DE7820027U1 - Verbundstoffbahn - Google Patents

Description

HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT HOE 78/F 140G .1978 /Dr.v.F./ss Verbündstof f bahn

Die Erfindung betrifft eine Verbundstoffbahn, bestehend aus einem mechanisch und/oder thermisch und/oder adtaäsiv verfestigten Vliesstoff und eintr Metallfolie.

Verbundstoffe aus Faservliesen und Metallfolien sind bekannt. Sie werden meist durch Kaschieren (Verkleben) von Vlies und Folie hergestellt und für Isolationszwecke (Wärmereflexion) oder als Dampfsperren benutzt (GB-PS 1408 417; GB-PS 1215 137; DE-OS 24 23 211). Ebenfalls zum Zwecke der Wärmereflexion werden auch kleine Metallflitter in diese eingearbeitet, indem eine Metallfolie zwischen zwei Vliesen durch einen Nadelstuhl geführt und so intensiv vernadelt wird, daß die Folie zu Füttern zerkleinert wird und diese im Vliesstoff veranker-t werden. Da die Metallflitter von beiden Seiten durch Vliesstoff abgedeckt werden, bleibt der textile Griff des so hergestellten Verbundstoffes erhalten und ein Abrieb des Metalls durch das Tragen eines mit diesem Futter versehenen Kleidungsstückes

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ist nicht zu befürchten (US-PS 3145 713). Auch zur Herstellung von schwerentflammbaren Tuftingteppichen wird eine Metallfolie zwischen zwei textlien Schichten eingenadelt (DE-AS 2611" 740).
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Für die Verwendung zu Zwecken, z.B. Weiterverarbeitung, Beschichtung),bei welchen gleichzeitig hohe Temperaturen und hohe Zugkräfte auftreten, eignen sich solche Verbundstoffe jedoch nicht. Für diesen Zweck sind die Festigkeiten, die von mechanisch oder thermisch verfestigten thermoplastischen Kunststoff-Faservliesen noch erbracht werden, oft zu gering. Die auftretenden Spannungen bei diesen hohen Temperaturen führen in vielen Fällen zu einem nicht vertretbaren Breiteneinsprung. Selbst adhäsiv mit einem vernetzten Kunststoffbinder verfestigte Vliesstoffe unterliegen bei einer solchen Weiterverarbeitung kurzzeitgen Dehnungen auf den Apparaturen. Bei einem Verbundstoff aus einem Vliesstoff und einer Metallfolie kann eine Dehnung nicht ohne Reißen der Metallfolie vor sich gehen, wenn diese Metallfolie keine genügende Dehnungsreserve mitbringt.

Das Zurverfügungstellen einer solchen Dehnungsreserve ohne Beeinträchtigung der technologischen Eigenschaften eines Vliesstoffträgers (Reiß-, Weiterreiß-, Durchstoßfestigkeit, hohes Dehnungsvermögen, verhältnismäßig hoher Anteil der elastischen Dehnung an der Gesamtdehnung) ist der Zweck der vorliegenden Neuerung. Durch sie wird ein Nachteil, den z.B. Polyester-Vliesstoffträger aufweisen, nämlich das Wegschmelzen des Trägers bei Feuer vermindert.

Die Erfindung löst dieses Problem dadurch, daß bei einem Verbundstoff nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 auf mindestens einer Seite des Vliesstoffes eine Metallfolie aufgebracht ist, die durch Fältelungen in einer, in zwei oder in jeder Richtung eine Dehnungsreserve in einer, in zwei oder in jeder Richtung von 2-35 % aufweist, bezogen auf die Länge des Verbundstoffes·

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Als Vliesstoffe kommen alle bekannten Vliesmaterialien in Frage, d.h. solche aus Stapelfasern oder auch Filamenten, z.B. aus cellulosischen Fasern. Bevorzugt sind Vliesstoffe aus synthetischem Fasermaterial, wie z.B. Polyolefinen, wie Polyäthylen oder Polypropylen, Polyamiden, Polyvinylalkohol, Polyestern oder Polyacrylnitril. Besonders bewährt haben sich als Fasermaterial Polyester, wie z.B. Polyethylenterephthalat oder besonders temperaturbeständige Polymere wie Polytetrafluoräthylen oder aromatische Polyamide.

Die Vliesstoffe werden mechanisch verfestigt, z.B. mit Hilfe eines Nadelstuhls; ebenso kann diese Verfestigung nach allen herkömmlichen Methoden thermisch erfolgen, beispielsweise durch Verkleben der in der Hitze an ihrer Oberfläche weichgewordenen Fasern; oder die Verfestigung erfolgt durch Binder oder Kleber. Sämtliche Verfestigungsmethoden können jeweils für sich allein oder in Kombination mit einer oder mehreren der anderen Verfestigungsmethoden angewandt werden, wie es Stand der Technik ist.

Auf mindestens einer Seite des so verfestigten Vliesstoffes wird eine Metallfolie aufgebracht, die durch Fältelungen in einer, in zwei oder in jeder Richtung eine Dehnungsreserve in einer, in zwei oder in jeder Richtung von 2 -35 % aufweist.

Als Metallfolie können alle handelsüblichen verwendet werden, wie Folien aus Kupfer, Zinn oder Aluminium. Vorzugsweise wird man wegen ihres geringen Preises Aluminiumfolie benutzen, obwohl Kupfer wegen seiner besseren Wärmeableitung gewisse Vorteile hat.

Die Fältelung brw, Dehnungsreserve der Metallfolie soll 2 - 35 %, bezogen auf die Länge des Verbundstoffes betragen, vorteilhaft 3 - 30 %, insbesondere 10 - 20 %. Durch sie wird bewirkt, daß die Metallfolie bei Dehnungen des Verbundstoffes nicht zerreißt und somit ihre sperrende

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Wirkung verliert, sondern genügend Dehnungsfähigkeit besitzt.

Vorteilhaft weist die Metallfolie zusätzlich eine Perforation auf, die für eine wenn auch nicht zu hohe Gasdurchlässigkeit bei der Kondensation des Binders (bei adhäsiver Nachverfestigung) sorgt.

Sowohl die Metallfolie als auch der Vliesstoff sind bevorzugt mit einer Durchlöcherung versehen, die von einer Nadelung mit dem Nadelstuhl oder mit einer Nadelperforationsmaschine stammt. Diese Durchlöcherung dient dem besseren Eindringen von Klebern und Bindern in den Vliesstoff sowie einer Gasdurchlässigkeit des Vliesstoffes und der Metallfolie.

Die Fältelung der Metallfolie ist gewöhnlich nach allen Seiten gerichtet; naah einer bevorzugten Ausführungsform geht sie jedoch nur in einer Richtung und über die ganze Breite des Verbundstoffes. Dadurch weist der Verbundstoff in Längsrichtung, in der er üblicherweise am stärksten gedehnt wird, eine ausgezeichnete Dehnbarkeit auf, während bei Fältelung in alle Richtungen in unterschiedlichen Längen und Höhen der Fältelung Dehnbarkeit in allen Richtungen erzielt wird.

Wenn die Fältelungen in alle Richtungen gehen und weitgehend ähnliche oder sogar gleiche Höhen und Längen aufweisen, dann hat der Verbundstoff ebenfalls in allen Richtungen eine weitgehend ähnliche oder gleiche Dehnbarkeit, ohne daß die zusammenhängende Aluminiumfolie reißt und somit ihre flammschützende Wirkung verloren geht.

Die erfindungsgemäßen Verbundstoffe können nach verschiedenen Verfahren erhalten werden.

Eines davon besteht darin, daß man einen thermisch und/oder mechanisch vorverfestigten Vliesstoff mit einer perforier-

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ten oder nicht perforierten und mit Prägungen versehenen Metallfolie kaschiert und daß adhäsiv verfestigt wird.

Die Prägungen können Rillen sein und dabei längs oder quer zur Laufrichtung der Metallfolie verlaufen, vorzugsweise quer. Ebenfalls können die eingeprägten Rillen gerade oder gekrümmt sein, sowie in allen Richtungen verlaufen.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird in einem einzigen Arbeitsgang kaschiert und adhäsiv verfestigt.

Nach einem anderen Verfahrensprinzip hat der Vliesstoff, bevorzugt ein Polyestervliesstoff, einen Flächenschrumpf in Heißluft bei 200⁰C von 2 - 35 %, und der Schrumpf wird nach dem Verbinden der Metallfolie mit dem Vliesstoff, das durch Nadeln oder stellenweise Verklebung erfolgt, ausgelöst. Dabei fältelt sich die Metallfolie automatisch.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden Metallfolie und Vliesstoff separat durch einen Nadelstuhl oder durch eine Nadelperforationsmaschine mit einer Nadelung bzw. Perforierung versehen.

Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Variante werden Metallfolie und Vliesstoff gemeinsam mit Hilfe eines Nadelstuhls oder einer Nadelperforationsmaschine mit einer Nadelung bzw. Perforierung versehen.

Querrillen über die Bahnbreite erhält man vorteilhaft durch Voreilung der Metallfolie beim Einlauf von Folie und Vliesstoff in den Nadelstuhl oder in die Kaschiervorrichtung.

Besonders vorteilhaft gestaltet sich das erfindungsgemäße Verfahren, wenn als Metallfolie Aluminiumfolie verwendet wird.

Ganz besonders bevorzugt werden die die Dehnungsreserve

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- 6 darstellenden Fältelungen glattkalandert.

Die Metallfolie, die so gewählt wird, daß ihr Erweichungsund ihr Schmelzpunkt möglichst hcch liegen, bleibt als un-Versehrte Schicht bei Feuer erhalten und verhindert dadurch die Ausbreitung des Brandes in die anliegenden Schichten. Die Verhinderung dieser Brandausbreitung wird illusorisch, wenn in der nichtschmelzenden Schicht durch Dehnungen verursachte Risse und Spalten (hervorgerufen durch di<± Spannungen bei der Weiterverarbeitung) vorhanden sind. Die Dehnungsreserve der hochschmelzenden Schicht ist deshalb das entscheidende Kriterium, durch welches ein Verbundstoff zum Nichtabbrennen der bebachbarten Schichten beitragen kann.

Die Dehnungsreserve kann bei einem thermisch vorverfestigten Vliesstoff (er weist so gut wie keinen Flächenschrumpf mehr auf) durch Kaschieren mit einer durch Prägung solchermaßen strukturierten Metallfolie erfolgen, daß diese Prägung die erforderliche Dehnungsreserve darstellt. Dadurch wird eine ebenfalls einsetzbare, im Handel meist nicht zur Verfugung stehende Metallfolie mit höherer Dehnung als 1,7 - 2,5 % umgangen. Das Aufbringen des Klebers kann in Abhängigkeit von der Prägungsart der Metallfolie ganzflächig oder punktförmig erfolgen. (Anstelle der Prägung kann auch eine Fältelung der Metallfolie durch Voreilung bei ihrem Zulaufenlassen in die Kaschiereinrichtung treten.) Enthält der dabei benutzte Klebstoff flüchtige Anteile, so ist es zweckmäßig, die Metallfolie vor der Kaschierung zu perforieren, oder Vliesstoff plus Metallfolie gemeinsam nach dem Kaschieren zu perforieren. Die Perforierung kann auch durch eine Nadelung auf einem Nadelstuhl ersetzt werden, wobei Nadeln mit oder ohne Barten benutzt werden können. Eine Perforierung oder eine Nadelung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn sich an die Kaschierung noch eine adhäsive Verfestigung anschließt. Kaschierung und adhäsive Nachverfestigung können auch durch den gleichen Arbeitsgang erfolgen. Der dabei benützte Binder kann flammhemmende

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Zusätze beinhalten.

Das gleiche wie für thermisch vorverfestigte Vliesstoffe gilt für adhäsiv vorverfestigte Vliesstoffe. 5

Bei mechanisch vorverfestigten Vliesstoffen kann im Prinzip dasselbe Vorgehen erfolgen, doch weisen diese Vliesstoffe gewöhnlich noch einen erheblichen Flächenschrumpf auf, der zu einer erheblichen Vereinfachung und Verbilligung des Verfahrens benutzt werden kann. Vernadelt man den mechanisch vorverfestigten Vliesstoff mit der Metallfolie und unterzieht den so entstandenen praktisch perforierten und schon eine feste Verbindung zwischen Vliesstoff und Metallfolie aufweisenden Verbundstoff einer adhäsiven Verfestigung mit anschließender Trocknung des Verbundstoffes und Kondensation des Binders, (der ebenfalls flammhemmende Mittel enthalten kann), so wird die Metallfolie durch das erhebliche Schrumpfen des Vliesstoffes bei den hohen Kondensationstemperaturen gezwungen, sich in allen Richtungen klein zu fälteln und so automatisch eine Dehnungsreserve zu ergeben. Die Nadelung ergibt eine wirre Vielpunktverfestigung, die die Bildung großer, durchgehender störender Falten verhindert. Während die Erreichung dieser wirren Vielpunktbefestigung bei der Kaschierung oft eine SpezialVorrichtung für den Binderauftrag erfordert, kann dieser Effekt hier schon mit einem konventionellen Nadelstuhl erzielt werden. Diesem Verfahren wird deshalb wegen seiner Einfachheit zweifellos der Vorzug gegeben. Es kann nicht praktiziert werden, wenn der Flächenschrumpf des vorverfestigten Vliesstoffes in Heißluft bei 200⁰C unter 2 % liegt und wird schwierig, wenn dieser Flächenschrumpf über 35 % steigt. Der Längs- oder Querschrumpf des Vliesstoffes kann dabei je nach Herstellungsart des Vliesstoffes gleich sowie auch stark voneinander verschieden sein.

Auch die Dicke der Metallfolie unterliegt aus Preisgründen und aus technischen Gründen einer Begrenzung. Metallfolie

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\ · über 150 .um Dicke erwirken eine zu schnelle Abnutzung I der Nadelbärte und ein zu häufiges Brechen der Nadeln;

I Metallfolien unterhalb 3 /um sind für den rauhen Prozeß

I der Nadelung meist zu zerstörungsanfällig. Die Verteilung

I ' 5 der auftretenden Fältelungen ist jedoch umso homogener, je

I dünner die Metallfolie gewählt wird. Die Dicke der Metall-

\ folie ist deshalb auch von der gewählten Apparatur ab-

hängig. Bei höheren mechanischen Beanspruchungen müssen

\ dickere Folien gewählt werden. Treten Fältelungen auf, die

i 10 zu hoch sind, so kann der Verbundstoff kalandert oder zur

I . gewünschten Dicke kalibriert werden. Eine Kalanderung oder

I . Kalibrierung kann zu einem dünneren Verbundstoff mit den

\ gleichen technologischen Eigenschaften führen. Eine Kalan-

1 derung kann auch dazu dienen, die infolge zu niedrig ge-

1 15 wählter Anzahl von Verbindungspunkten zwischen Vliesstoff

I und Metallfolie zu hoch geratenen Fältelungen einfach

I plattzudrücken.

I Figur 1 ist eine Aufsicht auf den Verbundstoff mit der

J 20 gefältelten Folie. Er besteht aus der perforierten oder

I ' nichtperforierten Metallfolie 2 und aus dem Vliesstoff 1

(hergestellt aus schwerentflammbaren oder normal brennbaren Fasern).

% 25 Figur 2 zeigt eine Schnitt II-II in Figur 1 durch einen

I erfindungsgemäßen Verbundstoff 1.

I ' Der Verbundstoff besteht aus dem Vliesstoff 1 und der mit

I ihm punkt- oder linienförmig über die Klebeschicht ¹J ver-

I 30 bundenen Metallfolie 2, wobei dia Fältelungen 3 noch nicht

I an den Vliesstoff angepreßt sind.

ι Zwei Beispiele sollen das unterschiedliche Verhalten von

I Verbundstoffen mit und ohne Dehnungsreserve veranschau-

¹ 35 liehen.

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Beispiel 1

Ein Vliesstoff von 200 g/m Flächengewicht, hergestellt aus Polyethylenterephthalat-Filamenten mit einem 200°-C-Heißluftschrumpf im Mittel von ¹I % (bestimmt nach 10 minütiger Einwirkung im Trockenschrank) und einem Einzeltiter von 4 dtex wurde mit einer 20 ,um dicken Aluminiumfolie

mit 50 Nadelstichen/cm auf einem Nadelstuhl verbunden, der so entstandene Verbundstoff mit einem Acrylatbinder imprägniert (20 % Binderfestsubstanz - bezogen auf das Ausgangsgewicht des Vliesstoffes) und der Binder bei einer Temperatur von 200⁰C kondensiert. Die Dehnung des Verbundstoffes bis zum Reißen der Aluminiumfolie betrug im Mittel 13 %.

Vergleichsbeispiel

Wie Beispiel 1, jedoch wurde der Vliesstoff vor dem Vernadeln einer Heißluftbehandlung unterworfen. Verbleibender Längs- und Querschrumpf: 0,4 %.
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Die Dehnung dieses Verbundstoffes bis zum Reißen der Aluminiumfolie betrug im Mittel 1,5 %.

Dieser Verbundstoff zeigte nach einer Beschichtung mit Bitumen Risse in der Aluminiumeinlage. Zusätzlich Risse traten bei der Verarbeitung dieses beschichteten Gebildes auf. Die gewünschte abschirmende Wirkung der Aluminiumfolie war somit verloren.

Die Dehnung der Verbundstoffproben wurde auf einem Instron-Gerät durchgeführt (schrittweise Dehnung nur jeweils 1 %). Dabei war hinter« der Probe eine starke Lichtquelle montiert, so daß jeder einzelne Nadeldurchstich und auch der kleinste Riß sichtbar wurde.

Claims (8)

Schutzansprüche:

1. Verbundstoffbahn, bestehend aus einem mechanisch und/oder thermisch und/oder adhäsiv verfestigten Vliesstoff und einer Metallfolie, dadurch gekennzeichnet, daS auf mindestens einer Seite des Vliesstoffes eine Metallfolie aufgebracht ist, die durch Fältelungen in einer, in zwei oder in jeder Richtung, eine Dehnungsreserve in einer, in zwei oder in jeder Richtung von 2 35 % aufweist, bezogen auf die Länge im gefältelten Zustand.

2. Verbundstoffbahn nach Anspruch 1, in welcher der Vliesstoff ein Polyester-Vliesstoff ist.

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3. Verbundstoffbahn nach Anspruch 1 und 2, in welcher die Metallfolie eine Aluminiumfolie ist.

4. Verbundstoi'fbahn nach Anspruch 1 bis 3, in welcher die Metallfolie zusätzlich zur Dehnungsreserve eine Perforation aufweist.

5. Verbundstoffbahn nach Anspruch 4, in welcher sowohl die Metallfolie als auch der Vliesstoff mit einer aus einer Nadelung mit dem iJadelstuhl oder aus einer Perforation mit einer Nadelperforationsmaschine stammenden Durchlöcherung versehen ist.

6. Verbundstoffbahn nach Anspruch 1 bis 5, in welcher die Fältelungen der Metallfolie nur in einer Richtung, jedoch über die ganze Breite des Verbundstoffes gehen.

\

7. Verbundstoffbahn nach Anspruch 1 bis 5, in welcher die

\ Fältelungen in alle Richtungen gehen und unterschied-

liehe Längen und Höhen aufweisen.

8. Verbundstoffbahn nach Anspruch 1 bis 5, in welcher die Fältelungen in alle Richtungen gehen und weitgehend ähnliche oder gleiche Höhen und Längen aufweisen.