EP0089018B1

EP0089018B1 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von faserverstärkten Bahnen

Info

Publication number: EP0089018B1
Application number: EP83102367A
Authority: EP
Inventors: Günter TESCH
Original assignee: Individual
Current assignee: TESCH, GUENTER HORST
Priority date: 1982-03-12
Filing date: 1983-03-10
Publication date: 1986-06-04
Also published as: AU563936B2; NZ203527A; ATE20254T1; JPS58167152A; EP0089018A1; CA1241533A; DD208638A5; AU1219283A; DE3363879D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von faserverstärkten Bahnen gemäss Oberbegriff des Anspruches 1.
Faserverstärkte Bahnen werden aus den verschiedensten, elastischen Materialien hergestellt, wobei neben der Verwendung von Rohmaterialien verstärkt auch Altmaterial zur Anwendung gelangt.
Aus der DE-A 2 162 233 ist es bekannt, granulierte, irreversibel vernetzte Elastomere mit einem thermoplastischen Bindemittel zu vermischen, auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Bindemittels, aber unterhalb der Zersetzungstemperatur des Elastomeren zu erhitzen, als Film aus einer Breitschlitzdüse zu extrudieren und zwischen gekühlten Bändern einer Doppelbandpresse auf eine unterhalb des Schmelzpunktes des Bindemittels liegende Temperatur abzukühlen.
Aus der DE-B 1 089 954 ist ein Verfahren zur Erzeugung von Platten und anderen geformten Erzeugnissen bekannt, die aus Gummiabfall und aus Textilfasern aus diesem Gummiabfall, wie Autoreifen od. dgl., hergestellt werden. Dabei werden aus Cordeinlagen gebrauchter Fahrzeugluftreifen durch Zerschneiden, Brechen und Mahlen dieser Reifen gewonnene, imprägnierte Textilfäden mit einer kleinen Menge von kleinstückigem Gummi unter Zusatz von Bindemitteln, wie Natur- oder Kunstharzen oder Klebstoff vermischt und das Gemisch wird dann heiss gepresst.
Aus der DE-B 1 038 266 ist ein Verfahren zur Herstellung von aus Textilfasern, insbesondere Textilabfällen und Bindemittel bestehendem, porösem Werkstoff bekannt, bei dem die Textilfasern in trockenem Zustand zu kleinen Einheiten zusammengeballt und diese Faserballen unter Umwälzung in einer Trommel mit einem flüssigen, tropfenförmig zerteiltem Bindemittel besprüht werden, sodass dieses punktförmig auf der Oberfläche der Fasergutballen haftet, worauf unter weiterer Umwälzung der entstehenden Masse ein Härtemittel aufgesprüht und sodann die Masse geformt, getrocknet und gehärtet wird.
Aus der Kautschukherstellung ist es bekannt, elastische Bahnen dadurch herzustellen, dass eine mastizierte, mit Vulkanisiermitteln versehene Bahn z.B. unter Dampfeinwirkung ausvulkanisiert wird.
All diesen bekannten Verfahren ist gemeinsam, dass die noch nicht verfestigte bzw. noch nicht vulkanisierte Bahn keinen Zusammenhalt über ihre gesamte Fläche aufweist. Aus diesem Grunde muss die elastische Bahn bis zum Aushärten bzw. Ausvulkanisieren durch einen Träger gestützt werden. Werden mehrere solcher noch nicht ausgehärteter bzw. noch nicht ausvulkanisierter Bahnen übereinander zwischengelagert, so müssen die einzelnen Bahnlagen zwischen sich Trennschichten, wie z.B. Silikonpapier, aufweisen. Ein freies, nicht unterstütztes Bewegen solcher Bahnen, auch wenn es sich dabei z.B. um ein mastiziertes Kautschukfell handelt, ist nicht möglich.
Aus der FR-A 1 455313 (British Nylon Spinners Ltd.) (vgl. AT-A 298392 und US-A 3 506 529) ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine dreischichtige Bahn dadurch gebildet wird, dass eine biegsame Schaumstoffschicht zwischen zwei Faservliese gelegt und das auf diese Weise entstandene Gebilde vernadelt wird. Eine solche Schaumstoffschicht kann z.B. eine Polyester-Polyurethanschaumbahn sein. Eine solche hat schon vor dem Einbringen zwischen und dem Vernadeln mit den beiden Faserschichten einen eigenen inneren Zusammenhalt.
Aus der US-A 2 429 486 (Reinhardt) ist ein Verfahren zur Herstellung eines Nadelvliesbodenbelages bekannt, bei dem ein etwa 5 mm dicker Film aus einer unter Hitze aufschwellenden und vulkanisierbaren Schaumgummimischung von unten zwischen zwei Kalanderwalzen auf und in ein Gewebe gebracht wird. Daraufhin wird von oben auf das Gewebe ein Faservlies abgelegt und die dreischichtige Bahn von der Faservlies-Seite her so vernadelt, dass einzelne Fasern als Haltefasern sich aus dem Faservlies durch das Gewebe und durch die Schaumstoffschicht hindurch erstrecken. Die vernadelte Bahn wird daraufhin einer Heizeinrichtung zugeführt, in der die Schaumstoffschicht nicht nur aufgeschäumt, sondern auch vulkanisiert wird. Auch hier wird eine geschlossene Bahn aus elastischem Material benutzt, welches darüberhinaus als Aussenschicht vorliegt.
Aus der DE-A 2 855 059 ist ein gattungsgemässes Verfahren bekannt. Dort wird ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von faserverstärkten Bahnen beschrieben, bei dem eine Kernschicht aus Partikeln zwischen eine Unterlagsschicht und eine Deckschicht als Aussenschichten gebracht wird, wobei mindestens eine der beiden Aussenschichten aus aktiv nadelfähigen Fasern besteht. Diese drei Schichten werden miteinander vernadelt.
Als Material für die Kernschicht werden dort feinkörnige oder faserige feste Wirkstoffpartikel verwendet, wobei es sich unter anderem um zerkleinerte Leder-, Torf-, Baumrinden- oder Kunstschaumstoffpartikel handeln kann. All diese Partikel können von den Vernadelungsnadeln beim Vernadeln der drei Schichten sehr leicht durchstochen werden, teilweise brechen diese Partikel beim Vernadeln auseinander, d.h., grössere Partikel werden in zwei oder mehrere kleinere Partikel aufgeteilt. Dadurch ist aber die Partikelgrösse in der vernadelten Kernschicht nicht vorbestimmbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemässes Verfahren zu schaffen, durch das auch Granulat aus einem elastischen, unausgeschäumten Material, insbesondere Altmaterial, zu einer faserverstärkten Belagsmaterialbahn mit einem eigenen inneren Zusammenhalt verarbeitet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst. Zur Lösung dieser Aufgabe wird das aus der Textiltechnik und der gattungsbildenden DE-A 2 855 059 bekannte Verfahren des Vernadelns herangezogen werden.
Während bei den beiden Verfahren gemäss FR-A 1 455 313 und US-A 2 429 486 die aus einem elastischen Material bestehende Einzelbahn von den Vernadelungsnadeln durchstochen wurde und bei dem Verfahren gemäss der DE-A 2 855 059 die einzelnen Partikel durchstechbar sind und gegebenenfalls durchstochen werden und zerbrechen, wird nun die Kernschicht aus elastischen, unausgeschäumten, von den Vernadelungsnadeln nicht durchstechbaren Granulatpartikeln gebildet, wobei die Haltefasern zwischen den Granulatpartikeln eingebracht werden.
Aufgrund der Elastizität des Granulats und des beim Nadeln hervorgerufenen Innendruckes - beim Vernadeln werden die Schichten zusammengedrückt, wobei diese Verdichtung durch die Haltefasern aufrechterhalten wird - werden die Kontaktflächen zwischen den Granulatpartikeln vergrössert, sodass, da die Granulatpartikel eine mindestens rauhe Oberfläche aufweisen, die Granulatpartikel auch untereinander an einem Verrutschen gehindert werden.
Beim sogenannten Vernadeln werden aus einer auf eine andere Schicht aufgelegten, faserhaltigen Schicht mittels mit Widerhaken versehener Nadeln Einzelfasern oder Faserbüschel in die andere Schicht hineingestochen, in der sie beim Zurückziehen der Nadeln steckenbleiben und dadurch die Verbindung der faserhaltigen Schicht mit der anderen Schicht herbeiführen. Voraussetzung zur Durchführung der Technik des Vernadelns ist somit das Vorhandensein einer Schicht aus «aktiv nadelfähigen Stoffen», d.h., einer Schicht, welche aus zur Durchführung des Nadelprozesses heranziehbaren, faserförmigen Gebilden besteht oder derartige Gebilde enthält. Die andere Schicht, in die die aktiv nadelbaren Fasern eingebracht werden, muss mindestens passiv nadelbar sein, d.h., sie muss die in sie eingestochenen Fasern halten können.
Eine solche passiv nadelbare Schicht kann selbst aktiv nadelfähig sein, passiv nadelbare Schichten können aber auch bekannterweise durch Gewebe, Gewirke, Spunbonds, Folien aus Kunststoff oder Papier oder dergleichen gebildet sein.
Sowohl die Deckschicht, als auch die Unterlagsschicht können auch mehrlagig aufgebaut sein. So kann die Unterlagsschicht aus einer Kunststoffolie und aus einem Faservlies bestehen, wobei z.B. die Folie der Kernschicht zugewandt ist.
Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, dass auch elastisches, unausgeschäumtes Granulat-Material z.B. aus vulkanisiertem Gummi, sei es aus Altgummiabfällen oder sei es extra hierfür hergestellt, synthetisch hergestellte, unausgeschäumte Elastomere oder mit oder ohne Bindemittel versehene, aus Nadelfilzbodenbelägen gewonnene Granulate als zwischen zwei aussen liegenden Schichten befindliche Kernschicht zwischen diesen eingenadelt werden kann.
Durch das Vernadeln der aus den einzelnen Schichten bestehenden, noch nicht abgebundenen bzw. noch nicht vulkanisierten Bahnen können sehr schnell eine Vielzahl von Haltefasern in relativ grosser Dichte in diese Bahnen eingebracht werden, wodurch die drei Schichten untereinander gehalten werden und die in der Kernschicht vorhandenen, elastischen Materialien, sowie diesen gegebenenfalls beigemischten Füllstoffe, wie Sandpartikel oder dergleichen, am Eintreten in die bzw. am Durchdringen der Aussenschichten gehindert werden.
Die so gebildete faserverstärkte, elastische Bahn hat einen eigenen inneren Zusammenhalt und kann nun auch ohne Trag- und/oder Stützfläche - freischwebend - gehandhabt werden.
Eine solche Bahn kann als elastischer Boden für Sport- und Spielplätze verwendet werden, wobei diese nicht abgebundene bzw. nicht ausvulkanisierte Bahn auf den abzudeckenden Boden aufgebracht wird, der zuvor z.B. mit einer Klebeschicht versehen wurde, um der Bahn eine Haftung gegenüber dem Untergrund zu vermitteln. Diese an dem Boden haftende Bahn wird z.B. daraufhin mit einem flüssigen Bindemittel, z.B. einem Zweikomponentenkleber wie Polyurethan, getränkt, worauf das eigentliche Abbinden im eingebauten Zustand der Bahn erfolgt.
Als aktiv nadelfähige Fasern können herkömmliche Synthesefasern aus Polyester, Polyamid, Polypropylen oder dergleichen oder natürliche Fasern, wie Baumwolle oder dergleichen verwendet werden, die Auswahl ist hier auch in Bezug auf die zu vernadelnde Kernschicht und auf die später erwünschten Eigenschaften der Bahn zu wählen. Die zweite Aussenschicht, die, wie oben dargelegt, mindestens passiv vernadelbar sein muss, kann aus denselben Fasern bestehen, es können aber auch die obengenannten Bahnen verwendet werden.
Die Vernadelung der drei Schichten bringt es mit sich, dass die nicht miteinander verbundenen Teilchen bzw. die Masse der Kernschicht nicht nur zwischen den beiden Aussenschichten gehalten werden, sondern auch an einem wesentlichen Verschieben in der Erstreckungsebene der Bahn gehindert werden. Die bei der fabrikseitigen Herstellung gleichmässig verteilten und mit einer konstanten Schichtdicke eingebrachten Festteilchen verbleiben somit auch ohne Abbindung bzw. Vulkanisation in ihrer einmal festgelegten Lage. Dies auch dann, wenn in die nicht abgebundene bzw. nicht vulkanisierte Bahn quer zu ihrer Erstreckungsebene Öffnungen, wie Ausstanzungen, Schlitze oder dergleichen eingebracht werden.
Die Korngrösse der Granulatpartikel wird je nach gewünschter Enddicke der Bahn gewählt. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Korngrösse maximal 5 mm. Es ist aber auch möglich, grösseres Granulat zu vernadeln; dann sollte die Stichdichte, d.h., die Anzahl der Nadeleinstiche pro Flächeneinheit kleiner gewählt werden und es sollten Vernadelungsnadeln eines grösseren Durchmessers zur Anwendung gelangen.
Gemäss einer Ausführungsform wird das Granulat aus ausvulkanisiertem Gummi hergestellt, d.h., granuliert. Es kann sich dabei um aufgearbeitete Gummiabfälle handeln, die z.B. aus alten Autoreifen od. dgl. gewonnen werden. Andererseits kann auch eine speziell für den vorgesehenen Verwendungszweck hergestellte Gummimischung ausvulkanisiert und granuliert werden. Dabei ist es möglich, der mastizierten Kautschukmischung bestimmte, gewünschte Zusatzstoffe beizumischen. Es kann auch eine Mischung aus Abfall-Gummi mit daraus festgelegten Eigenschaften und gesondert hergestelltem Gummi mit gewünschten Eigenschaften als Kernschicht verwendet werden. Das verwendete Abfall-Gummi kann noch Verstärkungsfasern, wie Cordeinlagen od. dgl., enthalten. Vor dem Vernadeln können einer solchen Kernschicht noch Füllstoffe, wie Sandpartikel od. dgl., beigemischt werden, wobei eine vernadelte Bahn einem solchen Gemisch einen Zusammenhalt bietet, der bei einer bekannten Bahn erst durch das Verfestigen, z.B. durch Vulkanisieren, erhalten wird.
Gleiches gilt für den Fall, dass die Kernschicht aus Gummigranulat und/oder Füllstoffen und ausschäumbaren Elastomeren besteht, wobei das Aufschäumen der Elastomere auch noch viel später vorgenommen werden kann. Solche aufschäumbare Elastomere können in Granulat- oder Kugelform vorliegen und z.B. mit Treibmitteln versehener Kautschuk oder Kunststoff sein.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind die Gummipartikel und gegebenenfalls die Füllstoffpartikel vor dem Einbringen zwischen die beiden äusseren Schichten mit einem Überzug versehen worden, wobei dieser Überzug gemäss einer Ausführungsform aus einem unter Hitze und/oder Druck aktivierbarem Bindemittel besteht, welches erst nach dem Vernadeln der Bahn aktiviert wird.
Gemäss einer anderen Ausführungsform besteht dieser Überzug aus einer Komponente eines Zwei-Komponenten-Bindemittels, wobei die zweite Komponente dieses Bindemittels frühestens nach dem Vernadeln der Bahn, bevorzugt erst am Verwendungsort der Bahn in flüssiger oder pulverförmiger Form in die Bahn eingebracht wird. So kann eine solche mit der einen Komponente des Bindemittels versehene Bahn auf Sportplätzen ausgerollt werden, worauf dann die zweite Komponente des Bindemittels aufgesprüht oder aufgestreut wird.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform besteht der Überzug der Partikel aus einem Gleitmittel, wodurch beim Einstechen der Vernadelungsnadeln diese an den Partikeln leichter entlanggleiten können und diese Partikel den Nadeln durch geringfügiges seitliches Verschieben ausweichen können. Nach dem Vernadeln kann dieses Gleitmittel, insbesondere unter Wärmezufuhr, verdunsten oder verdampfen, ein solches Gleitmittel kann aber auch eine Vernetzung zwischen den einzelnen Gummipartikeln bewirken oder auch langsam in das Granulat einziehen, ohne dessen Eigenschaften wesentlich zu verändern. Ein solches Gleitmittel kann z.B. Wassersein.
Die elastischen, nicht ausgeschäumten Granulatpartikel können auch mit einem Quellmittel überzogen werden, wodurch die Oberfläche der Granulatpartikel mehr oder weniger tief aufquillt. Dieses Aufquellen erleichtert den Vernadelungsnadeln das Durchdringen der Kernschicht, da die Oberfläche des Granulates nicht nur weicher geworden ist, sondern gegebenenfalls an den Widerhaken der Vernadelungsnadeln hängengebliebene Teilchen aus dem Granulat herausgerissen werden, ohne dass dieses selbst wesentlich seine Lage verändert. Bevorzugt wird dieses Quellmittel nach dem Vernadeln wieder entfernt, wobei dies z.B. unter nachfolgendem Heisskalandern durchführbar ist.
Als elastisches, ungeschäumtes, die Kernschicht bildendes Material ist auch ein Granulat anzusehen, das durch Granulieren von Nadelfilzbodenbelägen gewonnen wird. Bei der Herstellung von Nadelfilzbodenbelägen werden in der Regel als letzter Arbeitsschritt die sogenannten Randstreifen, in denen aufgrund ihrer Randlage Unregelmässigkeiten vorliegen, abgeschnitten. Auch am Anfang und am Ende einer Charge sind bei dem Bodenbelag Flächen vorhanden, die einen bestimmten Qualitätswert des Bodenbelages unterschreiten und deshalb als Abfall anzusehen sind. Die Elastizität eines solchen Nadelfilzbodenbelages, der bisher als nicht wiederverwendbarer Abfall betrachtet wurde, kann nun dadurch ausgenutzt werden, dass diese Abfallstreifen oder -flächen zu einem Granulat mit einer Korngrösse von z.B. 2 bis 5 mm granuliert werden, das als Kernschicht bei dem erfindungsgemässen Verfahren eingesetzt wird. Dieses Granulat liegt dabei bevorzugt in Form von Faserklümpchen vor, die vorzugsweise mindestens zum Teil mit einem Bindemittel aus Gummilatex verbunden sind. Wird nun eine nicht voll deckende Deckschicht mit groben, aktiv nadelfähigen Fasern, z.B. mit einem Fasertiter von 100 dtex, verwendet, und diese groben Fasern mit einem geringen Flächengewicht auf die Kernschicht abgelegt, worauf diese Fasern aktiv vernadelt werden, so bleiben die Granulate der Kernschicht zwischen diesen Fasern sichtbar. Man erhält dadurch eine Bahn, die wiederum als Teppich verwendet werden kann, wobei, insbesondere wenn die Granulate verschiedene Farben aufweisen, eine optisch ansprechende Gehseite erhalten wird. Die elastischen Eigenschaften dieser Bahn entsprechen im wesentlichen denen der zuvor beschriebenen aus Gummigranulaten bestehenden Bahnen.
Insbesondere die vernadelten, Gummi- oder Teppichbodengranulate und gegebenenfalls Füllstoffe enthaltenden Bahnen können, sei es fabrikseitig oder am späteren Verwendungsort, mit einem Bindemittel getränkt oder beaufschlagt werden, wobei dieses Bindemittel Latex, Flüssiggummi, Bitumen, modifiziertes Polyurethan, ein Duroplast oder auch Bauzement sein kann. Eine solche Bahn kann aber auch mit einem Lösungsmittel getränkt oder beaufschlagt werden, wobei zwischen den einzelnen Kautschukbestandteilen eine Vernetzung hervorgerufen wird.
Gemäss einer Ausführungsform wird die vernadelte Bahn gepresst oder kalandert, insbesondere formgepresst bzw. prägekalandert, wobei dies vor dem Vulkanisieren oder gleichzeitig zum Vulkanisieren der Bahn durchgeführt wird. Das Vulkanisieren kann in bekannter Art und Weise, z.B. unter Hitze und/oder Druck durchgeführt werden. Mindestens die die beiden Aussenschichten verbindenden Haltefasern werden beim Vulkanisationsprozess in die vulkanisierende Kautschukmasse voll eingebunden. Ist z.B. auf eine vernadelte Bahn Flüssiggummi aufgegeben worden und wird diese Bahn unter Druck vulkanisiert, so wird mindestens die auf der Aufgabeseite des Flüssiggummis liegende äussere Schicht mit in die Gummimasse eingebunden, sodass diese z.B. Fasern oder ein Gewebe enthaltende Schicht bei der ausvulkanisierten Bahn nicht mehr sichtbar ist. Andererseits ist es auch möglich, die Fasern aufweisende äussere Schicht oder z.B. das Gewebe mit einer solchen Stärke auszubilden, dass dort auch nach dem Vulkanisationsprozess nur diese Fasern bzw. das Gewebe sichtbar sind, die Bahn somit einen textilen Charakter aufweist. Eine interessante Struktur lässt sich erzielen, wenn die Faserschicht so gewählt wird, dass nach dem Vulkanisationsprozess zwar die Fasern aussen sichtbar bleiben, die mittlere, Gummi enthaltende Schicht aber zwischen den Fasern erkennbar bleibt. Analoges gilt auch für die Bahn, in die die Textilabfälle eingearbeitet wurden, wobei man insbesondere dann, wenn man verschiedenfarbige Textilabfälle benutzt und diese nach dem Vernadeln noch durchscheinen, eine interessante farbliche Wirkung erreicht.
Neben dem obenangeführten Pressen oder Kalandern kann die vernadelte Bahn auch geformt, insbesondere gewickelt werden, worauf die Bahn dann in dieser Form vulkanisiert wird bzw. abbindet.
Gemäss einer besonderen Ausführungsform werden als aktiv nadelbare Fasern unter Hitzeeinwirkung schrumpfbare Fasern verwendet und nach dem Vernadeln der Bahn ein Schrumpfprozess durchgeführt, wodurch die Kernschicht weiter verdichtet wird.
Die zuvor beschriebenen Bahnen können als Teppich verwendet werden. Gegenüber herkömmlichen Teppichen, die meist von der Unterlagsschicht her mit Latex od.dgl. beaufschlagt werden, wodurch die Fasern zusätzlich zum Vernadeln gebunden werden, liegt nun hier eine Teppichbahn vor, bei der die zusätzliche Bindung nicht von aussen aufgebracht wird, sondern als Kernschicht schon vor dem Vernadeln eingebracht ist.
Je nachdem, wie dicht die Deckschicht, die in der Regel die aktiv nadelbaren Fasern enthält, aufgelegt wurde, scheint die das elastische Material aufweisende Kernschicht mehr oder weniger durch diese Deckschicht hindurch. Die Deckschicht kann allerdings auch so dicht gemacht werden, dass die das elastische Material, wie Gummigranulat od. dgl. enthaltende Kernschicht überhaupt nicht sichtbar ist, eine erfindungsgemässe Bahn somit den Eindruck eines herkömmlichen Nadelfilzbodenbelages bietet, der jedoch gegenüber bekannten Bodenbelägen elastischer sein kann.
Die z.B. auf den Gummigranulaten liegenden Fasern der Deckschicht, die die Gehseite darstellt, stellen eine Gleitfläche für die im wesentlichen aus Gummi bestehende Bahn dar, während die Gummikernschicht verhindert, dass Wasser und Schmutzpartikel in die Bahn eindringen bzw. die Bahn durchdringen können.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Schnittes durch eine vernadelte, Gummipartikel und Füllstoffe aufweisende Bahn vor der Vulkanisierung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Schnittes durch eine vernadelte, elastische Bahn, in der aufschäumbare Elastomere aufgeschäumt wurden;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Schnittes durch eine vernadelte und unter Formen vulkanisierte Bahn, und
Fig. 5 eine vernadelte, elastische Bahn, die mit einer Nadelfilzbahn vernadelt wurde.

Gemäss Fig. 1 wird auf eine Fördereinrichtung, hier ein Förderband 1, eine Unterlagsschicht 2 abgelegt, auf die, hier von einer Austragsvorrichtung 3 dosiert, die Kernschicht 4 aufgetragen wird. Auf diese Kernschicht 4 werden aktiv nadelfähige Fasern, hier in Form eines Faservlieses 5 aufgelegt, worauf dieses Dreischichtensystem einer Nadelmaschine 6 zugeführt wird.
Solche Nadelmaschinen 6 sind aus der textilen Nadelfilztechnik bekannt (vgl. z.B. Krcma, Textilverbundstoffe, Seite 139 bis 141) Bei einer solchen Nadelmaschine 6 wird das zu vernadelnde System, hier das Dreischichtensystem, über eine mit Bohrungen versehene Grundplatte 7 geführt. Oberhalb des zu vernadelnden Gegenstandes ist ein die Vernadelungsnadeln 8 tragendes Nadelbrett 9 angeordnet, welches sich fortwährend so weit auf und ab bewegt (Doppelpfeil 10), dass die Nadelspitzen 11 in ihrer untersten Stellung den zu vernadelnden Gegenstand gewöhnlich ganz durchdrungen haben, während sie in ihrer obersten Stellung mit dem noch zu vernadelnden Gegenstand keine Berührung aufweisen. In dieser obersten Stellung kann der zu vernadelnde Gegenstand, hier das Dreischichtensystem, in Vorschubrichtung (Pfeil 12) taktweise verschoben werden, während es beim eigentlichen Vernadeln stillstehen muss. Die Vernadelungsnadeln 8 tragen an ihrem Schaft mindestens einen - hier zwei - Widerhaken 13, mit denen sie einzelne Fasern oder Faserbüschel ergreifen und in den zu vernadelnden Gegenstand hineinziehen, bzw. durch diesen hindurchziehen. Beim Zurückfahren der Nadeln 8 lösen sich die mitgenommenen Fasern oder Faserbüschel von den Widerhaken 13 und verbleiben in der passiv vernadelten Schicht, hier der Unterlagsschicht 2 und der Kernschicht 4.
Während nun beim Vernadeln in der Textilindustrie, bei der Herstellung von Nadelfilzteppichen, die eine Enddicke von z.B. 4-6 mm aufweisen, die Nadelbretter 9 eine Vielzahl von dicht beieinander angeordneten Nadeln besitzen und dieses Nadelbrett z.B. mit einer Geschwindigkeit von 700 Hüben pro Minute bewegt werden kann, muss nun beim Vernadeln von elastischen, unausgeschäumten Materialien, wie Gummigranulat, aufschäumbare Elastomere, mastizierten Kautschukfellen oder Teppichbodengranulaten, denen gegebenenfalls noch Füllstoffe wie Sandpartikel beigegeben wurden, die Dichte der Nadeln 8 in dem Nadelbrett 9 vergrössert und die Hubzahl stark verringert werden.
Sind diese Kriterien erfüllt, so kann auch eine Schicht, die die vorgenannten Materialien enthält, einem Nadelprozess zugeführt werden, wobei die Nadeln an den Gummi- bzw. Füllstoffpartikeln entlang gleiten und diese gegebenenfalls geringfügig seitlich verschieben. Dieses Entlanggleiten und seitliche Verschieben wird erleichtert, wenn die Partikel mit einem ein Gleiten erleichternden Überzug versehen sind.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, verringert sich beim Vernadeln des Dreischichtensystems die Dicke desselben, da zum einen die Fasern enthaltende Schicht 5 durch das Vernadeln verdichtet wird, zum anderen diese Faserschicht 5 und, je nach Ausbildung, auch die Unterlagsschicht 2 in die Randbereiche der Kernschicht aufgrund der Elastizität deren Materials hineingezogen bzw. hineingedrückt werden. Darüberhinaus wird auch das elastische Material der Kernschicht selbst etwas zusammengepresst und verbleibt unter einer gewissen Spannung. Aufgrund der Elastizität dieser Partikel werden die Kontaktflächen zwischen einzelnen Partikeln vergrössert, da die Oberflächen derselben nachgeben können. Aufgrund dieses Zusammenpressens wird die spätere Vulkanisation der aus einzelnen Körnchen bestehenden Bahn auch dann erleichtert, wenn nicht noch zusätzlich flüssige Bindemittel wie Latex oder Flüssiggummi zugegeben werden.
Gemäss der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Anlage zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens wird die vernadelte, elastische Bahn zwischen zwei Kalanderwalzen 14 und 15 hindurchgeführt, mit denen, insbesondere wenn sie beheizt sind, die Vulkanisation vorgenommen werden kann. Die beiden Kalanderwalzen 14 und 15 werden, zwischen sich die Bahn führend und auf diese einen Druck von 2-5 bar/cm² ausübend, aufeinander zugedrückt.
Die aus den Kalanderwalzen austretende elastische Bahn 16 weist eine Dicke auf, die nicht wesentlich kleiner ist, als die Dicke der Bahn 16 vor den Kalanderwalzen, da das elastische Material sich nach dem Kalandern wieder ausdehnt.
Fig. 2 zeigt nun eine vernadelte, Gummipartikel 17 und Füllstoffpartikel 18 aufweisende Bahn 16 in vergrösserter und schematisierter Darstellung, wobei ersichtlich ist, dass die Unterlagsschicht 2 mit der Deckschicht 5 über die Haltefasern 19, die sich durch die Kernschicht 4 hindurch erstrecken, vernadelt ist. In der Ausführungsform gemäss Fig. 2 wird als Unterlagsschicht 2 und als Deckschicht 5 ein aktiv vernadelbares Faservlies verwendet. Die Bahn 16 ist hier von beiden Aussenseiten her vernadelt, was durch die «Fasertrichter» 20 ersichtlich ist, die sich an den Einstichstellen der Vernadelungsnadeln 8 ausbilden. In diese Fasertrichter 20 werden auch Faserenden und Faserteile von Fasern, die nicht durch die Widerhaken 13 ergriffen werden, teilweise hineingezogen. Die die Bahn 16 durchdringenden Haltefasern 19 sind über die Fläche der Bahn ungleichmässig verteilt, weshalb bei einem Schnitt durch eine solche Bahn in der Praxis nur sehr wenig Haltefasern 19 zu sehen sind.
Fig. 3 zeigt nun eine vernadelte, elastische Bahn, in der aufschäumbare Elastomere 21 und Füllstoffpartikel 18 vernadelt wurden, worauf die Elastomere durch Aktivieren des Treibmittels aufgeschäumt wurden. Die aufgeschäumten Elastomere 21 füllen nicht nur die Zwischenräume zwischen den Füllstoffpartikeln 18 voll aus, sondern führen auch dazu, dass die in den aussen liegenden beiden Schichten 2 und 5 befindlichen Fasern nach aussen gedrückt werden, was zu einer kleine Wölbungen aufweisenden Oberflächenstruktur der Bahn führt. Um ein Auseinanderplatzen der Bahn 16 zu verhindern, empfiehlt es sich insbesondere hier die Bahn von beiden Seiten her zu vernadeln, um eine ausreichende mechanische Verbindung zwischen den beiden Aussenschichten aufrecht zu erhalten. Der Schäumvorgang kann allerdings auch in einer Doppelbandpresse vorgenommen werden, so dass dem Schäumen der Elastomere 21 ein weiterer, dann äusserer Widerstand entgegengesetzt wird. In der Fig. 3 sind die aufgeschäumten Elastomere 21 schraffiert gekennzeichnet. Wenngleich dies dort so aussieht, sind die Haltefasern 19 nicht durch die Elastomere 21 hindurchgeführt, sondern sie sind lediglich von diesen beim Aufschäumen vollständig umhüllt worden.
Für die Herstellung der in Fig. 4 gezeigten Bahn 16 wurden Gummigranulatteilchen und Füllstoffpartikel 18, z.B. Sandkügelchen, zwischen zwei vorvernadelte Faservliesbahnen gebracht, von beiden Seiten her vernadelt und dann in einer Formpresse vulkanisiert. Diese Formpresse z.B. eine Doppelbandpresse, wies auf der einen Pressenseite eine ebene, geschlossene Oberfläche auf, wodurch die in der Fig. 4 untere Seite der Bahn eine glatte Oberfläche erhielt, während die andere Pressenseite eine ebene Oberfläche besass, in der voneinander beabstandet eine Vielzahl von Öffnungen vorgesehen waren, so dass die Bahn im Bereich dieser Öffnungen weniger stark zusammengepresst wurde, als in den daneben liegenden Bereichen. Die ausvulkanisierte Bahn erhält dadurch die in Fig. 4 ersichtlichen Noppen 22, die über die Fläche der Bahn 16 hervorstehen. Im Bereich dieser Noppen 22 ist die Bahn 16 etwas elastischer als in den benachbarten Bereichen.
Durch die Verwendung von dickeren, vorvernadelten Faservliesbahnen als Deckschicht 5 und/ oder als Unterlagsschicht 2 weist eine solche Bahn 16 einen gegebenenfalls beidseitig textilen Charakter auf. Wird eine solche Bahn auf eine besonders glatte und rutschige Unterlage gelegt, so besteht die Gefahr, dass sie gegenüber einer solchen verrutscht. Hier kann nun dadurch Abhilfe geschaffen werden, dass man den oberen Teil einer Noppe 22, wie in Fig. 4 anhand der rechten Noppe dargestellt ist, abschneidet, wodurch in diesem Bereich die vulkanisierte Gummischicht nach aussen hervortritt. Wird nun eine solche Bahn 16 mit ihren abgeschnittenen Noppen 22 so auf einen glatten Boden gelegt, dass die hervorstehenden Noppen auf diesem Boden zu liegen kommen, d.h., genau umgekehrt, wie in der Zeichnung dargestellt, so dienen die abgeschnittenen Noppen als Rutschsicherung.
Fig. 5 zeigt nun eine vernadelte, elastische Bahn 16, auf die eine Nadelfilzbahn 23 aufgenadelt wurde. Der Nadelfilzbahn 23 entnommene Haltefasern 24 wurden in die elastische Bahn 16 hineingenadelt, wodurch die beiden Bahnen mechanisch miteinander verbunden sind. Dieses Vernadeln der beiden Bahnen 16 und 23 kann sowohl vor dem Vulkanisieren der elastischen Bahn 16, als auch nach dem Vulkanisieren derselben vorgenommen werden.
Nach einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein mastifiziertes, mit Vulkanisiermitteln versehenes Kautschukfell zwischen die Unterlagsschicht und die Deckschicht eingebracht, worauf diese drei Schichten miteinander vernadelt werden. Eine solche Bahn kann nun frei, d.h. ohne Trag- oder Trägerschicht gehandhabt werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass das Kautschukfell sich in seiner Dicke ändert, einreisst oder zerreisst. Anstelle der in Fig. 1 dargestellten Austragsvorrichtung 3 tritt dann die Zuführung, z.B. in Form eines Bandförderers oder von einer Rolle.
Eine weitere, nicht gesondert dargestellte, jedoch mit einer Anlage nach Fig. 1 herstellbare Ausführungsform besteht darin, als Kernschicht ein aus Nadelfilzbodenbelag granuliertes Granulat einer Korngrösse von 2-3 mm zwischen die beiden Schichten 2 und 5 einzubringen und zu vernadeln. Solches Granulat liegt in Form von Faserklümpchen vor und enthält zum Teil noch Gummilatex. Die Deckschicht 5 wird durch grobe Fasern, z.B. Dorixfasern, gebildet, die nicht dekkend auf die Kernschicht abgelegt werden. Nach dem Vernadeln scheint die aus Nadelfilzbodenbelag-Granulat bestehende Kernschicht durch die Deckschicht hindurch. Durch Verwenden von verschieden farbigem Granulat, z.B. aus verschiedenen Chargen der Teppichherstellung, wird eine Musterung erzielt. Auch hier ist es möglich, eine solche vernadelte Bahn 16 mit Flüssiggummi zu beaufschlagen, um eine weitere Verfestigung der Granulatteilchen zu erhalten.
Bei den obenbeschriebenen Ausführungsbeispielen können darüber hinaus vor dem Vernadein noch Einlagen eingebracht werden. So ist es möglich, die Kernschicht nicht mittels einer Austragvorrichtung 4 aufzubringen, sondern davon mehrere vorzusehen und zwischen diesen Austragsvorrichtungen der Kernschicht Cordfäden aus synthetischem Material oder auch Stahlfäden einzubringen. Diese Fäden lassen sich wie oben für die Füllstoffe beschrieben mitvernadeln. Als Einlage können aber auch Metallplättchen eingebracht werden, wobei dann beim Vernadeln darauf geachtet werden muss, dass im Bereich dieser Metallplättchen keine Nadeln durchgestochen werden.
Die Fäden oder die Metallplättchen werden zuvor entsprechend bearbeitet, so dass beim Vulkanisieren eine Haftwirkung zwischen den Kautschukmassen und den Einlagen vorhanden ist.

Beispiel:

Es wurden zwei identische Faservliese aus Polyesterfasern mit 70% Fasern eines Titers von 6,7 dtex und 30% Fasern eines Titers von 17 dtex mit einem Flächengewicht von 115 g/m² und einem Bafatexträger mit einem Flächengewicht von 25 g/m² unter jeweils zweiseitigem Vernadeln mit einer Stichdichte von 24 Einstichen/cm² hergestellt.
Auf das eine Faservlies als Unterlagsschicht wurde Gummigranulat mit einer Korngrösse von 1 mm mit einem Flächengewicht von 3,7 kg/m² abgelegt, mit dem anderen Faservlies abgedeckt und mit einer Stichdichte von 24 Einstichen/cm² vernadelt.
Auf die vernadelte Bahn wurde 720 g/m² eines Gemisches 1:1 von Latex 160 und Wasser aufgetragen und bei 130 °C vier Stunden lang getrocknet.
Man erhielt eine elastische Bahn mit einer Dicke von 4 mm.

Claims

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von faserverstärkten Bahnen, bei dem eine Kernschicht aus Partikeln zwischen eine Unterlagsschicht und eine Deckschicht als Aussenschichten gebracht wird, wobei mindestens eine der Aussenschichten aus aktiv nadelfähigen Fasern besteht, worauf die drei Schichten miteinander vernadelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht aus elastischen, unausgeschäumten, von den Vernadelungsnadeln nicht durchstechbaren Granulatpartikeln gebildet wird, und dass die Haltefasern zwischen den Granulatpartikein eingebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten durch der Deckschicht und der Unterlagsschicht entnommene Haltefasern vernadelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat aus vulkanisiertem Gummi gewonnen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernschicht vor dem Vernadeln Füllstoffe, wie Sandpartikel oder dergleichen beigemischt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht aus Gummigranulat und/oder Füllstoffen und aufschäumbaren, nicht durchstechbaren Elastomeren besteht, welch letztere nach dem Vernadeln aufgeschäumt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aufschäumbaren Elastomere in Granulat- oder Kugelform vorliegen.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass als aufschäumbare Elastomere ein mit Treibmitteln versehener Kautschuk oder Kunststoff verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummipartikel und gegebenenfalls die Füllstoffpartikel vor dem Einbringen zwischen die beiden äusseren Schichten mit einem Überzug versehen werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel mit einem unter Hitze und/oder Druck aktivierbaren Bindemittel überzogen werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel nach dem Vernadeln der Bahn aktiviert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug die eine Komponente eines Zwei-Komponenten-Bindemittels ist und die zweite Komponente frühestens nach dem Vernadeln eingebracht wird.

12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel mit einem Gleitmittel überzogen werden.

13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel mit einem Quellmittel beaufschlagt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Quellmittel nach dem Vernadeln, vorzugsweise unter Heisskalandern, wieder entfernt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat durch Granulieren von Nadelfilzbodenbelägen gewonnen ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Granulat aus Faserklümpchen besteht, die vorzugsweise mindestens zum Teil mit einem Bindemittel aus Gummilatex verbunden sind.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine nicht voll deckende Deckschicht mit groben, aktiv nadelfähigen Fasern verwendet wird und diese groben Fasern aktiv vernadelt werden.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die groben Fasern mit einem so geringen Flächengewicht auf die Kernschicht abgelegt und vernadelt werden, dass die Kernschicht zwischen diesen Fasern sichtbar ist.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vernadelte Bahn mit einem Bindemittel getränkt oder beaufschlagt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel Latex, Flüssiggummi, ein Thermoplast, wie Polyäthylen, elastomerer Bitumen oder dergleichen verwendet werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die vernadelte Bahn mit einem Lösungsmittel getränkt oder beaufschlagt wird.

22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vernadelte Bahn gepresst oder kalandert, insbesondere formgepresst bzw. -kalandert wird.

23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vernadelte Bahn, insbesondere unter Hitze und/ oder Druck, vulkanisiert, abgebunden oder ausgehärtet wird.

24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vernadelte Bahn geformt, insbesondere gewickelt wird, und gegebenenfalls in dieser Form vulkanisiert wird bzw. abbindet.

25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als aktiv nadelbare Fasern unter Hitzeeinwirkung schrumpfbare Fasern verwendet werden und dass nach dem Vernadeln der Bahn ein Schrumpfprozess durchgeführt wird.