DE2639466A1

DE2639466A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von nichtgewebtem textilmaterial

Info

Publication number: DE2639466A1
Application number: DE19762639466
Authority: DE
Inventors: David R Gentry; Louis Platt; Jake E Williams; Marvin Wishman
Original assignee: Phillips Petroleum Co
Current assignee: Phillips Petroleum Co
Priority date: 1975-09-05
Filing date: 1976-09-02
Publication date: 1977-03-10
Also published as: HK33880A; NL7609842A; AU3738178A; US4105381A; DE2639466C3; BE845851A; JPS5242977A; NL161824B; FR2322952A1; AU509757B2; DD126352A5; NL161824C; US4151023A; FR2322952B1; ATA657976A; US4042655A; CA1079942A; JPS6051586B2; GB1535988A; AT348265B

Description

2 6 3 9 A 6 6

Dr. Michael Harm

Patentanwalt

Ludwigstraße 67

6300 Gießen/Lahn H/Pf/He (933)

Phillips Petroleum Company, Bartlesville, OkIa., U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von nichtgewebtem Textilmaterial

Priorität; 5. September 1975, USA Serial Nr. 610 899

Die Erfindung betrifft ein nichtgewebtes Textilmaterial, ein Verfahren zum Schmelzen eines nichtgewebten Vlieses und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines nichtgewebten Textilmaterials.

In den letzten 25 Jahren ist die Verwendung von Materialien aus Polymeren außerordentlich stark angewachsen. Polymerisierte Materialien bieten sich für eine Vielzahl von Benutzungen und Anwendungen an. Eines der bedeutendsten Gebiete, auf denen Materialien aus Polymeren benutzt wurden, ist die Textilindustrie. Sie wurde durch das Schmelzspinnen von.thermoplastischen synthetischen Materialien zur Erzeugung von Endlosfäden, Stapelfasern und Garnen revolutioniert.

Die Zunahme der Verwendung synthetischer Fäden betrifft in erster Linie gestrickte oder gewebte Textilien? nichtgewebte Materialien aus synthetischen Fäden werden aber ebenfalls in ständig zunehmendem Maße verwendet. Es gibt heute eine ganze Anzahl von Verfahren zur Herstellung nichtgewebter Textilmaterialien aus synthetischen Fasern und aus Mischungen von natürlichen und synthetischen Fasern., Nichtgewebte Textilien, die häufig auch als Faservliese bezeichnet werden, werden sehr vielfältig verwendet» Ein spezielles Anwendungsgebiet nichtgewebter Textilmaterialien, in dem sie weitgehend Anerkennung gefunden haben, ist die Herstellung

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ORlQfNAL INSPECTED

von Teppichen. Hier wird sie insbesondere als erstes und/ oder zweites Rückenmaterial verwendet. Da Faservliese aus synthetischen Fasern feuchtigkeitsbedingter Alterung erheblich besser widerstehen als Jute, das gewöhnlich benutzte Material, sind Teppiche, die unter Verwendung eines synthetischen Faservlieses als Rückenmaterial hergestellt wurden, hervorragend geeignet, um sie an stark der Feuchtigkeit ausgesetzten Stellen zu verwenden, beispielsweise in Innenhöfen oder an anderen Stellen außerhalb des Hauses.

Auch auf vielen anderen Gebieten werden nichtgewebte Textilien verwendet. Beispielsweise werden sowohl geschmolzene als auch ungeschmolzene Faservliese als Substrat bei der Herstellung verschiedener Laminate benutzt. Sie werden auch als Drell oder Drillich der Möbelindustrie verwendet. Obwohl nichtgewebte Textilien, wie oben beschrieben, bereits eine Vielzahl von Anwendungen finden, ist es doch sehr wesentlich, ihre Eigenschaften weiter zu verbessern, insbesondere bezüglich ihrer Formstabiiität, ihrer Festigkeit und der Verfahren, nach denen Faservliese geschmolzen werden können.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein nichtgewebtes Textilmaterial oder Faservlies bereitzustellen, das sich im Vergleich zu den bekannten Faservliesen durch eine verbesserte Maßhaltigkeit und Festigkeit auszeichnet.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein geschmolzenes, nichtgewebtes Textilmaterial bereitzustellen, bei dem die Schmelztiefe kontrolliert werden kann und der Querschnitt der einzelnen Fasern erhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines nichtgewebten Textilmaterials (nonwoven fabric) mit folgenden Verfahrensschritten gelöst:

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Bilden eines Vlieses (batt) mit vorwiegend in der Zuführungsrichtung (fill direction) angeordneten Fasern, Strecken des Vlieses in der Kettenrichtung (warp direction) in einer ersten Kettenrichtungs-Verstreckzone (warp-drafting zone) und

Nadeln des gestreckten Vlieses, das dadurch gekennzeichnet ist, daß

das genadelte Vlies (batt) in einer zweiten Kettenrichtungs-Verstreckzone in der Kettenrichtung gestreckt wird und das in der Kettenrichtung gestreckte, genadelte Vlies in einer Zuführungs-Streckzone (fill drafting zone) in der Zuführungsrichtung gestreckt wird.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit

einer Einrichtung zur Bildung eines Vlieses aus Fasern, Transporteinrichtungen zur Aufnahme des Vlieses von der Bildeeinrichtung und zum Transport des Vlieses, einer ersten Einrichtung zum Strecken in Kettenrichtung, durch die das Faservlies von der Transporteinrichtung aufgenommen und in Kettenrichtung gestreckt wird und einer Nadel einrichtung zum Nadeln des in Kettenrichtung gestreckten Vlieses, gekennzeichnet durch eine zweite Einrichtung zum Strecken in Kettenrichtung, durch die das genadelte Vlies in Kettenrichtung gestreckt wird und

eine Einrichtung zum Strecken in Zuführungsrichtung, durch die das genadelte, in Kettenrichtung gestreckte Vlies in . Zuführungsrichtung gestreckt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Vlies, nachdem es in der Zuführungsrichtung gestreckt worden ist, auf mindestens einer Seite durch infrarote Strahlung geschmolzen.

Figur 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung von oben;

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Figur 2 zeigt die Vorrichtung nach Figur 1 von der Seite; Figur 3 ist eine Photographie in hundertfacher Vergrößerung von einer frisch geschnittenen Kante eines nichtgewebten Textilmaterials oder Faservlieses, das gemäß dem Stand der Technik von beiden Seiten geschmolzen wurde; Figur 4 ist eine Photographie einer frisch geschnittenen Kante in zweihundertfacher Vergrößerung von einem Faservlies, das nur von einer Seite geschmolzen wurde und mit einer den Figuren 1 und 2 entsprechenden Vorrichtung hergestellt worden ist;

Figur 5 ist eine Detailabbildung des mittleren Teil des Vlieses nach Figur 1 in siebenhundertfacher Vergrößerung, der Ausschnitt ist in Figur 4 bezeichnet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich anhand der Zeichnungen, insbesondere anhand der Figuren 1 und 2 vollständiger verstehen. Die darin dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung ist eine Einrichtung zur Vliesherstellung, die zwei Band- oder Florherstellungsstrecken (two web-forming trains) A und A¹ einschließt. Zuführungseinrichtungen 10, 10^f, beispielsweise Ballenöffner (bale breakers), Mischfächer (blender boxes), Zuspeisekästen (feed boxes) usw. führen Stapelfasern, beispielsweise Polypropylen-Stapelware, den Öffnungskarden (breaker carding machines) 12, 12' zu. Die Karden oder Krempel 12, 12· erzeugen Kardenbänder (carded webs) 14, 14', die von den Transportbändern (takeoff aprons) 16, 16¹ der Kreuzlapper (crosslappers) 20, 20' aufgenommen werden. Zu den Kreuzlappern 20, 20' gehören außerdem Lapper-Transportbänder (lapper aprons) 18, 18^!, die über einer Transporteinrichtung, beispielsweise zwischen Transportbändern 22, 22', angeordnet sind und eine Hin- und Herbewegung ausführen, wobei sie die Flore oder Bänder 14, 14' so ablegen, daß sich auf den Zwischen-Transportbändern 22, 22' Zwischenvliese 24, 24· bilden. Die Zwischenbänder 24, 24' werden den letzten Karden (finisher carding machines) 26, 26· durch die Zwischen-Transportbänder 22, 22' zugeführt.

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Die Karden 26, 26' erzeugen Kardenbänder 28, 28¹, die von den Zuführungs-Transportbändern 30, 30' der Kreuzlapper 34, 34' aufgenommen werden. Zu den Kreuzlappern 34, 34* gehören außerdem Lapper-Transportbänder 32, 32', die ein Faservlies 36 auf dem Flachtransportband (floor apron) 38 erzeugen, indem sie dieses überqueren.

Die Kardenbänder 28, 28' werden auf dem Flachtransportband 38 so aufgelegt, daß mehrere Lagen entstehen, die das Vlies 36 bilden. Zur Anwendung der Erfindung bedarf es lediglich irgendeiner Einrichtung zur Herstellung eines Vlieses, dessen Fasern hauptsächlich in der Zuführungsrichtung ausgerichtet sind, wobei dies durch irgendwelche geeigneten Einrichtungen erreicht werden kann. Beispielsweise braucht man nur eine Zuführungseinrichtung, eine Karde und einen Kreuzlapper zur Herstellung eines Vlieses. Zur Benutzung der vorliegenden Erfindung ist es nicht notwendig, 2 Karden, wie z.B. die Öffnungskarde und die Fertigstellungs-Karde (finisher carding machine) mit den dazugehörenden Transportbändern und Kreuzlappern einzusetzen. Durch die Benutzung von 2 Karden können die Fasern aber besser geöffnet werden, so daß sich ein gleichmäßigeres Band ergibt und .die Stapelfasern, die den Flor, aus dem das Vlies erzeugt wird, bilden, bis zu einem gewissen Grade wohlgeordnet vorliegen. Die Fasern des 'Vlieses 36 sind aber dennoch vorzugsweise in der Zuführungsrichtung orientiert. Zwei BandherStellungsstrecken A und A¹ oder mehr werden benutzt, um die Gesamtarbeitsgeschwindigkeit zu erhöhen, sie sind also nicht notwendig.

In der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen wird der Ausdruck "Zuführungsrichtung¹' (fill direction) stets zur Beschreibung der Richtung verwendet, die zu der Richtung des Vlieses auf dem Flachtransportband 38 senkrecht verläuft. Der Ausdruck "Kettenrichtung" (warp direction) bezeichnet die zur Transportrichtung des Vlieses auf dem Flachtransportband 38 parallel verlaufende Richtung.

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line erste Streckeinrichtung in Kettenrichtung 40, die mindestens zwei Gruppen von Haltewalzen oder ein Zuführungs-Transportband 42 und eine Gruppe Haltewalzen 44 einschließt, wird zum Strecken des Vlieses 36 verwendet. Die Ausdrücke "dehnen" (stretching), "ziehen" (drawing) und "strecken" (drafting) werden hier als Synonyme gebraucht. In den Figuren 1 und 2 schließt die erste Streckeinrichtung in Kettenrichtung fünf Gruppen von Haltewalzen 44, 46, 48, 50 und 52, sowie ein Zuführungs-Transportband 42 und ein Auslaß-Transportband 54 ein. Jede Haltewalzengruppe ist als eine Anordnung von einer Walze über zwei Walzen dargestellt, eine Anordnung, die zuverlässig arbeitet. Es kann aber beinahe jede beliebige Anordnung benutzt werden, beispielsweise eine Walze über einer Walze, zwei Walzen über einer Walze usw. Auch Mischungen der verschiedenen Haltewalzenanordnungen sind möglich. Das in Kettenrichtung gestreckte Vlies 56 wird anschließend zu einer Nadelbarre (needle loom) 58 transportiert, durch die das Vlies genadelt wird. Die Dichte der Stiche liegt im Bereich zwischen 15,5 und 155 pro cm² (100 bis lOOO/inch²) und die Eindringtiefe zwischen etwa 0,64 und 1,9 cm (l/4 bis 3/4 inch). Statt einer können auch mehrere Nadelbarren verwendet werden. Als Nadelbarren kommen sowohl solche mit einem Nadelbette (needle board) als auch solche mit zwei Nadelbetten zur Anwendung.

Durch eine zweite Streckeinrichtung in Kettenrichtung wird das in Kettenrichtung gestreckte und genadelte Vlies 60 wiederum in Kettenrichtung gestreckt. Die Einrichtung 62 schließt mindestens zwei Gruppen von Halterollen 64 und oder ein Zuführungs-Transportband und einen Satz Halterollen (nicht dargestellt) ein. Das genadelte Vlies 68, das sowohl vor als auch nach dem Nadeln in der Kettenrichtung gestreckt wurde, gelangt über die Walze 70 zu einer Streckeinrichtung in Zuführungsrichtung, beispielsweise zu einem Tuchrahmen (tenter frame) 72. Wie in Figur 2 klar zu erkennen ist, schließt der Tuchrahmen 72 einen Abschnitt zum

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Strecken in Zuführungsrichtung 74 und einen Spannteil (tensioning section) 76 ein. Der Spannteil 76 ist nicht zum Strecken des Vlieses vorgesehen, sondern um es unter einer Spannung in Zuführungsrichtung zu halten.

Während das in Zuführungsrichtung gestreckte Vlies einer Spannung in Zuführungsrichtung' unterliegt, kann es unter Anwendung infraroter Strahlung geschmolzen werden. In Figur 2 sind Infrarotheizer 80 und 82 dargestellt, die in der Nähe von gegenüberliegenden Seiten des ungeschmolzenen Textilmaterials 78 und auf diese gerichtet angeordnet sind. In Abhängigkeit von der gewünschten Art des Schmelzens können ein Heizer oder auch beide benutzt werden. Es sei darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung sich nicht auf geschmolzene Produkte beschränkt und gemäß der Erfindung in erheblichem Umfang ungeschmolzene Erzeugnisse hergestellt werden, wobei die Infrarotheizer 80 und 82 nicht zur Anwendung kommen. Das ungeschmolzene Produkt wird also nach dem Abschnitt zum Strecken in Zuführungsrichtung aufgerollt.

Außerdem muß darauf hingewiesen werden, daß ein geschmolzenes Erezugnis gemäß dieser Erfindung auch unter Anwendung verschiedener anderer Schmelzeinrichtungen, beispielsweise heißer Walzen, einer Kammer mit heißer Flüssigkeit usw., hergestellt wird. Vorzugsweise wird das Textilmaterial unter Spannung in Zuführungsrichtung geschmolzen, da ein in dieser Weise produziertes Erzeugnis sich durch erheblich verbesserte Festigkeit und Maßhaltigkeit auszeichnet. Ob-. wohl andere Vorrichtungen benutzt werden können, wird das Textilmaterial vorzugsweise mit infraroter Strahlung geschmolzen, da die Schmelztiefe kontrolliert werden kann und der Querschnitt der Fasern unverändert bleibt. Bei Verwendung einer Kammer mit heißer Flüssigkeit ist es sehr schwierig, wenn nicht gar unmöglich, die Tiefe des Schmelzens zu kontrollieren. Außerdem wären die Einrichtungen, die nötig wären, um das ungeschmolzene Vlies gleichzeitig

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einer Spannung in Zufuhrungsrichtung zu unterwerfen und der heißen Flüssigkeit auszusetzen, relativ kostspielig. Wenn heiße Walzen benutzt werden, um das Vlies zu schmelzen, wird es vornehmlich an der Oberfläche geschmolzen, wobei die Tiefe schlecht oder gar nicht zu kontrollieren ist. Die Fasern in der Nähe der Oberfläche werden flach gedrückt, der Querschnitt der Fasern also verändert, wodurch sich aufgrund der Schwächung der Fasern eine Schwächung des Endproduktes ergibt.

Das geschmolzene oder ungeschmolzene Textilmaterial 84 wird normalerweise einer geeigneten Förderausgleichseinrichtung (surge means), beispielsweise einem "J"-Fach 96 und Walzen 86, 88, 90, 92 und 94 zugeführt. Von der Förderausgleichseinrichtung gelangt das Produkt zu einer Aufwiekeleinrichtung 110 über eine Vielzahl von Walzen oder Rollen, Ausgleichsrollen und Umlenkrollen 98, 100, 102, 104, 106 und 108.

Wie in der Zeichnung dargestellt, gelangen synthetische thermoplastische Fasern als Stapelware zu den Karden 12, 12', wo Kardenbänder 14, 14· hergestellt werden. Die Kardenbänder 14, 14' werden von den Zuführungs-Transportbändern 16, 16^! der Kreuzlapper 20, 20'· aufgenommen. Die Lapper-Transportbänder 18, 18· legen die Kardenbänder auf den Zwischen-Transportbändern 22, 22', ab und erzeugen so ein Zwischenvlies 24, 24^!, das zu den Karden 26, 26^! gelangt, wo Kardenbänder 28, 28' hergestellt werden. Die Kardenbänder 28, 28' werden von den Zuführungs-Transportbändern 30, 30' der Kreuzlapper 34, 34' aufgenommen und diese Kardenbänder 28, 28' werden von den Lapper-Transportbändern 32, 32' auf dem Flachtransportband 38 abgelegt und erzeugen so das Vlies Die Anzahl von Bändern oder Floren, die benutzt werden, um das Vlies 36 zu erzeugen, hängt von einer Reihe von Variablen ab, beispielsweise von dem gewünschten Gewicht des Vlieses, dem Gewicht des Bandes oder Flors, davon, wie stark das Vlies während des Herstellungsprozesses gestreckt wird usw. Anschließend wird das Vlies 36 in der Kettenrich-

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tung gestreckt mit Hilfe einer geeigneten Einrichtung, wie z.B. den 5 Gruppen von Haltewalzen 44, 46, 48, 50 und 52. Wenn zur Durchführung der Erfindung Haltewalzen benutzt werden, werden eigentlich nur 2 Gruppen von Haltewalzen gebraucht, um das Vlies zu strecken. Durch Verwendung einer größeren Anzahl von Haltewalzengruppen, wie den dargestellten 5» wird der Streckvorgang allerdings gleichmäßiger, da zwischen jedem Satz Haltewalzen ein kleineres Streckverhältnis verwendet werden kann, wobei dennoch das gewünschte Gesamtstreckverhältnis eingehalten wird. Außerdem wird das Vlies häufig zwischen der durch die Zuführungs-Transportbänder gebildeten Klemmstelle (nip) und dem ersten Halterollensatz 44 gestreckt. Das Vlies 36 wird gestreckt, da jede, der aufeinander folgenden Halterollengruppen mit einer jeweils höheren Geschwindigkeit betrieben wird, als das vorhergehende Zuführungs-Transportband oder die vorhergehende Halterollengruppe. Allgemein wurde gefunden, daß ein gleichförmigeres Erzeugnis hergestellt wird, wenn mehr Sätze von Halterollen mit einem geringeren Streckverhältnis zwischen jedem Halterollensatz verwendet werden im Vergleich zu dem Fall, daß man weniger Gruppen von Halterollen mit höheren Streckverhältnissen einsetzt..Es gibt allerdings einen Punkt, an dem das Hinzufügen weiterer Halterollensätze bei gleichzeitig reduziertem Streckverhältnis zwischen ihnen nicht mehr zu einer Verbesserung des Erzeugnisses führt. Außerdem ergibt sich eine Maximalgeschwindigkeit, mit der ein Vlies eines bestimmten Gewichts hergestellt werden kann aufgrund von Beschränkungen der Einrichtungen zur Erzeugung des Vlieses. Wie bei fast allen Verfahren ist demzufolge auch hier zum optimalen Betrieb die Beachtung einer Reihe von Variablen nötig, insbesondere der verschiedenen Parameter der verarbeiteten Materials. Einige der Variablen des verarbeiteten Materials, durch die der Streckvorgang beeinflußt wird, sind die Art des Polymers, aus dem die Stapelware besteht, die Faserlänge, die Titerstärke, die Faserveredelung, der Kräuselungsgrad (degree of

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crimp), das Gewicht des Vlieses usw. Im allgemeinen werden 2 bis 6 Gruppen von Haltewalzen eingesetzt. Das Gesamtstreckverhältnis liegt im Bereich zwischen 1,01:1 bis 4:1, wobei das maximale Streckverhältnis zwischen 2 Halterollensätzen bei 2 liegt. Ein sehr gutes Erzeugnis ergibt sich, wenn man 3 bis 5 Halterollensätze mit einem Gesamtstreckverhältnis zwischen 1,2:1 und 1,8:1 verwendet und das maximale Streckverhältnis zwischen 2 Haltewalzensätzen bei 1,3:1 liegt.

Das in Kettenrichtung gestreckte Vlies 56 gelangt dann zu der Nadelbarre 58, wo das Vlies genadelt wird, um den Verbund des Materials zu verbessern. Wie oben erwähnt, können eine Nadelbarre oder mehrere verwendet werden, und darüber hinaus kann jede Nadelbarre ein oder zwei Nadelbetten haben. Es sei bemerkt, daß das. Vlies einer gewissen Streckwirkung unterliegt, wenn es unter der Nadelbarre hindurchläuft. Diese muß berücksichtigt werden, wenn man die Arbeitsgeschwindigkeit der auf die Nadelbarre folgenden Vorrichtungsteile festlegt. Es ist nicht ungewöhnlich, daß eine Streckung im Verhältnis zwischen 1,3:1 und 2:1 auftritt, wenn man eine Nadelbarre mit einem oder zwei Nadelbetten verwendet. Die größeren Streckverhältnisse im obigen Bereich ergeben sich normalerweise bei der Benutzung einer Nadelbarre mit zwei Nadelbetten.

Das in Kettenrichtung gestreckte und genadelte Vlies wird in einer zweiten Einrichtung zum Strecken in Kettenrichtung 62 ein weiteres Mal in Kettenrichtung gestreckt, beispielsweise durch die Haltewalzen 64 und 66, wobei die Haltewalzen 66 mit einer geringfügig höheren Geschwindigkeit betrieben werden als die Haltewalzen 64. Auch das Streckverhältnis der zweiten Einrichtung zum Strecken in Kettenrichtung wird in Abhängigkeit von dem verarbeiteten Material gewählt. Im allgemeinen liegt das Streckverhältnis in der zweiten Ket- tenrichtungs-Streckzone im Bereich zwischen 1,01:1 und 2:lf ein gutes Produkt ergibt eich bei Verwendung eines Streck-

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Verhältnisses im Bereich zwischen 1,3:1 und 1,5:1.

Das genadelte Vlies 68, das sowohl vor als auch nach dem Nadeln in der Kettenrichtung gestreckt worden ist, gelangt dann in eine Zone, in der es in Zuführrichtung gestreckt wird. Diese ist als Tuchrahmen dargestellt, der das Vlies mit Hilfe von auseinanderlaufenden Ketten (tracks) 73 oder dergleichen in Zuführungsrichtung streckt, wobei die Ketten das Material am Einlaßende erfassen und es strecken, indem ihre Bahnen langsam auseinanderlaufen. Das Verhältnis der Streckung in Zuführungsrichtung hängt von einer Anzahl von Variablen ab, beispielsweise der Faserlänge, der Titerstärke, dem Vliesgewicht, der Nadeldichte usw. Im allgemeinen liegt das Streckverhältnis in Zuführungsrichtung im Bereich zwischen 1,01:1 und 1,5:1. Ein gutes Produkt ergibt sich bei einem Streckverhältnis in Füllrichtung im Bereich zwischen 1,1:1 und 1,3:1. Der Tuchrahmen 72 schließt außerdem eine Spannungszone 76 ein, durch die das Textilmaterial oder in Zuführungsrichtung gestreckte Vlies 78 unter Spannung gehalten wird, während es in irgendeiner Weise, beispielsweise durch infrarote Strahlung, geschmolzen wird, um die Stapelfasern des Materials zusammenzuschmelzen. Wie oben erwähnt, betrifft die Erfindung iber die Herstellung eines nichtgeschmolzenen Erzeugnisses ebenso wie eines geschmolzenen. Sie kann also auch angewendet werden, wenn das in Zuführungsrichtung gestreckte Material 78 nicht geschmolzen wird.

Nach dem Verlassen der Zone 76 des Tuchrahmens 72, in der das Material in Zuführungsrichtung gestreckt wird, gelangt es in die Transport-Ausgleichsζone, beispielsweise das "J"-Fach 96 über eine Vielzahl von Rollen und schließlich in den Aufwickelbereich, der durch die Aufwickeleinrichtung 110 dargestellt ist.

Für die vorliegende Erfindung können verschiedene synthetische thermoplastische Stapelfasern verwendet werden. Bei-

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spielsweise Polyolefine, wie Polypropylen, Polyester, wie Polyathylenterephthalat, Polyamide, wie Polycaprolactam Lind Mischungen dieser Materialien sind geeignet. Besonders gute Ergebnisse wurden mit Polypropylenstapelfasern erzielt. Es können auch Mischungen aus natürlichen und synthetischen Fasern in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Die für diese Erfindung geeigneten synthetischen Stapelfasern können eine Länge von etwa 4 bis etwa 25 cm (1 1/2 bis 10 inches) haben. Gute Ergebnisse wurden bei Verwendung einer Faserlänge von etwa 6 bis 10 cm (2 1/2 bis 4 inches) erzielt. Die Titerstärke kann in einem weiten Bereich gewählt werden. Normalerweise liegt sie im Bereich zwischen 1 und 20 Denier, besonders üblich sind 1,5 bis 8 Denier.

Ein bedeutender Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Verminderung der Querbewegungsgeschwindigkeit oder -rate des Lapper-Transportbandes ohne entsprechende Produktionsverminderung. Auch bei der Herstellung sehr leichter Erzeugnisse können die Florgewichte hoch genug gehalten werden, um AnIauf probleme (doffing problems), die bei einigen bekannten Verfahren vorkamen, auszuschließen.

Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein nichtgewebtes Vlies aus synthetischen Fasern geschmolzen, indem man es infraroter Strahlung aussetzt. Wenn man infrarote Strahlung zum Schmelzen eines nichtgewebten Vlieses benutzt, kann die Tiefe des Schmelzvorgangs kontrolliert und der Querschnitt der Fasern nach dem Schmelzen unverändert erhalten werden.

Eine recht gebräuchliche Technik des Schmelzens eines nichtgewebten Vlieses aus synthetischen Fasern besteht darin, das Vlies über eine oder mehrere erhitzte Walzen zu führen, wo durch die Fasern im wesentlichen an der Oberfläche des Vlieses

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geschmolzen werden, die mit der erhitzten Walze oder den erhitzten Walzen in Kontakt steht. Bei diesem Schmelzverfahren werden die Fasern an der Oberfläche des Vlieses abgeflacht und verändern so unter der Hitzeeinwirkung und dem Druck, dem sie ausgesetzt sind, ihren Querschnitt. In Figur 3 ist ein Erzeugnis dargestellt, das durch Lappen von Bändern oder Floren zu einem Vlies, Nadeln des Vlieses und Schmelzen des genadelten Vlieses auf beiden Seiten mit heißen.Walzen erzeugt wurde. Hier sieht man sowohl den abgeflachten Querschnitt der Fasern, deren Querschnitt ursprünglich rund war, als auch daß im wesentlichen die Fasern an der Oberfläche des Vlieses geschmolzen sind.

Ein nichtgewebtes Textilmaterial oder Faservlies, das nach der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Erfindung hergestellt worden ist und nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auf einer Seite mit infraroter Strahlung geschmolzen wurde, ist in Figur 4 und 5 dargestellt. Es ist leicht zu erkennen, daß der Querschnitt der runden Fasern erhalten geblieben ist und daß ein Schmelzen in dem gesamten Material stattgefunden hat, obwohl nur eine Seite des Vlieses der Infrarotbestrahlung ausgesetzt war. Insbesondere Figur 5 zeigt die ausgezeichnete Verbindung von Faser zu Faser, die sich durch die Benutzung infraroter Strahlung ergibt. Die Schmelztiefe wird kontrolliert, indem man die Transportgeschwindigkeit des Materials, die Entfernung der Infrarot-Strahlungsquellen von dem Material und die Temperatur dieser Quellen einstellt.

Bei einigen Anwendungen ist es erwünscht, ein vollständig geschmolzenes Erzeugnis zu benutzen, d.h. ein Erzeugnis, in dessen ganzem Querschnitt geschmolzene Fasern vorgefunden werden. Darüber hinaus ist es oft wünschenswert, daß ein solches geschmolzenes Erzeugnis eine velourartige oder florartige Oberfläche (nap surface) hat. Ein Beispiel einer Anwendung, bei der ein vollständig geschmolzenes Erzeugnis

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mit einer florartigen Oberfläche nützlich ist, ist die Herstellung eines Vinyllaminats. Die florartige Oberfläche ist zur Verbindung mit dem Vinylfilm bei der Herstellung eines Laminats weit besser geeignet als eine glatte Oberfläche. Das vollständig geschmolzene Material zeichnet sich durch verbesserte Festigkeit und Maßhaltigkeit im Vergleich zu teilweise geschmolzenen Erzeugnissen aus. Durch die Benutzung infraroter Strahlung auf nur einer Seite des Materials zum Schmelzen kann die Schmelztiefe so eingestellt werden, daß das gesamte Material durchdrungen wird und dennoch auf der von dem Infrarotheizer abgewandten Seite des nichtgewebten Textilmaterials eine florartige Oberfläche vorhanden ist. Nur bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ein nichtgewebtes Vlies mit infraroter Strahlung zu schmelzen, ergibt sich ein vollständig geschmolzenes Erzeugnis mit einer florartigen Oberfläche. Es ist bestenfalls sehr schwierig, ein vollständig geschmolzenes Erzeugnis zu erhalten, wenn man 2 erhitzte Walzen benützt. Der Mittelteil des Materials schmilzt dann im allgemeinen nicht, wie in Figur 3 zu sehen ist. Natürlich ist es nicht möglich, ein Material mit einer florartigen Oberfläche herzustellen, wenn man beide Oberflächen des Materials über erhitzte. Rollen führt. Eine Kammer mit einer heißen Flüssigkeit führt im allgemeinen zum Schmelzen beider Oberflächen des Produkts, die Herstellung- eines vollständig geschmolzenen Materials mit einer florartigen Oberfläche ist also nur nach der vorliegenden Erfindung möglich.

Als Infrarot-Strahlungsquellen für die vorliegende Erfindung wurden Quarzheizer und Folienband-Heizer benutzt, die Erfindung ist jedoch nicht auf eine bestimmte Strahlungsquelle beschränkt, auf der das nichtgewebte Textilmaterial mit Infraroter Strahlung bestrahlt wird. Derzeit scheinen die Folienband-Heizer vorzuziehen zu sein, da sie eine bessere Kontrolle des Schmelzprozesses ermöglichen.

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Im allgemeinen können Materialien von ganz verschiedener Breite nach der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Besondere Vorteile hat das erfindungsgemäße Verfahren bei der Herstellung breiter, nichtgewebter Textilmaterialien, d.h. Materialien mit einer Breite zwischen 2,74 und 5,84 m (108 und 230 inches). Im allgemeinen wiegen die Materialien

ρ ρ

mindestens 17 g/m (1/2 ounce/yard ).

Beispiele

Drei verschiedene nichtgewebte Textilmaterialien oder Faservliese wurden hergestellt. Zwei der Materialien, die nach bekannten Verfahren hergestellt wurden, wurden mit "Vergleich I" und "Vergleich II" bezeichnet. Das dritte Material wurde gemäß dieser Erfindung hergestellt und mit "erfindungsgemäßes Material" bezeichnet. Alle drei Erzeugnisse wurden aus Polypropylen-Stapelfasern mit einer Länge von 10 cm (4 inches) und einem Titer von 3 Denier hergestellt.

Das Vergleichsmaterial I wurde durch Kreuzlappen von Bändern auf ein Transportband hergestellt, das mit Kettenfasern bedeckt war. Das so gebildete Vlies wurde genadelt, und das genadelte Vlies auf einer Seite mit einer erhitzten Walze geschmolzen.

Das Kontrollmaterial II wurde durch Kreuzlappen von Bändern zu einem Vlies hergestellt, wie das Kontrollmaterial I. Dabei wurden aber keine Kettfasern ( warp threads) benutzt. Das Vlies wurde in die Kettrichtung gestreckt, das gestreckte Vlies wurde genadelt und das genadelte Vlies auf einer Seite mit einer erhitzten Walze geschmolzen.

Das erfindungsgemäße Material wurde mit_der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend den Figuren 1 und 2 hergestellt. Es wurden keine Kettfasern benutzt. Das Material wurde durch Strahlen mit

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infraroter Strahlung von einer Seite geschmolzen, wobei es unter Spannung in der Zuführungsrichtung stand. Ein Vergleich der Eigenschaften der Materialien geht aus Tabelle I hervor.

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	Tabelle I	Bruchfestigkeit^, kg	20,4 .	kg,%	6,6	kg.,%	52,6	Vergleich II	Erfindungsge mäßes Material
	Vergleich I	Kettenrichtung	34	2,0	15,9	111	108
ρ Gewicht, g/m Einreißfestigkeit^ ,	112 ,kg	Zuführungsrichtung		12,2	11,8
Kettenrichtung	7,6	Dehnung ^^c', bei 2,3	110,4 '	10,3·.	17,1
Zuführungsrichtung	10,4 -_r	Kettenrichtung	80,9
Zuführungsrichtung		28,5	29,9
Dehnung ' ', bei 9,1	8,0	29	43,2
Kettenrichtung	11,1
Zuführungsrichtung		11,0	3,1
Bruchdehnung ^^e , %	27,6	24,2	1,8
Kettenrichtung	36,5
Zuführungs richtung ^		45,2	28,9
Einreißfestigkeit ^^f' bei 119 g/m², kg	80,3	12,1
Kettenrichtung
Zuführungsrichtung	100,8	55
Bruchfestigkeit· ^' bei 119 g/m , kg	133,6	62,9
Kettenrichtung
Zuführungsrichtung	13	12,9
11,1	18,8

30,6	32,8
37,6	47,4

(a) ASTM D 2261-64T

(b) ASTM D 1682-64

(c) ASTM D 1682-64

(d) ASTM D 1682-64

(e) ASTM D 1682-64

(f) Berechnet aus den Bruchfestigkeitsdaten

(g) Berechnet aus den Bruchfestigkeitsdaten

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Die Zahlenwerte zeigen, daß die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Materials sowohl in der Kettenrichtung als auch in der Zuführungsrichtung jenen des Vergleichsmaterials I in jeder Beziehung überlegen sind. Auch aus dem Vergleich des erfindungsgemäßen Materials mit dem Kontrollmaterial II ergibt sich eine Überlegenheit des erfindungsgemäßen Materials. Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Materials und des Kontrollmaterials II in Kettenrichtung sind ungefähr die gleichen mit der Ausnahme, daß die Dehnungswerte des erfindungsgemäßen Materials wesentlich besser sind. In der Zuführungsrichtung sind die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Materials verglichen mit dem Kontrollmaterial II in jeder Beziehung überlegen. Die Tatsache, daß die.Eigenschaften in Kettenrichtung des erfindungsgemäßen Materials ebenso gut oder besser sind als die Eigenschaften des Kontrollmaterials II, ist überraschend, da die Herstellungsverfahren die gleichen sind bis zu dem zweiten Streckvorgang in Kettenrichtung beim, erfindungsgemäßen Verfahren und man annehmen' sollte, daß-bei. einer Verbesserung der Eigenschaften des Kontrollmaterials II in der Zuführungsrichtung, die Eigenschaften in der Kettenrichtung bis zu einem gewissen Grade leiden würden. Es ist auch überraschend, daß die Dehnungswerte sowohl in der Ketten- als auch in der Zuführungsrichtung bei dem erfindungsgemäßen Material wesentlich besser sind als bei dem Kontrollmaterial II, da man normalerweise annehmen sollte, daß wegen der Ähnlichkeit des Verfahrens nur die Dehnungswerte in der Zuführungsrichtung verbessert sein sollten. Offenbar führen der zweite Streckvorgang in Kettenrichtung und der Streckvorgang in Zuführungsrichtung zu einer unerwarteten Verbesserung der Eigenschaften des nichtgewebten Textilmaterials sowohl in der Ketten- als auch in der Zuführungsrichtung im Vergleich zu einem Material, das, abgesehen von dem zweiten Streckvorgang in Kettenrichtung, dem Streckvorgang in Zuführungsvorrichtung und dem Schmelzverfahren, nach einem mit dem erfindungsgemäßen identischen

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Verfahren hergestellt wurde.

Durch die Verbesserung der Dehnungseigenschaften des erfindungsgemäßen Materials sowohl in der Kettenrichtung als auch in der Zuführungsrichtung wird die Formstabilität und die Maßhaltigkeit des nichtgewebten Textilmaterials erheblich verbessert, was besonders wichtig ist, wenn das Material als Grundmaterial für einen Teppich verwendet wird. Über diese verbesserten Dehnungs--und Festigkeitseigenschaften des erfindungsgemäßen Maßerials hinaus ist die Gleichmäßigkeit des Erzeugnisses bemerkenswert verbessert und ebenso die Büschelbindung (tuft bind) bei Anwendungen in der Teppichherstellung.

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Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung eines nichtgewebten Textilmaterials mit folgenden Verfahrensschritten: Bildung eines Vlieses mit vorwiegend in der Zuführungsrichtung angeordneten Fasern,

Strecken des Vlieses in der Kettenrichtung in einer ersten Kettenrichtungs-Verstreckzone und Nadeln des gestreckten Vlieses,

dadurch' gekennzeichnet , daß das genadelte Vlies in einer zweiten Kettenrichtungs-Verstreckzone in der Kettenrichtung gestreckt und das in Kettenrichtung gestreckte, genadelte Vlies in einer Zuführungs-Streckzone in der Zuführungsrichtung gestreckt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Vlies nach dem Strecken in der Zuführungsrichtung auf mindestens einer Seite mit infraroter Strahlung geschmolzen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Vlies während des Schmelzvorgangs einer Spannung mindestens in der Zuführungsrichtung ausgesetzt ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Stapelfasern synthetische Fasern sind, die aus der Gruppe der Polyolefin-, Polyester- und Polyamidfasern ausgewählt sind.

5ο Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit

einer Einrichtung zur Bildung eines Vlieses aus Fasern, Transporteinrichtungen zur Aufnahme des Vlieses von der Bildeeinrichtung und zum Transport des Vlieses,

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einer ersten Einrichtung zum Strecken in Kettenrichtung, durch die das Faservlies von der Transporteinrichtung aufgenommen und in Kettenrichtung gestreckt wird und einer Nadeleinrichtung zum Nadeln des in Kettenrichtung gestreckten Vlieses,

gekennzeichnet durch eine zweite Einrichtung zum Strecken in Kettenrichtung (62) durch die das genadelte Vlies in Kettenrichtung gestreckt wird und

eine Einrichtung zum Strecken in Zuführungsrichtung (72), durch die das genadelte, in Kettenrichtung gestreckte Vlies in Zuführungsrichtung gestreckt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet d u r ch

eine Infrarotstrahlungs-Einrichtung (80, 82), die relativ zu der Streckeinrichtung in Zuführungsrichtung (72) so angeordnet ist, daß das Vlies im Anschluß an das Strecken in Zuführungsrichtung geschmolzen wird und eine Einrichtung (76), durch die das Vlies während des Schmelzens mindestens in der Zuführungsrichtung einer Spannung ausgesetzt wird. - .