DE20118508U1 - Textile multi-layer sandwich system made of natural fibers with weights greater than 200 g / sqm - Google Patents
Textile multi-layer sandwich system made of natural fibers with weights greater than 200 g / sqmInfo
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Description
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Textiles mehrschichtiges Sandwichsystem aus Naturfasern mit Flächengewichten größer als 200 g/m2 Textile multilayer sandwich system made of natural fibres with a surface weight greater than 200 g/m 2
Die Erfindung betrifft ein textiles mehrschichtiges Sandwichsystem aus Naturfasern mit Flächengewichten größer als 2 00g/m2 , vorzugsweise Hanffasern oder Mischungen aus Naturfasern mit Anteilen an Synthesefasern die durch Fluidstrahlen verfestigt wurden.The invention relates to a textile multilayer sandwich system made of natural fibers with surface weights greater than 200 g/m 2 , preferably hemp fibers or mixtures of natural fibers with proportions of synthetic fibers which have been solidified by fluid jets.
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Bei den bisher bekannten textlien mehrschichtigen Flächengebilden, die in den unterschiedlichsten Anwendungsgebieten eingesetzt werden, werden die zu verarbeitenden Fasern beispielsweise kontinuierlich mehrmals durch die Vernadelungseinrichtung geschickt, wobei nach jeder Verfestigung neue Fasern oder textile Flächengebilde auf das gebildete Flächengebilde aufgenadelt werden, um eine gewünschte große Schichtdichte mit hohen Flächengewichten pro m2 zu erreichen. Die bekannten Sandwichsysteme benötigen für ihre Herstellung einen großen Anlagen- und Zeitaufwand.In the case of the previously known multi-layer textile fabrics, which are used in a wide variety of applications, the fibers to be processed are, for example, continuously sent through the needling device several times, whereby after each consolidation new fibers or textile fabrics are needled onto the fabric formed in order to achieve a desired high layer density with high surface weights per m 2. The known sandwich systems require a large amount of equipment and time for their production.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu gründe, textile mehrschichtige Sandwichsysteme mit Flächengewichten von vornehmlich mehr als 200 g/m2 bis 3000 g/m2 aus einem un- oder nur teilverfestigten Ausgangsmaterial z.B. einem aerodynamischen oder Krempelvlies, die auch vernadelt sein können, zu schaffen. Es werden vornehmlich verfilzungsfähige Fasern, wie Naturfasern vorzugsweise Bastfasern, die auch Anteile an Synthesefasern aufweisen können, eingesetzt. The invention is based on the object of creating textile multilayer sandwich systems with surface weights of primarily more than 200 g/m 2 to 3000 g/m 2 from an unconsolidated or only partially consolidated starting material, e.g. an aerodynamic or carded fleece, which can also be needled. Feltable fibers are primarily used, such as natural fibers, preferably bast fibers, which can also contain proportions of synthetic fibers.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß Naturfasern vorzugsweise verfilzungsfähige Fasern, wie Bastfasern, die auch Anteile an Synthesefasern aufweisen können, vorzüglich textile mehrschichtige Sandwichsysteme mit Flächengewichten vornehmlich größer als 200 g/m2 bis 3000 g/m2 bilden, wenn ein un- oder nur teilverfestigtes Faservlies unter Einsatz von Fluidstrahlen verfestigt wird.According to the invention, it has been found that natural fibers, preferably feltable fibers, such as bast fibers, which may also contain proportions of synthetic fibers, form preferably textile multilayer sandwich systems with surface weights primarily greater than 200 g/ m2 to 3000 g/m2 when an unconsolidated or only partially consolidated fiber fleece is consolidated using fluid jets.
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Bei der Verfestigung der Naturfasern, vorzugsweise Bastfasern zu textlien mehrschichtigen Sandwichsystemen durch Fluidstrahler tritt neben der Faserverschiingung auch eine Faserverfilzung auf,die je nach Fasertyp unterschiedlich ist und durch den Anteil von Kurzfasern, welche teilweise produktionsbedingt anfallen, noch verstärkt werden. Neben der nicht zu erwartenden Faserverfilzung durch Kurzfasern und Stäube, tritt unter dem Einfluss der unter Hochdruck stehenden Fluidstrahlen eine Abnahme der Steifigkeit der holzigen Bestandteile hin zu einer größeren Flexibilität auf, was ebenfalls zu einer Verbesserung der Sandwichsysteme beiträgt.When natural fibers, preferably bast fibers, are solidified into textile multilayer sandwich systems using fluid jets, fiber entanglement occurs in addition to fiber entanglement, which varies depending on the fiber type and is further intensified by the proportion of short fibers, some of which are produced during production. In addition to the unexpected fiber entanglement caused by short fibers and dust, the influence of the high-pressure fluid jets causes the woody components to become less rigid and become more flexible, which also contributes to improving the sandwich systems.
Beim Schichtenaufbau des erfindungsgemäßen textlien mehrschichtigen Sandwichsystems aus dem vorgelegten Faservlies wird durch Regulierung der technischen Parameter der Fluidstrahlverfestigungsanlage, wie Druck, Temperatur, Anzahl der Verfestigungstufen, Anzahl der Düsen in den jeweiligen Verfestigungsbalken die gewünschte Verfestigung der einzelnen Schichten im Faservlies erreicht.When building up the layers of the textile multilayer sandwich system according to the invention from the fiber fleece provided, the desired consolidation of the individual layers in the fiber fleece is achieved by regulating the technical parameters of the fluid jet consolidation system, such as pressure, temperature, number of consolidation stages, number of nozzles in the respective consolidation beams.
Die einschichtige Vlieslegung erfolgt mechanisch, aerodynamisch oder hydrodynamisch. Dabei kann bei der Vlieslegung durch Zuführung unterschiedlicher Fasern bzw. Fasermischungen ein gewünschter Schichtenausbau bezüglich des Fasermaterials erzielt werden, der sich nach dem späteren Einsatzgebiet richtet. Ebenso können alle Fasern oder Teile der Fasern zum Beispiel durch Entfetten, Bleichen u.a. vorbehandelt sein.Single-layer fleece laying is carried out mechanically, aerodynamically or hydrodynamically. During fleece laying, the desired layering of the fiber material can be achieved by adding different fibers or fiber mixtures, depending on the subsequent area of application. Likewise, all fibers or parts of the fibers can be pre-treated, for example by degreasing, bleaching, etc.
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Beim erfindungsgemäßen textlien mehrschichtigen Sandwichsystem wird ein Faservlies vorgelegt und daraus durch die Vorgabe der Parameter bei der Verfestigung ein Mehrschichtenvliesstoff mit gewünschter definierter Schichtentrennung erhalten.In the textile multilayer sandwich system according to the invention, a fiber fleece is provided and from this a multilayer nonwoven fabric with the desired defined layer separation is obtained by specifying the parameters during consolidation.
Die erfindungsgemäßen textlien mehrschichtigen Sandwichsysteme bestehen in ihrem Aufbau aus einer voluminösen Mittelschicht und ein- oder beidseitig hochverdichtete Deckschichten ausgestattet ist. Dabei können sowohl die Mittelschicht als auch die Deckschichten aus reinen Bastfasern, nur unterschiedlicher Zusammensetzung und/oder Verdichtung bestehen. Ebenso können vorzugsweise in die Deckschichten Synthesefasern oder anorganische Fasern eingearbeitet werden. Vorzugsweise werden für den Aufbau der Mittelschicht nur Bastfasern eingesetzt.The multilayer textile sandwich systems according to the invention consist of a voluminous middle layer and highly compressed cover layers on one or both sides. Both the middle layer and the cover layers can consist of pure bast fibers, but with different composition and/or compression. Synthetic fibers or inorganic fibers can also preferably be incorporated into the cover layers. Preferably, only bast fibers are used for the construction of the middle layer.
Bei einem Einsatz von Anteilen an schrumpffähigen Synthesefasern, vorwiegend in der Mittelschicht, werden mehrschichtige textile Sandwichsysteme erhalten, bei denen durch Wahl der Temperatur beim Trocknen nach der Wasserstrahlverfestigung die Synthesefasern schrumpfen. Dabei tritt eine Faserverkürzung und gleichzeitig eine Verdickung der Synthesefasern ein. Damit verbunden ist eine Vergrößerung der Voluminösität der Mittelschicht.When shrinkable synthetic fibers are used, primarily in the middle layer, multilayer textile sandwich systems are obtained in which the synthetic fibers shrink by selecting the drying temperature after hydroentanglement. This shortens the fibers and at the same time thickens them. This is associated with an increase in the voluminosity of the middle layer.
Die Verfestigung des un- oder teilverfestigten Faservlieses erfolgt vorzugsweise durch Wasserstrahlen. Die im Vlieslegungs- und Verfestigungsprozess anfallenden Reststoffe, wie Kurzfasern, Faserstäube u.a. können gesammelt werden und den Fasern, vorzugsweise denen die die Mittelschicht des fertigen mehrschichtigen Sandwichsystems bilden, bei derThe consolidation of the unconsolidated or partially consolidated fiber fleece is preferably carried out by water jets. The residual materials arising in the fleece laying and consolidation process, such as short fibers, fiber dust, etc., can be collected and added to the fibers, preferably those that form the middle layer of the finished multi-layer sandwich system, during the
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nächsten Vlieslegung wieder zugeführt werden. Durch diese Reststoffe werden positive Wirkungen auf die Eigenschaften der erfindungsgemäßen textlien mehrschichtigen Sandwichsysteme erzielt.These residual materials have a positive effect on the properties of the multilayer textile sandwich systems according to the invention.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die im Vlieslegungs- und Verfestigungsprozeß anfallenden Reststoffe nicht wieder in den Prozeß zurückzuführen, sondern einer anderen Verwendung zuzuführen.Of course, it is also possible not to return the residual materials arising from the fleece laying and consolidation process to the process, but to use them for another purpose.
Für den gewünschten Schichtenaufbau des erfindungsgemäßen textlien mehrschichtigen Sandwichsystems wird das der Fluidstrahlverfestigungsanlage zugeführte Faservlies ein- oder beidseitig verfestigt. Dabei lassen sich durch die Anzahl an Verfestigungstufen, dem angewandten Druck der Fluidstrahlen in den einzelnen Verfestigungstufen, sowie der Temperatur des Fluidmittels die Gesamtdicke ebenso wie die Verdichtung der Außenschichten des vorgelegten Faservlieses gezielt beeinflussen. Das erfindungsgemäße textile mehrschichtige Sandwichsystem weist mehr oder weniger verfestigte Außenschichten und eine voluminöse Mittelschicht auf.To achieve the desired layer structure of the textile multilayer sandwich system according to the invention, the fiber fleece fed to the fluid jet bonding system is bonded on one or both sides. The total thickness as well as the compaction of the outer layers of the fiber fleece provided can be specifically influenced by the number of bonding stages, the pressure applied by the fluid jets in the individual bonding stages, and the temperature of the fluid medium. The textile multilayer sandwich system according to the invention has more or less bonded outer layers and a voluminous middle layer.
Der Aufbau des textlien mehrschichtigen Sandwichsystems kann kontinuierlich durch einen einmaligen oder mehrmaligen Durchlauf des Faservlieses durch die Verfestigungseinrichtung erfolgen.The construction of the textile multilayer sandwich system can be carried out continuously by a single or multiple passage of the fiber fleece through the consolidation device.
Das Flächengewicht der textlien mehrschichtigen Sandwichsysteme liegt zwischen 200 bis 3000 g/m2.The basis weight of the textile multilayer sandwich systems is between 200 and 3000 g/m 2 .
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Die erfindungsgemäßen textlien mehrschichtigen Sandwichsysteme besitzen vorzugsweise dichte Außenschichten und eine voluminöse Mittelschicht mit offener Struktur und zeichnen sich durch hohe Reißfestigkeit aus. Der vorzugsweise Aufbau aus reinen Bastfasern eröffnet eine große Palette an Einsatzgebieten. So kann das erfindungsgemäße textile mehrschichtige Sandwichsystem in der Schuhindustrie zu Einlegesohlen verarbeitet werden, die eine hervorragende Dämmung und Schweißaufnahme neben guter Recyclebarkeit besitzen.The textile multilayer sandwich systems according to the invention preferably have dense outer layers and a voluminous middle layer with an open structure and are characterized by high tear resistance. The preferred structure made of pure bast fibers opens up a wide range of applications. For example, the textile multilayer sandwich system according to the invention can be processed into insoles in the shoe industry, which have excellent insulation and sweat absorption as well as good recyclability.
Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Sandwichsysteme in Filtersystemen ist die voluminöse Mittelschicht zur Aufnahme und Bindung von Fremdstoffen gut geeignet.When using the sandwich systems according to the invention in filter systems, the voluminous middle layer is well suited for absorbing and binding foreign substances.
Finden die erfindungsgemäßen Sandwichsysteme bei der Windelherstellung Verwendung, wird durch die voluminöse Mittelschicht eine große Aufnahme von Flüssigkeit gewährleistet.If the sandwich systems according to the invention are used in diaper production, the voluminous middle layer ensures a high absorption of liquid.
In ähnlicher Weise wirken die erfindungsgemäßen Sandwichsysteme bei der Verarbeitung zu Krankenbettunterlagen. Die voluminöse Mittelschicht wirkt dem Wundliegen entgegen und gleichzeitig ist eine gute Schweiß- beziehungsweise Feuchtigkeit sauf nähme gewährleistet.The sandwich systems according to the invention work in a similar way when processed into hospital bed pads. The voluminous middle layer counteracts bedsores and at the same time ensures good sweat and moisture absorption.
Andere Einsatzgebiete für die erfindungsgemäßen Sandwichsysteme sind der als ökologischer Baustoff oder als Polstermaterial in der Polstermöbel- beziehungsweise Autoindustrie.Other areas of application for the sandwich systems according to the invention are as an ecological building material or as upholstery material in the upholstered furniture or automotive industry.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using examples.
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Als Material für Einlegesohlen wird ein Faservlies aerodynamisch aus Hanffasern mit einem Flächengewicht von 800g/m2 gebildet. Dieses Faservlies wird einer dreistufigen beidseitigen Wasserstrahlverfestigung unterworfen. Der Druck in den Düsen der drei Verfestigungsbalken betrug jeweils 240 bar.As a material for insoles, a nonwoven fabric is aerodynamically formed from hemp fibers with a surface weight of 800g/m 2. This nonwoven fabric is subjected to a three-stage, double-sided hydroentanglement process. The pressure in the nozzles of the three hardening beams was 240 bar each.
Nach Trocknung über einen Siebtrommeltrockner mit fünf aufeinanderfolgenden Trommeln wird ein Vliesstoff mit einer Gesamtdicke von 5 mm erhalten, wobei die beiden Außenschichten mit einer Dicke von jeweils 0,5 mm hoch verdichtet sind und die 4 mm starke Mittelschicht voluminösen Aufbau zeigt.After drying in a screen drum dryer with five consecutive drums, a nonwoven fabric with a total thickness of 5 mm is obtained, with the two outer layers being highly compressed with a thickness of 0.5 mm each and the 4 mm thick middle layer showing a voluminous structure.
Als Material für den Einsatz der erfindungsgemäßen textlien mehrschichtigen Sandwichsysteme als Dämmmaterial in Fußbodensystemen besteht das Faservlies aus Hanffasern ohne einen Zusatz an anderen Fasern mit einem Flächengewicht von 3 00g/m2, wobei die Fasern vor der Vlieslegung mit einem Flammschutzmittel ausgerüstet wurden. Das Faservlies wird auf einer Seite einer zweistufigen und auf der anderen Seite einer dreistufigen Wasserstrahlverfestigung unterworfen. Der Druck in den Düsen der Verfestigungsbalken beträgt jeweils 200 bar. Nach Trocknung des erhaltenen Faservliesstoffes in den dafür bekannten Vorrichtungen wurde ein Sandwichsystem mit einer Gesamtdicke von 1,5 mm erhalten. Die Außenschichten mit Dicken von 0,3 beziehungsweise 0,25 mm sind hoch verdichtet, während die Mittelschicht voluminös aufgebaut ist.As a material for the use of the textile multilayer sandwich systems according to the invention as insulation material in floor systems, the fiber fleece consists of hemp fibers without any addition of other fibers with a surface weight of 300 g/m 2 , whereby the fibers were treated with a flame retardant before the fleece was laid. The fiber fleece is subjected to a two-stage hydroentanglement on one side and a three-stage hydroentanglement on the other side. The pressure in the nozzles of the hardening bars is 200 bar in each case. After drying the resulting fiber fleece in the known devices, a sandwich system with a total thickness of 1.5 mm was obtained. The outer layers with thicknesses of 0.3 and 0.25 mm respectively are highly compressed, while the middle layer has a voluminous structure.
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Ein nach Beispiel 2 erhaltenes textiles mehrschichtiges Sandwichsystem wurde nach dem Trocknungsprozess durch einen Prägekalandar geführt. Es wird ein Produkt mit definierter Oberflächenstruktur erhalten, das insbesondere die Anwendung als Wandbekleidung anstelle einer Tapete findet.A textile multilayer sandwich system obtained according to Example 2 was passed through an embossing calender after the drying process. A product with a defined surface structure is obtained which is particularly suitable for use as wall covering instead of wallpaper.
Das als Ausgangsmaterial dienende Faservlies besteht aus Hanffasern ohne Zusatz von Bindemitteln oder anderen Fasern und hat ein Flächengewicht von 1500g/m2. Zur Bildung des textlien mehrschichtigen Sandwichsystems wurde das Ausgangsmaterial nacheinander auf beiden Seiten jeweils einer vierstufigen Wasserstrahlverfestigung unterworfen. Der Druck in den Düsen der Verfestigungsbalken wurde ausgehend vom ersten Verfestigungsbalken mit 150 bar um jeweils 40 bar bis zum vierten Verfestigungsbalken gesteigert. Das erhaltene Produkt hatte eine Gesamtdicke von 4 mm, wobei die jeweiligen Außenschichten über eine Dicke von 0,3 mm stark verfestigt sind, während die Innenschicht weniger fest verdichtet ist.The nonwoven fabric used as the starting material consists of hemp fibers without the addition of binding agents or other fibers and has a surface weight of 1500g/m 2 . To form the textile multi-layer sandwich system, the starting material was subjected to four stages of water jet consolidation on both sides. The pressure in the nozzles of the consolidation beams was increased by 40 bar in each case, starting from the first consolidation beam at 150 bar, up to the fourth consolidation beam. The resulting product had a total thickness of 4 mm, with the respective outer layers being strongly consolidated over a thickness of 0.3 mm, while the inner layer is less tightly compacted.
Das erhaltene mehrschichtige Sandwichsystem besitzt eine sehr hohe Nassfestigkeit. Es ermöglicht den Einsatz in Spezialfiltern, zum Beispiel zur Aufnahme von Schwermetallen bei der Klärschlammfiltration. Weitere Anwendungen sind die als Dämmmaterial und für die Herstellung von strukturierten Platten.The resulting multilayer sandwich system has a very high wet strength. It can be used in special filters, for example to absorb heavy metals during sewage sludge filtration. Other applications include as insulation material and for the production of structured panels.
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Als Material für Einlegesohlen wird ein mechanisch gebildetes Krempelvlies aus 75 % Hanffasern und 25 % schrumpffähigen Synthesefasern durch Vernadeln vorgefertigt. Das Krempelvlies hat ein Flächengewicht von 700 g/m2. Der Druck in den Düsen der vier Verfestigungsbalken betrug jeweils 240 bar.As a material for insoles, a mechanically formed carded fleece made of 75% hemp fibers and 25% shrinkable synthetic fibers is prefabricated by needling. The carded fleece has a surface weight of 700 g/m 2 . The pressure in the nozzles of the four consolidation beams was 240 bar each.
Die Trocknung des erhaltenen mehrschichtigen Sandwichsystems erfolgt bei 160° C. Bei der Schrumpfung der Synthesefasern tritt Faserverkürzung und damit einherlaufend Faserverdickung ein, die eine besonders voluminöse dämm- und drapierfähige Mittelschicht ergeben.The resulting multi-layer sandwich system is dried at 160° C. When the synthetic fibers shrink, the fibers become shorter and thicker, resulting in a particularly voluminous middle layer that is insulating and drapable.
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