DE3302710C2 - Verfahren zum Herstellen eines vliesartigen Flächengebildes mit implantierten Fasern sowie ein vliesartiges Flächengebilde mit darin implantierten Fasern - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines vliesartigen Flächengebildes mit implantierten Fasern sowie ein vliesartiges Flächengebilde mit darin implantierten FasernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
vliesartigen Flächengebildes mit implantierten Fasern, mit
folgenden Verfahrensschritten:
- - Auflegen einer Faserbahn mit einem Grundgewicht von 5 bis 80 g/m², bestehend aus Fasern, die kürzer sind als 100 mm auf eine dehnbare elastische Schaumlage mit offenen Poren und einer Dicke von weniger als 5 mm zum Bereitstellen des zu behandelnden Ausgangsmaterials,
- - Zuführen des zu behandelnden Materials zu wasserundurchlässigen Stützauflagern mit glatten Oberflächen, welche Stützauflager zumindest an der Oberfläche angemessen hart sind,
- - Durchführen einer Hochenergiebehandlung des Ausgangsmaterials mit Wasserdüsenstrahlen, die aus in einem vorbestimmten Querabstand voneinander über den Stützauflagern angeordneten Öffnungen mit einem Düsendruck von mehr als 15 kg/cm² aufgebracht werden,
- - gleichzeitiges Strecken der geschäumten Lage um 10% oder mehr,
- - wobei die Wasserdüsenstrahlen säulenartig sind und senkrecht nach unten von der Seite der Faserbahn aus auf das Ausgangsmaterial gestrahlt werden, so daß die kurzen Fasern der Faserbahn zumindest von einer Oberfläche der geschäumten Lage in einem durch abwechselnd angeordnete Zonen hoher und niedriger Dichte definierten Muster tief in das Innere implantiert werden, und die kurzen Fasern nicht nur auf der Oberfläche miteinander verflochten oder verfilzt, sondern auch mit dem Material der Oberfläche und dem Inneren der geschäumten Lage verankert sind.
Des weiteren wird ein vliesartiges Flächengebilde
mit darin implantierten Fasern angegeben.
Aus der DD 2 10 086 ist ein Flächengebilde mit Schaumstoffkern
bekannt, bei dem in eine Schaumstofflage infolge multipler
Vernadelung mittels Feltingnadeln Fasern eingearbeitet
sind. Die Fasern können so vernadelt werden, daß sie an
einer Seite oder auch an beiden Seiten einen Flor bilden.
Ein Flächengebilde, bei dem durch Vernadelung von Fasern
ein Flor gebildet wird, ist sehr kostenintensiv, und es können
auch nur Fasern bestimmter Abmessungen verwendet werden.
Aus der US 3 969 561 ist ein vliesartiges Gebilde bekannt,
dessen Fasern streifenförmig angeordnet sind. Dabei sind
die Fasern zweier nebeneinanderliegender Streifen normal
zueinander gerichtet, z. B. die Fasern des einen Streifens
in Maschinenrichtung, die des anderen quer zur Bahnrichtung.
Bei der Herstellung eines solchen Produkts werden die
Fasern einem Luftstrahl beigegeben, der eine Trägerbahn beaufschlagt,
die diesem mit Fasern befrachteten Luftstrom
unter einem Gitter aus Längsstäben ausgesetzt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
auszugeben, mittels welchem einfach und kostengünstig ein
elastisches, vliesartiges Flächengebilde mit darin implantierten
Fasern hergestellt und ein multiplikativer Effekt
der Eigenschaften der Trägerlage und der implantierten Fasern
erzielt werden kann.
Des weiteren soll ein solches vliesartiges Flächengebilde
angegeben werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Hauptanspruchs sowie des Anspruchs 8 gelöst.
Erfindungsgemäß sind, wie im Hauptanspruch beschrieben, die
kurzen Fasern einer gewünschten Länge und eines gewünschten
Grundgewichts ohne besonderen Klebstoff oder Binder in eine
dehnbare und elastische geschäumte Lage von der Oberfläche
her in das Innere eingesetzt, um ein vliesartiges Flächengebilde,
im folgenden Vlies genannt, herzustellen, bei dem
die kurzen Fasern nicht nur an der Oberfläche miteinander
verfilzt, sondern auch mit dem Material der geschäumten
Lage sowohl in der Oberflächenebene als auch im Inneren in
komplizierter Weise verankert ist, so daß dieses vliesartige
Flächengebilde eine dehnbare Elastizität besitzt, die
im wesentlichen derjenigen entspricht, die der geschäumten
Lage innewohnt. Das Vlies vermittelt an seiner Oberfläche
das Erscheinungsbild wie auch das Gefühl eines Tuches.
Des weiteren weist das erfindungsgemäße Vlies den Vorteil
auf, daß die kurzen Fasern nicht leicht aus der geschäumten
Lage fallen. Demzufolge kann das erfindungsgemäße Vlies
vorteilhafterweise als Material für Produkte verwendet werden,
die während ihres Gebrauchs federnd gegen menschliche
Haut gedrückt oder gepreßt werden. Das erfindungsgemäße
Verfahren gestattet die wiederholte Verwendung von Wasserdüsenstrahlen
für eine wirkungsvolle Behandlung des
Anfangsmaterials und gestattet als Folge die Herstellung eines
vliesartigen Flächengebildes mit hervorragenden Eigenschaften,
wie oben beschrieben, in einer Massenproduktion
mit grundliegend niedrigen Kosten.
In den Unteransprüchen sind weitere günstige Ausgestaltungen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
nach Anspruch 1 und des vliesartigen Flächengebildes nach Anspruch 8
angegeben.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil eines schematisch dargestellten
erfindungsgemäßen vliesartigen Flächengebildes,
Fig. 2 und
Fig. 3 jeweils einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 1
in schematischer Darstellung,
Fig. 4 eine Ansicht einer schematischen Schnittdarstellung
durch die Dicke des zu behandelnden Ausgangsmaterials,
um das Prinzip darzustellen, mittels welchem die
Wasserdüsenstrahlen bei der Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens auf das zu behandelnde Ausgangsmaterial
einwirken,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer als Auflager dienenden
Walze, von der in Fig. 4 lediglich eine dargestellt
ist, und von Düsenmitteln, die dieser Walze
zugeordnet sind,
Fig. 6 eine schematische Seitenansicht, in welcher die Vorrichtung
zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens
dargestellt ist, und
Fig. 7A
bis D jeweils vertikale Schnitte durch Ausführungsformen
einer Öffnung, die am Boden jedes Düsenmittels ausgeformt
ist.
Es wird nun auf die Fig. 1, 2 und 3 Bezug genommen, worin
das vliesartige Flächengebilde 1 aus einer dehnbaren und federnden geschäumten Lage
2 und kurzen Fasern 3 besteht. Die kurzen Fasern 3 werden von
einer Oberfläche der geschäumten Lage 2 her so tief wie möglich
in das Innere des vliesartigen Flächengebildes 1 implantiert, wie es in Fig. 2 dargestellt
ist. In dem in Fig. 3 dargestellten vliesartigen Flächengebilde 1 sind die
kurzen Fasern 3 von einer Oberfläche der geschäumten Lage 2 durch
die letztere außerhalb einer anderen Oberfläche oder von der
gegenüberliegenden Oberfläche so tief als möglich in das Innere
der genannten geschäumten Lage 2 implantiert. Wie dem auch sei,
die kurzen Fasern 3 sind auf der geschäumten Lage 2 in einem gestreiften
Muster aufgebracht, das durch abwechselnd und in regelmäßigen
Abständen in Querrichtung des vliesartigen Flächengebildes 1 angeordnete Zonen
hoher Dichte 4a und solchen niedriger Dichte 4b gebildet wird.
Diese Art der Implantation ist dadurch gekennzeichnet, daß die
kurzen Fasern 3 nicht nur an einer oder an beiden Oberflächen
der geschäumten Lage 2 miteinander verfilzt sind, sondern in
komplizierter Weise mit dem Material der geschäumten Lage entlang
der Oberflächen und dem Inneren verankert und verriegelt
sind.
Die geschäumte Lage 2 kann aus einem Polyurethanschaum, wie
z. B. solchen bestehen, die aus Reaktionen zwischen gesättigtem
Polyester und Isocyanate, Polyäther und Isocyanate und Rizinusöl
(Castoröl) und Isocyanate erhalten werden, oder aus geschäumter
Cellulose, in jedem Fall müssen offene Poren vorhanden
sein. Eine geschäumte Lage mit geschlossenen Poren würde das Verriegeln
der kurzen Fasern mit dem Material der geschäumten Lage
und somit das Implantieren schwierig machen. Darüber hinaus würde
eine Lage mit geschlossenen Poren es unmöglich machen, Luftdurchlässigkeit
und Wasserabsorptionsfähigkeit für das erfindungsgemäße
vliesartige Flächengebilde 1 zu erzielen, wenn diese Eigenschaften gewünscht
werden.
Die kurzen Fasern 3 können eine Länge von weniger als 100 mm aufweisen.
Würden die Fasern eine Länge von mehr als 100 mm aufweisen,
so würde dies weniger Faserenden ergeben und ein zu geringes
Verfilzen der Fasern miteinander zur Verhinderung des Herausfallens
der Fasern aus der geschäumten Lage während des Gebrauchs des
vliesartigen Flächengebildes, soweit Fasern mit einem gleichen Gewicht verwendet würden,
wie das solcher mit einer Länge von weniger als 100 mm. Es wird
keine besondere Grenze der unteren Faserlänge gesetzt, jedoch würde
eine Verwendung von Fasern, die einheitlich kürzer als 5 mm
sind, dazu führen, daß das gegenseitige Verfilzen der Fasern ungenügend
ist, um sie vor dem Herausfallen aus der geschäumten Lage
zu bewahren, obwohl das Einsetzen dieser Fasern in die geschäumte
Lage 2 erleichtert würde. Dementsprechend können Fasern mit einer
Länge kürzer als 5 mm wirksam nur in Kombination mit Fasern verwendet
werden, die länger als 30 bis 50 mm sind. Als Material für
die kurzen Fasern 3 kann verwendet werden: Naturfasern, wie Seide,
Baumwolle und Flachs, regenerierte Fasern wie Rayon und Cupro-Ammoniumrayon,
halbsynthetische Fasern wie beispielsweise Acetat
und Premix, synthetische Fasern wie Nylon, Vinylon, Vinylidene,
Vinylchlorid, Polyester, Acryl, Polyäthylen, Polypropylen, Polyurethan,
Benzoate und Polyclar. Diese Fasern können unabhängig
voneinander oder in Kombination zur Anwendung gelangen. Obwohl keine
besondere Grenze für den Feinheitsgrad dieser kurzen Fasern gesetzt
wird, so wird es doch bevorzugt, kurze Fasern mit einem Denier zu
verwenden, das so fein wie möglich ist.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung zum Ausführen des
erfindungsgemäßen Verfahrens. Es sind eine Vielzahl von Walzen 6
als wasserundurchlässige Auflager in einem vorgegebenen Abstand
entlang des Wegs des zu behandelnden Ausgangsmaterials 5 angeordnet
vorgesehen, wobei sich über den jeweiligen Auflagern 6 Düsenmittel
7 befinden (vergleiche auch Fig. 5). Jedes Düsenmittel 7
weist ein langes Rohr mit an der unteren Wandung ausgebildeten
Öffnungen mit einem Durchmesser von 0,05 bis 0,2 mm im Durchmesser
auf, die in einem Abstand von 0,5 bis 10 mm längs des Rohrs vorgesehen
sind, so daß diese Öffnungen der Oberfläche des zugeordneten
Auflagers 6 gegenüberliegen. Des weiteren sind ein Transportband
8, ein Paar Zuführungswalzen 9 und eine Führungsrolle 10
auf einer Seite der Auflagerwalzen und ein Paar von Zugwalzen
11 mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die höher ist als diejenige
der Zuführungswalzen 9, am anderen Ende der Auflagerwalzen 6
vorgesehen. Jedes der Düsenmittel 7 ist über ein zugeordnetes
Druckregulierventil 12 mit einem Verteilerbehälter 13 verbunden,
welcher seinerseits mittels einer Leitung 14 mit einem Filterbehälter
15 in Strömungsverbindung steht. Der Filterbehälter 15
ist an eine Druckpumpe 17 angeschlossen, die mittels eines Motors
16 angetrieben wird. Die Druckpumpe 17 ist ihrerseits mittels
einer Leitung 18 mit einem Vorratstank 19 verbunden. In einem
Raum, der sich unter den Auflagerwalzen 6 und den Zugwalzen 11
erstreckt, ist ein trogartiger Auffangbehälter 20 vorgesehen,
der über eine Rohrleitung 21 und einen Filterkasten 22 in Strömungsverbindung
mit dem Vorratsbehälter 19 steht. Das Wasser des Behälters
19 wird mittels der Druckpumpe 17 unter Druck gesetzt,
mittels des Filterbehälters 15 gefiltert und anschließend von
dem Verteilbehälter 13 zu den einzelnen Düsenmitteln 7 verteilt
und durch die Öffnungen der Düsenmittel 7 auf die Auflager 6 gespritzt.
Das zu behandelnde Ausgangsmaterial 5 besteht aus einer dehnbaren
und elastischen geschäumten Lage 2, die von den Zuführungsrollen
9 über die Führungsrolle 10 zu den Auflagerwalzen 6 geführt wird,
und einer Bahn 3a aus kurzen Fasern 3, die mittels des Transportbandes
8 herangeführt wird, so daß sie auf der geschäumten
Lage 2 zu liegen kommt. Das Ausgangsmaterial 5 wird einer Hochenergiebehandlung
mit säulenartigen Wasserdüsenstrahlen ausgesetzt,
die aus den Düsenmitteln 7 durch die darin vorgesehenen Öffnungen
austreten, wobei die geschäumte Lage 2 zwischen den zwei Walzenpaaren
9 und 11 in Längsrichtung gedehnt wird. Wenn die Wasserdüsenstrahlen
ihre Einwirkung auf das Ausgangsmaterial 5 beendet
und ihre Energie verloren haben, wird das Wasser in den Auffangbehälter
20 abgeleitet, durch den Filterkasten 22 gefiltert und
in den Tank 19 rezirkuliert.
In Fig. 4 ist das Prinzip dargestellt, mit welchem die Wasserdüsenstrahlen
auf das Ausgangsmaterial einwirken. Die Wasserdüsenstrahlen
23a wirken auf das Ausgangsmaterial nicht nur in
der Weise ein, daß sie die Kurzfaserbahn 3a und die geschäumte
Lage 2 durchdringen, sondern sie werden von dem Auflager bzw.
den Auflagerwalzen 6 zurückgeworfen und durchdringen die beiden
Einzelkomponenten erneut. Auf diese Weise wird die geschäumte
Lage 2 und das Kurzfaserband 3a in einer Interaktion von Wasserdüsenstrahlen
23a und zurückgeworfenen Strahlen behandelt. Als
Folge davon werden die kurzen Fasern 3 in der Bahn 3a dreidimensional
bewegt und wirksam in die geschäumte Lage 2 implantiert,
wobei die Art und Weise bereits in Verbindung mit den Fig. 1,
2 und 3 erläutert wurde.
Um eine derartige Behandlung mit hoher Wirksamkeit zu erzielen,
müssen mindestens die folgenden Erfordernisse A, B, C und D erfüllt
sein:
- A. Die geschäumte Lage 2 muß vom Typ her offenporig sein und eine Dicke von weniger als 5 mm aufweisen,
- B. die Wasserdüsenstrahlen müssen mit einem Druck höher als 15 kg/cm², vorzugsweise höher als 25 kg/cm² aufgebracht werden,
- C. die Oberflächen der Auflager bzw. Auflagerwalzen sollten eine angemessene Härte aufweisen, größer als 50°, vorzugsweise größer als 70° in Übereinstimmung mit JIS (Japanese Industrial Standard) -K 6301 Hs, und
- D. während der Behandlung des Ausgangsmaterials 5 mit den Wasserdüsenstrahlen 23a muß die geschäumte Lage 2 in Längsrichtung oder in Querrichtung in einer Dehnung von 10% oder mehr gehalten werden.
Wenn diese Bedingungen nicht vollständig erfüllt werden, wird es
schwierig, eine wirksame Verfilzung der kurzen Fasern 3 der
Bahn 3a, eine Verankerung der kurzen Fasern 3 mit dem Material der
geschäumten Lage 2 und somit ein sicheres und verläßliches Einsetzen
dieser kurzen Fasern 3 in die geschäumte Lage 2 zu erzielen,
selbst wenn das Ausgangsmaterial 5 über eine längere Zeit mit
den Wasserdüsenstrahlen 23a behandelt oder die Öffnungen, durch welche
die Wasserdüsenstrahlen 23a aufgebracht werden, in einer Ebene
so niedrig wie möglich über dem Ausgangsmaterial angeordnet
werden. Der Grund liegt darin, daß der geschäumten Lage 2 ein
Kisseneffekt innewohnt, unter welchem die Energie der Wasserdüsenstrahlen
23a, die auf die Bahn 3a aus kurzen Fasern 3 einwirkt, von
der geschäumten Lage 2 absorbiert wird. Des weiteren würde die Ladung
der Wassermenge, die bereits auf das Ausgangsmaterial 5 eingewirkt
und ihre Energie verloren hat, Wellen und Falten in dem
Ausgangsmaterial 5 entlang der Erstreckung, die zu behandeln ist,
verursachen und die Behandlung erschweren, wenn nicht die geschäumte
Lage 2 um 10% oder mehr gedehnt würde. Wenn die geschäumte
Lage 2 unter einem ausreichenden Zug steht, um das
Dehnen zu erreichen, wird demgegenüber der Kisseneffekt vermindert,
d. h. die Dicke der geschäumten Lage 2 wird reduziert und
die Zellen gedehnt, um das gegenseitige Verfilzen der kurzen Fasern
3, das Verankern und Verriegeln der Fasern 3 mit dem Material der
geschäumten Lage 2 und das Implantieren dieser kurzen Fasern 3 in
diese Lage 2 zu erleichtern. Wie eingangs beschrieben, beabsichtigt
die vorliegende Erfindung, eine Elastizität in beiden Richtungen
der Dicke und in der Länge (d. h. Kissencharakteristika und Dehncharakteristika)
zu erzielen. Eine derartige Elastizität wird
nur dann erzielt, wenn die Behandlung zum Faserimplantieren an
einer geschäumten Lage 2 durchgeführt wird, die in Längsrichtung
oder in Querrichtung gedehnt ist.
Es wird hier darauf hingewiesen, daß die Elastizität des vliesartigen Flächengebildes
1 in beide Richtungen allgemein von der Elastizität der geschäumten
Lage 2 abhängt, wobei jedoch der elastische Bereich gesteuert
wird von der Stärke, mit welcher die kurzen Fasern 3 mit
dem Material der geschäumten Lage 2 an der Oberfläche und im
Inneren verankert und verriegelt sind, wie es mittels der folgenden
Formel ausgedrückt ist:
a = b + c - Δd,
worin gilt:
a - Elastizitätsbereich des Vlieses 1,
b - Elastizität der geschäumten Lage 2,
c - Dehnung der mit dem Material der geschäumten Lage 2 an der Oberfläche und im Inneren verankerten und verriegelten kurzen Fasern 3,
Δd - Verfilzungsstärke der kurzen Fasern 3 (abhängig vom Grundgewicht der Fasern wie auch vom Material der geschäumten Lage),
b - b≒0, wenn die geschäumte Lage 2 lediglich in Längsrichtung, jedoch nicht in Querrichtung gedehnt ist.
b - Elastizität der geschäumten Lage 2,
c - Dehnung der mit dem Material der geschäumten Lage 2 an der Oberfläche und im Inneren verankerten und verriegelten kurzen Fasern 3,
Δd - Verfilzungsstärke der kurzen Fasern 3 (abhängig vom Grundgewicht der Fasern wie auch vom Material der geschäumten Lage),
b - b≒0, wenn die geschäumte Lage 2 lediglich in Längsrichtung, jedoch nicht in Querrichtung gedehnt ist.
Um die geschäumte Lage 2 unter Zugspannung in ihrer Längsrichtung
zu setzen, wird sie in Längsrichtung zwischen den beiden Walzenpaaren
9 und 11, so wie es bereits in Verbindung mit Fig. 3
beschrieben worden ist, gedehnt. Um die genannte geschäumte Lage
2 unter Zugspannung in ihrer Querrichtung zu setzen, kann sie
mittels der bekannten Mittel wie Stift- oder Clip-Spannrahmen
gedehnt werden.
Die Trägerwalzen 6 bestehen vorzugsweise aus Walzen mit einem
Durchmesser von 50 bis 300 mm, um einen adäquaten Widerstand
gegen den hohen Druck der Wasserdüsenstrahlen 23a und eine wirkungsvolle
Ableitung von der Auflagerfläche zu erzielen. Die Walzen
bestehen aus Metall, Gummi oder Kunststoff oder einer mehrlagigen
Konstruktion, die eine Kombination dieser Materialien aufweist,
soweit diese Walzen mit einer entsprechend harten Oberfläche
versehen sind.
Die Bahn 3a der kurzen Fasern 3 kann eine blattartige Bahn sein,
die durch einen Kardierprozeß oder Papierherstellprozeß gewonnen
wird, insoweit als eine derartige Bahn es den kurzen Fasern
3 einer solchen Bahn ermöglicht, leicht in das Innere der geschäumten
Lage 2 transportiert zu werden. Eine derartige Faserbahn
3a weist vorzugsweise ein Grundgewicht zwischen 5 und
80 g/m² auf. Eine Faserbahn 3a mit einem Grundgewicht von weniger
als 5 g/m² kann nicht mit Vorteil für die Erfindung verwendet
werden, da ein derartiges Grundgewicht dazu führt, daß die kurzen
Fasern 3 in einer solchen Bahn ungleichmäßig verteilt sind.
Mit einer Bahn eines Grundgewichts von mehr als 80 g/m² verhält
es sich genau umgekehrt, die Masse der Fasern ist im Verhältnis
zu der geschäumten Lage zu groß, so daß die Zellen in der geschäumten
Lage leicht brechen, wobei hinzukommt, daß die Lage
der Fasern, die in die geschäumte Lage implantiert werden sollen,
so dick wäre, daß die Energie der Wasserstrahlen im wesentlichen
durch diese Faserlage während der hydraulischen Energiebehandlung
absorbiert und die Wirksamkeit dieser Behandlung erheblich reduziert
würde.
Im Ausführungsbeispiel bestehen die Wasserdüsenstrahlen aus säulenartigen
Strahlen, die aus Öffnungen mit einem Durchmesser zwischen 0,05
und 0,2 mm senkrecht auf die Oberfläche der zugeordneten Auflagerwalzen
26 gespritzt werden, wobei die Öffnungen in einem
Abstand zwischen 0,5 und 10 mm angeordnet sind. In Fig. 7 sind
verschiedene Ausführungsbeispiele von Öffnungen dargestellt, mit
denen die Düsenmittel ausgestattet sind. Wie dargestellt, weist
jede Öffnung 24 in ihrem senkrechten Bereich einen nach unten
abgeschrägten Bereich 24a und einen linearen Bereich 24b auf;
das Verhältnis L/D, das Verhältnis der Länge L des geraden
Bereichs 24b zum Durchmesser D dieses Bereichs 24b, wird im Ausführungsbeispiel
kleiner als 4/1 gewählt, insbesondere weniger als 3/1, um
einen Verlust an Strahldruck auf einem vernachlässigbaren Niveau
zu halten, der aufgrund des Strömungswiderstandes in der Öffnung
24 entsteht. Wenn die Öffnung 24 so gewählt wird, daß sie eine
zylindrische Form aufweist, die ein und denselben Durchmesser
besitzt und ein Verhältnis L/D von 4/1 oder größer, so nimmt der
Druckverlust aufgrund des Strömungswiderstandes in der Öffnung
24 bis zu einem Niveau zu, das ökonomisch unvorteilhaft ist.
Das Durchschnittsströmungsverhältnis (transverse average flow
rate) der Wasserstrahlen, die durch derartige Öffnungen 24 ausgespritzt
werden, beträgt im Ausführungsbeispiel weniger als 40 cc/sec · cm,
insbesondere weniger als 30 cc/sec · cm. Der Begriff Durchschnittsströmungsverhältnis
(transverse average flow rate) bezeichnet
einen Wert F/W, worin F den gesamten Durchfluß bezeichnet,
der auf jede der Auflagerwalzen 6 aufgespritzt wird, und
W die effektive Breite der Düsenmittel, die über diesem Auflager
angeordnet sind. Wenn das Durchschnittsströmungsverhältnis in
Querrichtung 40 cc/sec · cm überschreitet, dann wird das zu
behandelnde Ausgangsmaterial aufgrund des schlechten Abflusses
aufgeschwemmt, und die kurzen Fasern würden in einem solchen aufgeschwemmten
Wasser umherschwimmen. Als Ergebnis würden die
Wasserdüsenstrahlen auf diese kurzen Fasern mit einer Energie
einwirken, die derart reduziert ist, daß die gewünschte wirkungsvolle
Behandlung des Ausgangsmaterials unvorteilhafterweise verhindert
würde.
Das erfindungsgemäße vliesartige Flächengebilde, das durch eine derartige Behandlung,
wie oben erwähnt, erzielt wird, kann bereits zu verschiedenen
Zwecken verwendet werden, ohne daß weitere Behandlungsmaßnahmen
erforderlich wären, es kann jedoch auch einer wasserabstoßenden
Behandlung unterzogen werden, wenn die für den Gebrauch des
vliesartigen Flächengebildes gewünscht wird, um es für Produkte zu verwenden, bei denen
wasserabstoßende Eigenschaften und Widerstandsfähigkeit gegen
Wasserdruck erforderlich sind. Die wasserabstoßende Behandlung
wird durch Eintauchen des vliesartigen Flächengebildes in eine wasserabstoßende Lösung
oder durch Aufsprühen einer derartigen Lösung auf das
vliesartige Flächengebilde nach Vervollständigung der Behandlung mit den Wasserdüsenstrahlen
erzielt. Die wasserabstoßende Lösung kann den Wasserdüsenstrahlen
beigefügt werden, so daß während der Energiebehandlung des Ausgangsmaterials
5 mit der hydraulischen Energie dieser Wasserdüsenstrahlen
das Ausgangsmaterial gleichzeitig der wasserabstoßenden
Behandlung ausgesetzt wird. Das vliesartige Flächengebilde oder das Ausgangsmaterial,
das auf diese Weise mit einer adäquaten Menge von wasserabstoßender
Lösung während dieser Behandlung getränkt ist,
kann eine Menge an wasserabstoßender Lösung beinhalten, die
gesteuert wird durch Absaugen, anschließend wird das Produkt getrocknet.
Die wasserabstoßenden Agenzien, welche wirksam zu
diesem Zweck verwendet werden können, sind diejenigen, die im
Stand der Technik bekannt sind, beispielsweise die wasserabstoßenden
Agenzien vom Silicontyp (Dimethylpolysiloxane, Hydropolysiloxane,
Epoxypolysiloxane, Aminopolysiloxane und Carboxypolysiloxane),
wasserabstoßende Agenzien wachsartigen Typs,
wasserabstoßende Agenzien von dem Typ metallischer Seifen und
wasserabstoßende Agenzien vom Typ der Fluorine, welche in Kombination
mit Harz zur Anwendung gelangen können. Diese Harze
können Kondensationsharze (Glyoxal) und Harze hoher molekularer
Vernetzung (acrylische Ester, Polyvinylacetat) sein, um das Ausgangsmaterial,
wenn gewünscht, mit teilweisem faserigen Gefüge
zu versehen und den Wasserdruckwiderstand zu erhöhen. dem faserigen
vliesartigen Flächengebilde wird durch eine derartige Verhandlung eine wasserabstoßende
Fähigkeit und eine Widerstandskraft gegen Wasserdruck
verliehen, die annähernd dreimal höher ist als diejenige der
geschäumten Lage (Polyurethan) und annähernd 1½mal höher
als diejenige der faserigen Bahn alleine. Eine derartige Verbesserung
begründet sich auf die Tatsache, daß die Porendichte
der geschäumten Lage durch die implantierten oder darin eingebetteten
kurzen Fasern verbessert ist.
Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele im Detail erläutert.
Das vorliegende Beispiel zeigte an, daß es für die Ausführung
der vorliegenden Erfindung wesentlich ist, die faserige Bahn
auf die geschäumte Lage mit offenen Poren aufzubringen, welche
letztere in einem gedehnten Zustand gehalten wird, um ein optimales
Implantieren der kurzen Fasern auf die geschäumte Lage zu
erzielen.
Als zu behandelndes Ausgangsmaterial wird eine Anordnung verwendet,
die aus einer parallel verlaufenden Bahn Rayon 1,5 d×51 mm · 30 g/m²
und die von einer Kardierwalze erhalten wird und einer
geschäumten Urethanlage vom Polyestertyp besteht, welche 1,5 mm
dick ist und auf die die Parallellage aufgelegt wird. Ein solches
Ausgangsmaterial wurde mit der Vorrichtung nach Fig. 6 behandelt,
in welcher die geschäumte Lage mittels jeweils der Walzen 9 und
11 zusammengedrückt und dabei durch die unterschiedlichen Geschwindigkeitsverhältnisse
dieser Rollenpaare 9 und 11, d. h. 108%,
120%, 150% und 190%, gestreckt wird. Anschließend wurde die faserige
Bahn auf die genannte Lage aufgebracht. Das auf diese Weise
zusammengelegte Ausgangsmaterial wird dann der Hochenergiebehandlung
durch Wasserdüsenstrahlen ausgesetzt, die mit einem Druck
von 32 kg/cm² durch Öffnungen von 0,13 mm Durchmesser aus den
zwischen den Walzenpaaren 9 und 11 angeordneten Düsenmitteln 7
austreten, wobei die Öffnungen mit einem gegenseitigen Abstand
von 1 mm in Längsrichtung an den Düsenmitteln 7 angeordnet sind.
Bei einem Geschwindigkeitsverhältnis zwischen den beiden Walzenpaaren
9 und 11 oder einer Dehnung der geschäumten Lage von
108% hing die geschäumte Lage in Bereichen durch, die von jeweils
zwei nebeneinander angeordneten Düsenmitteln 7 definiert
werden, dies aufgrund der schlechten Drainage der Wasserdüsenstrahlen,
die von den jeweiligen Düsenmitteln aufgebracht werden,
was als Ergebnis hat, daß nicht nur die Faserbahn in einen ungeordneten
Zustand geriet, es wurde auch die geschäumte Lage in
unvorteilhafter Weise gewellt, wodurch eine Durchführung der
gewünschten Behandlung unmöglich wurde.
Bei den anderen Geschwindigkeitsverhältnissen von 120%, 150%
und 190% war die Behandlung möglich, aber nachdem die geschäumte
Lage von der Zugspannung freigesetzt wurde, der sie während
der Behandlung unterworfen war, schrumpfte sie zusammen, und die
daraufliegende Lage der Fasern wurde kräuselig.
Das Oberflächenprofil des vliesartigen Flächengebildes, das auf diese Weise
erhalten wurde, wies ein gestreiftes Muster entsprechend dem
Abstand der Öffnungen auf.
Dieses Beispiel zeigt auf, daß der Zustand des Ausgangsmaterials
wesentlich ist für den Erhalt des gewünschten Produkts.
Als Ausgangsmaterial weist die Anordnung eine Lage geschäumten
Urethans des Polyäthylentyps und parallele Gefügebahnen von Polyester
11,4 d×51 mm auf, welche jeweils mit einem Grundgewicht
von 20 g/m², 40 g/m² und 70 g/m² verwendet wurden. Die Behandlung
wurde mit der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung durchgeführt,
in welcher das Geschwindigkeitsverhältnis der Walzenpaare
9 und 11 auf 130% eingestellt wurde.
Claims (10)
1. Verfahren zum Herstellen eines vliesartigen Flächengebildes (1)
mit implantierten Fasern (3), mit folgenden Verfahrensschritten:
- - Auflegen einer Faserbahn (3a) mit einem Grundgewicht von 5 bis 80 g/m², bestehend aus Fasern, die kürzer sind als 100 mm auf eine dehnbare elastische Schaumlage (2) mit offenen Poren und einer Dicke von weniger als 5 mm zum Bereitstellen des zu behandelnden Ausgangsmaterials (5),
- - Zuführen des zu behandelnden Materials (5) zu wasserundurchlässigen Stützauflagern (6) mit glatten Oberflächen, welche Stützauflager (6) zumindest an der Oberfläche angemessen hart sind,
- - Durchführen einer Hochenergiebehandlung des Ausgangsmaterials (5) mit Wasserdüsenstrahlen (7), die aus in einem vorbestimmten Querabstand voneinander über den Stützauflagern (6) angeordneten Öffnungen mit einem Düsendruck von mehr als 15 kg/cm² aufgebracht werden,
- - gleichzeitiges Strecken der geschäumten Lage (2) um 10% oder mehr,
- - wobei die Wasserdüsenstrahlen (7) säulenartig sind und senkrecht nach unten von der Seite der Faserbahn (3a) aus auf das Ausgangsmaterial (5) gestrahlt werden, so daß die kurzen Fasern (3) der Faserbahn (3a) zumindest von einer Oberfläche der geschäumten Lage (2) in einem durch abwechselnd angeordnete Zonen hoher und niedriger Dichte (40, 46) definierten Muster tief in das Innere implantiert werden, und die kurzen Fasern (3) nicht nur auf der Oberfläche miteinander verflochten oder verfilzt, sondern auch mit dem Material der Oberfläche und dem Inneren der geschäumten Lage (2) verankert sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
geschäumte Lage (2) einer Zugbelastung in Längs- oder in
Querrichtung ausgesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche und das Innere des vliesartigen Flächengebildes
(1) einer Behandlung zur Wasserabstoßung unterzogen
werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche und das Innere des vliesartigen Flächengebildes
(1) mit einem wasserabstoßenden Agens behandelt
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das vliesartige Flächengebilde (1) in eine Lösung eines
wasserabstoßenden Agens eingetaucht wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lösung des wasserabstoßenden Agens
auf das vliesartige Flächengebilde (1) aufgesprüht wird.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das wasserabstoßende Agens dem Wasser
der Wasserdüsenstrahlen (7), die zur Behandlung des Ausgangsmaterials
(5) dienen, zugesetzt wird, so daß das Ausgangsmaterial
(5) der wasserabstoßenden Behandlung gleichzeitig mit der
hydraulischen Energiebehandlung durch die Wasserdüsenstrahlen
(7) ausgesetzt ist.
8. Vliesartiges Flächengebilde mit darin implantierten Fasern,
hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1
bis 7, gekennzeichnet durch eine dehnbare elastische
Schaumlage (2) mit offenen Poren und einer Dicke von weniger
als 5 mm und kurzen Fasern (3) von einer Länge kürzer
als 100 mm und einem Grundgewicht zwischen 5 und 80 g/m²
m, wobei die kurzen Fasern (3) zumindest auf einer Seite tief
in die Schaumlage (2) in einem gestreiften Muster implantiert
sind, wobei das Muster durch abwechselnd angeordnete Zonen (4a, 4b)
höher und solchen niedriger Dichte gebildet ist und die
kurzen Fasern (3) nicht nur gegenseitig und ineinander verflochten
oder verfilzt, sondern auch mit dem Material der
Schaumlage (2) sowohl an der Oberfläche als auch in deren Innerem
verankert bzw. verriegelt sind.
9. Vliesartiges flächengebildeartiges Flächengebilde nach Anspruch
8, dadurch gekennzeichnet,
daß die geschäumte Lage (2) ausgewählt wird aus Schaum vom
Polyurethantyp und vom Cellulosetyp.
10. Vliesartiges Flächengebilde nach einem der Ansprüche 8
oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß als kurze Fasern (3) Naturfasern,
regenerierte Fasern, halbsynthetische Fasern
oder synthetische Fasern entweder jeweils allein oder in
einer Mischung eingesetzt werden.
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