DE69412106T2

DE69412106T2 - Verbindung von fasern

Info

Publication number: DE69412106T2
Application number: DE69412106T
Authority: DE
Inventors: Peter University Of Manchester Manchester M6O 1Qd Foster; Itzchak University Of Manchester Manchester M6O 1Qd Porat
Original assignee: University of Manchester Institute of Science and Technology (UMIST); University of Manchester
Current assignee: University of Manchester Institute of Science and Technology (UMIST); University of Manchester
Priority date: 1993-08-28
Filing date: 1994-08-24
Publication date: 1999-03-25
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: EP0719355B1; DE69412106D1; EP0719355A1; WO1995006769A1; GB9317946D0; AU7502994A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Faseranordnungen und Stoffen.
Zusätzlich zu den altbekannten Verfahren zur Herstellung von Stoffen, nämlich weben und Wirken, wurden zahlreiche sog. "nichtgewebte" Herstellungsverfahren entwickelt, welche Stoffe schneller und/oder mit geringeren Kosten oder mit besonderen Eigenschaften erzeugen. Einige dieser Verfahren verwenden Wärme zum Schmelzen schmelzbarer Fasern in einem Gewebe, um einen sog. thermogebundenen Stoff herzustellen - solche Stoffe werden erzeugt unter Verwendung einer erwärmten Rolle, welche ein geprägtes Muster haben kann, welches punktförmig das Gewebe verbindet, so daß dazwischen liegende unverbundene Bereiche verbleiben derart, daß das sich ergebende Material einen Grad an textiler Flexibilität hat, obgleich die Stoffe nichts desto weniger die Tendenz haben, recht steif zu sein.
Thermoverbinden ist gewöhnlich mit einem hohen Energieverbrauch verbunden.
Zum Verbinden ohne Wärme wurden Verfahren entwickelt, die Reihen von Kettenstichen von Kettfäden (Stichverbinden) oder Reihen von Quasi-Kettenstichen von Fasern, die von Schiebernadeln aus dem Gewebe gezogen werden (Vlieswirken), Vernadeln und Hydro- Verschlingung, bei welcher Hochdruckstrahlen, gewöhnlich aus Wasser, an Stellen mit geringem gegenseitigen Abstand auf das Gewebe auftreffen und lokale Verschlingungen hervorrufen, welche das Gewebe zu einem Stoff verbinden, verwenden. Solche Stoffe haben die Neigung, relativ schlechte textile Eigenschaften zumindest in einigen Punkten zu haben - sie können eine bessere Flexibilität haben, aber eine entsprechend geringere Festigkeit und Dimensionsstabilität als gewebte oder gewirkte Stoffe, und sie sind oft durch eine Neigung zur Pillbildung gekennzeichnet.
US-A-3 353 225 offenbart Verfahren zum Herstellen eines nichtgewebten Stoffes durch Strahlbehandlung mit einem Fluid zum Verschlingen von Fasern in einem Faserblatt zur Bildung eines gemusterten zusammenhängenden nichtgewebten Stoffes. Die gemusterten zusammenhängenden Strukturen werden direkt aus losen faserigen Schichten ohne die Verwendung von Binde- oder Klebmitteln durch Behandlung mit Hochgeschwindigkeitsströmen aus einem Fluid wie Luft oder Dampf vorbereitet.
Die vorliegende Erfindung liefert Verfahren zum Herstellen verbesserter nichtgewebter Stoffe.
Die Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Herstellen eines Stoffes aus einem Faseraufbau, das das Auftreffen eines Strahls auf den Aufbau aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Aufbau eine Schmelzkomponente hat und der Strahl eine so hohe Temperatur hat, daß er die Schmelzkomponente schmelzt, um die Fasern des Aufbaus zur Bildung eines Stoffes zusammenzuschmelzen.
Der Strahl kann Fasern verschlingen sowie auch schmelzen und besonders interessante Ergebnisse werden erhalten, wenn die Strahlen schmelzen und verschlingen. Die Anordnung kann so sein, daß alle Strahlen in einem größeren oder geringeren relativen ausmaß schmelzen und verschlingen, um Stoffe oder Strukturen mit verschiedenen Eigenschaften zu erzeugen. Die Anordnung kann so sein, daß nur verschlingende Strahlen mit nur schmelzenden Strahlen oder mit Strahlen, die sowohl schmelzen als auch verschlingen, vorhanden sind.
Die Schmelzkomponente kann eine thermoplastische Faser sein - mit "Faser", wie hier verwendet wird, ist, wenn es nicht anders angezeigt wird, ein kontinuierlicher Faden oder eine Stapelfaser gemeint. Zwei thermoplastische Fasern können zusammen verwendet werden, wobei die eine aufgrund ihrer geringeren Schmelztemperatur eine Schmelzfaser und die andere eine Strukturfaser aufweist. Eine thermoplastische Faser kann der einzige Bestandteil des Aufbaus sein und geschmolzene Teile von diesem schmelzen andere Teile zusammen.
Eine Schmelzfaser kann eine Einkomponentenfaser oder eine Zweikomponentenfaser mit wenigstens einer thermoplastischen Komponente sein.
Eine thermoplastische Faser kann jedoch eine von wenigstens zwei Komponenten des Aufbaus sein, wobei die andere hiervon thermoplastisch sein kann oder nicht, und schmelzen kann, um andere oder die andere Faserkomponente zu verbinden. Der Strahl kann ein Dampfstrahl sein und kann ein überhitzter Dampfstrahl sein.
Der Faseraufbau kann ein Fasergewebe sein.
Mehrere im Abstand voneinander angeordnete Strahlen können auf das Gewebe einwirken; die Strahlen können in einer zweidimensionalen Anordnung im Abstand voneinander angeordnet sein. Die Strahlen können Öffnungen in einer Platte sein, auf deren Rückseite sich eine Plenumkammer mit überhitztem Dampf befindet, oder sie können Öffnungen in einem Drehzylinder sein.
Die Strahlen können gegenseitige Abstände in der Größenordnung von zwei oder drei Millimetern haben.
Der Faseraufbau kann durch eine durchlässige Stütze gestützt sein, welche einen perforierten Gurt oder Draht aufweist, der beispielsweise um einen Drehzylinder gewickelt sein kann oder der einen Förderer für das Gewebe bilden kann.
Die Erfindung kann auch einen Stoff umfassen, der ein Gewebe von Fasern aufweist, das im Abstand voneinander angeordnete Punkte aufweist, an denen die Fasern weniger dicht angeordnet sind als in dem Rest des Gewebes, dadurch gekennzeichnet,
daß Fasern an solchen im Abstand angeordneten Punkten Interfaser-Schmelzverbindungen aufweisen.
Ausführungsbeispiele für Stoffe und Vorrichtungen und Verfahren zum Herstellen von Stoffen gemäß der Erfindung werden nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Fig. 1 ist ein schematischer Schnitt durch eine Dampfstrahlvorrichtung nach der Erfindung, welche auf ein Fasergewebe wirkt;
Fig. 2 ist eine schematische Seitenansicht einer Stoffverbindungsanlage, die eine Dampfstrahlvorrichtung gemäß der Erfindung enthält;
Fig. 3 ist ein schematischer Querschnitt durch eine andere Faserverbindungsanlage gemäß der Erfindung;
Fig. 4 ist eine Schnittansicht einer Oberfläche eines verbundenen Gewebes gemäß der. Erfindung;
Fig. 5 ist eine Ansicht wie in Fig. 4 in einem größeren Maßstab;
Fig. 6 ist eine Ansicht eines einzelnen Verbindungspunktes eines Gewebes, wie es in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist;
Fig. 7 ist eine Ansicht von verbundenen Fasern in einem Verbindungspunkt, wie er in Fig. 6 dargestellt ist; und
Fig. 8 ist eine Ansicht wie in Fig. 7 von einem unterschiedlichen Stoff gemäß der Erfindung.
Die Zeichnungen illustrieren Verfahren und Vorrichtungen zum Verbinden eines Faseraufbaus oder einer Faseranordnung, und insbesondere ein Fasergewebe 11 zur Bildung eines verbundenen Stoffes, und hierdurch gebildete verbundene Stoffe.
Die Fig. 1 bis 3 illustrieren Vorrichtungen und Verfahren zu deren Verwendung, bei welchen überhitzte Dampfstrahlen 12 mit hoher Temperatur auf das Fasergewebe 11 auftreffen, um eine Schmelzkomponenten- Faser hiervon zu schmelzen, damit die Fasern miteinander verschmolzen werden.
In jedem hier diskutierten Fall ist die Schmelzkomponente eine thermoplastische Faser. Es muß jedoch darauf hingewiesen werden, daß es möglich wäre, eine Schmelzkomponente auf eine andere Weise einzubringen, wie z. B. in Pulver- oder Teilchenform. Die Verwendung einer Schmelzkomponenten-Faser bedeutet jedoch, daß irgendeine ungeschmolzene Schmelzkomponente als Teil des Faseraufbaus des Stoffes verbleibt und dies gibt Anlaß zu der Annahme, daß die Einbringung einer Schmelzkomponente in Faserform am wirksamsten ist.
Wie vorstehend erwähnt ist, wurde eine Hydro- Verschlingung verwendet als ein Mittel zum Herstellen eines Stoffes aus einem Gewebe oder Faservlies, und die Strahlen, welche für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen werden, können im Wesentlichen in Bezug auf die Größe, den Abstand, die Querschnittsfläche, die Geschwindigkeit usw. solchen entsprechen, die für die Hydroverschlingung verwendet werden, mit dem wesentlichen Unterschied, daß sie ausreichend heiß sind, um wenigstens eine Schmelzkomponente des Faseraufbaus oder Gewebes schmelzen, um die Fasern miteinander zu verschmelzen.
Die Fig. 1 und 2 illustrieren eine Anordnung, in welcher eine Plenumkammer 21 hinter einer Platte 22 mit Strahlöffnungen 23 liegt, wobei die Strahlen auf das Gewebe 11 auftreten, das auf einem perforierten Stützsieb oder -draht 24 gestützt ist. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß das Sieb oder der Draht 24 ein endloses Band bildet, welches über Rollen 25 und unter der Platte 22 läuft, wobei deren Plenumkammer 21 mit überhitztem Dampf von einem Dampfgenerator 26 beliefert wird.
Ein Stützbett 27 (welches auch perforiert sein kann, um das Entweichen von Dampf zu ermöglichen) ist unter der Platte 22 vorgesehen, um das Sieb oder den Draht 24 zu stützen.
Die Platte 22 kann von der Oberseite des Gewebes 11, abgehoben oder auf diese abgesenkt werden, wobei das Gewebe 11 intermittierend jeweils um eine Plattenlänge bewegt werden kann, wenn die Platte angehoben ist, und Dampf zugeführt wird, wenn die Bewegung vorübergehend angehalten und die Platte abgesenkt ist.
Eine kontinuierlich arbeitende Behandlungsvorrichtung ist in Fig. 3 illustriert, in welcher eine perforierte Rolle 32 mit einer inneren Plenumkammer 31 anstelle der Platte 21 nach den Fig. 1 und 2 verwendet wird. Das Gewebe 11 wird um die Platte 32 geführt und gegen diese gedrückt mittels eines perforierten Bandes 34, das über Rollen 35 läuft. Die Strahlen aus der Rolle 32 werden abgeschirmt mit Ausnahme des Bereiches, um welchen das Gewebe 11 gewunden ist.
Bei beiden Ausführungsbeispielen ist die Behandlungszone in einer geeigneten Ummantelung eingekapselt, welche nicht gezeigt ist, um ein gefährliches Entwei chen von überhitztem Hochdruckdampf zu vermeiden und eine Wärme- und möglicherweise Wasser-Wiedergewinnung zu erreichen. Geeignete Steuerungen und Sicherheitsmaßnahmen sind ebenfalls vorgesehen, sowie die notwendige Faservorbereitungs- und Gewebelege- Ausrüstung, Faseraufnahme usw..
Fig. 4 zeigt eine etwas vergrößerte Oberfläche eines verbundenen Gewebes, das mit einer Vorrichtung, wie sie mit Bezug auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben ist, erzeugt wurde. "Punkte" 41 sind erkennbar in einer Konfiguration entsprechend der Anordnung von Strahlen in der Vorrichtung. Die Fig. 5 und 6 zeigen die Punkte 41 in größerem Maßstab - eine Bindung ist besonders aus Fig. 6 ersichtlich. Fig. 7 ist eine weitere Vergrößerung eines Faserbereichs innerhalb eines Punktes 41, in welchem Schmelzverbindungen als Kügelchen 42 deutlich sichtbar sind. Dies ist typisch für die Verbindung mit deutlichen Schmelz- und Strukturkomponenten.
Fig. 8 jedoch, welche eine Ansicht mit einer noch stärkeren Vergrößerung als Fig. 7 ist, illustriert eine Verbindung, die typisch für einen Einkomponentenstoff ist, bei dem die einzelnen Fasern 81 klebrig werden und Verbindungen mittels diese brückenartig verbindenden Fibrillen 82 bilden. Selbstverständlich können beide Typen von Verbindungen innerhalb eines Mehrkomponentenstoffes entsprechend den Behandlungstemperaturen gefunden werden.
Bei der herkömmlichen Hydro-Verschlingung können anstelle der Punktverbindung quer zu dem Gewebe bewegt werden, um kontinuierliche Linienverbindungen in verschiedenen Mustern zu bilden. Eine äquivalente Lösung ist auch möglich mit den Verfahren gemäß der Erfindung.
Eine Verschiedenheit von Stoffmerkmalen kann auch erhalten werden durch Verwendung unterschiedlicher Temperaturen und Drücke, gemusterter Stützelemente, von Mustern und Größen von Strahlöffnungen und unterschiedlichen Graden der Einschnürung der Fasern in dem Gewebe gegenüber der Bewegung unter den Strahlen. Die Faser kann ein durchgehender Faden oder eine Stapelfaser oder eine Mischung dieser beiden sein, und eine Schmelzkomponente kann als eine Komponente einer Zweikomponentenfaser vorgesehen sein.
Der überhitzte Dampf (oder ein anderes Hochtemperatur-Fluid) kann Zusätze enthalten, welche dazu beitragen oder dazu dienen, eine thermische Verbindung zwischen Fasern zu bewirken, oder eine Behandlungssubstanz auf den Fasern zu kondensieren, und tatsächlich werden viele Veränderungen an den vorstehend offenbarten Grundprinzipien als nützlich angesehen.
Typische nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Stoffe haben Festigkeiten (in Cn/tex) von etwa 1,3, was günstig im Vergleich mit thermisch verbundenen Stoffen (etwa 1,2) und sehr günstig gegenüber herkömmlichen hydro-verschlungenen Stoffen (etwa 0,8) ist. Die Biegesteifigkeit eines typischen Stoffes nach der Erfindung ist etwa 1200 mg · cm, was zwischen einem thermisch verbundenen Stoff (etwa 1700 mg · cm) und einem hydro-verschlungenen Stoff (etwa 800 mg · cm) liegt. Jedoch kann, wie festgestellt wurde, der Stoff gemäß der Erfindung mit unterschiedlichen Eigenschaften hergestellt werden, und insbesondere mit unterschiedlichen Festigkeiten und Biegesteifigkeiten, ohne daß die Notwendigkeit besteht, daß die eine zugunsten der anderen verschlechtert wird.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Stoffes aus einem Faseraufbau mit Beaufschlagen eines Strahls auf den Aufbau,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Aufbau eine Schmelzkomponente hat und der Strahl eine so hohe Temperatur hat, daß er die Schmelzkomponente schmelzt, um die Fasern des Aufbaus zur Bildung eines Stoffes zusammenzuschmelzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Schmelzkomponente eine thermoplastische Faser ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die thermoplastische Faser der einzige Bestandteil des Aufbaus ist und geschmolzene Teile von diesem andere Teile zusammenschmelzen.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die thermoplastische Faser eine von wenigstens zwei Komponenten ist und schmilzt, um andere Faserkomponenten zu binden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der Strahl ein Dampfstrahl ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem der Dampfstrahl ein überhitzter Dampfstrahl ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem der Faseraufbau ein Fasergewebe aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem mehrere von in gegenseitigem Abstand angeordnete Strahlen auf das Gewebe einwirken.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem die Strahlen in einer zweidimensionalen Anordnung in gegenseitigem Abstand angeordnet sind.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die Strahlen Öffnungen in einer Platte sind, auf deren Rückseite sich eine Plenumkammer mit überhitztem Dampf befindet.

11. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die Strahlen Öffnungen in einem Drehzylinder sind.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei welchem die Strahlen in gegenseitigen Abständen in der Größenordnung von zwei oder drei Millimetern angeordnet sind.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welchem die Strahlen sich verwickeln sowie Fasern schmelzen.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei welchem der Faseraufbau durch eine durchlässige Stütze gestützt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem die durchlässige Stütze einen perforierten Gurt oder Draht aufweist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem der Gurt oder Draht um einen Drehzylinder gewickelt ist.

17. Stoff mit einem Gewebe von Fasern, das im Abstand voneinander angeordnete Punkte aufweist, an denen die Fasern weniger dicht angeordnet sind als in dem Rest des Gewebes, dadurch gekennzeichnet, daß Fasern an solchen im Abstand angeordneten Punkten Interfaser-Schmelzverbindungen aufweisen.