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DE102006006358A1 - Verfahren zur zusätzlichen Verfestigung von Nähwirkvliesstoffen - Google Patents

Verfahren zur zusätzlichen Verfestigung von Nähwirkvliesstoffen Download PDF

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DE102006006358A1
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Ulrich Krause
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GERLINGER INDUSTRIES AG, CH
Original Assignee
HAENSEL VERBUNDTECHNIK GmbH
Hansel Verbundtechnik GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zusätzlichen Verfestigung von Nähwirkvliesstoffen, wie Malivlies, Maliwatt, Kunit, Multiknit, Maliknit o. a., durch Faser- oder Fadenmaschen verfestigten Vliesen oder Faserfloren. Durch auf den Nähwirkvliesstoff einwirkende Wasserstrahlen werden zusätzliche Faserteilverschlingungen gebildet, die höhere Festigkeit, gleichmäßiges Festigkeits- und Dehnungsverhalten in Längs- und Querrichtung und/oder hohe Oberflächenbeständigkeit des Nähwirkvliesstoffes ergeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zusätzlichen Verfestigung von Nähwirkvliesstoffen, insbesondere solcher durch Faden- oder Fasermaschen verfestigten Nähwirkvliesstoffe vom Typ Maliwatt, Malivlies, Kunit, Multiknit, Maliknit, die vorzugsweise in technischen Erzeugnissen verwendet werden sollen.
  • Nähwirkvliesstoffe entstehen allgemein durch Übernähen oder Vermaschen von Einzelfaserfloren oder zum Vlies gelegten oder getäfelten Einzelfaserflorlagen auf speziellen Kettenwirkmaschinen, den Nähwirkmaschinen.
  • Dabei weisen die einzelnen Typen dieser Nähwirkvliesstoffe entsprechend dem Ausgangsmaterial und dem Verfahrensprinzip der Verfestigung im Festigkeitsverhalten in Längs- und Querrichtung große Unterschiede auf. Durch geringe Fasereinbindung beim Verfestigen auf den Nähwirkmaschinen haben diese Vliesstoffe oft eine ungenügende Oberflächenbeständigkeit bzw. Schnittkantenfestigkeit, die bei Verarbeitungs- und/oder Gebrauchsbeanspruchungen oft zum Ausflusen bzw. Austreten von Faserteilen oder Fasern führt.
  • Beim Maliwattverfahren wird das Vliesmaterial durch eine Vielzahl parallel verlaufender Fadennähte verfestigt. Da dabei die Faserstruktur im Vlies durch das Übernähen und Ausbilden von verfestigend wirkenden Fadenmaschen nicht verändert wird, sind die Faserteile im Vliesstoff nicht sehr fest miteinander verschlungen. An Schnittkanten und auf beiden Oberflächen entstehen dadurch bei Verarbeitung und Gebrauch unerwünschte hohe Ausflus- oder Abrieberscheinungen.
  • Beim Malivliesverfahren sind nur relativ wenige Faserteile des Ausgangsvlieses in den verfestigend wirkenden Fasermaschen eingebunden; je nach Stichlänge und Maschinenfeinheit sind dies ca. 5 bis 20 % der Gesamtfaserlänge des vorgelegten Vliesmaterials. Somit ergeben sich auch hier an den Schnittkanten und an den Vliesstoffoberflächen bei entsprechenden Beanspruchungen leichte Herauswanderungen von ungenügend im Querschnitt eingebundenen Faserteilen. Hinzu kommt, dass durch die Verwendung von Vliesen mit Querorientierung der Fasern, entstanden durch das Quertäfeln einen Krempelflores zum Vlies, im Vliesstoff selbst eine relativ geringe Festigkeit in Längsrichtung mit hoher Verformungsneigung vorliegen. Bei der Vermaschung eines längsorientierten Faserflores nach dem Kunitverfahren stellt nur ein geringer Anteil der im Kunit-Vliesstoff vorhandenen Faserlänge die Querverbindung zwischen den einzelnen benachbarten Maschenreihen her, während der andere, grössere Teil die vertikal abstehenden Polfaserfalten oder -büschel bildet. Dieser geringe Faseranteil in den verfestigend wirkenden Fasermaschen erbringt keine hohe Festigkeit des Nähwirkvliesstoffes, vor allem in Querrichtung, ergibt hohe Dehnungswerte und gibt dem Vliesstoff eine hohe Einrollneigung.
  • Deshalb gibt es seit langem viele innovative Bemühungen, den für technische Anwendungen durchaus interessanten Nähwirkvliesstoffen verfahrenstechnische Effekte einer Strukturstabilisierung im Sinne einer Festigkeitserhöhung, Dehnungsreduzierung und/oder Abriebsbeständigkeitserhöhung zu verleihen.
  • Diese Möglichkeiten reichen von chemischen Verfestigungen durch Imprägnieren oder Pflatschen oder Aufsprühen von chemischen Bindemitteln über den Einsatz von thermoplastischen Bindefasern oder Bindeflächen mit nachfolgender thermischer Zusatzverfestigung bis hin zum zusätzlichen Einbringen von vertikalen Faserpfropfen durch Nachnadeln.
  • So werden in DE 283169 auf die Fasermaschenseite von Kunit-Nähwirkvliesstoffen zusätzliche textile Materialien als Fasern, Faserflore oder Vliese aufgebracht und mit verfestigender Wirkung in die Fasermaschen eingenadelt. Dadurch wird allerdings lediglich die Faserorientierung im Vlies verändert und nicht die mechanische Einbindung der Fasern im Vliesstoff erhöht.
  • In DE 10109476 wird ein Verfahren zur Herstellung von in Längs- und Querrichtung weitgehend isotropen Vliesen beschrieben. Dabei werden verfahrenstechnisch aufwendig zwei Teilvliese, jeweils eins mit Längs- und eins mit Querorientierung der Fasern, zusammen der Verfestigung z.B. durch Fasermaschen zugeführt.
  • Ein neues innovatives Verfahren in der Vliesverfestigung ist die Verwirbelung mit Wasserstrahlen. Bei dieser Wasserstrahlverwirbelung werden Vliese als unverfestigte Faserschichten mit vertikal auf die Vliesoberfläche auftreffenden Wasserstrahlen geringen Durchmessers und hohem Druckes behandelt. Diese Wasserstrahlen verdichten das Vlies und verwirbeln beim Durchgang durch das Vlies Faserteile unter- bzw. miteinander verfestigend in Form von Verschlingungen. Es entstehen Vliesstoffe mit hoher Festigkeit und relativ geringer Dicke.
  • In DE 19519672 wird ein Wirbelvliesstoff mit polartiger Oberfläche beschrieben. Dabei werden beim Wasserstrahlverwirbeln eines Faservlieses durch die durch das Vlies durchdringenden Wasserstrahlen auf der gegenüberliegenden Oberflächenseite Faserteile vertikal abstehend angeordnet. Nach der Beschreibung kann dies ein- oder beidseitig erfolgen. Allerdings bewirkt der für das Austragen von Faserteilen aus dem Vliesstoffquerschnitt erforderliche hohe Wasserstrahldruck auch eine hohe Verdichtung des Vliesstoffquerschnittes mit Verringerung des Isolationsvermögens gegenüber Schall, Temperatur u.a.
  • In DE 19804940 wird ein Schichtverbundstoff aus mindestens 2 Schichten beschrieben, wobei die eine Schicht ein textiles Flächengebilde, wie ein Gewebe oder ein Vliesstoff ist, auf die ein Vlies als unverfestigte Faserschicht aufgelegt und beide miteinander durch Wasserstrahlen durch gegenseitiges Verschlingen von Faserteilen verbunden werden, wobei das Vlies gleichzeitig mit verfestigt wird.
  • Als Anwendung solcher Verbunde wird der Filterbereich angegeben Erfindungsgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, unter Beseitigung der aufgeführten Nachteile einen Nähwirkvliesstoff mit hoher Festigkeit und/oder hoher Isotropie der Festigkeit in Längs- und Querrichtung und/oder hoher Oberflächenbeständigkeit auf einfache Art kostengünstig herzustellen.
    •
  • Die Lösung der Aufgabenstellung erfordert erfindungsgemäß einen verfahrenstechnischen Weg zum Eintrag zusätzlicher verfestigend wirkender Faserteilverschlingungen auf der oder auf den Oberflächen und/oder im Querschnitt des Nähwirkvliesstoffes.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 aufgezeigten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in Unteransprüchen enthalten.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird erreicht, dass damit in eine an sich bekannte Vliesstoffstruktur mit einer oder zwei Maschenoberflächen, die aus Fäden oder aus Fasern besteht, durch die zusätzliche Anwendung eines bekannten mecha nischen Vliesverfestigungsverfahren des Verwirbelns mit Wasserstrahlen verfestigend wirkende Faserteilverschlingungen eingetragen werden. Diese ergeben positive Effekte hinsichtlich einer Erhöhung der Festigkeit, der Isotropie im Zug- und Dehnungsverhalten und einer Verbesserung der Oberflächenbeständigkeit gegen Faseraustrag, Eigenschaftsveränderungen, die so zu Einsatzerweiterungen dieser Nähwirkvliesstoffe beitragen.
    •
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in
  • 1 die schematische Darstellung des Verfahrens zur Ausbildung von Faserteilverschlingungen im Nähwirkvliesstoff durch Wasserstrahlen,
  • 2 den schematischen Querschnitt eines zusätzlich verfestigten Nähwirkvliesstoffes des Typs Kunit,
  • 3 den schematischen Querschnitt eines zusätzlich verfestigten Nähwirkvliesstoffes des Typs Malivlies mit einer zusätzlich angeordneten textilen Funktionsfläche.
  • Wie in 1 dargestellt, wird der Nähwirkvliesstoff 3, in diesem Beispiel ein Maliwatt-Vliesstoff aus einem durch Fadenmaschen 14 verfestigten Querfaservlieses, mittels Transportbandes 12 der Wasserstrahlverwirbelung zugeführt. Dabei werden aus Düsenbalken 13 vertikale Wasserstrahlen 4 auf die Oberfläche 2 des Nähwirkvliesstoffes 3 geleitet, sie durchqueren den Querschnitt 5 und treten aus der unteren Oberfläche 2 heraus und werden über im Transportband 12 enthaltene Öffnungen abgeleitet. Beim Aufprall auf die Oberfläche 2 und beim Durchströmen des Querschnittes 5 verwirbeln die Wasserstrahlen 4 auf grund ihres hohen Druckes und ihres geringen Durchmessers von ihnen erfasste Teile der Vliesfasern 7 zu den Faserteilverschlingungen 6, damit ergibt sich ein verfestigend wirkender Effekt, außerdem wird der Querschnitt 5 des Vliesstoffes verdichtet und es entsteht der erfindungsgemäße zusätzlich verfestigte Nähwirkvliesstoff 1.
  • Allgemein wird die Anzahl solcher Faserteilverschlingungen 6 bestimmt durch die bereits durch Vliesbildung und Verfestigung zum Vliesstoff erfolgte mechanische Einbindung der Vliesfasern 7 und durch die Wasserstrahlintensität bei der erfindungsgemäßen Zusatzverfestigung. Im Falle dieses Nähwirkvliesstoffes 3 vom Typ Malivlies haben die Vliesfasern 7 den durch ihre natürliche Haftung beim Florbilden und beim Quertäfeln des Faserflores zum Vlies erhaltenen Zusammenhalt einschliesslich einer gewissen mechanischen Verdichtung durch die Ausbildung der Fadenmaschen 14.
  • Die als Effekt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur zusätzlichen Verfestigung von Nähwirkvliesstoffen 3 erreichbare Anordnung von Faserteilverschlingungen 6 wird also bestimmt durch
    • – Konstruktionsparameter des Nähwirkvliesstoffes 3, wie Masse je Flächeneinheit, Faserart, Faserdurchmesser, Faserlänge, Faserkräuselung, Maschinenfeinheit als Maß für die Fadenmaschenanzahl in Querrichtung, Stichlänge als Maß für die Fadenmaschenanzahl in Längsrichtung, Fadenart, Fadenfeinheit, Bindung,
    • – Prozessparameter der Wasserstrahlverwirbelung, wie Düsendurchmesser, Wasserstrahldruck, Anzahl Düsen je Düsenleiste, Anzahl Düsenleisten, Einwirkungsseite der Wasserstrahlen.
  • In 2 wird der schematische Querschnitt eines zusätzlichen verfestigten Nähwirkvliesstoffes 1 vom Typ Kunit gezeigt, in dessen Querschnitt 5 durch Wassertrahlverwirbelung die Faserteilverschlingungen 6 angeordnet sind.
  • Der Nähwirkvliesstoff Kunit 3 ist durch Vermaschen eines Längsfaserflores durch die Fasermaschen 15 bei gleichzeitiger Ausbildung von vertikal bis diagonal abstehenden Polfasern 9 entstanden. Durch die vertikal durchströmenden Wasserstrahlen 4 werden erfindungsgemäß die zusätzlichen Faserteilverschlingen 6 im Vliesstoff 1 angeordnet, die aus Teilen von Fasermaschenfasern 8, von Fasermaschenfasern 8 mit Polfasern 9 und/oder aus den Polfasern 9 bestehen können. Einher mit dieser Ausbildung der zusätzlichen Faserteilverschlingungen 6 geht vor allem bei Einwirkungsrichtung der Wasserstrahlen 4 von der Oberflächenseite 2 der Polfasern 9 her eine Verdichtung und Dickenreduzierung des zusätzlich verfestigten Nähwirkvliesstoffes 1, wobei damit auch ein gewisser Effekt einer Dickenvergleichmäßigung und eine Erhöhung der Oberflächenbeständigkeit zu verzeichnen sind.
  • In 3 wird der schematische Querschnitt eines zusätzlichen verfestigten Nähwirkvliesstoffes 1 vom Typ Malivlies gezeigt, in dessen Querschnitt 5 durch Wasserstrahlverwirbelung die Faserteilverschlingungen 6 angeordnet sind.
  • Der Nähwirkvliesstoff Malivlies 3 ist durch Vermaschen eines zum Vlies quergetäfelten Längsfaserflores durch die Fasermaschen 15 entstanden. Durch die vertikal durchströmenden Wasserstrahlen 4 werden erfindungsgemäß die zusätzlichen Faserteilverschlingungen 6 im Vliesstoff 1 angeordnet, die aus Teilen der Vliesfasern 7 und/oder der Fasermaschenfasern 8 bestehen können.
  • Wie dieser schematische Querschnitt der 3 weiterhin zeigt, ist auf der Seite des Eintritts der Wasserstrahlen 4 in den Querschnitt 5 des Nähwirkvliesstoffes 3 eine Funktionsschicht 10 angeordnet. Diese kann eine textile Fläche, z.B. ein Bindefaservlies oder ein Gewebe oder eine nichttextile Fläche wie eine geschlitzte thermoplastische Klebstofffolie sein. Beim Durchdringen durch diese zusätzliche Funktionsschicht 10 werden von den Wasserstrahlen 4 Faser-, Filament- oder Folieteile oder andere Konstruktionselemente dieser Funktionsfläche 10 mitgerissen und im Querschnitt 5 des zusätzlich verfestigten Nähwirkvliesstoffes 1 als vertikale Verbindungsteile 11 angeordnet.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung können statt Wasserstrahlen auch Luftstrahlen die verfahrenstechnischen Aufgaben der Anordnung zusätzlicher Faserteilverschlingungen 6 im Vliesstoffquerschnitt 5 und/oder auf einer oder auf beiden Oberflächen 2 des Vliesstoffes übernehmen.
  • Beim Einsatz von Nähwirkvliesstoffen 3 mit thermoplastischen Fasern oder/und speziellen Bindefasern mit niedrigerem Schmelzpunkt als den der Normalfasern können erfindungsgemäß die zusätzlichen Faserverschlingungen auch durch Luftstrahlen mit hoher Temperatur, die an den Berührungsflächen die Faseroberfläche zum Anschmelzen bringt, verfestigend verklebt werden.
  • 1. Ausführungsbeispiel
  • Ein Nähwirkvliesstoff vom Typ Kunit soll für den Verwendungszweck eines Vlies stoffträgers für Klebebänder nach dem erfindungsgemäßen Verfahren so zusatzverfestigt werden, dass in Längs- und Querrichtung des Nähwirkvliesstoffes ein Mindestwert der Höchstzugkraft von 300 N/5cm erreicht wird und die Dicke des Nähwirkvliesstoffes nach der Zusatzverfestigung mindestens 2,4 mm beträgt.
  • Die Konstruktionsdaten des Nähwirkvliesstoffes Kunit sind:
    Flormaterial: 100 % Polyesterfasern der Feinheit 4,4 dtex,
    Flormasse : 45 g/m2,
    Maschinenfeinheit: 18 F, dies entspricht ca. 7,2 Fasermaschen je cm Vliesstoffbreite,
    Stichlänge: 2,0 mm, dies entspricht ca. 5 Fasermaschen je cm Vliesstofflänge,
    Schwinghub: 34 mm,
    Vliesstoffmasse: 340 g/m2.
  • Der Nähwirkvliesstoff 3 wird mit seiner Faserpoloberfläche nach oben auf das Transportband 12 einer Wasserstrahlverwirbelungsanlage gelegt und mittels aus Düsenleisten 13 durch vertikal austretende Wasserstrahlen 4 verdichtet und durch die erfolgende Ausbildung von Faserteilverschlingungen mechanisch zusätzlich verfestigt. Die Prozessdaten der Wasserstrahlverwirbelung sind:
    Düsenlochdurchmesser: 0,14 mm,
    Wasserstrahldruck: 6,0 MPa,
    Durchlaufgeschwindigkeit: 10,0 m/min,
    Anzahl Düsenbalken: 8.
  • Im entstandenen wasserstrahlverwirbelten Nähwirkvliesstoff vom Typ Kunit wurden durch diese Wasserstrahlverwirbelung zusätzlich ca. 180 Faserverschlingungen angeordnet, dieser verfestigend wirkende Effekt führte neben folgenden Festigkeitserhöhungen und Dehnungsreduzierungen des Nähwirkvliesstoffes vor allem zu einer höheren Scheuerbeständigkeit, die damit einem optimalen Einsatz als Vliesstoffträger für textile Klebebänder entsprechen:
    Figure 00050001
  • 2. Ausführungsbeispiel
  • Ein Nähwirkvliesstoff vom Typ Malivlies soll für den Verwendungszweck eines Geovliesstoffes mit den Funktionen Trennen und Filtern so zusatzverfestigt werden, dass bei einer Masse je Flächeneinheit von 200 g/m2 die erforderlichen Höchstzugkräfte in Längs- und Querrichtung von 16 kN/m bei Höchstzugkraftdehnungen unter 80 % erreicht werden.
  • Die Konstruktionsdaten des Nähwirkvliesstoffes Malivlies sind:
    Fasermaterial: 100 % Polypropylenfasern der Feinheit 6,7 dtex und 60 mm Länge,
    Vliesmasse: 220 g/m2,
    Maschinenfeinheit: 18 F, dies entspricht ca. 7,2 Fasermaschen je cm Vliesstoffbreite,
    Stichlänge: 1,8 mm, dies entspricht ca. 5,6 Fasermaschen je cm Vliesstofflänge.
  • Der Nähwirkvliesstoff 3 wird mit seiner Faserflauschseite nach oben auf das Transportband 12 einer Wasserstrahlverwirbelungsanlage gelegt und mittels aus Düsenleisten 13 durch vertikal austretende Wasserstrahlen 4 verdichtet und durch die erfolgende Ausbildung von Faserteilverschlingungen 6 mechanisch zusätzlich verfestigt. Die Prozessdaten der Wasserstrahlverwirbelung sind:
    Düsenlochdurchmesser: 0,12 mm,
    Wasserstrahldruck: 10,0 MPa,
    Durchlaufgeschwindigkeit: 25,0 m/min,
    Anzahl Düsenbalken: 6.
  • Im entstandenen wasserstrahlverwirbelten Nähwirkvliesstoff vom Typ Malivlies wurden durch diese Wasserstrahlverwirbelung zusätzlich ca. 60 Faserverschlingungen angeordnet, dieser verfestigend wirkende Effekt führte zu den folgenden Festigkeitserhöhungen und Dehnungsreduzierungen des Nähwirkvliesstoffes, die den Anforderungen als Geovliesstoff entsprechen:
    Figure 00060001

Claims (6)

  1. Verfahren zur zusätzlichen Verfestigung von Nähwirkvliesstoffen (1), gekennzeichnet dadurch, dass mittels vertikal auf eine oder auf beide Oberflächen (2) eines Nähwirkvliesstoffes (3) auftreffende Wasserstrahlen (4) auf der oder den Oberflächen (2) und/oder im Querschnitt (5) des Nähwirkvliesstoffes (3) Faserteilverschlingungen (6) gebildet werden, die jede aus mindestens drei Teilen der Vliesfasern (7), der Fasermaschenfasern (8) und/oder Polfasern (9) bestehen.
  2. Verfahren zur zusätzlichen Verfestigung von Nähwirkvliesstoffen (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass je cm2 des zusätzlich verfestigten Nähwirkvliesstoffes (1) auf dessen Oberfläche (2) oder dessen Oberflächen (2) und/oder in dessen Querschnitt (5) mindestens 20 solcher Faserteilverschlingungen (6) angeordnet werden, wobei die Anzahl dieser Faserteilverschlingungen (6) und deren Anordnung auf der Oberfläche (2) oder den Oberflächen (2) und/oder im Querschnitt (5) bestimmt wird durch die Düsenanordnung, den Düsendurchmesser, den Wasserstrahldruck und die Strahlungsintensität.
  3. Verfahren zur zusätzlichen Verfestigung von Nähwirkvliesstoffen (1) nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, dass statt der Wasserstrahlen (4) auch Luftstrahlen die Faserteilverschlingungen (6) bilden.
  4. Verfahren zur zusätzlichen Verfestigung von Nähwirkvliesstoffen (1) nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass beim Einsatz von thermoplastischen Bindefasern im Nähwirkvliesstoff (3) durch Temperatur der Wasser- oder Luftstrahlen (4) die Faserteilverschlingungen (6) verklebt sein können.
  5. Verfahren zur zusätzlichen Verfestigung von Nähwirkvliesstoffen (1) nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass beim Ausbilden der Faserteilverschlingungen (6) durch die Wasserstrahlen (4) auf einer oder auf beiden Oberflächen (3) des Nähwirkvliesstoffes (2) zusätzlich textile oder/und nichttextile Funktionsflächen (10) durch die Ausbildung der vertikalen Verbindungselemente (11) angeordnet werden können.
  6. Verfahren zur zusätzlichen Verfestigung von Nähwirkvliesstoffen (1) nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass der Nähwirkvliesstoff (3) aus Filamentflor oder Filament- oder Spinnvlies gebildet ist und durch einwirkende Wasser- oder Luftstrahlen die Faserteilverschlingungen (6) aus Filamentteilen des Filamentflores, Filamentvlieses oder Spinnvlieses bestehen.
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