DE2453626C3 - Verfahren zum Behandeln eines ganz oder teilweise aus thermoplastischen Fasern bestehenden Nadelvlieses J W Suominen Oy, Nakkila (Finnland) - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln eines ganz oder teilweise aus thermoplastischen Fasern _2J bestehenden Nadelvlieses, bei dem das in Form einer Bahn vorliegende Nadelvlies unter Anwendung von Wärme mechanisch verdichtet wird.

Aus der DL-PS 82 218 ist bereits ein Verfahren zur Behandlung einer Faservliesbahn bekannt, bei dem die y, in bekannter Weise hergestellte Vliesbahn nach der Imprägnierung einer Glatt- und Walkbehandlung in der Vliesebene in Verbindung mit einer Wärmebehandlung unterworfer, wird. Dadurch soll vine gleichmäßige Fasermengenverteilung in der Vliesebene, gleichmäßige Vliesdicke, gleichmäßige Festigkeit des Vlieses in allen Richtungen sowie eine hohe Porosität des Vlieses gewährleistet werden. Das bekannte Verfahren dient also im wesentlichen zur Vergleichmäßigung einer Vliesbahn unter Beibehaltung einer hohen Porosität der ^₀ Vliesbahn, es kann aber eine Verfilzung zu einem lederähnlichen Produkt ohne Imprägnierung nicht erzielt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, aus einem ganz oder teilweise aus thermoplastischen Fasern bestehenden ^₅ Nadelvlies ein filzähnliches Produkt, das im wesentlichen Naturleder ahnlich ist, herzustellen.

Gelös; wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist. daß auf die gesamte Nadelvliesbahn j₀ oder nur auf Bereiche derselben mehrmals pro Sekunde sich wiederholende Stöße oder Schläge auf die Oberfläche ausgeübt werden, wobei diese pulsierende Druckbehandlung nur solange durchgeführt wird, bis die Oberfläche der Fasern erweicht.

Die durch die pulsierende Druckbehandlung erzielte Temperaturerhöhung ist darauf zurückzuführen, daß sowohl durch Aneinanderreihen der Fasern Reibungswärme entsteht als auch durch die mechanische Beanspruchung in den Fasern selbst Reibungswärme ^ freigesetzt wird. Durch die entstehende Wärme wird die Oberfläche der Fasern zum Erweichen gebracht und die jeweils erweichten Fasern werden unter Verformung gegen benachbarte Casern gedruckt, ohne jedoch mit diesen /u verkleben. Die Casern erhallen ähnlich wie die ^₅ Casern in Naturlcdcr eine verschiedenartige willkürliche Oberfläi"hcnform und werden dadiir h eng miteinander verkettet Die Erwärmung -larf nicht bis zum vollständigen Schmelzers des Fasermaterials und bis zu Agglomeration der Fasern durchgeführt werden, IDi< Erwärmung muß bei einer Temperatur unterhalt' de Schmelzpunktes des Fasermaterials unterbrochen wer den, muß jedoch solange aufrechterhalten werden, dal gemäß der Erfindung wenigstens die Oberflächenlagi der Fasern nahezu oder vollständig plastisch wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfah rens nach der Erfindung; wird die Nadelvliesbahn vo der pulsierenden Druckbehandlung auf eine Tempera tür dicht unterhalb de;, Beginns der Erweichung de thermoplastischen Fasern vorerwärmL

Die Nadelvliesbahn kann ausschließlich aus syntheti sehen Fasern bestehen, obwohl unter verschiedenei Proportionen mit Naturfasern gemischte Materialien, s< unter einem Verhältnis von 50:50 gemischte Materialien gleichfalls verwendbar sind. Geeignete thermoplasti sehe Fasern sind zum Beispiel Fasern aus Polypropylen Polyester, Polyvinylalkohol, Polyamid, Pdyacrylnitri und Polyvinyl. Glasfasern und dergleichen könnet gleichfalls in der Gruppe thermoplastischer Fasen aufgeführt sein. Die Fasern können gleichfalls dk obengenannten schrumptiahigen Fasern umfassen.

Bei der kontinuierlicher Fertigung bzw. Serienfertigung kann das von der Nadelmaschine erhaltene halbfertige Produkt zürn Zwecke der Vorerwärrnunj auf erforderliche Tempciratur durch einen Heizoler oder ein Infrarot-Heizfeld hindurchgeleitet werden Danach wird die Vlieshahn in eine Vorrichtung eingegeben, in welcher die Fasern äußerst enj aneinandergedrückt werden. Wie schon erwähnt, soller die Fasern nicht kleben cder aneinanderhaften, da de; zu einem vergleichsweise steifen und harten Endprodukt führen würde. Nach Erfordernis kann eine geeignete Avivage auf die Faseroberflächen aufgetragen werden, um deren Klebung zu verhindern.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung können herkömmliche Vorrichtungen oder Apparate benutzt werden, wie sie Fachleuten geläufig sind. Die zum Verfahren verwendeten Vorrichtungen stellen infolgedessen keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung dar.

Die pulsierende Kompression oder Verdichtung kann auch mit Hilfe zweier Paare von Preßwalzen großen Druchmessers vorgenommen werden, welche in Bewegungsrichtung der Vliesbahn Abstand besitzen. Eine Reihe von Preßrollen kleineren Durchmessers sind zwischen den Preßwalzen vorgesehen, wodurch eine gewisse beabsichtigte Längsstreckung der Materialbahn erreicht wird, bevor diese den Spalt eines zweiten Paares im Durchmesser großer Pr.-3walzen erreicht. Vorzugsweise ist die Preß- oder Andrückkraft im ersten Walzenspalt kleiner als im letzten Walzenspalt und nimmt allmählich zu, wenn sie von irgendeinem Spalt zum nachfolgenden Spalt eines der dazwischen befindlichen Preßrollenpaare kleineren Durchmessers gelangt. Bei einer Anordnung dieser Art wird die Bahn vorzugsweise zwischen Trägerbändern, vorzugsweise zwischen Stahlbändern bewegt, vergleichbar einer Papierbahn, die zwischen den Trocknungsfilzen der Papierherstellungsmasrhine bewegt wird. Die Vorerwärmung der Materialbahn kann in gewissen Fällen gleich/eilig mit der zuvor genannten rein mechanischen Bearbeitung vorgenommen werden.

Bei der bevorzugten Verfahrensweise wird das Fascrrratcrial soweit vorerwärmt, daß die Erweichung nahezu beginnt, d. h. beispielsweise auf eine Temperatur von 80—100°C wonach das Fasermaterial einer

mechanischen Schlag;- oder Hammerbehandlung unterzogen wird. Durch dieiies Schlagen oder Hämmern wird das Fasermaterial eii|{er oder dichter, während seine Temperatur als Folge der mechanischen Behandlung weiter ansteigt, beispielsweise um zwischen 25-50⁰C. Dadurch erreichen die Fasern die Erweichungstemperatur, welche für die erforderliche Plastizität benötigt wird. Als Folge der Schlagbehandlung werden die Fasern in einer einer Nietverbindung vergleichbaren Weise miteinander verbunden.

Die Schlag- oder Hiimmerfrequenz kann im Bereich von 200 bis 1500 Takten pro Minute liegen, was jedoch nur ein Beispiel der Arbeitsgeschwindigkeit darstellt Die Bearbeitung kann mit Hilfe der vorstehend genannten Preßwalzenanordnung durchgeführt werden. Sie kann auch mittels einer Platte durchgeführt werden, die auf einer quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn sich entreckenden Welle angeordnet ist. Ein Ende, vorzugsweise das bewegungsaufwärts befindliche Ende der Platte ist mittels einer Stange mit einer Kurbelwelle bzw. min einem Rad verbunden. Die Schlag- oder Taktlänge kann beispielsweise 5—10 mm öder dergleichen betrugen, unterhalb dieser Schiagpiatte befindet sich eine wahlweise erhitzte und/oder vibrierende Federabs tutzung. Das Fasermaterial bewegt sich aus einer Vorheizeinrichtung zwischen der Schlagplatte und der Abstützung und wird anschließend aufgewickelt oder erneuter Behandlung unterworfen. Die Schlagbehandlung kann auch durch andere an sich bekannte Vorrichtungen durchgeführt werden, so beispielsweise mittels pneumatischer Einrichtungen.

Die oben beschriebene Behandlung kann nach Wunsch ein ode- mehrere Male durchgeführt bzw. wiederholt werden, falls sich dies ^:m Hinblick auf das fertige Produkt als erwünscht erweist, so wie beispielsweise auf herkömmliche Weise in d«r Nadelmaschine genadelte Vliesbahnen wiederholt genadelt werden können.

Bei einem Vergleich des Verfahrens gemäß der Erfindung mit bekannten Schrumpfverfahren ist zu erkennen, daß die Dichte des Faservlieses etwa um das 2,5fache steigt, während die Zugfestigkeit auf das 4 bis 5fache steigt, wie Untersuchungen an Produkten verschiedener Dicke ergeben haben.

Das durch das Verfahren gefertigte Produkt ist sehr dicht, wobei sein Luftgehalt unterhalb von 20% liegt. Es besitzt ausreichend mechanische Festigkeit in jeder Richtung. Es kann für Zwecke eingesetzt werden, für welche es bisher benötigt wurde, beispielsweise als Leder, als derb gewebte Bahn bzw. als fester Filz, wobei es wie alle aufgeführten Materialien gegenüber Gasen durchlässig ist, so beispielsweise gegenüber Luft. Das Produkt somit »atmungsfähig«, was ein Erfordernis bei vielen Anwendungsfällen darstellt.

Die Dichte des fertigen Produkts ergibt sich aus Beobachtungen der Oberfläche, welche so glatt ist, daß sie durch Oberflächenanstrich fertigbehandelt werden kann. Die Enden der zur Oberfläche des Produktes sich erstreckenden, senkrecht dazu stehenden Fasern werden während der vorgenannten Behandlung abgeflacht, &> so daß die an der Oberfläche bestehenden Faserenden etwas expandiert oder ausgeweitet sind und dem Ende einer Keule ähneln. Diese Form nehmen sie durch die Wärme und die Schlagbearbeitung ein. Als Folge davon wird die genannte Oberflächendichte und Glattheit des Produktes erzielt

Nachfolgend sind einige Beispiele erzielbarer numerischer Werte aufgeführt, nachdem da« erfindungsgemäß gefertigte Produkt Testverfahren unterzogen wurde. Das Rohmaterial bestand aus schrumpffähigen Polyesterfasern von 1,5 Denier einer Fase/länge von 50 mm. Innerhalb einer Nadelmaschine wurde das Rohmaterial in ein doppelt genadeltes Faservlies überführt, welches ein Gewicht von 280 g pro Quadratmeter aufwies. Das Faservlies wurde nachfolgend in zwei Behandlungen (Wärme- und Schlagbehandlung) auf eine Dicke von 0,4 mm gehämmert Die Zugfestigkeit dieses Faservlieses nach herkömmlicher Wärmebeha.ildung, jedoch vor Wärmebehandlung gemäß der Erfindung betrug: In Querrichtung 42 kp/cm² und in Längsrichtung 71 kp/ cm². Nach Behandlung betrugen die Werte 124 kp/cm² und 250 kp/cm². Bei einem Produkt von 0,8 mm Dicke betrugen die erzielten Festigkeitswerti: 174 kp/cm² und 289 kp/cm². Die Dichte des Produktes wurde infolge der Behandlung auf ein spezifisches Gewicht von 1,17 gesteigert (das spezifische Gewicht iier Faser selbst beträgt 138), während dasselbe Produkt nach Schrumpfung durch Heißwasser ein spezifisches Gewicht von nur 0,48 erreichte. Das bedeutet, daß die durch das Verfahren gemäß der Erfindung erzielbart Dichte etwa 2,5 mal so groß ist als die durch herkömmliche Verfahren erzielte Dichte. Zum Zwecke des Vergleichs sei erwähnt, daß die Zugfestigkeit guten Chromleders zwischen 200—350 kp/cm² beträgt, während genarbtes Spaltleder Werte der Zugfestigkeit zwischen 100—150 kp/cm² besitzt. Das durch das Verfahren gemäß der Erfindung gefertigte Produkt kann erweicht werden, so beispielsweise gefettet oder mprägniert, und auf andere Weise wie Naturleder behandelt werden. Hinsichtlich Weicheit und Porosität ist i:s beispielsweise vergleichbar mit Nappaleder.

Wie vorstehend erwähnt ist, k^nn die mit der Nadelmaschine genadelte Bahn nach Wunsch nur an bestimmten Flächen bearbeitet werten. Zu diesem Zweck wird die pulsierende mechanische Behandlung — die Schlagbehandlung — nur an ge vissen Strecken oder Streifen vorgenommen, welche eil en Abstend von 6 —8—10 mm oder jeden geeigneten Abstand vom anderen Streifen einnehmen kann. Auf diese Weise kann man selbst einem ziemlich dicken Elodenteppich die nach dem Auflegen erforderliche Weisheit und erforderliche Federelastizität verleihen, so daß sich der Teppich am Boden selbst anpaßt u id sogar ohne Verkleben in seiner Lage verbleibt, /'wischen diesen dicken Streifen sind Zonen des Materi ils, welches den ursprünglichen Zustand nach Verlasse, der Nadelmaschine besitzt. Anstelle der Streifer können auch punktförmige Flächen oder andere F01 mgebungen ;ur Anwendung gebracht werden. Falls c e mechanische Behandlung in Rollpiessen oder Walz Kessen vorgenommen wird, dann kann man die Walz η in geeigneter Weise profilieren, um an der Oberfläd e der Bahn ein bestimmtes Muster zu erzeugen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln eines ganz oder teilweise aus thermoplastischen Fasern bestehenden Nadelvlieses, bei dem das in Form einer Bahn vorliegende Nadelvlies unter Anwendung von Wärme mechanisch verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf die gesamte Bahn oder nur auf Bereiche derselben sich mehrmals pro Sekunde wiederholende Stöße oder Schläge auf die Oberfläche ausgeübt werden, wobei diese pulsierende Druckbehandlung nur solange durchgeführt wird, bis die Oberfläche der thermoplastischen Fasern erweicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn vor der pulsierenden Druckbehandlung auf eine Temperatur dicht unterhalb des Beginns der Erweichung der thermoplastischen Fasern vorerwärmt wird. _Μ