langspannen-Querdehnung in einem Spannrahmen ist in Figur 2 abgebildet. Figur 2 ist eine Draufsicht auf einen Stoff, wenn er durch einen Spannrahmen hindurchläuft. Die Dehnungsspanne stellt den maximalen Abstand zwischen den Rändern der Lage dar, Lm. Ein Stoff mit einer Ausgangsbreite L&sub0; wird an seinen Enden gegriffen, wenn er in den Spannrahmen eingeführt wird. Während seines Hindurchlaufens durch die Zone A des Spannrahmens wird die Lage auf die maximale Breite Lm gedehnt. Die Dehnung in Prozent, die durch den Spannrahmen aufgezwungen wird, wird durch die Gleichung berechnet:
% Dehnung = 100 [(Ls/L&sub0;) - 1].
In Zone B des Spannrahmens wird die Breite des Stoffes auf eine Endbreite Lf, die nahe an seiner Ausgangsbreite liegt, entspannt.
Die Figuren 3, 4 und 5 erläutern die Apparatur, die zur Kurzspannendehnung von durch Stiche zusammengehaltenem Stoff gedacht ist.
Figur 3 zeigt ein Paar von ineinandergreifenden um den Umfang gefurchten Walzen 20 bzw. 22, die die Rippen 36 und 38 bzw. die Furchen 40 und 42 aufweisen. Diese Walzen sind für die XD-Kurzspannendehnung geeignet. Die Umrisse und Ausdehnungen für die Grate und Furchen, die zur Dehnung eines gegebenen durch Stiche zusammengehaltenen Stoffes geeignet sind, werden leicht anhand einiger Versuche bestimmt, ausgehend von den Ausdehnungen, die eine Dehnung von etwa 1/4 des "Hand-Grabtestes", Sq, bestimmt wie vorstehend beschrieben, aufzwingen würden. Die erforderlichen Rippen können auf einer zylindrischen Walze durch maschinelles Bearbeiten oder durch coaxiales Montieren einer Reihe von sich abwechselnden Scheiben und Abstandshaltern auf einem rotierenden Schaft gebildet werden.
Figur 4 ist eine isometrische Ansicht einer Walze 17, die auf ihrer Oberfläche die axialen Rippen 18 besitzt. Bei Verwendung mit einer Gegenwalze zum Ineinadergreifen von im wesent- lichen demselben Aufbau können solche axial gefurchten Walzen einem durch Stiche zusammengehaltenen Stoff eine Kurzspannen- Längsdehnung aufzwingen.
Figur 5 ist ein vergrößerter schematischer Querschnitt von zwei ineinandergreifenden gefurchten Walzen 50 und 51, die für die erfindundsgemäße Kurzspannendehnung des durch Stiche zusammengehaltenen Stoffes 11 geeignet sind. Um den Prozentsatz der Dehnung zu berechnen, der durch die ineinandergreifenden gefurchten Walzen angelegt wird, wird die folgende Gleichung angewendet:
% Dehnung = 100 [(y/H) - 1],
worin y = Abstand entlang der Mittellinie des Stoffes zwischen dem Fuß einer Rille 60 auf einer Walze 50 und dem Fuß der nächsten Rille 61, die auf der anderen Walze 51 angeordnet ist; und
H = der projektierte horizontale halbe Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rillen in der Walze.
Die Kurzspannendehnung des durch Stiche zusammengehaltenen Stoffes durch das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einer Apparatur erreicht werden, wie sie in Figur 1 abgebildet ist, worin das erste Paar von Quetschwalzen 12 und 13 durch ein Paar von gefurchten Walzen (z.B. 20 und 22 der Figur 3) ersetzt ist, und indem das zweite Paar von Quetschwalzen 14 und 15 bei derselben peripheren Geschwindigkeit wie die gefurchten Walzen betrieben wird.
In den Beispielen, die folgen, werden bestimmte Charakteristika von durch Stiche zusammengehaltenen und weich gemachten Stoffen angegeben. Diese wurden durch die folgenden Verfahren gemessen. Die Flächengewichte der Ausgangsvliese und der durch Stiche zusammengehaltenen Stoffe vor und nach dem Weichmachen werden in g pro m² gemäß der ASTM D 3776-79 gemessen. ASTM ist die Abkürzung für American Society of Testing Material. Die Dicke wird in cm mit einem herkömm- lichen Dynamometer gemessen, das einen zylindrischen Fuß von 0,5 in. (1,27 cm) Durchmesser aufweist, der mit 10 g belastet ist. Das spezifische Volumen (oder der "Bausch") in cm³/g wird berechnet, indem die Probendicke durch ihr Flächengewicht dividiert wird. Die Probensteifigkeit wird durch die Durchbiegelänge angegeben, die gemäß der ASTM D 1388, Angabe A, Freitragetest gemessen wird.

BEISPIELE 1-5

Diese Beispiele zeigen die überraschend großen und wünschenswerten Zunahmen in der Dicke und im spezifischen Volumen (d.h. der Bauschigkeit), die mit dem Weichmachen der durch Stiche zusammengehaltenen Stoffe durch das erfindungsgemäße Verfahren einhergehen. Die Beispiele erläutern das Verfahren mit einer Vielzahl von durch Stiche zusammengehaltenen Stoffen, die einer MD- oder XD-Dehnung über lange oder kurze Spannen unterzogen werden.
Jeder der durch Stiche zusammengehaltenen Stoffe wurde hergestellt, indem ein im wesentlichen nichtgebundenes Faservlies in MD in eine Malimo-Mehrnadelheftmaschine eingeführt wurde. Die Maschine, ausgestattet mit einem 12-Gauge-Nadelarm (d.h. 12 Nadeln pro 25 mm XD) führte 4,5 Kettenstiche oder 4,5 Trikotlegungen pro cm MD ein, um 4,8 Reihen von Stichen pro cm XD zu erzeugen. Weitere Angaben der Typen von Faservliesen und Heftgarnen, aus denen die durch Stiche zusammengehaltenen Stoffe hergestellt worden sind, und über die bestimmten Apparaturtypen, die zum Weichmachen der Stoffe verwendet worden sind, sind in den Beispielen beschrieben. Tabelle 1 faßt die verschiedenen Charakteristika der durch Stiche zusammengehaltenen Stoffe vor dem Weichmachen zusammen. Tabelle 2 faßt die Ergebnisse zusammen, die erhalten werden, wenn die Stoffe gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gedehnt und entspannt wurden.

Beispiel 1

Eine 48 g/m²-Lage von ungebundenen leicht verfestigten flashgesponnenen Strängen aus Polyethylen-Folienfibrillen, hergestellt durch die allgemeinen Verfahren von Blades et al., U.S.-Patentschrift 3 081 519, und ausführlicher beschrieben bei Lee, U.S.-Patentschrift 4 554 207, Spalte 4, Zeile 63, bis Spalte 5, Zeile 60, deren Beschreibung als Referenz mitumfaßt sein soll, wurde mit elastischen Fäden aus 22-dtex-Spandexgarn (Lycra , vertrieben von E.I. Du Pont de Nemours und Company), das mit Nylon von 44 dtex beschichtet war, Mehrnadel-kettenstichgeheftet. Die elastischen Heftfäden wurden unter hoher Spannung eingeführt, so daß nur 10 % Restspannung in den Fäden verblieb. Der so hergestellte durch Stiche zusammengehaltene Stoff besaß eine MD/XD-Faserausrichtung von 2,3 und eine XD-"Hand-Dehnungspanne" von etwa 5 bis 15 cm, eine Dicke von 0,058 cm, ein spezifisches Volumen von 12,3 g/cm³ und Durchbiegelängen von 2,6 MD und 4,6 cm XD.
Der durch Stiche zusammengehaltene Stoff wurde in XD zwischen einem Paar von ineinandergreifenden "Scheibenwalzen" (ähnlich den gefurchten Walzen, die in den Figuren 3 und 5 abgebildet sind) gedehnt. Die Scheiben einer jeden Walze wurden jeweils auf einen Coaxialschaft von 1 in. (2,5 cm) Durchmesser montiert. Jede Scheibe besaß einen Durchmesser von 4 in. (10,2 cm) und war 3/4 in. (1,9 cm) dick und besaß an ihrer äußeren Peripherie einen Radius von 3/8 in. (0,95 cm). Die Scheiben der unteren und oberen Walze griffen bis zu einer Tiefe von 3/4 in. (1,90 cm) ineinander. Die Ebenen in der Mitte der aufeinanderfolgenden ineinandergreifenden Scheiben lagen 1 in. (2,5cm) auseinander. Das Hindurchlaufen des durch Stiche zusammengehaltenen Stoffes zwischen den Scheibenwalzen bei einer Geschwindigkeit von 9,1 m/min zwang dem Stoff eine Dehnung von 25 % in XD auf. Nach dem Durchlauf des Stoffes zwischen den Scheibenwalzen wurde der Stoff sich auf seinem Weg zu einer Aufwicklung erholen gelassen.
Als Ergebnis der oben beschriebenen Behandlung war die Durchbiegelänge des Stoffes in beiden Richtungen um einen Faktor von größer als 2 verringert, das spezifische Volumen und die Dicke jeweils um einen Faktor von größer als 2,6 vergrößert. Durch dieses Weichmachen wurde ein Bauschen des Stoffes mit wenig Änderung in der Zugfestigkeit des Stoffes erzielt. Im Gegensatz zu dem erfolgreichen Weichmachen und Bauschen, die durch die Kurzspannen-XD-Dehnung erzielt wurden, wie soeben beschrieben, wurde eine zufriedenstellende Dehnung ohne Risse und unebene Verformung nicht erreicht, wenn der durch Stiche zusammengehaltene Stoff einer Langspannen-MD-Dehnung zwischen den Paaren von Quetschwalzen (Figur 1), die um 1 Fuß (30 cm) getrennt waren, und einer Langspannen-XD-Dehnung auf einem Spannrahmen (Figur 2) unterzogen wurde.
Weitere genaue Angaben über das erfolgreiche Weichmachen sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.

Beispiel 2

Ein kardiertes Vlies von 51 g/m², bestehend im wesentlichen aus 75 Gew. -% acrylischen Stapelfasern vom Typ "72 Orlon ", von 1,65 dtex und aus 25 % "niedrig schmelzender" Dacron - Polyesterstapelfaser Typ 256, (beide Fasern sind von der Firma E.I. Du Pont den Nemours und Company käuflich erhältlich), wurde bei einer Temperatur von 150 ºC und einem Druck von 100 psi (689 kpa) leicht thermisch gebunden und anschließend, wie in Beispiel 1 beschrieben, durch Stiche gebunden. Das kardierte Vlies war sehr gleichmäßig (wie durch seine große Hand-Streckspanne von etwa 50 cm MD und XD gezeigt), besaß jedoch eine hohe Faserausrichtung (6,5). Aufgrund der hohen MD-Ausrichtung der Faser war eine MD-Dehnung undurchführbar. Jedoch wurden mit Probe 2a ein zufriedenstellendes Weichmachen und Bauschen durch ein Spannen in XD mit einer aufgezwungenen Dehnung von 40 % und mit Probe 2b durch ein Scheibenwalzen-XD-Weichmachen, auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 eingesetzt, erreicht. Als Ergebnis der Behandlung wurde die Durchbiegelänge einer jeden Probe um wenigstens eine Faktor 2 verringert, und die Dicke und das spezifische Volumen einer jeden Probe wurden jeweils um einen Faktor von mehr als 2,25 vergrößert.

Beispiel 3

Ein kardiertes Vlies von 153 g/m², bestehend im wesentlichen aus 75 Gew.-% Nylonstapelfaser von 3,3 dtex, 3,8 cm Länge, Typ 26 und 25% Dacron -Polyesterstapelfaser von 3,3 dtex, 7,6 cm Länge, Typ 262 (beide Fasern werden von der Firma E.I. Du Pont de Nemours und Company verkauft), wurde auf einer J.D.-Hollingsworth-Hergeth-Karde mit einer "Doff-master"- Reorientierungswalze hergestellt. Das Vlies wurde bei einer Temperatur von 150 ºC und einem Druck von 100 psi (689 kPa) etwas thermisch gebunden und sodann wie in Beispiel 1 mehrnadelgeheftet, außer daß eine Trikotlegung anstelle des Kettenstiches von Beispiel 1 angewendet wurde und der Heftfaden ein texturiertes 1,54-dtex-Nylongarn anstelle des beschichteten Spandexgarnes war. Die Apparatur mit den ineinandergreifenden Scheibenwalzen, die in Beispiel 1 beschrieben ist, wurde eingesetzt, um den durch Stiche zusammengehaltenen Stoff um eine kurze Spanne in XD zu dehnen. Die Charakteristika des durch Stiche zusammengehaltenen Ausgangsstoffes sind in Tabelle 1 zusammengefaßt, die Ergebnisse der Dehnungs- und Entspannungsbehandlung werden in Tabelle 2 gezeigt. Wie in den vorhergehenden Beispielen sind die großen Abnahmen in der Durchbiegelänge (d.h. Steifigkeit) und die große Zunahmen (um einen Faktor von fast 3) in der Dicke und ein spezifisches Volumen, das aus der erfindungsgemäßen Behandlung hervorgeht, zu beachten.

Beispiel 4

Ein quergelegtes kardiertes Vlies von 142 g/m², bestehend im wesentlichen aus 75 Gew.-% Nylonstapelfaser von 1,5 dtex, 3,8 cm Länge, Typ 26, und 25 % Dacron -Polyesterstapelfaser von 3,3 dtex, 7,6 cm Länge, Typ 262 (beide Fasern werden von der Firma E.I. Du Pont de Nemours und Company verkauft), wurde leicht mit 7,5 Durchstichen pro cm² (48 /in.²) mit der Nadel durchstochen und sodann wie in Beispiel 3 mit einem 44-dtex-Lycra-Spandexgarn mehrnadelgeheftet. Das Garn besaß nach dem Heften immer noch eine Restspannung von größer als 200 %. Die Fasern des durch Stiche zusammengehaltenen Substrates waren sehr stark in XD-Richtung ausgerichtet. Demgemäß wurde der Stoff durch Dehnung und Entspannung in MD weich gemacht, die Probe 4a wurde durch Langspannen-MD- Dehnung zwischen Paaren von Quetschwalzen, die 30 cm auseinander liegen (Figur 1), und Probe 4b durch ein Hindurchleiten zwischen einem Paar von ineinandergreifenden "Rippenwalzen", die die Wirkung der axial gefurchten Walzen, die in Figur 4 beschrieben sind, simulieren, weich gemacht. Jedes des Paars von ineinandergreifenden "Rippenwalzen" war eine zylindrische Walze von 7,6 cm (3 in.) Durchmesser mit 8 gleichen Abständen von 3,8 cm (1,5 in.) Länge, 1,9 cm (3/4 in.) dicken Rippen, die radial aus der Zylinderoberfläche herausragen. Die Spitze einer jeden Rippe besaß einen Radius von 0,95 cm (3/8 in.). Die Rippen greifen bis zu einer Tiefe von etwa 1,9 cm (3/4 in.) ineinander, was dem Stoff eine Dehnung von etwa 25 % MD aufzwingt. Die Tabellen 1 bzw. 2 fassen die Charakteristika der durch Stiche zusammengehaltenen Ausgangslage und die hoch zufriedenstellenden Ergebnisse des Weichmachens und Bauschens zusammen.

Beispiel 5

Eine 31 g/m²-Faservlieslage von im wesentlichen nichtgebundenen statistisch angeordneten kontinuierlichen Polyesterfilamenten von 2,0 dtex (erhältlich von der Firma Reemay Inc., Old Hickory, Tennessee) wurde wie in Beispiel 4 durch Stiche geheftet, außer daß ein Kettenstich anstelle einer Trikotlegung angewendet wurde. Wie aus den Eigenschaften, die in Tabelle 1 zusaxmmengefaßt sind, ersichtlich, sind die Fasern des Fasersubstrates stark isotrop (MD/XD-Faserausrichtungswert sehr nahe bei 1,0), und das Substrat ist sehr gleichmäßig (hohe Handdehnungsspannen in MD und XD). Proben dieses durch Stiche zusammengehaltenen Ausgangsstoffes wurden durch Dehnungs- bzw. Entspannunsbehandlungen weich gemacht und gebauscht, die eine MD-Langspannendehnung zwischen Paaren von Quetschwalzen (Probe 5a), eine MD-Kurzspannendehnung zwischen ineinandergreifenden gerippten Walzen (Probe 5b), eine XD-Langspannendehnung auf einem Spannrahmen (Probe 5c) und eine Kurzspannendehnung mit ineinandergreifenden Scheibenwalzen umfaßten. Die Behandlungen führten dazu, daß (1) die Probensteifigkeit auf einen Wert im Bereich von 27 bis 59 % der ursprünglichen Steifigkeit verringert wird, (2) die Probendicke auf etwa 280 bis 340 cm ihrer ursprünglichen Dicke vergrößert wird und (3) das spezifische Probenvolumen ebenfalls auf etwa 290 bis 340 % des ursprünglichen Wertes vergrößert wird. Tabelle I Durch Stiche zusammenaehaltene Proben Beispiel Vliesgewicht, g/m² Mehrnadelheften Garntyp Stichtyp Stiche/cm MD Reihen/cm XD Faserausrichtung in MD/XD Handdehnungsspanne Dicke, cm spezifisches Volumen, cm³/g Durchbiegelänge Kette Trikot Anmerkungen: Garntyp: a = 22 dtex Lycra , umhüllt mit einem 44-dtex-Nylon b = texturiertes Nylon von 1,54 dtex c = reines 44-dtex-Lycra MD = Längs- ("Maschinen") -Richtung XD = Quer-("Quer zur Maschine")-Richtung ns = nicht streckbar in dieser Richtung *= Minimalwerte für die gemessenen Handstreckspannen Tabelle II Weichmach- und Bauschtest (Beispiele 1-5) Probe Dehnung Verfahren Spanne Prozent Richtung Ergebnisse Anmerkungen: Streckverfahren (Apparatur gebraucht) a = Quetschwalzen (Fig. 1) b = Spannrahmen (Fig. 2) c = gefurchte Walzen (Fig. 4, 5) d = ineinandergreifende Scheiben (Fig. 3, 5) MD = Längsrichtung "Maschine" XD = Querrichtung "quer zur Maschine" tiefgestelltes f = Endwert nach dem Dehnung tiefgestelltes o = Ausgangswert vor dem Dehnung L = Stofflänge in Dehnungsrichtung A = Stofffläche t = Stoffdicke V = spezifischen Stoffvolumen B = Freitragetest-Durchbiegelänge

Claims

1. Verfahren zum Weichmachen und Bauschen eines mit Stichen zusammengehaltenen nichtgewebten Stoffes, dessen Gewicht im Bereich von 25 bis 250 g/m² liegt und in dem die Heftgarne 2 bis 10 Längsreihen von Stichen pro cm quer über den Stoff bilden, die 2 bis 10 Stiche pro cm Reihenlänge enthalten, wobei das Verfahren umfaßt Dehnen des Stoffes um 15 bis 50 % in Parallel- und/oder Querrichtung zu der Längsreihe von Stichen und anschließend Lösen des Stoffes aus der Dehnung und den Stoff entspannen lassen, wobei sich der Stoff während des Dehnens in einem im wesentlichen nicht erwärmten Zustand befindet, Lösen und Entspannen, wobei der Stoff wenigstens eine Hälfte der ausgeübten Dehnung zurückgewinnt, die Stoffoberfläche um nicht mehr als 15 % vergrößert wird und die Stoffdicke um wenigstens 100 % vergrößert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Stoff innerhalb einer Spannweite von 1 bis 100 cm gedehnt wird und die auferlegte Dehnung im Bereich von 20 bis 40 % liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Spannweite der Dehnung 1,5 cm bis 30 cm beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die Dehnung in Längsrichtung des mit Stichen zusammengehaltenen Stoffes ausgeübt wird, wenn die Faser-Laufrichtung des Stoffes in Querrichtung verläuft.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine Längsdehnung auf den Stoff ausgeübt wird, indem er ein erstes und zweites Paar von rotierenden Quetschwalzen durchläuft, wobei die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Paares von Quetschwalzen im Bereich des 1,15- bis 1,5fachen der Rotationsgeschwindigkeit des ersten Paares von Quetschwalzen liegt und das Quetschwalzen- Paar 10 bis 100 cm voneinander beabstandet ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Längsdehnung durch gegenseitiges Verzahnen der in Achsenrichtung gerillten Walzen ausgeübt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die Dehnung in Querrichtung des mit Stichen zusammengehaltenen Stoffes ausgeübt wird, wenn die Faser-Laufrichtung des mit Stichen zusammengehaltenen Stoffes in Längsrichtung verlaüft.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Querdehnung durch gegenseitiges Verzahnen der senkrecht zur Achsenrichtung gerillten Walzen ausgeübt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Querdehnung durch beabstandete Scheiben ausgeübt wird, die auf einem Paar zusammenwirkender Walzen angebracht und so angeordnet sind, daß sie sich mit den entsprechenden Scheiben der zusammenwirkenden Walze verzahnen.

10. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 7, bei dem eine Querdehnung durch einen Spannrahmen auf den Stoff ausgeübt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Heftgarne elastische Fäden sind.

12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 11, bei dem der Stoff wenigstens 75 % der Dehnung zurückgewinnt.

13. Verfahren nach Anspruch 1 oder 11, bei dem der Stoff die Dehnung im wesentlichen vollständig zurückgewinnt, im wesentlichen vollständig in seine ursprünglichen planaren Dimensionen zurückkehrt und auf etwa 280 bis 340 % seiner ursprünglichen Dicke zunimmt.

14. Verfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 9, bei dem die Verzahnungstiefe etwa 1,9 cm beträgt.