EP0730682B1 - Mehrlagiges nadelvlies, verfahren zu seiner herstellung und verwendung desselben - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a multi-layer needle punch, in which a strength member with high tensile strength and low elongation Needling connected to at least one staple fiber layer and after needling a heat treatment and one Compression is subjected to and as a reinforcement one before needling with the staple fiber layer or stretched staple fiber fleece from the staple fiber layers Bicomponent fibers are used.
  • a method of the present type is in the older, however, according to the present patent application published WO 94/17234.
  • the fleece after This font is primarily intended for a self-supporting, rigid, thermally deformable body part use Find.
  • Needle fleeces have to be high for some applications Have tensile strength and low elongation, for example then when used as belt material for conveyor belts should be used.
  • it is known from DE-C-28 42 837, as a reinforcement between two layers of needle fleece Layer of essentially parallel textile yarns to include.
  • Such a multi-layer needle punch achieves the desired tensile strength and low Stretching, however, has the disadvantage that in the textile yarns and especially the fabrics made from it There are tensions caused by the needling process still be promoted and fixed sustainably.
  • This Tensions lead when using the staple fiber fleece cause the material to vary across its width long. This causes, for example, in use of the staple fiber fleece as a conveyor belt of the conveyor belt.
  • the problem underlying the invention is a method to develop the type mentioned at the beginning with which a multilayer needle fleece is created, which has a high tear resistance with low elongation and especially is inexpensive to carry out.
  • Bicomponent fibers are also under the name "Binding fibers" known and have been around for over 30 years used to produce fleece slugs.
  • Bicomponent fibers are fibers that consist of at least two Melting point - and thus also in the chemical composition - Different polymers are built up.
  • By stretching the staple fiber fleece from bicomponent fibers there is an alignment of the staple fibers, which is fixed by needling.
  • the connection of the individual staple fibers by melting their low-melting Components occurs through the invention Heat treatment after needling with the needle fleece on.
  • the compression carried out at the same time leads to high strength towards the by stretching the orientation of the bicomponent fibers.
  • the needle fleece produced has a comparably high strength and low stretch like a needle punch with a Fabrics or textile yarn layers as reinforcements, points however, no material tension on it, so it's not too irregular deformations comes. That with the procedure Needle fleece produced according to the invention has clearly better bending properties and higher porosity compared to staple fiber nonwovens with support fabric because it the support layer is not a rigid mass, but a composite made up of individual fibers acts. Another advantage is the controllable Stiffness through temperature control of the heterogeneous Staple fiber fleece during heat treatment.
  • the method according to the invention can be carried out automatically and is very inexpensive. At the same time allowed it is the production of heterogeneous staple fiber nonwovens different bending flexibility by changing the Temperature or heat treatment time at the end of the Procedure.
  • the material consumption of binder solution is special low because only after heat treatment the staple fiber layer or the staple fiber layers be impregnated with a binder solution. At the same time This results in a particularly high degree of influence the flexibility of the material.
  • a particularly high strength is achieved if according to another development of the invention, several layers of the reinforcement made of bicomponent fibers and needled together with the staple fiber fleece become.
  • Another advantageous use is when one the needle fleece produced by the method according to the invention used as a filter medium.
  • the generated by the process Needle fleece is characterized by a filter efficiency, that cannot be achieved with a tissue.
  • FIG. 1 shows one between two staple fiber layers 1, 2 Strength member 3, which is a staple fiber fleece deals from bicomponent fibers.
  • the connection the staple fiber layers 1, 2 with the reinforcement 3 is done in the usual way by needling, what on three Places, for example at 4, by a changed fiber orientation can be seen. Before needling, the Strength members 3 stretched.
  • the staple fiber fleece is subjected to a heat treatment subjected to simultaneous compression. This leads to a connection of the bicomponent fibers, because the outer areas of the bicomponent fibers begin to melt through the heat. That on this Material produced in this way is shown in FIG. 2. It has a smaller thickness than in the manufacturing stage shown in Figure 1.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrlagigen Nadelvlieses, bei dem ein Festigkeitsträger mit hoher Zugfestigkeit und geringer Dehnung durch Vernadeln mit zumindest einer Stapelfaserlage verbunden und nach dem Vernadeln einer Wärmebehandlung und einer Verdichtung unterzogen wird und bei dem als Festigkeitsträger ein vor dem Vernadeln mit der Stapelfaserlage oder den Stapelfaserlagen verstrecktes Stapelfaservlies aus Bikomponentenfasern verwendet wird.
Ein Verfahren der vorliegenden Art ist in der prioritätsälteren, jedoch nach der vorliegenden Patentanmeldung veröffentlichten WO 94/17234 beschrieben. Das Vlies nach dieser Schrift soll primär für ein selbsttragendes, steifes, thermisch verformbares Karosserieteil Verwendung finden.
Nadelvliese müssen für manche Anwendungsfälle eine hohe Reißfestigkeit und geringe Dehnung aufweisen, beispielsweise dann, wenn sie als Bandmaterial für Förderbänder verwendet werden sollen. Zur Erzeugung einer ausreichend hohen Festigkeit ist es durch die DE-C-28 42 837 bekannt, als Festigkeitsträger zwischen zwei Nadelvlieslagen eine Lage aus im wesentlichen parallel verlaufenden Textilgarnen einzuschließen. Ein solches mehrlagiges Nadelvlies erreicht zwar die angestrebte Zugfestigkeit und geringe Dehnung, hat jedoch den Nachteil, dass in den Textilgarnen und insbesondere den daraus hergestellten Geweben Spannungen vorhanden sind, welche durch den Nadelungsprozess noch gefördert und nachhaltig fixiert werden. Diese Spannungen führen beim Einsatz des Stapelfaservlieses dazu, dass sich das Material über seine Breite unterschiedlich längt. Das verursacht beispielsweise bei Verwendung des Stapelfaservlieses als Förderband ein Verlaufen des Förderbandes.
Durch den Nadelungsprozess besteht desweiteren die Gefahr einer Schädigung der Textilgarne. Eine solche Schädigung führt zu unterschiedlichen Festigkeitsverlusten des Festigkeitsträgers.
Zur Vermeidung von unterschiedlichen Materialspannungen ist es durch die DE-A-41 26 117 bei einem Nadelvlies der eingangs genannten Art auch schon bekannt, als Festigkeitsträger statt Textilgarne ein dehnungsarmes Spinnvlies zu verwenden. Mit einem solchen Spinnvlies lässt sich jedoch längst nicht die Festigkeit erreichen wie mit Textilgarnen. Man kann zwar für Förderbänder diese Festigkeit erhöhen, indem man das Nadelvlies vollständig mit einer Binderlösung wie zum Beispiel Latex durchtränkt, was jedoch zu einer wesentlichen Erhöhung der Herstellungskosten des Materials führt.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit dem ein mehrlagiges Nadelvlies entsteht, welches eine hohe Reißfestigkeit bei geringer Dehnung hat und das besonders kostengünstig durchführbar ist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Wärmebehandlung und Verdichtung des Nadelvlieses nach dem Vernadeln des Festigkeitsträgers mit der Stapelfaserlage oder den Stapelfaserlagen gleichzeitig erfolgt und dass nach der Wärmebehandlung ausschließlich die Stapelfaserlage oder die Stapelfaserlagen mit einer Binderlösung imprägniert werden.
Bikomponentenfasern sind auch unter der Bezeichnung "Bindefasern" bekannt und werden schon seit über 30 Jahren zur Erzeugung von Vliesstotten eingesetzt. Bikomponentenfasern sind Fasern, die aus zwei wenigstens im Schmelzpunkt - und damit auch in der chemischen Zusammensetzung - verschiedenen Polymeren aufgebaut sind. Durch das Verstrecken des Stapelfaservlieses aus Bikomponentenfasern kommt es zu einer Ausrichtung der Stapelfasern, die durch das Vernadeln fixiert wird. Die Verbindung der einzelnen Stapelfasern durch Schmelzen ihrer niedrigschmelzenden Bestandteile tritt durch die erfindungsgemäße Wärmebehandlung nach dem Vernadeln mit dem Nadelvlies ein. Die dabei gleichzeitig vorgenommene Verdichtung führt zu einer hohen Festigkeit in Richtung der durch das Verstrecken festgelegten Orientierung der Bikomponentenfasern. Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Nadelvlies hat eine vergleichbar hohe Festigkeit und geringe Dehnung wie ein Nadelvlies mit einem Gewebe oder Textilgarnlagen als Festigkeitsträger, weist jedoch keine Materialspannungen auf, so dass es nicht zu ungleichförmigen Verformungen kommt. Das mit dem Verfahren nach der Erfindung hergestellte Nadelvlies hat deutlich bessere Biegeeigenschaften und eine höhere Porösität im Vergleich zu Stapelfaservliesen mit Stützgewebe, da es sich bei der Trägerschicht nicht um eine starre Masse, sondern um einen aus Einzelfasern aufgebauten Verbund handelt. Ein weiterer Vorteil liegt in der regelbaren Steifigkeit durch Temperatursteuerung des heterogenen Stapelfaservlieses bei der Wärmebehandlung.
Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch das Stapelfaservlies aus Bikomponentenfasern bereits eine im Regelfall ausreichend hohe Reißfestigkeit und geringe Dehnung entsteht, genügt es, wenn ausschließlich die Stapelfaserlage oder die Stapelfaserlagen mit einer Binderlösung imprägniert sind. Dadurch kommt es zu einer Ersparnis an Bindermaterial. Eine solche Imprägnierung sorgt beispielsweise für eine ausreichend hohe Abriebfestigkeit und Elastizität des Materials.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann automatisch durchgeführt werden und ist sehr kostengünstig. Zugleich erlaubt es die Herstellung von heterogenen Stapelfaservliesen unterschiedlicher Biegeflexibilität durch Verändern der Temperatur oder Wärmebehandlungsdauer am Ende des Verfahrens. Der Materialverbrauch an Binderlösung ist besonders gering, weil nach der Wärmebehandlung ausschließlich die Stapelfaserlage oder die Stapelfaserlagen mit einer Binderlösung imprägniert werden. Gleichzeitig ergibt sich hierdurch eine besonders hohe Beeinflussbarkeit der Biegeflexibilität des Materials.
Eine besonders hohe Festigkeit erreicht man, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung mehrere Lagen des Festigkeitsträgers aus Bikomponentenfasern aufeinandergelegt und mit dem Stapelfaservlies gemeinsam vernadelt werden.
Die Eigenschaften des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Stapelfaservlieses machen sich besonders vorteilhaft bemerkbar, wenn man das Material als Bandmaterial für Förderbänder verwendet. Insbesondere macht sich bei Bandmaterial gegenüber herkömmlichen Stapelfaservliesen die sehr gleichmäßige Verteilung von Zugkräften über die ganze Breite des Bandes bemerkbar, was zu einem problemlosen Geradlauf des Bandes führt.
Eine andere vorteilhafte Verwendung liegt vor, wenn man das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Nadelvlies als Filtermedium einsetzt. Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass man durch Steuerung der Wärmebehandlung und Verdichtung die Porösität des Nadelvlieses stufenlos einstellen kann. Das nach dem Verfahren erzeugte Nadelvlies zeichnet sich durch eine Filtereffizienz aus, die nicht mit einem Gewebe zu erreichen ist.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung wird nachfolgend auf die Zeichnung Bezug genommen. Diese zeigt in
Fig.1
einen Schnitt durch ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Nadelvlies in einem noch unvollendeten Fertigungszustand,
Fig.2
einen Schnitt durch das fertige Nadelvlies,
Fig.3
einen Schnitt durch eine ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes, abgewandeltes Nadelvlies.
Die Figur 1 zeigt zwischen zwei Stapelfaserlagen 1, 2 einen Festigkeitsträger 3, bei dem es sich um ein Stapelfaservlies aus Bikomponentenfasern handelt. Die Verbindung der Stapelfaserlagen 1, 2 mit dem Festigkeitsträger 3 erfolgt auf übliche Weise durch Vernadeln, was an drei Stellen, beispielsweise bei 4, durch einen geänderten Faserverlauf zu erkennen ist. Vor dem Vernadeln wurde der Festigkeitsträger 3 verstreckt.
Nach dem Vernadeln wird das Stapelfaservlies einer Wärmebehandlung unter gleichzeitiger Verdichtung unterzogen. Dadurch kommt es zu einem Verbinden der Bikomponentenfasern, weil die äußeren Bereiche der Bikomponentenfasern durch die Wärme zu schmelzen beginnen. Das auf diese Weise entstehende Material ist in Figur 2 dargestellt. Es hat infolge der Verdichtung eine geringere Dicke als in der in Figur 1 gezeigten Fertigungsstufe.
Wenn man das Material als Bandmaterial für Förderbänder benutzen will, dann tränkt man bei dem in Figur 2 gezeigten Material die Stapelfaserlagen 1 und 2, jedoch nicht den Festigkeitsträger 3 mit einer Binderlösung, beispielsweise Latex, um den in Figur 3 gezeigten Zustand des Materials zu erreichen.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Herstellung eines mehrlagigen Nadelvlieses, bei dem ein Festigkeitsträger mit hoher Zugfestigkeit und geringer Dehnung durch Vernadeln mit zumindest einer Stapelfaserlage verbunden und nach dem Vernadeln einer Wärmebehandlung und einer Verdichtung unterzogen wird und bei dem als Festigkeitsträger ein vor dem Vernadeln mit der Stapelfaserlage oder den Stapelfaserlagen verstrecktes Stapelfaservlies aus Bikomponentenfasern verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung und Verdichtung des Nadelvlieses nach dem Vernadeln des Festigkeitsträgers mit der Stapelfaserlage oder den Stapelfaserlagen gleichzeitig erfolgt und dass nach der Wärmebehandlung ausschließlich die Stapelfaserlage oder die Stapelfaserlagen mit einer Binderlösung imprägniert werden.
  2. Verfahren nach den Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lagen des Festigkeitsträgers aus Bikomponentenfasern aufeinander gelegt und mit dem Stapelfaservlies gemeinsam vernadelt werden.
  3. Verwendung des nach den Ansprüchen 1 oder 2 hergestellten, mehrlagigen Nadelvlieses als Bandmaterial für Förderbänder.
  4. Verwendung des nach den Ansprüchen 1 oder 2 hergestellten mehrlagigen Nadelvlieses als Filtermedium.
EP95903268A 1993-11-22 1994-11-22 Mehrlagiges nadelvlies, verfahren zu seiner herstellung und verwendung desselben Expired - Lifetime EP0730682B1 (de)

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