SE448986B - Forfarande for framstellning av ett eftergivligt material - Google Patents

Description

448 986 2 massan av fibrer som uppbäres på ett ändlöst band, som rör sig i en i huvudsak horisontell riktning, eller genom att doppa ned den framställda kompakta massan av fibrer i ett bad med den adhesiva agensen och upplyfta den ur badet och därefter med hjälp av värme torka den våta kompakta fibermassan som upp- bäres på det ändlösa bandet som rör sig i en i huvudsak hori- sontell riktning.

Fastän det eftergivliga materialet som tillver- kats på sagda sätt uppvisar genomsläpplighet för gas och ut- märker sig med eftergivlig egenskap, uppvisar det en olägenhet genom att det erhåller stigande kvarstående belastningar efter ángvarig upprepad användning, ett fenomen som är känt som "utmattning". Dessutom, eftersom denna stoppning uppvisar brister vad gäller ytjämnhet, ger den en obehaglig känsla för en person som sitter eller ligger pà densamma.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är där- för att åstadkomma ett förfarande för att tillverka ett efter- givligt material, som erhåller mycket liten ansamling av kvar- stående belastning även efter långvarig upprepad användning.

Sagda ändamål uppnås med ett förfarande som möjliggör tillverkning av ett sådant eftergivligt material genom att man sammanpressar tredimensionella böjda korta syntetiska enfibriga trådar, som har en tjocklek av mellan 30-2000 denier, till att bilda en formad fibermassa, att man tillför en binde- medelsagens, som uppvisar en mängd av fasta partiklar som ligger inom området av 10 till 300 g per 100 g fibrer, till den formade fibermassan, att man därefter värmer den formade massan och däri- genom torkar bindemedelsagensen som vidhäftar de korta fibrerna samt förenar intilliggande fibrer vid ställena för deras inbördes kontakt, samt att man tillför tryck till det framställda efter- givliga ráämnet i närvaro av ånga och därigenom sammanpressar detsamma med ett sammanpressningsförhàllande, som ligger inom området av S till 40%, så att det sammanpressade framställda eftergivliga ràämnet uppvisar en densitet inom området av 0,01 till 0,5 g/cm3.

De syntetiska fibrer som företrädesvis användes vid förfarandet enligt föreliggande uppfinning är polyester, polyamid, polypropylen o.s.v. Av dessa är polyester bäst lämpad.

Fibrerna är i form av av enfibertràd avsedd att ha en tjocklek av mellan 30 och 2000 denier, företrädesvis mellan 50 och 1000 3 448 986 denier, och allra helst mellan 100 och 600 denier. Fibertràden måste uppvisa tredimensionella lockar. Med uttrycket "tredimen- sionella lockar" avses här sådana tredimensionella lockar som innefattas i allmän mening i uttrycket, såsom exempelvis lockar som sträcker sig i två riktningar och i tre riktningar. En böjd fibertrâd som är tredimensionell och som sträcker sig i tre rikt- ningar föredrages. Exempelvis àstadkommes en böjd fibertràd F som är tredimensionell och som sträcker sig i tre riktningar och som visas i fig. 2 genom att behandla en dubbelvriden fiber- träd D som visas i fig. 1 genom att tillämpa ett förfarande och en apparat som uppfunnits av samma uppfinnare och som visas i amerikanska patentskriften 4.154.051 och sedan avkapa den dubbel- vridna fibertràden D till föreskriven längd och linda upp den.

De skurna fibertrádarna som är sammangyttrade i stoppningen är lämpade att ha en längd inom området av 25-200 mm, företrädesvis mellan 60 och 150 mm. Således, med hänvisning till fig. 2, ring- lar sig partiet pà tråden vid "a" ovanför partiet vid "b". Par- tiet vid "c" ringlar sig ovanför partiet vid "d". Partiet vid "e" ringlar sig emellertid under partiet vid "f" och ej ovan- för det. Således tillhör partiet pá tråden mellan "e" och "d" tvá bitar eller ringlingar av spiralen. Detta är vad man egent- ligen kallar en desorienterad spiral och liknar väldigt mycket en telefonspiralsladd som kommer i oordning när en av spiralerna på densamma blir felvänd i förhållande till den andra.

Nu skall metoden enligt föreliggande uppfinning och en apparat för dess genomförande beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka fig. l visar en dubbelvriden fibertråd i perspek- tiv, fig. 2 utgör en perspektivvy av en tredimensionellt böjd fibertràd, fig. 3 utgör en schematisk teckning avseende en anordning som lämpar sig att sammanpressa fibertrádar som inne- håller tredimensionella böjningar till en förbestämd sammangytt- rad massa, fig. 4 är en perspektivvy av en nàl,.som är avsedd att användas vid förfarandet enligt föreliggande uppfinning, fig. 5 utgör en perspektivvy av en nàlningsanord- ning, 448 986 4 fig. 6 utgör en perspektivvy av en sammangyttrad massa av fibertrâdar innan den behandlats med nålar, fig. 7 utgör en perspektivvy av fibertrådar, som har blivit deformerade vid nàlningsförfarandet, fig. 8 utgör en perspektivvy som illustrerar prin- cipen¿ som understryker beskaffenheten för fibertràdar som är ïhoptrasslade i en bestämd riktning, fig. 9 utgör en perspektivvy av en stoppning, som är framställd enligt föreliggande uppfinning, och fig. 10 är ett diagram, som visar förhållandena mellan kvarvarande formförändring och förhållandet av hàrdhets- ökningen med kompressionsförhàllandet som avgörande för det eftergivliga materialet som framställts enligt förfarandet vid föreliggande uppfinning.

En sammanhängande massa F av dragna syntetiska -fibertrâdar med ett stort deniernummer såsom exempelvis en massa Fa av tredimensionella böjda syntetiska fibertràdar 2 transpor- teras på en bandtransportör 10 till en öppningsmaskin 11, öppnas och packas, som om den påverkades av vinden, in mellan bandtrans- portörerna 12, 13 och den roterande trumman 14 och sammanpressas till en förutbestämd form, såsom visas i fig. 3. Den framställda sammanpressade fibertrádsmassan Fb innehar följaktligen tomrum nog att tillåta stor formändring. Bulkdensiteten på denna sam- manpressade massa ligger inom området av 0,005-0,2 g/cm3, före- trädesvis mellan 0,01 och 0,1 g/cm3.

Sàledes är den sammanpressade massan Fb av fiber- trådar uppburen av ytan av densamma som är vinkelrät i förhål- lande till riktningen i vilken den pàlagda lasten är avsedd att visa dess sammanprcssning medelst en plan platta, såsom exempel- vis en perforerad eller en slitsad platta. Den genomsticks senare på förutbestämda ställen så mycket som behövs med nålar, som var och en uppvisar åtminstone en hulling 15a vid spetsen av densamma, såsom visas i fig. 4. Nálarna 15 har sin diameter och längd be- stämd av dess användningsändamàl. Vanligtvis ligger dess diameter inom området av 1,8 - 3,6 mm och deras längd 1igger;inom omrâdet av 50 - 1,000 mm. Nálarna är vanligtvis försedda med vardera 4-12 hullingar. Utmärkande för den sammanpressade massan Fb av fibertràdar, som har framställts genom sammanpressning under tiden som den transporteras pà bandtransportören 13, är att den 448 986 UI uppbäres på underytan av densamma på den plana plattan 16, såsom exempelvis en perforerad platta, en slitsad platta eller en slitsad bandtransportör och sedan underkastas en nålningsbehand- ling, vilken utföres genom att vertikalt i fram- och àtergàende rörelse föra en nálhållare 18 mot och ifrån de mitt emot varandra belägna ytorna på den sammanpressade massan Fb, med eller utan en perforerad platta 17 såsom exempelvis en porös platta eller en slitsad platta belägen mellan nålhållaren 18 och den samman- pressade massan, så att nàlarna 15 på hållaren 18 vid en lämplig densitet tränger in i massan Fb av_fibrer, såsom visas i fig. 5.

Nålarna 15 är anordnade i en eller flera rader på bestämda inter- valler på nàlhàllaren 18. Sagda fram- och átergående rörelse av nàlhållaren 18 àstadkommes genom att rotera en vevaxel 19 och därigenom påverka en stötta 20, som är ansluten till vevaxeln 19 och nàlhållaren 18. Under tiden framföres den sammanpressade massan Fb av fibrer med en hastighet, som är anpassad att till- låta att nálningen genomföres vid rätta intervaller. Densiteten av ansamlingen av sagda nålar varierar avsevärt beroende på ändamålet, för vilket den slutliga framställda dynan användes, eller på den hoptryckande elasticitet som dynan önskas erhålla.

Densiteten ökar och intervallerna mellan nàlarna minskar i proportion till ökningen av den hoptryckande elasticiteten.

Denna nåltäthet ligger vanligtvis inom området av 1-100 nålar per 100 cm2, företrädesvis inom området av 4-50 nålar per 100 cmz.

Fastän uppfinningen hittills har beskrivits med hänvisning till ett utförande, i vilket nàlarna införes i den sammanpressade massan genom en yta vinkelrätt till denna, kan detta införande naturligtvis åstadkommas genom två motsatta ytor eller i en sned eller sidoriktad riktning.

När nàlarna 15 genombryter in i den komprimerade massan av fibrer på bestämda ställen i en bestämd riktning, såsom beskrivits ovan, utdrages eller sammandrages ringformiga tredi- mensionella böjda fibrer såsom visas i fig. 6 i genomträngnings- riktningen med formen av bokstäverna L, I och 3 och i form av vågor såsom visas i fig. 7. Följaktligen är de tredimensionella böjda fibrerna 2 vid de varierade formerna som beskrivas ovan ömsesidigt hoptrasslade på olika ställen. Graden av hoptrassling av de enskilda fibrerna kommer därför att framträda att liknas vid andra delar. Kontaktställena 21 är utbredda samt har övervikt 448 986 6 i den riktning, i vilken nàlarna 15 har genomträngt in i den sammanpressade massan. Det är tänkt att genom lämplig fördel- ning av de delar där de tredimensionella böjarna innehar rikt- ningar samt de delar där böjarna (ringformiga) saknar riktning och anordna fördelningen av kontaktpunkter, önskvärd lastförmàga kan ges för dynan på föreskrivna ställen i en förutbestämd rikt- ning. Vid föreliggande fall ligger vanligtvis massadensiteten för den sammanpressade massan Fc av fibrer i omrâdet mellan 0,005 och 0,2 g/cm° och företrädesvis inom området mellan 0,01 och 0,1 g/cm3.

Vid stället för eller i kombination med nálnings- anordningen som beskrives ovan kan en gnidningsanordning tillämpas för att åstadkomma en gnidningsbehandling av den förut nämnda sammanpressade fibermassan. Gnidningsanordningen är ämnad att förmå horisontella stänger fästade vid de yttre ändarna av stänger att föras i vertikal riktning fram och tillbaka med hjälp av en vevaxel, så att de knàdar den sammanpressade massan av fibrer till dess massan erhåller en önskad bulkdensitet. I stället för nálnings- eller knádningsbehandlingen kan den samman- pressade massan bli ytterligare sammanpressad till ungefär en tredjedel av den ursprungliga tjockleken.

Den framställda fibermassan Fc som har genomgått nálnings- och/eller gnidningsbehandling transporteras sedan pà en bandtransportör 22 till nästa adhesionsbehandling. Vid denna behandling förenas de angränsande tredimensionella böjda fibrerna 2 i den sammanpressade massan med en adhesiv agens vid ställena för deras inbördes kontakt som finnes från början och vid kontakt- ställena vilka just bildats såsom resultat av nálnings- eller knådningsbehandlingen för att ge upphov till ett eftergivligt material, sásom avses enligt föreliggande uppfinning och som visas i fig. 9. Mängden av adhesiv agens som skall tillföras den samman- pressade massan ligger vanligtvis inom området av 10-300 g, före- trädesvis mellan 50 och 250 g, räknat på kubikinnehâll per 100 g fibrer. Dynan enligt föreliggande uppfinning som framställes såsom ovan angivits har en bulkdensitet inom området av 0,01 - 0,5 g/cm3, företrädesvis mellan 0,03 och 0,2 g/cm3. .

Behandlingen medelst adhesion pà den formade massan av tredimensionella böjda fibrer, vilka har genomgått nálnings- behandling och/eller gnidningsbehandling, tillämpas på så sätt att 1 448 986 man sprayar den adhesiva agensen nedåt pà den formade massan eller genom att man doppar ner den formade massan i ett bad med adhesiv agens och därigenom förmår den adhesiva agensen att vidhäfta till fibrerna, och genom att hålla den formade våta massan med den adhesiva agensen i en elektrisk ugn, en infraröd strálugn eller en varmluftsugn vid temperaturer inom området av mellan SOOC och 200°C, företrädesvis mellan lO0°C och 16000, under en tidsperiod av 10 till 60 minuter, före- trädesvis 15 till 40 minuter, för att torka eller vulkanisera den adhesiva agensen. Annars kan den adhesiva agensen som till- föres fibrerna torkas genom att man utmatar den formade massan FC i en i huvudsak vertikal riktning och samtidigt tillför massan dielcktrisk värme med högfrekventa vågor. Därvid är frekvensen på vågorna inom området mellan l MHz och 300 GHz, t.ex. före- trädesvis mellan 10 MH; och 30 GHz.

Typiska exempel på adhesiva agenser som är an- vändbara för detta ändamàl innefattar syntetiskt gummi sàsom styrenbutadiengummi, akrylnitrilgummi, kloroprengummi, uretan- gummi, naturgummi, adhesiva agenser av typen polyvinyllim, adhesiva agenser av typen cellulosaacetat och adhesiva agenser av typen akryl. De kan användas i form av en latex, en emulsion eller en lösning, företrädesvis i form av en latex eller en emulsion.

I föreliggande fall kan den adhesiva agensen som beskrivits ovan användas antingen enskilt eller i olika kombinationer. Vidhäftningen kan emellertid utföras med bättre resultat genom att först förbinda de intilliggande fibrerna med en adhesiv agens av typen syntetiskt gummi och därefter behandla hela den formade massan med en adhesiv agens av typen naturgummi.

För att vara noggrann förbättras egenskapen av förenandet av de intilliggande fibrerna medelst det adhesiva agensmedlet av typen syntetiskt gummi, böjligheten av dynan i dess helhet och fri- heten för dynan från avsaknad av hysteres och frán kompression- formförândring genom att först förena de intilliggande fibrerna i den formade massan vid ställena för deras inbördes kontakt medelst den adhesiva agensen av typen syntetiskt gummi som up,- visar stor vidhäftningsförmága med de syntetiska fibrerna och genom att därefter behandla hela den formade massan med en ad- 448 986 s hesiv agens av typen naturgummi. Dessutom har det förberedande tillförandet av den adhesiva agensen av syntetiskt gummi till uppgift att höja den relativt låga adhesiva förmåga, som den adhesiva agensen av typen naturgummi uppvisar med de syntetiska fibrerna. I föreliggande fall är mängden av syntetisk gummilatex och mängden naturgummilatex som skall tillföras fibrerna önsk- värda att vara i huvudsak lika med varandra. Totalsumman för dessa mängder är i huvudsak densamma som summan som den synte- tiska gummilatexen ensam tillföres vid kända tillämpningar.

Det obearbetade eftergivliga materialet som framställts såsom ovan beskrivits tillföres en press, som är försedd med ånginjektionsmunstycke. I sagda press sammanpressas det obearbetade eftergivliga materialet vid temperaturer inom området av mellan l00°C och l40°C, företrädesvis från lO5°C till l20°C, under en tidsperiod av mellan 1 och 30 minuter, före- trädesvis mellan 2 och 10 minuter, medelst ånga som insprutas genom munstycket. Därefter minskas det pàlagda trycket och till- förandet av ånga avbrytes och den sammanpressade massan kyles såsom med luft eller vatten och bortföres från pressen. På ett sådant sätt framställes en madrass. Sagda-sammanpressning medelst ánga genomföres på ett sådant sätt, att kompressionsförhàllandet når en nivå inom området av 5 till 40%, företrädesvis från 10 till 30%, av tjockleken på det obearbetade eftergivliga mate- rialet.

Förfarandet som hittills beskrivits innefattar i huvudsak behandling av den formade massan med den adhesiva agen- sen av det slag som ovan beskrivits och därefter värmetorka och vulkanisera den adhesiva agensen och underkasta sagda massa sammanpressning medelst ånga. Det är valfritt att låta det efter- givliga materialet som har framställts med ånga ytterligare be- handlas med den adhesiva agensen och underkasta det värme för att torkas och vulkaniseras. I detta fall erhåller det efter- givliga materialet ännu bättre egenskaper genom att först under- kasta den formade massan av fibrer behandlingen med adhesion genom att använda en adhesiv agens av syntetisk gummityp, därefter värmetorka massan för att åstadkomma obearbetat eftergivligt mate- rial, därefter sammanpressa det obeärbetade eftergivliga materia- let med hjälp av ånga vid de tidigare sagda förhållandena, att underkasta ett eftergivligt material som framställts på dylikt 9 448 986 vis för en ytterligare behandling med adhesion genom att an- vända en adhesiv agens av typen naturgummi, och därefter värme- torka det eftergivliga materialet för att vulkanisera den adhe- siva agensen. Även då behandlingen med den adhesiva agensen genom- föres efter sammanpressningen med ànga, skulle den totala mängden adhesiv agens som användes innan och som användes efter samman- pressningen med ånga begränsas inom området som ovan beskrivits.

När sammanpressningen med ånga som ovan beskrivits genomföras med kompressionsförhållandet reglerat inom området mellan 5 och 40%, är ytmotstàndsförmàgan som det obearbetade eftergivliga materialet uppvisar minskad och den begynnande formminskningen som den framställda dynan blir lidande av minskas. Även efter långvarig upprepad användning uppvisar det eftergiv- liga materialet mycket förbättrad hållbarhet eftersom fenomenet av formminskning beroende på kvarvarande sträckning väsentligt minskas. Naturligtvis kan tillförandet av ángtryck ske stötvis eller kontinuerligt för att passa tillfället.

Nu skall föreliggande uppfinning beskrivas mer ingående med hänvisning till ett utföringsexempel.

Exempel: Tredimensionella böjda korta fibrer med en längd av ca 60 mm framställda genom att förena och vrida 300 deniers polyestermonofibrer till en slutlig fiber med 300.000 denier i tjocklek genom ett förfarande som beskrives i amerikanska paten- tet nr 4.154.051 sammanpressades till en massa, underkastades nálningsbehandling vid ett förhållande av ca 16 nålar per 100 cmz, fuktades med en adhesiv latexagens av typen styrenbutadiengummi (SER), torkades medelst varmluft vid en temperatur av l20°C under 30 minuter, nersänktes i en latexadhesivagens av typen naturgummi som bestod av 100 viktsdelar naturgummilatex (60% räknat pà vikten fasta partiklar), 1 till 3 viktsdelar av en svaveldispcrsant, 6 till 7 viktsdelar av zinkvitt, 1 till 3 viktsdelar av en vulkani- seringsaccelerator av typen ditiokarbamat (Noxeller PX) och 30 viktsdelar vatten, därefter upplyftes det i vertikal riktning från latexen och utsattes för dielektrisk värmning genom hög- frekventa vågor med en frekvens av 2450 MH: vid en energiàtgàng av ca'l Kwh/cm3 för att framställa ett obearbetat eftergivligt material. Det obearbetade eftergivliga materialet uppvisade en bulkdensitet av 0,07 g/cm3 och bildades av 33 viktprocent av 448 986 io fibrer, 17 viktprocent av naturgummi (fast innehåll) och 50 viktprocent av SBR (fast innehåll).

Den framställda plana plattan av obearbetat efter- givligt material uppdelades i förutbestämda storlekar, trans- porterades in i en press som uppvisade ett ånginjektionsmun- stycke, sammanpressades medelst ånga av 1 atmosfär vid en temperatur av l00°C under 3 minuter till en bestämd tjocklek (kompressionsförhållande). Därefter befriades den fràn det pâ- lagda trycket och kyldes medelst luft för att bilda ett efter- givligt material. Sagda eftergivliga material testades beträf- fande fysiska egenskaper medelst metoden enligt Japanese Indust- rial Standard (JIS) K-6382, med nödvändiga modifikationer. Re- sultaten visas i tabell 1. Resultaten enligt sagda tabell visas grafiskt i fig. 10. I diagrammet representerar kurvan A förhål- landet av storleksökningen i förhållande till sammantryckning och kurvan B representerar den överblivna spänningen i jämförelse med kompressionsförhållandet. Kurvan B representerar 100% över- bliven spänning. p» 448 986 ll . :ouozwumc >m mcdšwcflë . umcxoouoß mscä. wnë wv :oo :ouøåvän >m media msÉ was mcuwuw> umcxuouon 3; :oumåuæwwuoccnwz H .m . ._.mc«§m:fi:=uow= was møw>m Eow ©m> Hmcxoouon :ocoflwmouåöx uouwo uoccß fiwcumwmcßwmwofimsöx .N .mcflcxmuon Eocom mufifimšuo EQw xofixuofiumcoflwmoumâx Éowfi :m uwmu: :oxoflxuofiumcoflwwoufimäm 3 æm.. oåw oåw 0.2» »än män mêm om NH mm.. o.mw måw mJë mmm mån mâm mm i Q mšw NGN QS i? maa ïë om 3 N 1 mä. maa . mä ïmw 13 _18 Q m m + .ïßm æåw wimm måm möm mig 3 w NT wâw mån mßm Adm ßšm wâw mm ß E+ møå 0.3 Nam 13 1% WR om m m? .HÃN måm ïwm Émm måw få. mm m m~+ .Iæfl .ïwm mmm Náw qmw »Lmæ om v O? 12 _13 ga M_E ...R man 2 m ä? 13 mäm .tå ämm QJN 13 3 N É+ wÉ Hšmm mån mïmß wåw mån m ._.. .m S. a .mä .as 2 .så .må .äs få ...å umš mmm omcmflwcumw :oflmmoumšx :oflmwoumzox xofixuo .nu uofñuw: xofixuofiu ovan; dwzuww vñmuom :muocwuwm xoæfi »Gamo uøuwø lwcøflwmouåcox Ömflocflšwom lomfiøccæmom mcoflmwoumcöz :Oflwmuunäbx ...Oëuwz xøfixuonm. a .u4mm<.fi

Claims (4)

448 986 12 P a t e n t k r a v ___________________ s

1. Förfarande för framställning av ett eftergivligt material, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att det innefattar stegen av att man sammanpressar tredimensionella böjda korta syntetiska enfibriga trådar (2), som har en tjocklek av mellan 30-2000 denier, till att bilda en formad fibermassa (Fb), att man tillför en bindemedelsagens, som uppvisar en mängd av fasta partiklar som ligger inom området av 10 till 300 g per 100 g fibrer, till den formade fibermassan, att man därefter värmer den formade massan och därigenom torkar bindemdelsagensen som vidhäftar de korta fibrerna samt förenar intilliggande fibrer vid ställena för deras inbördes kontakt, samt att man tillför tryck till det framställda eftergivliga råämnet i närvaro av ånga och därigenom sammanpressar detsamma med ett sammanpress- ningsförhâllande, som ligger inom området av 5 till 40%, så att det sammanpressade framställda eftergívliga ràämnet upp- visar en densitet inom omradet av 0,01 till 0,5 g/cm3.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e - t e c k n a t d ä r a v, att sammanpressningen utföres till en nivå, som ligger inom området av 10 till 30% under det tryck, som uppstår vid närvaro av ånga.

3. Förfarande enligt något av ovan angivna patent- krav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att man låter den formade massan behandlas med nálning eller gnidning innan binde- medel tillföres densamma.

4. Förfarande enligt något av ovan angivna patent- krav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att det vidare inne- fattar ytterligare tillföring av en bindemedelsagens till det eftergivliga materialet samt värmning och torkning av sagda material, som är fuktat med bindemedelsagensen. f.) D: