DE1929611A1

DE1929611A1 - Schichtstoff mit Verstaerkungseinlage und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1929611A1
Application number: DE19691929611
Authority: DE
Inventors: Carlyle Harmon; Frank Kalwaites
Original assignee: Johnson and Johnson
Current assignee: Johnson and Johnson
Priority date: 1968-06-12
Filing date: 1969-06-12
Publication date: 1970-01-02
Also published as: FR2010757A1; GB1256406A; FR2010757B1; NL6908911A

Description

PATENTANWALTDIPU-ING-R-MDLLER-BORNEr PATENTANWALT DIPL-ING. HANS-H. WEY

1 I E RLI N-DAHLEM 33 · PO DBl ELS KIALLEE 68 BMDNCHfN 22 ■ Wl D E N M AYE R STR AS SE 49

TEL. 0311 .762907 · TELEGR. PROPINDUS . TELEX 0184057 TEL. 0811 · 225585 · TELEGR. PROPINDUS · TELEX 0524244

21 924

JOHNSON & JOHNSON
New Brunswick, N.J. (USA)

Schichtstoff mit Verstärkungseinlage und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Schichtstoff mit weichen Materialbahnen aus, z. B. Papier, ungewebten Faservliesen und Filmen und einer Verstärkungseinlage.

Bei den bekannten Schichtstoffen aus dem relativ billigen vorerwähnten Material wird die mangelnde Zerreißfestigkeit stets als ein großer Nachteil empfunden. Insbesondere tritt dieser Nachteil auch bei Schichtstoffen auf, welche eine gute Zerreißfestigkeit in einer Richtung aufweisen, die meistens zu Lasten der Zerreißfähigkeit

909881/132

-z-

in entgegengesetzter oder quer dazu verlaufender Richtung gellt. Es sind datier zahlreiche Bemühungen unternommen worden, um diese Zerreißfestigkeit zu erhöhen, wobei die Materialbahnen der Schichtstoffe quer zueinander miteinander verbunden wurden oder starke Fasern oder Garne innerhalb des Schichtstoffes angeordnet wurden, um die geringere Zerreißfestigkeit zu beseitigen, wobei diese Fasern auch in beiden Richtungen, also quer und längs des Schichtstoffes, aufgebracht wurden. Es ist auch bekannt geworden, Papier oder ungewebte Stoffe u.dgl. mit einer Lage aus Gaze zu versehen, die zwischen den Materialbahnen aus ungewebten Fasern oder gekrepptem Material angeordnet und mit dem Verkleben der gesamten Materialbahn mittels eines geeigneten Klebstoffes befestigt wurden, wodurch ein verstärktes Papier oder eine verstärkte ungewebte Faserbahn, geschaffen wurde. Ein weiterer Weg für das Verstärken dieser Materialien wurde mit einer ungewebten Abdeckung beschritten, welche in Form von zwei Sätzen sich kreuzender Faserbündel als Verstärkung in den Schichtstoff eingebracht wurde und wobei die sich kreuzenden Faserbündel an ihren Kreuzungspunkten gelegentlich auch miteinander verbunden wurden.

Die vorbeschriebenen Wege zur Verstärkung der Schichtstoff e führten zwar zur Erhöhung der Zerreißfestigkeit bis zu einem bestimmten Grade, brachten jedoch verschiedene Schwierigkeiten mit sich. Die gewebte Gaze z. B. veist Knoten oder erhöhte Punkte an den Kreuzungspunkten auf, welche erhöhte Stellen im Fertigprodukt verursachten. Um diese Erhöhungen zu beseitigen, wurde die ungewebte Abdeckung oder ein Gazematerial aus nur gering-

909881/1323

fügig gezwirnten Garnen verwendet, wobei der Schichtstoff anschließend kalandert wurde und die Erhöhungen ausgeflacht wurden, so daß keine rauhen Stellen innerhalb der Oberflächen der Schichtetoffe vorhanden waren. Diese Art der Beseitigung der durch die Verstärkungseinlage aufgetretenen Schwierigkeiten setzt Jedoch einen zusätzlichen Arbeitsgang des Pressens und Kalanderns zwecks Glättene der Kreuzungspunkte der Garne voraus, wodurch die Herstellungskosten wesentlich erhöht werden.

Ein anderes Problem, welches bei diesen verstärkten Schichtstoffen auftritt, ist, daß, wenn eine Belastung auf einen Kreuzungspunkt auftritt, diese Belastung im allgemeinen nur durch das Garn aufgenommen wird, welches in der entsprechenden Richtung verläuft, d. h., daß der erste Garnstrang, welcher der Zugbelastung ausgesetzt ist, diese quer über den Schichtstoff oder in Längsrichtung desselben überträgt.

Gemäß der Erfindung wird dieses Problem dadurch beseitigt, daß, wenn der Schichtstoff einer Zugbelastung ausgesetzt ist, diese bis zum nächsten Kreuzungspunkt der Fäden der Verstärkungseinlage übertragen und dann gleichmäßig auf alle Fäden oder Fasern, die diesen Kreuzungspunkt bilden, und damit gleichmäßig über den Schichtstoff verteilt wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Verstärkungseinlage zwischen zwei Materialbahnen angeordnet und mit diesen verbunden ist, wobei die Verstärkungseinlage aus zwei Sätzen von orientierten polymeren Fäden besteht, von denen die Fäden jedes Satzes im wesentlichen

90 9881/1323

parallel zueinander verlaufen und die Sätze so zueinander angeordnet sind, daß sich die Fäden des einen Satzes mit den Fäden des anderen Satzes kreuzen und an den Kreuzungspunkten miteinander verbunden eind, so daß auf die Materialbahn ausgeübte Zugspannungen im wesentlichen auf alle Fäden übertragen werden und damit eine gleichmäßige Zugfestigkeit derselben bewirkt wird·

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel für die Ver-Stärkungseinlage ist vorgesehen, daß diese ein aus orientierten Polyäthylen- oder aus orientierten Polypropylenfäden gebildetes Netz ist.

Besonders gute Zugfestigkeitseigenschaften ergeben sich, wenn wenigstens eine der Materialbahnen gekreppt ist und/oder wenigstens eine der Materialbahnen eine fasrige Materialbahn ist.

Sehr gute Übertragungsmomente für die Zugbelastung ergeben sich dadurch, daß sich die Fäden der Sätze in einem Winkel von etwa 90 kreuzen. Hierbei können die Fäden des einen Satzes längs und des anderen Satzes quer zum Schichtstoff verlaufen, wobei die in Längerichtung verlaufenden Fäden in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in unterschiedlichen Winkeln geführt werden können. Die einzelnen Lagen des Schichtstoffes werden vorteilhafterweise miteinander verklebt.

Ein Verfahren zur Herstellung des Schichtstoffes der vorbeschriebenen Art sieht erfindungsgemäß vor, daß die netzförmige Verstärkungseinlage aus orientierbarem Kunststoff gefertigt und diese in mindestens einer Rich-

909881/1323

tung orientiert wird, an jeder Seite der Verstärkungseinlage eine Materialbahn angeordnet wird und die Materialbahnen und die Verstärkungseinlage miteinander verklebt werden*

Die Herstellung der Verstärkungseinlagen kann mittels Extrusionsverfahren erfolgen, wobei die Verstärkungseinlage einmal als Netz hergestellt wird und ein andermal als Kunststoffilm mit anschließender Perforierung nach einem netzartigen Muster.

Vorzugsweise wird die Verstärkungseinlage sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung orientiert. Das Zusammenfügen der einzelnen Materiallagen des Schichtstoffes erfolgt erfindungsgemäß durch Verklebung mittels Am£- sprühens von Klebstoff auf die Verstärkungseinlage und Andrückens der Materialbahnen an dieselbe*

Weiterhin ist als vorteilhafte Maßnahme vorgesehen, daß die Verstärkungseinlage durch Extrusion eines Netzes aus Polypropylen hergestellt wird.

Das Verbinden der einzelnen Lagen des Schichtstoffes kann durch Anbringen eines Klebstoffes an beiden Seiten der Verstärkungseinlage und anschließendem Anpressen der Materiallagen erfolgen oder aber durch ein Zusammenfügen der Materiallagen und nachträglichem Durchdringen aller Lagen mit zugeführtem Klebstoff, um diese miteinander zu verbinden. Falls thermoplastische Fäden in den äußeren Materiallagen verwendet werden oder falls thermoplastische Materialbahnen verwendet werden, können

909881/1323

diese durch die bekannten Verfahren miteinander verbunden werden*

In den beiliegenden Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel für einen Schichtstoff gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigern

Fig· 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgefe mäßen Schichtstoffes, teilweise im Schnitt}

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel für einen Schichtstoff gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt}

Fig. k eine vergrößerte Teilansicht der Verstärkungseinlage gemäß der Erfindung, vor der Orientierung der Fäden}

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung der Verstärkungseinlage gemäß Fig. 4, nach der Orientierung der ψ Fäden}

Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht eines Kreuzungs- oder Verbindungspunkts der Fäden gemäß der Verstärkungseinlage in Fig. 5}

Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung einer anderen Art von Verbindungspunkten einer Kunststoff-Verstärkung se in lage gemäß der Erfindung; und

909881/1323

Pig. 8 die schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens in seinen einzelnen Schritten.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Schichtstoff 22 weist Außenlagen 20 und 21 auf, die fasrige Stoffe sind, "sowie eine aus Kunststoff hergestellte und netzartige Verstärkungseinlage 23» die zwei Sätze von Fäden aufweist, wobei die Fäden jedes Satzes im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und um 90 versetzt zueinander angebracht sind. Der eine Satz 25 der Fäden verläuft in Längsrichtung des Schichtstoffes, während der andere Satz 26 in Querrichtung desselben verläuft.

Der in Fig. 3 dargestellte Schichtstoff 29 weist Außenlagen 30 und 31 aus gekrepptem Material oder gleichartigem Papier auf, wobei die Verstärkungseinlage 32 zwei Sätze 33 und 3^ von Fäden enthält, welche in einem Winkel von etwa 30 zur Querrichtung angeordnet sind und sich unter Bildung eines Rautenmusters kreuzen.

Fig. k zeigt eine Vergrößerung eines Ausschnitts einer Verstärkungseinlage in ihrem Ausgangszustand. Die Verstärkungseinlage weist ebenfalls zwei Sätze von im wesentlichen unorientierten Fäden auf. Die Fäden 35 und 36 bzw, 37 und 38 jedes Satzes verlaufen parallel zueinander, wobei der zweite Satz von Fäden 37 und 38 senkrecht zu den Fäden des ersten Satzes verlaufen. In Fig. 5 ist die Form der Fäden bzw. der Verstärkungseinlage nach der Orientierung der Fasern dargestellt, wobei die Fasern ineinander übergehende Kreuzungspunkte und Verbindungspunkte 39 bilden.

909881/1323

Eine vergrößerte Darstellung der Kreuzungs- und Verbindungspunkte 39 ist in Fig. 6 gezeigt. Die einzelnen Fäden sind dabei in ihrer Längsrichtung verlaufend gestreckt, im Gegensatz zur Ausgestaltung der Kreuzungs- und Verbindungspunkte in Fig. 7· Die Ausrichtung der Fäden hängt von dem Verfahren ab, nach dem die orientierte Verstärkungseinlage hergestellt wird» Es ist dabei ganz gleich, ob die Fäden gestreckt oder versetzt angeordnet sind, da die Kreuzungs» und Verbindungspunkte durch die Integration der dort verlaufenden Fäden gebildet werden und daher beim Auftreten von Zugbelastung auf einen der Fäden diese gleichmäßig durch den Verbindungspunkt auf die anderen Fäden übertragen wird und eine kräftigere Verstärkung darstellt.

Das Material für die Verstärkungseinlage für den erfindungsgemäßen Schichtstoff kann aus einem der bekannten orientierbaren Kunststoffe, z. B. Polyäthylen, Polypropylen, Polyamid usw. hergestellt sein. Das Muster der Fädenanordnung kann über einen weiten Bereich variiert werden, solange zwei Fädensätze vorhanden sind.

Die Außenlagen können aus Papier, Film, Kreppapier, ungewebten Faservliesen oder unterschiedlichen Kombinationen dieser Materialien bestehen. Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Außenlage an Jeder Seite der Verstärkungseinlage beschrieben ist, kann diese auch auf Schichtstoffe Anwendung finden, wobei nur an einer Seite der Verstärkungseinlage eine Materiallage vorhanden ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren für die Herstellung dee

909881/1323

Schichtstoffs vorbeschriebener Art wird unter Bezugnahme auf das Produktionsschema in Fig· 8 beschrieben*

Bei der Herstellung des Schichtstoffes wird einleitend die Verstärkungseinlage gebildet. Diese kann auf verschiedene Weise hergestellt werden. Eine vorteilhafte Möglichkeit ergibt sich durch eine Extrusion eines zusammenhängenden Netzes durch das Verfahren gemäß der US-Patentschrift 2 919 467 und 3 051 987, oder aber nach dem Verfahren gemäß der französischen Patentschrift 1 303 014 (US-No. 3 852 181). Diese Verfahren gewährleisten die Produktion von zusammenhängenden Netzen mit rechteckigen oder quadratischen Maschen· Bei der Durchführung dieser Verfahren werden zwei Sätze von Fäden gebildet, die sich während der Extrusion des Kunststoffmaterials kreuzen und in ihrem weichen und verschmelzbaren Zustand an ihren Kreuzungspunkten miteinander verbunden wenden.

Ein anderes Verfahren für die einleitende Herstellung der Verstärkungseinlage ist das in Fig. 8~ angedeutete Herstellen eines Filmes aus Kunststoff und das anschließende Perforieren oder Ausstanzen desselben, um ein offenes Kunststoffnetz oder Maschengebilde herzustellen« Dies kann durch tatsächliche Perforierung des Films mittels eines Stanzvorganges geschehen, oder aber durch Erwärmen desselben bis zum Schmelzen des Kunststoffes in bestimmten Bereichen oder durch ähnliche Verfahren, welche dem Fachmann bekannt sind·

Die so hergestellten Verstärkungseinlagen werden dann

909881/1323

zwisehen den Kreuzungs- und Verbindungspunkten orientiert. Diese Orientierung kann in der Längsrichtung oder in der Querrichtung oder in beiden Richtungen erfolgen· Falls dies letztere der Fall ist, kann dies in zwei oder auch in einem Arbeitsschritt erfolgen, welcher letzterer die biaxiale Orientierung dee Netzes darstellt» Die Orientierung des Netzes besteht aus einem Strecken, wobei die dabei angewandte Temperatur und der Grad der Orientierung unterschiedlich sind, was von der vom orientierten Material geforderten Festigkeit und dem verwendeten Material abhängt. Das Strecken orientiert die Bereiche zwischen denKreuzungs- und Verbindungspunkten in einem hohen Grad und in manchen Fällen auch geringfügig den Verbindungspunkt selbst.

Nach dem Orientieren wird eine Materialbahn, z. B. ungewebtes Faservlies oder Papier, an jeder Seite des orientierten Netzmaterials angebracht und die Lagen zum Schichtstoff miteinander verbunden. Diese Verbindung kann durch verschiedene Verfahren, welche dem Fachmann bekannt sind, erfolgen. Eines dieser Verfahren ist das Aufbringen von Klebstoff auf der Verstärkungseinlage, so daß die Außenlagen an dieser verkleben. Falls thermoplastische Materialien in den Außenlagen verwendet werden, können sämtliche Lagen durch alleinige Anwendung von Wärme und Druck verbunden werden. Falls die Außenlagen, z. B. bei ungewebten Faservliesen, porös sindj können die Lagen durch Aufbringen von Klebstoff auf dieselben mitein«- ander verbunden werden.

Die Erfindung wird ferner durch nachstehende Beispiele

909881/1323

näher erläutert. Diese Beispiele stellen jedoch keine Beschränkung des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung auf dieselben dar.

Beispiel I

Nach dem aus der amerikanischen Patentschrift 3 051 987 bekannten Verfahren wird ein Kunststoffnetz aus Polypropylen angefertigt. Die Extrusion erfolgt in Form eines Rohres, wobei der eine Satz von Fäden einen Linksdrall und der andere Satz von Fäden einen Rechtsdrall aufweisen, so daß eich die Fäden in einem Winkel von etwa 90 kreuzen. Das Rohr ist so ausgestaltet, daß das Kunststoffnetz in Längsrichtung und in Querrichtung verlaufende Fäden aufweist. Die Maschenweite entspricht etwa 12 Fäden pro 25 tnm in jeder Richtung. Die Fadenstärke beträgt etwa 0,5 tnm ( 20 mils). Das Netz wird auf etwa 1^0° C erwärmt und um das Achtfache in Querrichtung und um das Vierfache in Längsrichtung gestreckt. Das sich daraus ergebende Verstärkungsnetz weist etwa drei Fäden pro 25 tarn in Längsrichtung und 1 1/2 Fäden pro 25 mm in Querrichtung auf. Die Fäden sind im wesentlichen konstant in ihrer Längsrichtung orientiert. Das Kunststoffnetz wird mit einem Klebstoff eingesprüht und gekrepptes Material (9 Kilo Grundgewicht pro Lage) wird an jeder Seite der Verstärkungslage angebracht und durch Kalandern bei ca. 85 C und 0,7 kg/cm zum fertigen Schichtstoff zusammengepreßt. Das Endgewicht des Schichtstoffes ist etwa 640 g/m mit einer Zugfestigkeit von etwa 4,5 kg in Längsrichtung und etwa 2 λ/K kg in Querrichtung. Der Schichtstoff weist eine gute Reißfestigkeit, gute Griffigkeit und Biegsamkeit bei extremer Festigkeit auf.

909881/1323

Beispiel II

Ein Polyäthylenfilm mit einer Stärke von 0,25 mm wird durch, in Reihen angeordneten kreisförmigen Ausstanzungen perforiert, wobei die Reihen in Längsrichtung und· in Querrichtung des Films verlaufen. Die Perforationen weisen einen Durchmesser von etwa 1,5 mm auf und sind in einem Abstand von etwa 3 mm in jeder Richtung voneinander entfernt. Der perforierte Film wird auf etwa 130 C erwärmt und in Längsrichtung in einem Verhältnis νοη·6ί1 gestreckt und anschließend in Querrichtung im gleichen Verhältnis, wodurch eine netzartige Verstärkungseinlage gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird. Der so orientierte Film wird mit einem thermoplastischen Kunststoff des Äthyl-Vinyl-Acetat-Typs beschichtet, der einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Ausgangsmaterial hat. Gekrepptes Material (9 kg Grundgewicht) wird an beiden Seiten des beschichteten Verstärkungsnetzes angebracht und der so gebildete Schichtstoff bei etwa 122 C kalandert, um alle Materiallagen aneinander zu pressen. Das Bndprodukt weist eine gute Zerreißfestigkeit und Beständigkeit auf.

909881/1323

Claims

Patentansprüche

ί.1 >J Schichtstoff mit weichen Materialbahnen aus, z.B, Papier, ungewebten Faservliesen und Filmen und einer Verstärkungseinlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage (23) zwischen zwei Materialbahnen (21,22) angeordnet und mit diesen verbunden ist, wobei die Verstärkungseinlage ein aus zwei Sätzen (25» 26) von orientierten polymeren Fäden besteht, von denen die Fäden jedes Satzes im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und die Sätze so zueinander angeordnet sind, daß sich die Fäden des einen Satzes mit den Fäden des anderen Satzes kreuzen und an den Kreuzungspunkten (39) miteinander verbunden sind, so daß auf die Materialbahn (22) ausgeübte Zugspannungen im wesentlichen auf alle Fäden übertragen werden und damit eine gleichmäßige Zugfestigkeit derselben bewirkt wird.
2. Schichtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage ein aus orientierte» Polyäthylenfäden gebildetes Netz ist.
3· Schichtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage ein aus orientierten Polypropylenfäden gebildetes Netz ist.
4. Schichtstoff nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Materialbahnen gekreppt ist.

909881/1323

-Ik-
5. Schichtstoff nach den Ansprüchen 1 bis k_s dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Materialbahnen eine fasrige Materialbahn ist.
6. Schichtstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 5t dadurch gekennzeichnet, daß die Materlalbaiiii an der einen Seite der Verstärkungseinlage eine gekreppte und an der anderen Seite eine fasrige Material- L· bahn ist.
7. Schichtstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Fäden der Sätze in einem Winkel von etwa 90 kreuzen..
8. Schichtstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden, des
einen Satzes längs und des anderen Satzes qixai¹ zu«
Schichtstoff verlaufen.
9. Schichtstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der längs des

" Schichtstoffs gerichtete Verlauf der Fäden in. unterschiedlichen Winkeln erfolgt.
10.Schichtstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen
Lagen des Schicntstoffes miteinander verklebt sind.
11.Verfahren zur Herstellung des Schichtstoffes nach,
einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die netzförmige Verstärfciingsöin—

9 0 9881/1323

lage aus orientierbarem Kunststoff gefertigt und diese in mindestens einer Richtung orientiert wird, an jeder Seite der Verstärkungseinlage eine Materialbahn angeordnet wird und die Materialbahnen und die Verstärkungseinlage miteinander verklebt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage mittels Extrusionsverfahren als Netz hergestellt wird.
13· Verfahren nach den Ansprüchen 11 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage mittels Extrusion eines Kunststoffilmes und dessen anschliessender Perforierung nach einem netzartigen Muster hergestellt wird.
14. Verfahren, nach den Ansprüchen 11, 12 oder 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage in Längsrichtung und in Querrichtung orientiert wird.
15. Verfahren nach einem oder Ansprüche 11 bis Ik, dadurch gekennzeichnet, daß die Verklebung der einzelnen Schichtstofflagen mittels Aufsprühens von Klebstoff auf die Verstärkungseinlage und Andrückens der Materialbahnen an dieselbe erfolgt.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11, 12, 14 und 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage durch Extrusion eines Netzes aus Polypropylen hergestellt wird.

909881/1323

Ais,

Leerseite