DE3886304T2 - Continuous process for the production of a composite nonwoven. - Google Patents
Continuous process for the production of a composite nonwoven.Info
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Verbundfaserplatten bzw. -bahnen, die günstige Eigenschaften, wie mechanische Festigkeit, Dimensionsstabilität und Weichheit oder Flexibilität, die ähnlich denen von herkömmlichem Textilgewebe, Maschenware oder dergleichen sind, aufweisen, und zusätzlich in geeigneter Weise eine Vielzahl von anderen Eigenschaften, wie einen pelzartigen Griff, hygroskopische Eigenschaft, elektrische Leitfähigkeit, Flammverzögerungsvermögen und eine deodorisierende Wirkung miteinander kombinieren. Diese Platten bzw. Bahnen sind für ein großes Umfeld von Anwendungen geeignet, einschließlich Kleidung, Bettzeug, als Innentuch, Taschen, Möbelbezüge, Verpackungsmaterialien, verschiedenen Dekorationsstoffe, Sohlenmaterialien für Schuhe, Kraftfahrzeuginnenausstattungen, Filtertücher, Wandbehang etc.The present invention relates to a continuous process for producing composite fiber sheets which have favorable properties such as mechanical strength, dimensional stability and softness or flexibility similar to those of conventional textile fabric, knitwear or the like, and additionally suitably combine a variety of other properties such as fur-like touch, hygroscopic property, electrical conductivity, flame retardancy and deodorizing effect. These sheets are suitable for a wide range of applications including clothing, bedding, interior cloth, bags, furniture coverings, packaging materials, various decorative fabrics, sole materials for shoes, automobile interiors, filter cloths, wall hangings, etc.
Wie in den U.S. Patenten Nr. 4 147 574, Nr. 4251 589 und Nr. 4368227 offenbart, sind zwei Verfahren zur Herstellung von Verbundfaserplatten bekannt, wobei das eine das Laminieren eines gewebten, gestrickten oder nicht gewebten Gewebes mit einem im voraus gebildeten Kurzfasergewebe und das Anwenden von unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrahlen auf das Kurzfasergewebe zum Verflechten der kurzen Filamente der Bahn mit den Filamenten des darunterliegenden Gewebes umfaßt, und das andere Verfahren das Bilden eines Kurzfasergewebes direkt auf einem Basistuch im satzartigen Betrieb umfaßt.As disclosed in U.S. Patents No. 4,147,574, No. 4,251,589 and No. 4,368,227, two methods for making composite fiberboards are known, one of which involves laminating a woven, knitted or nonwoven fabric with a pre-formed short fiber web and applying pressurized jets of liquid to the short fiber web to intertwine the short filaments of the web with the filaments of the underlying fabric, and the other method involves forming a short fiber web directly on a base fabric in a set-up operation.
Allerdings sind die oben beschriebenen bekannten Verfahren bezüglich des Herstellungsprozesses kompliziert und weisen eine geringe Produktivität auf. Insbesondere das Verfahren, das die vorausgehende Bildung einer Kurzfaserbahn umfaßt, steht mit den Problemen in Zusammenhang, daß das Trocknen des Gewebes mit ein einen großen Energieaufwand verbunden ist und die zeitweilige Fixierung der Bahn ebenfalls eine große Menge an Bindemittel verbraucht, welches im Laminierungsverfahren aufgelöst und verworfen wird. Das vorherrschende Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens, das die oben angegebenen Probleme des Standes der Technik löst und die Herstellung einheitlicher Verbundplatten bzw. -bahnen in sehr effizienter Weise erlaubt.However, the known methods described above are complicated in terms of the manufacturing process and have low productivity. In particular, the method involving the preliminary formation of a short fiber web is associated with the problems that drying the fabric involves a large amount of energy and the temporary fixation of the web also consumes a large amount of binder, which is used in the lamination process. dissolved and discarded. The primary aim of the present invention is to provide a process which solves the above-mentioned problems of the prior art and allows the production of uniform composite panels or sheets in a very efficient manner.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Verbundfaserplatten bzw. -bahnen, welches das Zuführen eines Kurzfasermaterials in Form einer flüssigen Dispersion auf ein sich kontinuierliches bewegendes Gewebe, das Entfernen der Flüssigkeit aus der zugeführten Dispersion, um ein Laminat aus dem Gewebe mit einer Bahn aus dem Kurzfasermaterial zu bilden, worauf unter Druck stehende Flüssigkeitsstrahlen auf das Laminat gerichtet werden, um Filamente der Bahn mit den Kurzfilamenten des Gewebes zu verflechten, umfaßt.The present invention involves a continuous process for manufacturing composite fiber sheets or webs which comprises feeding a short fiber material in the form of a liquid dispersion onto a continuously moving web, removing the liquid from the fed dispersion to form a laminate of the web with a web of the short fiber material, then directing pressurized jets of liquid onto the laminate to intertwine filaments of the web with the short filaments of the web.
Das heißt, daß das Verfahren der Erfindung insofern vereinfacht wurde, als daß ein Kurzfasermaterial, welches eine Komponente des gewünschten Verbundstoffes ist, in der Form einer flüssigen Dispersion auf ein sich kontinuierliches bewegendes Gewebe zur Bildung eines Laminats zugeführt wird, welches dann kontinuierlich mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit behandelt wird, wobei die vorausgehende Bildung einer Bahn aus dem Kurzfasermaterial weggelassen wird. Das Zuführen der flüssigen Dispersion aus einem Kurzfasermaterial, die Laminierung des Gewebes damit und die Behandlung mit unter Druck stehenden Flüssigstrahlen werden in kontinuierlicher Weise unter Verwendung einer Vorrichtung, welche alle diese Arbeitsschritte durchführen kann, ausgeführt.That is, the process of the invention has been simplified in that a short fiber material which is a component of the desired composite is supplied in the form of a liquid dispersion onto a continuously moving web to form a laminate which is then continuously treated with a pressurized liquid, omitting the previous formation of a web from the short fiber material. The supply of the liquid dispersion of a short fiber material, the lamination of the web therewith and the treatment with pressurized liquid jets are carried out in a continuous manner using an apparatus capable of performing all of these operations.
Das bei der Erfindung verwendete Kurzfasermaterial kann ein beliebiges aus natürlichen Fasern und synthetischen Fasern, organischen oder anorganischen Fasern sein, vorausgesetzt, daß es in einem geeigneten Lösungsmittel dispergierbar ist. Obgleich Fasern in Fibrillenform verwendet werden können, ist es vorteilhaft, Kurzfasern, wie etwa geschnittene Fasern, zu verwenden, wenn es erforderlich ist, daß die Faser einheitlich bis hin zu individuellen Einzelfilamenten dispergiert werden muß. Die Kurzfaser wird unter gleichzeitiger Berücksichtigung folgender Aspekte ausgewählt: Dispergierbarkeit in einer geeigneten Flüssigkeit, Abfluß bzw. Entwässerung der flüssigen Dispersion nach der Abscheidung auf dem Gewebe, das Vermögen, durch die Behandlung mit der unter Druck stehenden Flüssigkeit verflochten oder verwunden zu werden und schließlich die Leistungsfähigkeit und Qualität, die bei dem Endprodukt erforderlich ist. Es ist wünschenswert, eine Faser zu wählen, die einen Einzelfilamenttiter von bis zu 30 d und eine Filamentlänge von 1 bis 30 mm besitzt.The short fiber material used in the invention may be any of natural fibers and synthetic fibers, organic or inorganic fibers, provided that it is dispersible in a suitable solvent. Although fibers in fibril form may be used, it is advantageous to use short fibers such as chopped fibers when it is required that the fiber be uniformly dispersed down to individual single filaments. The short fiber is selected while taking into consideration the following aspects: dispersibility in a suitable liquid, drainage of the liquid dispersion after deposition on the fabric, ability to be dispersed by the treatment with the pressurized liquid to be braided or twisted and finally the performance and quality required in the final product. It is desirable to choose a fibre that has a single filament titre of up to 30 d and a filament length of 1 to 30 mm.
Im allgemeinen variiert der geeignete Kurzfaserlängenbereich bei der Erfindung mit dem Einzelfilamenttiter und der Starrheit der Faser. Zum Beispiel liegt der am besten geeignete Bereich der Filamentlängen einer organischen Faser mit etwa 0,5 d bei 2 bis 10 mm, wohingegen der einer anorganischen Faser des gleichen Einzelfilamenttiters 5 bis 13 mm beträgt. Im Falle einer organischen Faser mit einem größeren Einzelfilamenttiter von etwa 10 d beträgt der optimale Bereich dieser Faserlängen 7 bis 20 mm, was somit im längeren Bereich liegt. Aus Gründen der Verhinderung der Faserverwirrung in dem flüssigen Dispersionsmedium ist es wünschenswert, die Faser selbst soweit wie möglich im nichtgekräuselten Zustand zu erhalten. Wenn die Faser stark gekräuselt ist, wird empfohlen, die Faser vor der Dispergierung der Faser einer Entkräuselungsbehandlung zu unterziehen. Das angewandte Dispersionsmedium muß eine Flüssigkeit sein, welche das Kurzfasermaterial nicht zersetzt, abbaut oder auflöst.In general, the suitable short fiber length range in the invention varies with the single filament denier and the rigidity of the fiber. For example, the most suitable range of filament lengths of an organic fiber of about 0.5 d is 2 to 10 mm, whereas that of an inorganic fiber of the same single filament denier is 5 to 13 mm. In the case of an organic fiber having a larger single filament denier of about 10 d, the optimum range of these fiber lengths is 7 to 20 mm, which is in the longer range. For the sake of preventing fiber entanglement in the liquid dispersion medium, it is desirable to keep the fiber itself in the non-crimped state as much as possible. If the fiber is highly curled, it is recommended to subject the fiber to a de-crimping treatment before dispersing the fiber. The dispersion medium used must be a liquid which does not decompose, break down or dissolve the short fibre material.
Die Faserkonzentration in der Dispersion, obgleich sie über einen weiten Bereich von 0,001 bis 0,5% variieren kann, wird vorzugsweise innerhalb des höheren Konzentrationsbereichs von 0,06 bis 0,5% reguliert, da geringere Faserkonzentrationen eine größere Einrichtung zur Herstellung der Dispersion erforderlich machen, was vom industriellen Standpunkt aus wenig vorteilhaft ist. Im höheren Konzentrationsbereich als 0,06% tritt die Verwirrung von Filamenten mit Filamenten oder eine mangelhafte Dispersion auf. In diesem Fall wird ein Verdickungsmittel hinzugesetzt, um eine Dispersionsviskosität von 10 bis 100 cp, insbesondere von 20 bis 50 cp, zu erhalten, und es wird unter Verwendung eines Rührers mit Rührblättern oder dergleichen gerührt, wodurch ein einheitlicher Dispersionszustand erhalten werden kann. Zur weiteren Erhöhung des Dispersionsgrades kann eine geringe Menge eines oberflächenaktiven Stoffes zugesetzt werden. Allerdings braucht kein Bindemittel zum Zwecke der zeitweiligen Bahnfixierung hinzugesetzt werden, weil es nicht nötig ist, aus dem Kurzfasermaterial allein vorausgehend eine Bahn zu formen.The fiber concentration in the dispersion, although it may vary over a wide range of 0.001 to 0.5%, is preferably controlled within the higher concentration range of 0.06 to 0.5%, since lower fiber concentrations require a larger facility for preparing the dispersion, which is not very advantageous from an industrial standpoint. In the higher concentration range than 0.06%, entanglement of filaments with filaments or poor dispersion occurs. In this case, a thickener is added to obtain a dispersion viscosity of 10 to 100 cp, particularly 20 to 50 cp, and stirring is carried out using a stirrer having stirring blades or the like, whereby a uniform dispersion state can be obtained. To further increase the degree of dispersion, a small amount of a surfactant may be added. However, no binding agent needs to be added for the purpose of temporary web fixation because it is not necessary to form a web from the short fiber material alone.
Das in einer Flüssigkeit zu dispergierende Kurzfasermaterial kann aus einer oder mehreren faserförmigen Komponenten bestehen, im Falle einer Einzelkomponentenfaser geringer Dispergierbarkeit, zum Beispiel einer Kohlenstoffaser oder einer Keramikfaser, kann eine bessere und stabilere Dispersion aus einer Mischung dieser Faser mit einer organischen Faser mit einer hohen Dispergierbarkeit erhalten werden. Selbst eine organische Faser kann, wenn sie einen hohen Denierwert besitzt, starr und nicht gekräuselt ist, leicht während der Behandlung mit den unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrahlen abfallen. Um dieses zu vermeiden, wird eine solche Faser in wünschenswerter Weise mit einer anderen organischen Faser mit einem Einzelfilamenttiter von bis zu 1,5 d, insbesondere von bis zu 1,0 d, kombiniert, wodurch bessere Ergebnisse erhalten werden können.The short fibre material to be dispersed in a liquid may consist of one or more fibrous components, in the case of a single component fibre low dispersibility, for example, a carbon fiber or a ceramic fiber, a better and more stable dispersion can be obtained from a mixture of this fiber with an organic fiber having a high dispersibility. Even an organic fiber, if it has a high denier, is rigid and not curled, can easily fall off during treatment with the pressurized liquid jets. To avoid this, such a fiber is desirably combined with another organic fiber having a single filament linear density of up to 1.5 d, particularly up to 1.0 d, whereby better results can be obtained.
Wenn elektroleitfähige Verbundplatten gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellt werden, ist es notwendig, 0,05 bis 30% Kohlenstoffasern im Kurzfasermaterial einzubinden. Ein geringerer Gehalt an Kohlenstoffasern als 0,05% wird kaum zu einer Elektroleitfähigkeit führen, wohingegen ein höherer Gehalt als 30% zu einer mangelhaften Dispersion und Plattenprodukten minderwertiger Qualität führt.When electroconductive composite panels are manufactured according to the method of the invention, it is necessary to incorporate 0.05 to 30% carbon fibers in the short fiber material. A carbon fiber content of less than 0.05% will hardly result in electroconductivity, whereas a content of more than 30% will result in poor dispersion and inferior quality panel products.
Wünschenswerter Weise werden mindestens 20% einer sehr feinen Faser von bis zu 1,5 d in das Kurzfasermaterial eingebaut, wenn es beabsichtigt ist, eine Verbundplatte mit verbesserter Flexibilität, Texturfeinheit und Einheitlichkeit der Kohlenstoffaser mit dem Grundgewebe herzustellen.Desirably, at least 20% of a very fine fibre of up to 1.5 d is incorporated into the short fibre material if it is intended to produce a composite panel with improved flexibility, textural fineness and uniformity of the carbon fibre with the base fabric.
Aus Gründen der Verstärkung der Bindung zwischen der Kohlenstoffaser und anderen Faserkomponenten und der weiteren Inhibierung des Aufrauhens und Abfallens der Kohlenstoffaser ist es wünschenswert, entweder mindestens 10% einer wärmeschmelzbaren Faser in das Kurzfasermaterial einzubringen und die gebildete Verbundplatte einer Wärmeschmelzbehandlung zu unterziehen oder ein Polymerbindemittel, vorzugsweise ein polymeres Elastomer wie ein Polyurethan, in Hohlräume bzw. Lücken innerhalb der Verbundplatte einzuführen.For the purpose of enhancing the bond between the carbon fiber and other fiber components and further inhibiting the roughening and falling off of the carbon fiber, it is desirable to either introduce at least 10% of a heat-fusible fiber into the short fiber material and subject the formed composite panel to a heat-fusion treatment or to introduce a polymer binder, preferably a polymer elastomer such as a polyurethane, into voids or gaps within the composite panel.
Die wie oben beschrieben hergestellte flüssige Dispersion aus Kurzfasermaterial wird mit Hilfe einer Dispersionszuführeinrichtung auf ein sich kontinuierlich bewegendes Gewebe zugeführt, wobei die Zuführbreite auf die des Gewebes eingestellt wird. Ein typisches und am besten geeignetes Zuführverfahren ist das, bei der man die Dispersion in Form eines dünnen Films in einer geeigneten Neigung auf die Gewebeoberfläche herablaufen läßt. Aus dem auf dem Gewebe gebildeten dünnen Film der flüssigen Dispersion wird mit Fortbewegung des Gewebes die Flüssigkeit in verstärktem Maße entfernt. Dieser Prozeß der Flüssigkeitsentfernung steht in engem Bezug zur Einheitlichkeit der Ablagerungsverteilung des Fasermaterials. Somit hat die Regulierung der Geschwindigkeit der Flüssigkeitsentfernung eine wichtige Bedeutung. Die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsentfernung wird durch die geeignete Einstellung der Bedingungen der Flüssigkeitsentfernungsboxen, die unter einem sich bewegenden Gewebeträgerkörper installiert sind, hinsichtlich der Positionen, der Größen, der Anzahl und des Vakuums dieser Boxen reguliert.The liquid dispersion of short fiber material prepared as described above is fed onto a continuously moving fabric by means of a dispersion feeder, the feed width being adjusted to that of the fabric. A typical and most suitable feeding method is that in which the dispersion is allowed to run down onto the fabric surface in the form of a thin film at a suitable inclination. The thin film of the liquid dispersion formed on the fabric is used as the fabric moves forward to form the Liquid is removed to an increased extent. This process of liquid removal is closely related to the uniformity of the deposition distribution of the fiber material. Thus, the regulation of the speed of liquid removal has an important significance. The speed of liquid removal is regulated by appropriately adjusting the conditions of the liquid removal boxes installed under a moving fabric support body in terms of the positions, sizes, number and vacuum of these boxes.
Das derart geformte Laminat wird dann im nassen Zustand, mit unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrahlen als solches behandelt, um die Filamente der Komponenten zu einer Einzelkörpertextur zu verflechten.The laminate thus formed is then treated as such in the wet state with pressurized liquid jets in order to intertwine the filaments of the components into a single-body texture.
Diese Behandlung mit unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrahlen kann mittels verschiedener bekannter Verfahren ausgeführt werden. Jede beliebige unter Druck stehende Flüssigkeit kann verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Flüssigkeit die zu behandelnden Fasern nicht zersetzt, abbaut oder löst. In fast allen Fällen ist allerdings die Verwendung von unter Druck stehendem Wasser hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und der Handhabung geeignet. Bei der Behandlung mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit wird das Verklumpen der Flüssigkeitsstrahldüsen, falls vorhanden, eine Unregelmäßigkeit in der Qualität der Produktplatten verursachen. Um dieses Verklumpen zu verhindern, ist es notwendig, die unter Druck stehende Flüssigkeit zu filtern, bevor sie zugeführt wird.This treatment with pressurized liquid jets can be carried out by various known methods. Any pressurized liquid can be used provided that the liquid does not decompose, degrade or dissolve the fibers to be treated. In almost all cases, however, the use of pressurized water is suitable in terms of economy and handling. When treating with a pressurized liquid, clumping of the liquid jet nozzles, if any, will cause an irregularity in the quality of the product sheets. To prevent this clumping, it is necessary to filter the pressurized liquid before it is fed.
Bei der Erfindung kann die Verbundplatte, die durch die Verflechtungsbehandlung mit der unter Druck stehenden Flüssigkeit wie oben beschrieben verbunden wurde, ferner als ein Grundmaterial verwendet werden, um eine andere Verbundplatte herzustellen, indem erneut ein Kurzfasermaterial in dispergierter Form auf die Ober- oder Rückseite der Verbundplatte aufgetragen wird und dann die oben beschriebene Behandlung wiederholt wird. Somit ist es möglich, Kompositplatten mit höheren Volumenanteilen an Kurzfasermaterialien und diversifizierten Verbundtexturen herzustellen. In diesem Fall können die als zweites und die als erstes zugeführten Kurzfasermaterialien von der gleichen oder von einer unterschiedlichen Art sein. Die Anzahl der Laminierungen des Kurzfasermaterials wird Je nach dem vorliegenden Fall gewählt.In the invention, the composite board bonded by the interlacing treatment with the pressurized liquid as described above can be further used as a base material to produce another composite board by again applying a short fiber material in a dispersed form to the top or back surface of the composite board and then repeating the treatment described above. Thus, it is possible to produce composite boards with higher volume fractions of short fiber materials and diversified composite textures. In this case, the second and first supplied short fiber materials may be of the same or of a different kind. The number of laminations of the short fiber material is selected depending on the case.
Nach der Beendigung der Behandlung mit der unter Druck stehenden Flüssigkeit wird die Verbundplatte getrocknet, wodurch ein Endprodukt entsteht.After completion of the treatment with the pressurized liquid the composite panel is dried, creating a final product.
Bei dem Verfahren der Erfindung kann ein Gewebe mit latenter Schrumpfbarkeit als Grundmaterial verwendet werden, und die resultierende Verbundplatte wird unter solchen Bedingungen behandelt, daß das Gewebe schrumpft und sich verdichtet, wodurch eine Verbundplatte mit einer vereinten Struktur erhalten wird, bei der ein Kurzfasermaterial dicht verteilt und fest am Gewebe fixiert ist. In diesem Fall schließen geeignete Verfahren der Schrumpfbehandlung zum Beispiel die Behandlung mit einem Quellungsmittel, die Behandlung mit heißem Wasser und die Behandlung mit heißer Luft ein. Im Falle der Naßbehandlung kann sie in effizienter Weise vor dem Trocknen ausgeführt werden. Wohingegen es vorteilhaft ist, daß die Heißluftbehandlung gleichzeitig mit dem Trocknen erfolgt.In the method of the invention, a fabric having latent shrinkability may be used as a base material, and the resulting composite panel is treated under such conditions that the fabric shrinks and densifies, thereby obtaining a composite panel having a united structure in which a short fiber material is densely distributed and firmly fixed to the fabric. In this case, suitable methods of the shrinkage treatment include, for example, treatment with a swelling agent, treatment with hot water and treatment with hot air. In the case of the wet treatment, it can be carried out efficiently before drying. Whereas, it is advantageous that the hot air treatment is carried out simultaneously with the drying.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung kann somit eine Vielzahl von Verbundplatten wie folgt durch das Variieren der Materialien oder das Variieren der Prozeßbedingungen hergestellt werden:According to the method of the invention, a variety of composite panels can thus be produced by varying the materials or varying the process conditions as follows:
(1) Die mechanischen Eigenschaften des Plattenproduktes, wie Zugfestigkeit und Zugdehnung, die Flexibilität, die Drapierbarkeit und die Biegesteifheit, können durch Wahl des Grundgewebematerials reguliert werden, um das Produkt auf die Endanwendung desselben abzustimmen.(1) The mechanical properties of the sheet product, such as tensile strength and elongation, flexibility, drapability and flexural rigidity, can be controlled by the choice of the base fabric material in order to adapt the product to its end use.
(2) Die Dicke desBahn- bzw. Plattenproduktes kann von etwa 0,2 mm bis etwa 2,0 mm variiert werden. In diesem Fall ist die Dicke des Grundgewebes der erste zu regulierende Faktor. Die Dicke wird unter Berücksichtigung der zu verwendenden Menge an Kurzfasermaterial und der Eigenschaften davon bemessen.(2) The thickness of the sheet product can be varied from about 0.2 mm to about 2.0 mm. In this case, the thickness of the base fabric is the first factor to be regulated. The thickness is determined taking into account the amount of short fiber material to be used and the properties of it.
(3) Bezüglich des Aussehens und des Oberflächenzustandes des Plattenproduktes können verschiedene Typen erhalten werden, einschließlich des pelzartigen, velourlederartigen, filzartigen und flanellartigen Typs. Diese Eigenschaften können durch geeignete Wahl der Art und durch Wahl solcher Eigenschaften, wie dem Einzelfilamenttiter, der Querschnittsform, der Filamentlänge des Kurzfasermaterials und zusätzlich durch Verwendung von eingemischten Kurzfasermaterialien reguliert werden.(3) Regarding the appearance and surface condition of the sheet product, various types can be obtained including fur-like, suede-like, felt-like and flannel-like types. These properties can be regulated by appropriately selecting the type and by selecting such properties as single filament denier, cross-sectional shape, filament length of the short fiber material and, in addition, by using blended short fiber materials.
(4) Eigenschaften wie die elektrische Leitfähigkeit, die Flammverzögerung und die Deodorisierungsfunktion können frei vermittelt werden. Es ist wirkungsvoll, diese Eigenschaften durch Wahl des Kurzfasermaterials zu verleihen. Gemäß der Erfindung können starre Fasern, wie anorganische Fasern, verwendet werden, und verschiedene Funktionen können gewählt und verliehen werden, allein oder in Kombination. Funktionsvermittelnde Fasern können aus Allzweckfasern oder aus Mischungen davon mit anderen funktionsvermittelnden Fasern erhalten werden. In diesen Fällen zeigt die Erfindung ihre Spezifität, das heißt, daß die Erfindung zu Vorteilen führt, wie daß ein starker Effekt bezüglich des Vermittelns von Funktionen erreicht werden kann, indem eine geringe Menge einer teuren Faser als eine Komponente verwendet wird, und daß mit Leichtigkeit multifunktionale Verbundplatten hergestellt werden können, da Kurzfasermaterialien einheitlich bei der Stufe der Herstellung der flüssigen Dispersion zusammengemischt werden und durch die Behandlung mit den unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrahlen dreidimensional mit der Faser des Grundgewebes überall auf der Oberfläche der Verbundplatte verflochten werden.(4) Properties such as electrical conductivity, flame retardancy and deodorization function can be freely imparted. It is effective to to impart these properties by selecting the short fiber material. According to the invention, rigid fibers such as inorganic fibers can be used, and various functions can be selected and imparted, alone or in combination. Function-imparting fibers can be obtained from general-purpose fibers or from mixtures thereof with other function-imparting fibers. In these cases, the invention shows its specificity, that is, the invention leads to advantages such that a high effect on imparting functions can be achieved by using a small amount of an expensive fiber as a component, and that multifunctional composite panels can be produced with ease because short fiber materials are uniformly mixed together at the stage of preparing the liquid dispersion and are three-dimensionally intertwined with the fiber of the base fabric all over the surface of the composite panel by the treatment with the pressurized liquid jets.
Gemäß der Erfindung kann zum Beispiel ein Verfahren, das später in Beispiel 1 gezeigt wird, eine Verbundplatte bereitstellen, in der eine Kohlenstoffaser dreidimensional dispergiert und mit Fasern eines Grundgewebes vereinigt ist. Ein geringerer Gehalt an Kohlenstoffasern in einer solchen Platte als in analogen Platten des Standes der Technik führt zu Effekten, wie dem Effekt des Verleihens einer hohen elektrischen Leitfähigkeit.According to the invention, for example, a method shown later in Example 1 can provide a composite plate in which a carbon fiber is three-dimensionally dispersed and combined with fibers of a base fabric. A lower content of carbon fibers in such a plate than in analogous plates of the prior art results in effects such as the effect of imparting high electrical conductivity.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung genauer.The following examples illustrate the invention in more detail.
Eine Polyesterfaser mit einem Einzelfilamenttiter von 0,5 d und einer Länge von 5 mm und eine Kohlenstoffaser mit einem Einzelfilamenttiter von 0,6 d und einer Länge von 10 mm wurden in Wasser gelegt und dann mit Polyacrylamid versetzt, um eine wäßrige Dispersion kurzer Fasern herzustellen (Polyesterfaser: Kohlenstoffaser-Gewichtsverhältnis = 90 : 20, Faserkonzentration = 0,2 Gew.-%, Polyacrylamidkonzentration = 0,05 Gew.-%). Die Dispersion, in welcher die Fasern durch Rühren zur Auftrennung in individuelle Einzelfilamente einheitlich disp ergiert wurden, wurde durch eine Strömungsbox hindurchgeführt, die oberhalb eines Einlasses für ein sich bewegendes Gewebe angebracht war, wobei die Fließrate durch Anwendung eines hydrostatischen Drucks konstant gehalten wurde. Man ließ die hindurchgeleitete Dispersion entlang einer geneigten Platte (in einer Neigung von 45º der Gewebevorschubseite zu der Ebene, die senkrecht zu der sich bewegenden Gewebeoberfläche lag), die an der Strömungsbox angebracht war, in Filmform herunterlaufen, wodurch das aus Polyesterfilamenten mit latent er Schrumpfbarkelt hergestellte, sich bewegende Gewebe mit einem Grundgewicht von 110 g/m² beschichtet wurde. Dann wurde die aufgetragene Dispersion zur Bildung einer Bahn aus Kurzfasern entwässert, und gleichzeitig wurde das Gewebe mit der Bahn aus Kurzfasern laminiert. Wasserstrahlen wurden kontinuierlich in drei Stufen auf die Seite der Kurzfaserbahn des resultierenden Laminats aufgesprüht, und zwar unter Verwendung von drei Gruppen an Düsen (Durchmesser der Öffnung: 0,15 mm, Zwischenraum zwischen den Öffnungen: 1 mm) unter einem Druck von 20, 20 und 30 kg/cm²G für die jeweiligen Gruppen.A polyester fiber having a single filament denier of 0.5 d and a length of 5 mm and a carbon fiber having a single filament denier of 0.6 d and a length of 10 mm were placed in water and then added with polyacrylamide to prepare an aqueous dispersion of short fibers (polyester fiber: carbon fiber weight ratio = 90:20, fiber concentration = 0.2 wt.%, polyacrylamide concentration = 0.05 wt.%). The dispersion in which the fibers were uniformly dispersed by stirring to separate into individual single filaments was passed through a flow box installed above an inlet for a moving fabric, with the flow rate was kept constant by applying a hydrostatic pressure. The passed dispersion was allowed to run down in film form along an inclined plate (at an inclination of 45º of the fabric feeding side to the plane perpendicular to the moving fabric surface) attached to the flow box, thereby coating the moving fabric made of latent shrinkage polyester filaments having a basis weight of 110 g/m². Then, the applied dispersion was dewatered to form a short fiber web, and at the same time, the fabric was laminated with the short fiber web. Water jets were continuously sprayed in three stages onto the short fiber web side of the resulting laminate using three groups of nozzles (orifice diameter: 0.15 mm, gap between orifices: 1 mm) under a pressure of 20, 20 and 30 kg/cm²G for the respective groups.
Die derart erhaltene primäre Verbundplatte wurde nach oben gedreht, das heißt die Gewebeseite wurde nach oben gekehrt, und diese Seite wurde mit der gleichen Dispersion aus Kurzfasern wie oben beschrieben beschichtet. Dann wurden eine Entwässerung, Laminierung und eine Behandlung mit unter Druck stehenden Wasserstrahlen gemäß der oben stehenden Arbeitsweise durchgeführt,The primary composite panel thus obtained was turned upside down, i.e. the fabric side was turned upwards, and this side was coated with the same short fiber dispersion as described above. Then, dewatering, lamination and treatment with pressurized water jets were carried out according to the above procedure,
Die erhaltene sekundäre Verbundplatte wurde durch Kochen in Wasser und anschließendem Heißlufttrocknen zu 52% geschrumpft, wodurch eine Verbundplatte mit einem Grundgewicht von 320 g/m² erhalten wurde, die eine elektrische Leitfähigkeit von 1 · 10²Ω/ bezüglich des Oberflächenwiderstandes aufwies, ein ähnliches Aussehen wie natürliches Leder zeigte und eine angemessene Biegesteifheit besaß.The obtained secondary composite sheet was shrunk by 52% by boiling in water and then hot-air drying, thereby obtaining a composite sheet with a basis weight of 320 g/m², which had an electrical conductivity of 1 × 10²Ω/ in terms of surface resistance, an appearance similar to natural leather, and an adequate flexural rigidity.
Eine Acrylfaser vom ultraflachen Typ mit einem Einzelfilamenttiter von 10 d und einer Länge von 13 mm und eine sehr feine Acrylfaser mit einem Einzelfilamenttiter von 0,2 d und einer Länge von 3 mm wurden in Wasser gelegt und anschließend mit Polyacrylamid versetzt, um eine wäßrige Dispersion von Kurzfasern herzustellen (ultraflache Acrylfaser: sehr feine Acrylfaser-Gewichtsverhältnis = 70 : 30, Faserkonzentration = 0,3 Gew.-%, Polyacrylamidkonzentration = 0,05 Gew.-%). Entsprechend dem Dispergier- und Zuführarbeitsvorgang des Beispiels 1 wurde die Dispersion auf ein sich bewegendes Gewebe aufgetragen. Dieses Gewebe war eine Polyesterstrickware mit einem Grundgewicht von 50 g/m² mit latent er Schrumpfbarkeit.An ultra-flat type acrylic fiber having a single filament denier of 10 d and a length of 13 mm and a very fine acrylic fiber having a single filament denier of 0.2 d and a length of 3 mm were placed in water and then polyacrylamide was added to prepare an aqueous dispersion of short fibers (ultra-flat type acrylic fiber: very fine acrylic fiber weight ratio = 70:30, fiber concentration = 0.3 wt%, polyacrylamide concentration = 0.05 wt%). According to the dispersing and feeding operation of Example 1, the dispersion was applied to a moving fabric. This fabric was a polyester knitwear with a base weight of 50 g/m² with latent shrinkability.
Anschließend wurden die Entwässerung, die Laminierung und die Behandlung mit unter Druck stehenden Wasserstrahlen gemäß dem Arbeitsvorgang des Beispiels 1 durchgeführt. Die Rückseite der derart erhaltenen Verbundplatte wurde wie oben beschrieben behandelt, wodurch eine Kurzfaserschicht auf die Rückseite laminiert wurde. Die resultierende sekundäre Verbundplatte wurde durch Kochen in Wasser und durch anschließendes Trocknen zu 45% geschrumpft, wodurch man eine Verbundplatte mit einem Grundgewicht von 256 g/m² und pelzartigem Aussehen und Griff erhielt.Then, dehydration, lamination and pressurized water jet treatment were carried out according to the procedure of Example 1. The back surface of the composite board thus obtained was treated as described above, whereby a short fiber layer was laminated to the back surface. The resulting secondary composite board was shrunk by 45% by boiling in water and then drying, thereby obtaining a composite board having a basis weight of 256 g/m² and having a furry appearance and touch.
Es wurde einewäßrige Dispersion (A) aus Kurzfasern hergestellt, welche 0,2 Gew.-% einer porösen, hygroskopischen Acrylfaser mit einem Einzelfilamenttiter von 1,5 d und einer Länge von 7 mm und 0,05 Gew.-% Polyacrylamid enthielt. Zusätzlich wurde eine wäßrige Dispersion (B) aus Kurzfasern hergestellt, welche 0,2 Gew.-% einer sehr feinen Acrylfaser mit einem Einzelfilamenttiter von 0, 1 d und einer Länge von 3 mm und 0,05 Gew.-% Polyacrylamid enthielt.An aqueous dispersion (A) was prepared from short fibers, which contained 0.2 wt.% of a porous, hygroscopic acrylic fiber with a single filament titer of 1.5 d and a length of 7 mm and 0.05 wt.% polyacrylamide. In addition, an aqueous dispersion (B) was prepared from short fibers, which contained 0.2 wt.% of a very fine acrylic fiber with a single filament titer of 0.1 d and a length of 3 mm and 0.05 wt.% polyacrylamide.
Entsprechend der Dispergier- und Zuführarbeitsvorschrift des Beispiels 1 wurde die Dispersion (A) zuerst auf ein sich bewegendes Gewebe aufgebracht. Dieses Gewebe war dasselbe wie jenes, welches in Beispiel 1 verwendet wurde. Anschließend wurde die Arbeitsweise des Beispiels 1 nachvollzogen, außer daß die Behandlung mit unter Druck stehenden Wasserstrahlen bei Drücken von 20, 30 und 30 kg/cm²G durchgeführt wurde, um eine primäre Verbundplatte herzustellen. Anschließend wurde die Rückseite dieser Platte bzw. dieses Blattes entsprechend der oben genannten Arbeitsweise unter Verwendung der Dispersion (A) behandelt, außer daß die Behandlung mit den unter Druck stehenden Wasserstrahlen unter Drücken von 20, 30 und 40 kg/cm²G durchgeführt wurde, wodurch eine sekundäre Verbundplatte hergestellt wurde. Ferner wurde die für die Bildung des sekundären Komposits behandelte Seite mit der Dispersion (B) beschichtet und mit den unter Druck stehenden Wasserstrahlen bei Drücken von 20, 40 und 40 kg/cm²G behandelt, um eine tertiäre Verbundplatte herzustellen. Diese Platte wurde durch Kochen in Wasser und anschließende Trocknung zu 54% geschrumpft, was zu einer Verbundplatte führte. Diese Verbundplatte besaß ein Grundgewicht von 370 g/m² und Hygroskopizität, und die zur Bildung des primären Komposits behandelte Oberfläche zeigte ein filzartiges Aussehen, und die gegenüberliegende Oberfläche zeigte ein velourlederartiges Aussehen.Following the dispersing and feeding procedure of Example 1, the dispersion (A) was first applied to a moving web. This web was the same as that used in Example 1. Then, the procedure of Example 1 was followed except that the treatment with pressurized water jets was carried out at pressures of 20, 30 and 30 kg/cm²G to prepare a primary composite sheet. Then, the back of this sheet was treated following the above procedure using the dispersion (A) except that the treatment with the pressurized water jets was carried out at pressures of 20, 30 and 40 kg/cm²G to prepare a secondary composite sheet. Further, the side treated for the formation of the secondary composite was coated with the dispersion (B) and treated with the pressurized water jets at pressures of 20, 40 and 40 kg/cm²G to prepare a tertiary composite board. This board was shrunk to 54% by boiling in water and then drying, resulting in a composite board. This composite board had a Basis weight of 370 g/m² and hygroscopicity, and the surface treated to form the primary composite showed a felt-like appearance and the opposite surface showed a suede-like appearance.
Die nachfolgenden Kurzfasern (i), (ii), und (iii) wurden in Wasser gelegt eine Polyesterfaser (i) mit einem Einzelfilamenttiter von 0,5 d und einer Länge von 5 mm; eine wärmeschmelzbare Verbundfaser mit einem Einzelfilamenttiter von 2 d und einer Länge von 7 mm, wobei jedes einzelne Filament davon aus einem Polyesterkern und einer Polyethylenumhüllung bestand; und eine Kohlenstoffaser (iii) mit einem Einzelfilamenttiter von 0,6 d und einer Länge von 10 mm. Dann wurde Polyacrylamid hinzugesetzt, um eine wäßrige Dispersion aus Kurzfasern herzustellen (sehr feine Polyesterfaser: wärmeschmelzbare Faser: Kohlenstoffaser-Gewichtsverhältnis = 40 : 40 : 20, Faserkonzentration = 0,3 Gew.-%, Polyacrylamidkonzentration = 0,075 Gew.-%). Gemäß der Dispergier- und Zuführarbeitsweise des Beispiels 1 wurde die resultierende Dispersion auf ein sich bewegendes Gewebe aufgebracht. Das Gewebe war eine Polyesterstrickware mit einem Grundgewicht von 50 g/m² und latenter Schrumpfbarkeit.The following short fibers (i), (ii), and (iii) were placed in water: a polyester fiber (i) having a single filament denier of 0.5 d and a length of 5 mm; a heat-fusible composite fiber having a single filament denier of 2 d and a length of 7 mm, each single filament of which consisted of a polyester core and a polyethylene sheath; and a carbon fiber (iii) having a single filament denier of 0.6 d and a length of 10 mm. Then, polyacrylamide was added thereto to prepare an aqueous dispersion of short fibers (very fine polyester fiber: heat-fusible fiber: carbon fiber weight ratio = 40:40:20, fiber concentration = 0.3 wt%, polyacrylamide concentration = 0.075 wt%). According to the dispersing and feeding procedure of Example 1, the resulting dispersion was applied to a moving fabric. The fabric was a polyester knit fabric with a basis weight of 50 g/m2 and latent shrinkability.
Dann wurden die Entwässerung, Laminierung und die Behandlung mit unter Druck stehenden Wasserstrahlen gemäß der Arbeitsweise des Beispiels 1 durchgeführt. Dann wurde die Rückseite der resultierenden primären Verbundplatte der Laminierung mit einer Kurzfaserschicht und der Verflechtung der Fasern gemäß der oben stehenden Arbeitsweise unterzogen.Then, dewatering, lamination and pressurized water jet treatment were carried out according to the procedure of Example 1. Then, the back side of the resulting primary composite board was subjected to lamination with a short fiber layer and fiber interweaving according to the above procedure.
Die resultierende sekundäre Verbundplatte wurde in Wasser gekocht, getrocknet und dann bei 150ºC kalandert. Diese Platte wurde zu 49% durch die Behandlung mit kochendem Wasser geschrumpft, wodurch eine elektroleitfähige Verbundplatte mit einem Grundgewicht von 189 g/m², einer Dicke von 0,34 mm und einem spezifischen Volumen von 1,8 cm³/g mit einem Oberflächenwiderstand von 4 · 10¹ Ω/ entstand. Die Kohlenstoffaser wurde fest in der Platte fixiert. Die Oberfläche dieser Platte war glatt, und der Griff war ziemlich starr bzw. steif.The resulting secondary composite board was boiled in water, dried and then calendered at 150ºC. This board was shrunk by 49% by the boiling water treatment, thereby obtaining an electroconductive composite board with a basis weight of 189 g/m², a thickness of 0.34 mm and a specific volume of 1.8 cm³/g with a surface resistance of 4 10¹ Ω/. The carbon fiber was firmly fixed in the board. The surface of this board was smooth and the handle was quite rigid.
Eine Acrylfaser mit einem Einzelfilamenttiter von 0,2 d und einer Länge von 3 mm und eine Kohlenstoffaser mit einem Einzelfilamenttiter von 0,6 d und einer Länge von 6 mm wurden in Wasser gelegt und mit Polyacrylamid versetzt, um eine wäßrige Dispersion aus Kurzfasern herzustellen (Acrylfaser: Kohlenstoffaser-Gewichtsverhältnis = 97 : 3, Faserkonzentration = 0,2 Gew.-%, Polyacrylamidkonzentration = 0,05 Gew.-%). Entsprechend der Dispergier- und Zuführarbeitsweise des Beispiels 1 wurde die resultierende Dispersion auf ein sich bewegendes Gewebe aufgetragen. Dieses Gewebe war ein nicht-schrumpfbares gewebtes Rayon- Tuch mit einem Grundgewicht von 65 g/m².An acrylic fibre with a single filament titre of 0.2 d and a length of 3 mm and a carbon fiber having a single filament denier of 0.6 d and a length of 6 mm were placed in water and polyacrylamide was added thereto to prepare an aqueous dispersion of short fibers (acrylic fiber:carbon fiber weight ratio = 97:3, fiber concentration = 0.2 wt%, polyacrylamide concentration = 0.05 wt%). According to the dispersing and feeding procedure of Example 1, the resulting dispersion was applied to a moving fabric. This fabric was a non-shrinkable woven rayon cloth having a basis weight of 65 g/m².
Anschließend wurde die Behandlung entsprechend der Arbeitsweise des Beispiels 1 durchgeführt, um eine primäre Verbundplatte herzustellen. Ferner wurde die Rückseite dieser Plattein gleicher Weise behandelt, um eine sekundäre Verbundplatte herzustellen, welche dann in heißer Luft getrocknet wurde. Die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Verbundplatte waren wie folgt: Grundgewicht = 94 g/m². Dicke = 0,47 mm, spezifisches Volumen = 5,0 cm³/g, und Oberflächenwiderstand = 1 · 10³ - 1 · 10&sup4;Ω/ . Die Platte zeigte eine hohe Drapierbarkeit und velourlederartiges Aussehen, und es fühlte sich beim Berühren weich an.Then, treatment was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a primary composite sheet. Further, the back surface of this sheet was treated in the same manner to prepare a secondary composite sheet, which was then dried in hot air. The physical properties of the obtained composite sheet were as follows: basis weight = 94 g/m², thickness = 0.47 mm, specific volume = 5.0 cm³/g, and surface resistance = 1 × 10³ - 1 × 10⁴Ω/ . The sheet exhibited high drapability and suede-like appearance, and it was soft to the touch.
Die obenstehend im Detail beschrieben wurde, ist es gemäß dem Verfahren der Erfindung möglich, Verbundplatten herzustellen, bei denen Kurzfasermaterialien und Gewebe dreidimensional vereint sind, und zwar durch einen einfachen kontinuierlichen Arbeitsvorgang, der Energie, Materialien und Arbeit spart, ohne hinsichtlich der Materialien eingeschränkt zu sein. Deshalb ist es möglich, durch richtige Wahl und Kombination von einem oder mehreren Kurzfasermaterialien mit einem Grundgewebe Verbundplatten mit hohem zusätzlichen Wert in großem Umfang bei geringen Kosten bereitzustellen, welche hervorragende mechanische Eigenschaften, Dimensionsstabilität, Flexibilität etc. besitzen, ein Aussehen hoher Güte zeigen, einen Griff wie einen pelzartigen oder natürlichem Leder ähnlichen Griff besitzen und zusätzlich elektrische Leitfähigkeit, Hygroskopizität oder andere funktionelle Eigenschaften aufweisen.As described in detail above, according to the method of the invention, it is possible to produce composite panels in which short fiber materials and fabrics are three-dimensionally united by a simple continuous operation that saves energy, materials and labor without being limited in terms of materials. Therefore, by properly selecting and combining one or more short fiber materials with a base fabric, it is possible to provide composite panels with high added value on a large scale at low cost, which have excellent mechanical properties, dimensional stability, flexibility, etc., exhibit high quality appearance, have a touch like a fur-like or natural leather-like touch, and in addition have electrical conductivity, hygroscopicity or other functional properties.
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