DE2451573A1

DE2451573A1 - Zusammengesetzte faserstruktur

Info

Publication number: DE2451573A1
Application number: DE19742451573
Authority: DE
Inventors: Mathew Giles Kendall
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1973-10-30
Filing date: 1974-10-30
Publication date: 1975-05-07
Also published as: DK566874A; NL7413922A; IT1025306B; FR2248937A1; US3975565A; BE821386A; FR2248937B1; SE7413614L; BR7409028D0; NO743899L; JPS5077665A; CA1028137A; LU71190A1; GB1488649A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Faserstruktur und insbesondere auf eine zusammengesetzte Faserstruktur, welche aus anorganischen und organischen Fasern in Form einer genadelten Watte, einer genadelten Matte, einer genadelten Decke, eines genadelten Filzes und dergleichen besteht.

Die Konsolidierung und/oder Verdichtung von anorganischen Fasern durch Benadeln ist schwierig, und zwar wegen der verhältnismäßig geringen Dehnungseigenschaften und der Sprödlg· keit solcher Fasern. Nadelwatten aus anorganischen Fasern sind jedoch ein sehr erwünschtes Produkt. Beispielsweise kann die Delaminierung verringert und die Dichte der Watte für verschiedene Anwendungen verändert werden.

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Dankv«rblndung ι Ooyor, Vorolmbank München, Konto 620 ΊΟΊ . ■ Poilirhockkonlo ι MOnchon 270 44-802

Es wurde nunmehr gefunden, daß ein zufriedenstellendes genadelte s anorganisches Faserprodukt erhalten werden kann, wenn man eine Kombination-aus einer Matte von nicht-gewebten anorganischen.Fasern und einerorganischaiFaserbahn benadelt.

So wird also gemäß der Erfindung eine zusammengesetzte Faserstruktur vorgeschlagen, welche aus einer Matte von nicht-gewebten anorganischen Fasern besteht, die eine Schicht aus einer nicht-gewebten Bahn von organischen Fasern aufweist, wobei diese Bahn im Vergleich zur Dicke der genannten Matte eine verhältnismäßig kleine Stärke aufweist, wobei die genadelten Fasern aus der Bahn sich in den Körper der Matte im wesentlichen in Stärkenrichtung derselben erstrecken, so daß die Matte' und die Bahn über den größeren Teil ihrer Flächen zusammengehalten werden, wobei eine einheitliche Struktur entsteht. Gemäß einer bevorzugten Ausführung?form bildet eine organische Bahn mindestens eine äußere Hauptoberfläche der Struktur. ' ,

Demgemäß betrifft die Erfindung weiterhin eine Faserstruktur mit einer Vielzahl von schichtenweise angeordneten anorganischen Fasermatten und organischen Faserbahnen, die über den größeren Teil ihrer Oberflächen durch genadelte Fasern aus mindestens einer der Bahnen zusammengehalten werden, die sich in und/oder durch ein oder mehrere der Matten oder Bahnen in Stärkenrichtung derselben erstrecken.

Bei vielen erfindungsgemäßen Anwendungen besitzt die Faserstruktur bis zu vier Schichten aus Bahn und/oder Matte. Beispielsweise kann eine Bahn mit einer Matte zu einem Schichtenaufbau zusammengestellt sein oder kann eine Matte zwischen zwei Bahnen angeordnet sein oder können zwei oder drei Bahnen mit zwei oder drei Matten schichtenweise angeordnet sein, wobei eine Bahn mit einer Matte alterniert.

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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer zusammengesetzten Faserstruktur, welches dadurch ausgeführt wird, daß man eine Bahn aus nicht-gewebten organischen Fasern mit einer Matte aus nicht-gewebten anorganischen Fasern schichtenweise anordnet, wobei die Dicke der genannten Bahn im Vergleich zur Dicke der genannten Matte klein ist, und daß man die organischen Fasern' in die genannte Matte einnadelt, indem man die Bahn der Einwirkung einer Vielzahl von hin- und hergehenden Bartnadeln aussetzt, die durch die Bahn hindurch und in die Matte im wesentlichen in Dickenrichtung derselben hindurchgehen.

Es wird darauf hingewiesen, daß sich der Ausdruck "Bartnadeln" auf alle Typen von Nadeln bezieht, die in der Technik der Benadelungsoperationen bekannt sind. Er umfaßt deshalb Gabelnadeln und auch andere Nadeln, die mit irgendeiner Einrichtung zum Erfassen von Fasern während des Durchgangs durch die Bahn ausgerüstet sind.

Bei einigen Ausführungsformen werden mehr als eine Bahn aus organischen Fasern und/oder mehr als eine Matte aus anorganischen Fasern verwendet, wobei die Bahnen und Matten üblicherweise schichtenartig angeordnet werden. Wenn eine Matte zwischen die Bahnen eingebracht wird, dann wird es bevorzugt, die Benadelung von beiden Seiten vorzunehmen, um Fasern aus beiden Bahnen zu erfassen und hierdurch eine bessere Bindung der Struktur zu erzielen. Wenn eine·Bahn schichtenweise zwischen zwei Matten angeordnet ist, dann ist das Benadeln von beiden Seiten wesentlich, um eine ausreichende Verbindung der Schichten zu erzielen.

Die organische Faserbahn kann zum Zwecke ihrer Verfestigung benadelt sein. Gewebte Textilstoffe werden hierfür nicht bevorzugt, da die Fasern weniger leicht freigegeben werden, um die genadelten Fasern zur Verfügung zu haben, die bei der Her-

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stellung der Struktur erforderlich sind. Nicht-gewebte Textilstoffe, die aus verhältnismäßig langen Stapelfasern, beispielsweise Stapelfasern von mindestens 5 cm Länge, hergestellt werden, eignen sich besonders, da Fasern ausreichender Länge erforderlich sind, damit sie so weit wie möglich durch die Dicke der Struktur hindurchgehen können und damit eine gute Bindung zwischen den Schichten erhalten wird. Die Bahn ist vorzugsweise von leichtem Gewicht. Beispielsweise ist ein Gewicht von 16,96 bis 169,55 g/m², vorzugsweise 25,4} bis 67,82 g/m², besonders geeignet. Eine solche Bahn liefert ausreichend genadelte Fasern, ohne daß eine übermäßige Masse oder Dicke des organischen Materials in der Struktur verwendet werden muß. Im allgemeinen gilt, je höher die Dichte der anorganischen Matte ist, desto höher ist auch die Dichte der verwendeten organischen Bahn. Natürliche oder synthetische Fasern können in der Bahn verwendet werden. Synthetische Fasern werden bevorzugt, wie z.B. Nylon- oder Polyesterfasern. Vegen ihrer Billigkeit und Wirksamkeit werden jedoch viskose Fasern (beispielsweise Reyonfasern) besonders bevorzugt. Es ist manchmal zweckmäßig, eine anders gefärbte Bahn zu verwenden, um die Identifizierung einer bestimmten Oberfläche der Struktur zu erleichtern.

Die Erfindung ist besonders anwendbar auf anorganische Fasern mit sehr feinen Durchmessern, beispielsweise 0,5 bis 5 (JL· durchschnittlichem Durchmesser, da Fasern von solcher Feinheit im allgemeinen zu schwach sind, als daß sie direkt erfolgreich genadelt werden könnten. Polykristalline anorganische Fasern, die durch Trockenspinnen von Lösungen von anorganischen Verbindungen hergestellt werden, beispielsweise feuerfeste Metalloxidfasern, mit einem feinen Durchmesser besitzen viele Vorteile gegenüber glasigen Fasern. Wenn aber solche Fasern in Matten oder Decken gesammelt werden, dann besteht die Neigung, daß die Matten oder Decken in laminarer

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Form abgelegt werden, weshalb öfters eine Konsolidierung erforderlich ist, um eine Delaminierung zu vermeiden. Glasfasern werden aus der Schmelze hergestellt. Matten und Decken, die aus Glasfasern durch Spinnverfahren hergestellt worden sind, besitzen eine geringere Neigung zur Delaminierung. Obwohl einige Glasfasern erfolgreich genadelt werden können, besteht im allgemeinen weniger Bedarf hierfür, als es im Falle von Stapelfasern aus polykristallinen feuerfesten Metalloxiden, wie sie beispielsweise aus Lösungen von Metallverbindungen durch geeignete Spinnverfahren hergestellt werden, der Fall ist. Die Erfindung eignet sich deshalb besonders zur Konsolidierung von anorganischen Fasern, die durch Lösungsspinnen hergestellt werden. AIuminiumoxid-und Zirkoniumoxidfasern sind besondere Beispiele für feuerfeste Metalloxidfasern, die.

in feinen Durchmessern aus Lösungen von Metallverbindungen -

können
hergestellt werden/und die besonders für viele Anwendungen brauchbar sind. Solche Fasemwerden zweckmäßig dadurch hergestellt, daß man eine Zusammensetzung mit einer Viskosität· von mehr als 1 Poise, die aus einer wäßrigen Lösung einer Metallverbindung, beispielsweise einem OxyChlorid, basischen Acetat, basischen Formiat oder Nitrat von Aluminium und/oder Zirkonium, besteht und eine kleinere Menge eines wasserlöslichen anorganischen Polymers, insbesondere Polyvinylalkohol, Polyäthylenoxid, Polyvinylpyrrolidon oder ein Polysiloxan, enthält, in Fasern verarbeitet, die gebildeten Fasern trocknet und erhitzt, um die Metallverbindung in das Metalloxid überzuführen und das Polymer zu zersetzen; Die Fasern werden norma- " !erweise als Matte von statistisch angeordneten Fasern gesammelt. Erhitzen in Gegenwart von Wasserdampf wird oftmals bevorzugt.

Das Verarbeiten in Fasern wird vorzugsweise durch ein Blasverfahren ausgeführt, welches darin besteht, daß man die in Fasern zu verarbeitende Zusammensetzung durch ein oder mehrere Löcher in mindestens einen Gasstrom extrudiert, der eine Komponente

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β -

hoher Geschwindigkeit in Laufrichtung der extrudierten Zusammensetzung aufweist. Die Abmessungen und die Form des genannten Lochs können stark.variieren. Es wird bevorzugt, ein Loch zu verwenden, bei dem mindestens eine Abmessung größer als 50 LO und kleiner als 500 ix> ist. Der Gasstrom besteht vorzugsweise aus Luft, und zwar insbesondere aus Luft mit Raumtemperatur. Es ist zweckmäßig, zwei Gasströme zu verwenden, die bei oder in der Nähe des Punktes konvergieren, wo die Zusammensetzung aus dem Loch austritt. Vorzugsweise beträgt der Winkel zwischen den konvergierenden Gasströmen J50 bis 6o°. Mindestens ein Teil des Kassers in der Zusammensetzung wird durch den Strom entfernt. Die Geschwindigkeit der Entfernung des Wassers kann zweckmäßig dadurch gesteuert werden, daß man den Gasstrom mit Wasserdampf mischt. Beispielsweise kann Luft mit einer relativen Feuchte von mehr als 80 % verwendet werden. Die Geschwindigkeit des Gasstroms kann innerhalb weiter Grenzen variiert werden, es wird jedoch bevorzugt, Geschwindigkeiten im Bereich von 60,96 bis 457*20 m/sec zu verwenden. Der zum Extrudieren der Zusammensetzung durch die Löcher verwendete Druck hängt von der Viskosität der Zusammensetzung und von der gewünschten Extrusionsgeschwindigkeit ab. Drücke von 1,12 bis 7,00 kg/cm absolut sind für Zusammensetzungen zweckmäßig, die Viskositäten bis zu ungefähr 100 Poise aufweisen. Die Herstellung von polykristallinen Metalloxidfasern ist in der GB-PS 1 j560 197 und in den GB-PAen 12088/72 und 36692/72 beschrieben.

Brauchbare erfindungsgemäße zusammengesetzte Strukturen bestehen aus schichtenweise aufgebauten Matten aus nicht-gewebten glasigen und polykristallinen anorganischen Fasern und aus mindestens einer Bahn aus nicht-gewebten organischen Fasern, wobei diese Struktur durch genadelte Fasern aus der Bahn zusammengehalten wird. So kann eine Matte aus Glasfasern, Mineral- .und Tonwollefasern, Aluminosilikatfasern oder Siliziumdioxidfasern mit einer Matte aus polykristallinen Fasern, wie z.B. Zirkoniumoxid- und Aluminiumoxidfasern, schichtenweise

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aufgebaut und mit einer Bahn aus organischen Fasern genadelt werden. Eine Kombination aus solchen Matten kann verwendet werden, vorausgesetzt, daß eine Bahn aus geeigneten organischen Fasern als mindestens eine der Schichten verwendet wird. Aluminiumoxid- und Zirkoniumoxidfasern, die gemäß der obigen Vorschrift hergestellt worden sind, sind in solchen zusammengesetzten Strukturen besonders brauchbar.

Durch Veränderung der Schichten ist es möglich, die Feuerfestigkeit oder' die thermischen Leitungseigenschaften der Strukturen zu bestimmen, die für bestimmte Anwendungen am besten geeignet sind, um beim Gebrauch eine Wirtschaftlichkeit zu erzielen. So ist es möglich, eine sehr feuerfeste polykristalline Faser, wie z.B. Aluminiumoxid oder Zirkoniumoxid, mit einer Schicht aus einer billigeren, aber weniger feuerfesten glasigen Faser zu vereinigen. Bei der Verwendung als iiärmeisolator wird eine solche Struktur so angeordnet, daß die polykristalline Faser der zu isolierenden heißen Oberfläche benachbart ist (wobei die organische Bahn unter den verwendeten heissen Bedingungen herausgebrannt wird).

Es ist wichtig, daß die Stärke der beim Benadeln verwendeten Nadeln klein genug ist, daß eine Beschädigung der anorganis chen Fasermatte während des Durchgangs der Nadeln gering gehalten wird. Nadeln, die im Bartabschnitt dünner sind als 26 Standard Wire Gauge werden insbesondere für Zirkoniumoxid und Aluminiumoxidfasern, die oben definiert wurden, bevorzugt, da bei Verwendung von Nadeln unterhalb dieser Stärke die Mattenfestigkeit als Folge der Schädigung von anorganischen Fasern nicht mehr als ungefähr 1/4 verringert wird. Nadeln mit 32 und 56 Gauge eignen sich besonders, da sie ausreichend dünn sind, ohne daß sie beim Gebrauch leicht brechen.

ο Die Stichdichte, das ist die Anzahl der Einstiche je cm ,

ist zur Erzielung einer zufriedenstellenden Bindung der Bahn

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oder Matte wichtig. Stichdichten von 9,j5O bis 40, J5l werden im allgemeinen verwendet, da unterhalb 9,JO eine unzureichende Bindung und überhalb 40,31 eine Faserschädigung mit mehr als 25 % Verlust der Mattenfestigkeit eintritt.

Bei den meisten erfindungsgemäßen Ausführungsformen wird der Benadelungsvorgang in einer kontinuierlichen Weise dadurch ausgeführt, daß man die schichtenweise angeordnete Bahn und Matte auf einem vorbestimmten Weg intermittierend vorwärts bewegt, wobei die Bartnadeln durch die- Schichten hindurchtreten und wieder herausgezogen werden, so daß die Schichten um eine vorbestimmte Strecke vorwärts bewegt werden können, so daß weitere NadeleIndringungen stattfinden können. Diese vorbestimmte Strecke wird üblicherweise als Vorschub bezeichnet. Um lokale Beschädigungen der Matte durch dicht beieinander liegende Eindringungen der Nadeln zu vermeiden, wird es bevorzugt, einen verhältnismäßig großen Vorschub der Schichten zwischen aufeinander folgenden Eindringungen zu verwenden (Vorschubstrecke beispielsweise 5*08 bis 15,24 mm).

Um eine hohe Einstichdichte mit einem großen Vorschub zu erzielen, ist es nötig, eine so hohe Nadeldichte wie möglich zu verwenden. Die Nadeldichte ist die Anzahl der Nadeln je cm, die ein Beobachter auf einer Linie quer zur Breite der vorwärts bewegten Schichten sieht und ist somit das arithmetische Produkt aus Stichdichte und Vorschub. Um die hohe Nadeleindringung zu erreichen, die einen großen Vorschub ermöglicht, werden so viel versetzte Nadelreihen wie möglich auf dem Brett verwendet, auf welchem die Nadeln befestigt sind.

Die bei der Benadelung verwendeten Bartnadeln gehen im allgemeinen durch die Schichten hindurch und stehen eine kleine Strecke über die unterste Schicht hinaus. Es wurde gefunden, daß diese Strecke (in der Technik als "Durchdringung" bezeich-

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net) zweckmäßig mindestens 12,70 mm beträgt, um sicherzustellen, daß die organischen Fasern ausreichend weit in die Matte gestoßen werden, so daß sie die Schichten wirksam zusammenhalten.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nunmehr ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Faserstruktμr näher beschrieben.

Organische Paserbahnen und anorganische Matten werden schichtenweise in der gewünschten Abfolge und Anzahl aufgebaut, so daß eine geschichtete Decke mit einer Dicke bis zu ungefähr 7*62 cm erreicht wird. Die Decke wird so angeordnet, daß organische Fasern zuoberst liegen. Sie wird in einen herkömmlichen einbettigen Nadelstuhl eingeführt, der eine horizontale Oberfläche und ein Nadelbrett aufweist, wobei letzteres in vertikaler Ebene hin- und herbewegt werden kann und mit den ".üblichen Bartnadeln bestückt ist, die in die schichtenweise aufgebaute Decke hineingeführt und wieder herausgezogen werden. Während ihrer Bewegung in die schichtenweise aufgebaute Decke gehen die Nadeln zunächst durch die obere organische Faserbahn hindurch, wobei einige der Fasern von den Barten der Nadeln ergriffen werden, worauf dann die Nadeln durch die darunter liegende anorganische Fasermatte hindurchgehen, ohne daß sie viele anorganische Fasern aufnehmen. Die von den Barten aus der organischen Faserbahn mitgeführten organischen Fasern gehen in die anorganische Matte hinein. Einige der Fasern werden über die untere Schicht der Decke hinausgeführt.

Wenn die schichtenweise angeordnete Decke eine anorganische Fasermatte aufweist, die zwischen organischen Faserbahnen angeordnet ist, oder wenn eine organische Faserbahn zwischen zwei anorganischen Matten angeordnet ist, dann kann die Decke in beiden Richtungen benadelt werden, wobei die Decke entweder nach einem Durchgang durch den Nadelstuhl umgewendet' und

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nochmals durch den gleichen oder einen anderen Nadelstuhl hind.urchgeführt wird oder wobei die schichtenweise aufgebaute Decke in einen doppelbettigen Nadelstuhl eingeführt wird.

Wenn die schichtenweise aufgebaute Decke eine untere Schicht aus einer anorganischen Fasermatte aufweist, dann kommt diese mit dem Bett des Stuhls in Berührung. In einem solchen Fall wird es bevorzugt, einen dünnen Scrim, beispielsweise ein offen gewebtes Baumwolltuch, zwischen das Bett und die Matte zu legen. Dabei wird der Scrim während des BenadelungsVorgangs nicht mit der Decke verbunden.

Die organische Faserbahn macht ungefähr 1 bis 10 Gew.-^ der anorganis.chen Fasermatte aus. Bei Zirkoniumoxid- oder Aluminiumoxidfasermatten, die gemäß obiger Vorschrift hergestellt worden sind und eine Dichte von 0,016 bis 0,032 kg/drrr aufweisen, ist eine organische Faserbahn als' obere Schicht für die Herstellung von Faserstrukturen mit einer Dichte bis zu ungefähr 0,0^8 kg/dm-⁵ oder etwas mehr geeignet. Bei höheren Dichten sind einige schichtweise angeordnete organische Bahnen und anorganische Matten erforderlich, wenn die Decke durch einen Durchgang durch den Stuhl hergestellt werden soll. Dichten von mehr als 0,048 kg/dm können auch durch Benadeln _f einer Decke erhalten werden, die eine organische Bahn und eine anorganische Matte aufweist, das resultierende Produkt umgewendet wird, eine weitere organische Bahn aufgelegt wird und die Zusammenstellung wieder durch den Stuhl hindurchgeführt wird.

Erfindungsgemäße Faserstrukturen sind dichter, besitzen eine geringere Neigung gegenüber Delaminierung und haben bei Ausführungsformen, wo die organischen Bahnen die äußeren Schichten der Struktur bilden, einen weit weniger harten Griff als anorganische Fasermatten, aus denen sie hergestellt worden sind. Für einige Anwendungen können die organischen Fasern

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der Struktur ausgebrannt oder anderweitig während oder vor dem Gebrauch entfernt werden. In solchen Fällen können die anorganischen Fasern in ihre ursprüngliche Dichte zurückkehren, was jedoch hauptsächlich von den Rückbildungseigenschaften der Fasern abhängt. Erfindungsgemäße Faserstrukturen besitzen viele Anwendungen. Beispielsweise können wärmebeständige Schichten, Larmisolierungskissen und-decken, Filter und andere Teile hergestellt werden, bei denen nicht-gewebte anorganische Fasermatten Anwendung finden.

Die Erfindung wird nunmehr durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Eine Schichtenstruktur wurde aufgebaut, die aus den folgenden übereinander liegenden Schichten bestand.

Obere Schicht: Faser bahn mit einem Gewicht von 25,¹K? g/m , hergestellt durch Kardieren-von 50,8 mm. langen weißen Viskosereyonfasern von β den und anschließendes leichtes Benadeln zur Verbesserung des Zusammenhalts.

Schicht 2: Fasermatte mit einer Dicke von 12,70 mm und einer Dichte von 0,011 kg/dm , hergestellt aus statistisch orientierten Zirkoniumoxidfasern mit einem Durchmesser von J> bis 5 JLi ·

Schichten 2 bis 5: Identisch mit der zweiten Schicht.

Die Schichtenstruktur wurde einmal durch eine Bywater-Multipunch-Maschine hindurchgefUhrt, die mit einem einzigen oberen Nadelbrett ausgerüstet war, welches mit regelmäßigen yi-Gauge-Bartnadein bestückt war. Die Maschine war so einge-

stellt, daß 40,31 Einstiche je cm mit einer Durchdringung von 12,70 mm durch die Unterseite der Decke erhalten wurden.

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Das genadelte Produkt besaß eine Dichte von 0,048 kg/dm-⁵ und war 19,05 mm dick. Es gab keinerlei Anzeichen zur Delaminierung der Decke.

Beispiel 2

Ein Produkt wurde in der Weise hergestellt, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, außer daß eine -Stichdichte von 20,16

Einstichen je cm an Stelle einer Stichdichte von 40,31 Ein-

p
Stichen je cm" verwendet wurde. Die erhaltene Decke wurde

dann umgewendet, und es wurde hierauf eine einzige Schicht einer Reyonbahn, wie.sie als obere Schicht von Beispiel 1
verwendet wurde, auf die Seite gelegt, die vorher die Unterseite war. Das Produkt wurde dann ein zweites Mal mit den glei-

chen Nadeln mit 20,1.6 Einstichen je cm benadelt, wobei eine Decke mit einer Dichte von 0,064 kg/dnr erhalten wurde. Sie zeigte keinerlei Neigung zur Delaminierung, und außerdem besaß sie eine weiche und'gefällige Oberflächentextur auf beiden Oberflächen.

BeispielJ5 ._; \- ' -

Eine Schichtenstruktur, die aus den folgenden übereinander liegenden Schichten bestand, wurde hergestellt:

Obere Schicht: Viskose-Reyonbahn gemäß Beispiel 1.
Schichten 2 bis J5: Zirkoniumoxidmatte gemäß Beispiel 1.
Schlcht-4: Viskose-Reyonbahn gemäß Beispiel 1.
Schichten 5 bis 6: Zirkoniumoxidmatte gemäß Beispiel 1.

Die Struktur wurde wiederum einmal durch die Bywater-Multipunch-Needllng-Maschine hindurchgeführt, welche mit 36 Gauge-

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Nadeln ausgerüstet war, wobei 27,91 Einstiche je cm durchgeführt wurden, um eine Decke mit einer Dichte von 0,056 kg/dnr herzustellen, die eine außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit gegen Delaminierung aufwies, und zwar aufgrund der zusätzlichen Reyonbahn, die in die Mitte des Produkts einverleibt war.

Beispieljl·

Es wurde ein Produkt gemäß Beispiel 1 hergestellt. Die resultierende Decke wurde umgewendet, worauf eine Schicht aus einer schwarzen Reyonbahn auf die Seite gelegt wurde, die zunächst an der Decke unten lag. Zwei Schichten einer Zirkoniumoxidmatte wurden dann daraufgelegt, worauf eine weitere Schicht aus einer schwarzen Reyonbahn aufgelegt wurde. Diese Struktur wurde mit 32-Gauge-Nadein in einem zweiten Durchgang benadelt, wobei 4O,31 Einstiche je cm durchgeführt wurden, so daß eine zusammengesetzte Decke entstand, bei der die Dichte des Teils der Decke, der zweimal genadelt worden war, 0,072 kg/dnr betrug, während die Dichte des Materials, das vor dem zweiten Durchgang hindurchgeführt wurde, 0,048 kg/dnr betrug. Die Verbindung zwischen den Teilen verschiedener Dichte war durch eine schwarze Schicht aus Reyon definiert, die durch die Mitte der Decke hindurchging.

Beispiel_5

Eine Schichtenstruktur, die aus den folgenden übereinanderliegenden Schichten bestand, wurde hergestellt:

Obere Schicht: Viskose-Reyonbahn, wie in Beispiel 1 beschrieben, aber mit einem Gewicht von 50,87 g/m .

Schichten 2 bis h: Zirkoniumoxidmatte gemäß Beispiel 1.

Die Struktur wurde einmal durch eine Benadelungsmaschine· hindurchgeführt, die mit 32-Gauge-Nadein ausgerüstet war. Dabei

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ρ
wurden 9*50 Einstiche je cm verwendet, wobei eine Decke mit einer Dichte von 0,012 kg/dnr entstand. Die Verwendung einer Reyonbahn mit einem Gewicht von 50,87 g/m gestattete die Herstellung einer zusammenhaltenden Decke trotz der absichtlichen Verwendung einer niedrigen.Stichdichte, um eine Decke mit einem leichten Gewicht herzustellen.

Beispiel_6

Ein Produkt wurde wie in Beispiel 1 hergestellt. Die resultierende Decke wurde umgewendet, worauf eine Schicht einer schwarzen Reyonbahn auf die Seite gelegt wurde, die die Unterseite der Schicht 5 der Decke darstellte. Eine Schicht von 25,40 mm Dicke aus einer Aluminosilikatfaserdecke'mit einer Dichte von 0,048 kg/dnr wurde dann hinzugefügt, worauf noch eine abschließende Schicht aus einer schwarzen Reyonbahn gelegt wurde. Diese Struktur wurde-mit J2—Gauge-Nadeln in einer Bywater-Multipunch-Maschine mi't 4O,J1 Eindringungen je cm" genadelt, so daß eine zusammengesetzte Dicke mit einer Dichte von 0,072 kg/dnr erhalten wurde. Diese Decke konnte als Ofenauskleidung verwendet werden, da sie eine für Hitze geeignete Isolierungsschicht aus Zirkoniumoxidfasern, aufwies, auf deren Rückseite, nämlich der kühleren Oberfläche, weniger feuerfeste Aluminio.^silikatfasern angeordnet waren. Die Verbindung zwischen den Teilen verschiedener Feuerfestigkeit wurde durch eine schwarze Schicht aus Reyon definiert, welche durch die Mitte der Decke lief und welche bei der Verwendung in einem Ofen normalerweise herausgebrannt wird.

Beispiel^

Es wurde ein Produkt gemäß Beispiel β hergestellt, außer daß das für die heiße Oberfläche geeignete Material aus Aluminiumoxidfasern bestand, während die "kalte Oberfläche" der Decke aus einer Mineralwolle bestand.

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Beispiel 8

Es wurde eine Schichtenstruktur mit dem folgenden Aufbau hergestellt: ·

Obere Schicht: Viskose-Reyonbahn gemäß Beispiel 1, aber mit

2 ■
einem Gewicht von 49,97 g/m .

Schichten: 2 bis Ji Jede annähernd 25,70 mm dick aus Zirkoniumoxidfasern und mit einer Dichte von 0,066 kg/dnr. ■ .

Die Struktur-wurde einmal durch eine Bywater-Multipunch-Need- : ling-Mas chine hindurchgeführt, die mit j56-Gauge-Nadeln ausgerüstet war und die 10,08 Eindringungen je cm machte, wobei eine _; Decke mit einer Dichte von 0,094 kg/dnr erhalten-wurde. Sie besaß eine stark verringerte Neigung zur Delaminierung und einen gefälligen seidigen Griff. ■ . ., .

Eine Schichtenstruktur auf der Basis von Aluminiumoxidfasern wurde hergestellt: ·

Obere Schicht: Viskose-Reyonbahn mit einem Gewicht von 49,97 g/m wie in Beispiel 8. . ,' . /

Schichten 2 bis 4: Fasermatteri von annähernd 12,70 mm Dicke und mit einer Dichte von annähernd 0,Ol6 kg/dnr, hergestellt aus statistisch orientierten Aluminiumoxidfasern mit einem Durchmesser von 5 bis 5 A^ ·

Die Struktur wurde durch eine Bywater-Multipunch-Needling-Mas chine- mit 52- Gauge -Nad ein hindurchgefiihrt, wobei 27,29 Eindringungen je cm verwendet wurden. Dabei wurde eine Decke mit einer Dichte von 0,048 kg/dnr und einer Dicke von 25,40 mm

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erhalten, die eine stark verringerte Neigung zur Delaminierung aufwies und einen verbesserten Griff besaß.

Beispiel_10

Eine Schichtenstruktur auf der Basis von Aluminiumoxidfasern wurde wie in Beispiel 9 hergestellt, wobei jedoch bei der Benadelung /14,88 Stiche je cm verwendet wurden. Diese Struktur wurde dann umgekehrt, worauf eine weitere viskose Reyonbahn mit einem Gewicht von 49*97 g/m aufgelegt wurde und die Zusammenstellung noch einmal durch den Nadelstuhl hindurchgeführt wurde, wobei wiederum 14,88 Eindringungen je cm verwendet wurden. Die hergestellte Decke hatte eine Dichte von 0,007 kg/dnr. Sie besaß eine stark verringerte Neigung zur Delaminierung und hatte einen weichen, glatten Griff sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite.

Beispiel_ll

Eine Decke wurde aus den folgenden Schichten hergestellt:

Obere Schicht: Viskose-Reyonbahn mit einem Gewicht von 25,42 g/m gemäß Beispiel 1.

Schichten 2 bis 6: Zirkoniumoxidfasern gemäß Beispiel 1 mit einer Gesamtdicke von 76,20 mm.

Diese Zusammenstellung wurde einmal durch die Bywater-Multipunch-Needling-Maschine hindurchgeführt, wobei 26-Gauge-Nadeln

und 10,08 Einstiche je cm verwendet wurden. Die hergestellte Decke besaß eine Dicke von 25,40 mm sowie eine stark verringerte Neigung zur Delaminierung. Sie hatte jedoch eine mit Grübchen versehene Oberfläche. Die Decke wurde umgewendet, und zusätzliche Schichten wurden hinzugefügt.

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Schichten 7 bis S: Zirkoniumoxidfasern gemäß Beispiel 1.

Untere Schicht: Viskose-Reyonbahn mit einem Gewicht von 25,²T? g/m² wie in Beispiel 1.

Die Decke wurde wieder durch die Bywater-Multipunch-Needling-Maschine hindurchgeführt, wobei die gleichen Bedingungen verwendet wurden wie bei der ersten Benadelung.

Die fertige Decke besaß eine Dicke von 28,58 mm, ein gutes Aussehen und einen guten Griff auf beiden Oberflächen. Ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Delaminierung war noch besser als nach dem ersten Durchgang. Beim Erhitzen auf 1000⁰C wurde das organische Material ausgebrannt. Es wurde festgestellt, daß die Festigkeit der resultierenden anorganischen Decke um ungefähr 20 % niedriger war,, als es üblicherweise bei Decken gemessen wird, die unter ähnlichen Bedingungen hergestellt werden, wobei jedoch feinere Nadeln, beispielsweise 32"~Gauge-Nadeln, verwendet werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Zusammengesetzte Faserstruktur, dadurch gekennzeichnet, sie aus einer Matte aus nicht-gewebten anorganischen Fasern besteht, die schichtweise mit einer nicht-gewebten Bahn aus organischen Fasern angeordnet ist, wobei die Bahn .". im Vergleich zur Dicke der Matte eine kleine Dicke aufweist, wobei genadelte Fasern aus der Bahn sich in den Körper der Matte im wesentlichen in Dickenrichtung derselben erstrecken, so daß die Matte und die Bahn über den größten Teil ihrer Fläche zusammengehalten werden, so daß eine einheitliche Struktur entsteht.

2. Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine organische Bahn mindestens eine äußere Oberflächenschicht der Struktur bildet.

J. Struktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere schichtenweise angeordnete anorganische Fasermatten und organische Faserbahnen über den größeren Teil ihrer Oberfläche durch genadelte Fasern aus mindestens einer der Bahnen zusammengehalten werden, wobei sich diese genadelten > Fasern in und/oder durch ein oder mehrere der Matten oder Bahnen in Stärkenrichtung derselben erstrecken.

K. Struktur· nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder drei Matten mit zwei oder drei Bahnen schichtweise angeordnet sind, wobei die Bahnen mit den Matten alternieren.

5. Struktur nach einem der vorhergEhaxön Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn aus anorganischen Fasern mit einer .Stapellänge von mindestens 50,80 mm hergestellt sind.

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6. Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn aus organischen Fasern 16,96 bis 169,55 g/m² wiegt.

7. Struktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn 25,43 bis 67,82 g/m²- wiegt.

8. Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn aus synthetischen Fasern besteht.

9. Struktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die synthetischen Fasern aus Viskosefasern bestehen.

10. Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die anorgmisehen Fasern einen durchschnittlichen Durchmesser von 0,5 bis 5yU> aufweisen.

11. Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Fasern Stapelfasern aus einem polykristallinen feuerfesten Metalloxid sind.

12. Struktur nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Fasern Aluminiumoxid- oder Zirkoniumoxidfasern sind.

13« Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mattenschichten aus glasigen und polykristallinen anorganischen 'Fasern und mindestens eine organische Faserbahn aufweist.

14. Struktur nach'Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die glasigen Fasern aus Glasfasern, Mineralwollefasern und Aluminosilikatfasern bestehen und daß die polykristallinen

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Fasern aus Aluminiumoxidfasern und Zirkoniumoxidfasern bestehen.

15· Verfahren zur Herstellung einer zusammengesetzten Faserstruktur, dadurch gekennzeichnet, daß man einen schichtenweisen Aufbau aus einer Bahn aus nicht-gewebten organischen Fasern und aus einer Matte aus nicht-gewebten anorganischen Fasern herstellt, wobei die Dicke der genannten Bahn im Vergleich zur Dicke der genannten Matte klein ist, und daß man die organischen Fasern in die Matte nadelt, indem man die Bahn der Einwirkung einer Vielzahl hin- und hergehender Bartnadeln aussetzt, die durch die Bahn hindurch und in die Matte hineingehen, und zwar im wesentlichen in Dickenrichtung der Matte.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mehr" als eine Bahn aus organischen Fasern und /oder mehr als eine Matte aus anorganischen Fasern genadelt werden und daß die Bahnen und Matten schichtenweise angeordnet werden.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Benadeln verwendeten Nadeln ini. Bartbereich dünner als 26 Gauge sind.

18. . Verfahren nach einem der Ansprüche I5 bis I7, dadurch

gekennzeichnet, daß die Stichdichte 9,]5O bis 4O,J1 Stiche

ρ
je cm . der Bahn beträgt. .

19· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die schichtenweise Anordnung aus Bahn oder Bahnen und Matte oder Matten intermittierend auf einem vorbestimmten Weg vorgeschoben weiden, wobei die Bart nadeln die Schichten durchdringen, während die Schichten stehen, und herausgezogen werden, um die Schichten um einen vorbestimmten Betrag vorzuschieben, so daß eine weitere Ein dringung der Nadeln stattfinden kann.

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20. Verfahren nach Anspruch 19* dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten zwischen aufeinander folgenden Eindringungen der Nadeln um 5*08 bis 15*24 mm vorwärts bewegt werden.

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