-
Verfahren zum Herstellen ungewebter Fasermaterialbahnen mit verbesserter
Querfestigkeit Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von ungewebten
Fasermaterialbahnen mit verbesserter Querfestigkeit und insbesondere ein Verfahren
zur Herstellung solcher Bahnen aus einer Faserlage, beispielsweise aus einem Wirrfaservlies,
dessen einzelne Fasern unter der Einwirkung fluider Kräfte in der Ebene des Vlieses
bewegt werden um so ein Fasermaterial zu bilden, das nach bestimmten geometrischen.Alustern
Öffnungen bzw. Löcher oder Bereiche geringerer Faserdichte aufweist, welche durch
Faserbündel umgrenzt sind.
-
Es sind eine Reihe von Verfahren und Vorriclltungen zur Durchführung
dieser Verfahren zur herstellung von mit Öffnungen versehenen Fasermaterialbahnen,
in welchen die Fasern des Wirrfaservlieses eine Umordnung erfaiiien haben, bekannt
geworden. Einige dieser Verfahren und Vorrichtungen sind beispielsweise in der US-Patentschrift
2 862 251 beschrieben, in welcher auch das grundlegende Prinzip und die Vorrichtung
zur Durchflihrung des Verfahrens dargelegt sind. Die vorliegende Erfindung betrifft
eine spezielle Weiterentwicklung der dort beschriebenen Blassnahmen und Anordnungen,
Weitere Verfahren zum herstellen von Fasermaterialbahnen gehen aus den US-Patentschriften
3 081 500 und 3 025 585 hervor.
-
Die nach den bekannten Verfahren mit Hilfe der bekannten Vorrichtungen
hergestellten Fasermaterialbahnen weisen Löcher bzw. Bereiche geringer Faserdichte
auf, die in der Regel durch untereinander verbundene garnähnliche Bündel dicht beieinander
und im wesentlichen parallel liegender Fasersegmente abgegrenzt werden.
-
Ein spezielles Verfahren zur Herstellung solcher Fasermaterialbahnen
ist in der US-Patentschrift 2 862 251 offenbart. Nach diesem Verfahren wird ein
loses Wirrfaservlies bzw. eine lockere Faserlage zwischen einer mit Öffnungen versehenen
Abdeckbahn und einer fluiddurchlässigen Stützbahn gehalten. Durch die Öffnungen
in der Abdeckbahn werden Strahlen eines auf die Fasern einwirkenden Strömungsmittels
entsprechend dem durch die Öffnungen bzw. Löcher vorgegebenen xluster auf das Faservlies
gerichtet.
Die so streng voneinander abgegrenzten Strömungsmittelströme treten durch das Faservlies
und allem durch die hinter bzw. unter dem Faservlies angeordneten Stützbahnen in
Form eines Gitters od.dgl. hindurch. Auf diese Weise werden die zuvor in wirrer
l a, e befindlichen Fasern zu Gruppen geordnet bzw. gebündelt und näher aneinander
gebracht, wobei sie im wesentlichen parallele, untereinander in Verbindung stehende,
ineinander greifende garnähnliche Faserbüschel bzw. -bündel bilden, zwischen welchen
sich Bereiche geringer Faserdichte entsprechend dem muster der Öffnungen in der
Abdeckbahn befinden.
-
Ilei dem vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren tl-eten die
Faserumordnungsstrahlen an räumlich streng voneinander getrennten Stellen in die
Faservliesebene ein. Diese Eintrittsstellen sind dadurch die Löcher der Abdeckbahn,
gegen die die Fluidströme zunächst von deren Rückseite her gerichtet sind, vorgegeben.
Das Strömungsmittel verlässt die Umordnungszone durch Löcher, die gleichförmig über
das rückwärtige Stützelement verteilt sind.
-
Es sind aber auch noch andere Verfahren zur erstellung nichtgelsebter
Faserstoffe bekannt. All diesen Verfahren ist jedoch gemeinsam, dass sie bei Benutzung
von Standardkrempelvliesen oder Vliesen mit ause;erichteten Fasern als Ausgangsmaterial
zu Endprodukten führen, bei welchen das Verhältnis der Längsfestigkeit zur Querfestigkeit
demjenigen des Ausgangsmaterials entspricht. Es sind bisher keine Verfahren beschrieben
worden, die es ermöglichten, in rationeller Weise das ungünstige Verhältnis der
Querfestigkeit zur Längsfestigkeit bei nicht gewebten Faserstoffen zu verbessern.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen,
nach dem nichtgewebte Faserstoffe hergestellt werden können, die sich insbesondere
durch eine erhöhte Querfestigkeit und eine bessere Stabilität auszeichnen.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Wirrfaservlies in an sich bekannter Weise
einer Behandlung zwecks Umorientierung der Fasern in der Ebene des Vlieses mittels
in regelmässigem Muster auf die Fasern einwirkenden Kräften ausgesetzt, anschliessend
in Querrichtung gereckt und danach erneut einer Faserumorientierungsbehandlung unterzogen
wird.
-
Als Ausgangsmaterial bei diesem Verfahren wird ein Wirrfaservlies
verwendet, dessen einzelne Fasern untereinander einen mechanischen Verbund bewirken,
der eine Verschiebung der einzelnen Fasern bei Einwirkung von Fluidkräften noch
zulässt. Das Wirrfaservlies des Ausgangsmaterials wird im Bereich der Faserumordnungszone
abgestützt. Während das Faservlies in an sich bekannter Weise Faserumordnungskräften
ausgesetzt ist, werden die einzelnen Fasern in Bereiche mit geringerer und höherer
Faserdichte verschoben. Das so umgeordnete Fasermaterial wird dann in Querrichtung
um mindestens 50 ,, vorzugsweise Jedoch 100 bis 130 , bezogen auf die ursprüngliche
Breite des Faservlieses, gereckt. Auch Reckungen von Uber 150 * können mitunter
vorteilhaft sein. Die auf diese Weise quergereckte Fasermaterialbahn wird dann erneut
Faserumordnungskräften ausgesetzt, die eine regelmässige Anordnung
untereinander
verbundener Faserbündel, die Bereiche geringerer Faserdichte gegeneinander abgrenzen,
ausbilden.
-
Es wurde festgestellt, dass das vorstehend beschriebene Dreistufenverfahren
tUmordnen - Querrecken - Umordnen" überraschender- und unerwarteterweise das Festigkeitsverhältnis
Längsfestigkeit zu Querfestigkeit durch eine wesentliche Erhöhung der Querfestigkeit
des Endprodukts verändert werden kann, während dieses nach wie vor eine regelmässige
Anordnung von Bereichen geringerer Faserdichte durch diese voneinander abgrenzenden
Faserbündeln aufweist.
-
Für das erfindungsgemässe Verfahren können als Ausgangsmaterialien
beliebige Standard-Wirrfliese benutzt werden, beispielsweise Krempelvliese mit Fasern
in bevorzugten Richtungen, Isovliese, luftgeschichtete oder nassgeschichtete Vliese.
Die Ausgangsfaservliese können aus einer einzigen Faserlage oder aus mehreren geschichteten
Faserlagen bestehen. Die Fasern der Vliese können statistisch oder mehr oder weniger
ausgerichtet wie in den Krempelvliesen verteilt sein. Die einzelne Faser kann dabei
relativ gerade oder auch leicht gekrümmt geformt sein. Die Fasern überschneiden
sich im Vlies unter den verschiedenstenWinkeln, so dass im Mittel angenommen werden
kann, dass sich die Fasern nur an ihren Kreuzungspunkten berühren.
-
Am geeignetsten ist das erfindungsgemässe Verfahren für Wirrfaservliese
mit Faservorzugsrichtungen, beispielsweise für Krempelvliese, anwendbar, die eine
ausgesprochen gute
Längsfestigkeit, jedoch nur eine sehr geringe
Querfestigkeit im Originalzustand aufweisen. Nachdem derartige Vliese dem erfindungsgemässen
Verfahren unterworfen worden sind, können die erhaltenen Fatermaterialbahnen geringfügig
niedrigere Längsfestigkeiten bei erheblich verbesserten Querfestigkeiten aufweisen.
Die fertigen Produkte weisen aber in jedem Fall eine ganz wesentliche verbesserte
Gleichverteilung der physikalischen Eigenschaften auf. Vor allem weisen die so erhaltenen
Erzeugnisse auch eine wesentlich verbesserte Elastizität in Querrichtung auf.
-
Wenn ein Fasermaterial hergestellt werden soll, dessen Querfestigkeit
sogar grösser als dessen Längsfestigkeit ist, so wird vorteilhafterweise von einem
Isovlies oder einen entsprechenden Vlies mit im wesentlichen gleicher Quer- und
Längsfestigkeit im Originalzustand ausgegangen.
-
Zur Herstellung von ungewebten Fasermaterialbannen mit einem für textilie
Stoffe typischen Griff und Fall können die für das erfindungsgemässe Verfahren verwendeten
Ausgangsvliese aus folgenden Faserarten bestehen: Naturfasern, wie beispielsweise
Baumwolle oder Flachs, mineralische Fasern, beispielsweise Glasfasern, Kunstfasern,
beispielsweise aus Viskoserayon oder Celluloseacetat, synthetische Fasern, beispielsweise
aus Polyamiden, Polyestern, Acrylfasern oder aus Polyolefinen, Jeweils sowohl allein
als auch miteinander kombiniert. Im wesentlichen werden all dieJenigen Fasern in
Betracht kommen, die allgemein als Textilfasern bezeichnet werden, d.h. im allgemeinen
Fasern mit einer Stapellänge zwischen ca. 0,6 und 3,0 bis 7,0 cm.
Vorzugsweise
werden Ausgangsvliese mit einem Flächengewicht von ca. 6,0 bis 150 g/qm verwendet.
-
Wenn auch die erste Umordnung der Fasern im Vlies in einer Weise,
wie sie beispielsweise in den US-Patentschriften 2 862 251, 3 081 501 und 3 220
084 beschrieben sind, durchgeführt werden, so können mit gleichem Erfolg auch beliebige
andere Verfahren für die erste Stufe des erfindungsgemässen Verfahrens Anwendung
finden, solange sie die Fasern der Ausgangsfaserschicht in eine regelmässige Anordnung
von Flächen grösserer und geringerer Faserdichte umordnen.
-
Das umgeordnete Material wird quergereckt, d.h. in Richtung seiner
Bahnbreite gedehnt. Diese Reckung kann 30 bis 150 96, bezogen auf die Ausgangsbahnbreite,
betragen.
-
Vorzugsweise wird das Vlies um einen Betrag zwischen 100 und 150 96,
bezogen auf seine ursprüngliche Breite, quergereckt. Bei zu geringer Reckung werden
die nach dem Querrecken stärker als im Ausgangsvlies schrägliegenden Fasern während
der zweiten Querreckung nicht mehr ausreichend in Querrichtung ausgerichtet. Bei
zu hohem Reckungsgrad in Querrichtung besteht die Gefahr, dass die Fasern auseinander
gleiten und grössere Löcher oder schwache Punkte im quergereckten Vlies auftreten.
Zum Querrecken kann jede beliebige an sich bekannte Vorrichtung, beispielsweise
eine Bogenreckvorrichtung oder ein Spannrahmen, benutzt werden. Insbesondere aber
wenn das Vlies aus leichten Fasern besteht, die aufgrund nur geringer Reibungskräfte
bei gegenseitiger Berührung einen losen Zusammenhang haben, ist ein Mechanismus
vorzuziehen, der das Vlies über seine gesamte Breite gleichmässig reckt.
-
Ein solches Querrecken ist nicht nur einfacher ZU steuern, sondern
ermöglicht auch eine leichtere Handhabung des Vlieses.
-
Während des Querreckens des Vlieses wird eine Sohruipfung in Längsrichtung
der Bahn zugelassen. Der Grad einer solchen Schrumpfung in Längsrichtung hängt von
mehreren Faktoren, beispielsweise von der Verarbeitungsgeschwindigkeit, der Art
der Fasern oder vom Grad der Querreckung, ab. Schrumpfungen in Längsrichtung von
bis zu 33 % haben sich dabei als noch vertretbar erwiesen.
-
Die sich an diese Reckstufe anschliessende zweite Utordnungsstufe
sollte unter Anwendung fluider Umordnugskräfte durchgeführt werden. Durch die Anwendung
von Fluidkräften, die in Quer- und Längsrichtung gleichförmig über das gesamte Vlies
verteilt sind, werden die Fasern des Vlieses noch einmal in der Weise verschoben,
dass eine reg.lmässige Anordnung von Bereichen geringer Faserdichte entsteht, wobei
diese Bereiche durch Fasergruppen bzw. bündCl, in denen die einzelnen Fasern sehr
dicht aneinander und in einem verstärkten Masse parallel liegen, begrenzt werden.
-
Diese Fasergruppen bestehen aus garnähnlichen Faserbündeln.
-
Als Umordnungsfluid wird im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens
vorzugsweise Wasser oder eine wasserähnliohe Flüssigkeit verwendet. Es können Jedoch
ebenso andere Fluide, beispielsweise Gase oder Dämpfe, benutzt werden.
-
Erforderlichenfalls können hinsichtlich des erfinungsgemAssen Dreistufenverfahrens
auch Modifikationen vorgenommen werden, derart, dass z.B. statt einer mehrere aufeinanderfolgende
Querreckungen vorgesehen sind. Voraussetzung für
den Erfolg ist
dabei jedoch, dass stets zwischen zwei Querreckungen eine Umordnung der Fasern stattfindet.
-
In den Figuren 1 bis 5 der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung
anhand einiger Ausführungsbeispiele dargestellt, welche nachfolgend im einzelnen
näher beschrieben sind. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer dreiteiligen
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung, Fig. 2 eine Aufsicht
auf die bewegten Bahnen, zwischen welchen sich das zu behandelnde Wirrfaservlies
befindet, Fig. 3 einen Querschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 2 entlang der
Schnittlinie 3-3 in Fig. 2 Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine weitere dreiteilige
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung, Fig. 9 eine Aufsicht
auf einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 4.
-
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung besteht aus drei Baugruppen, die
den drei Stufen des Verfahrens gemäse der Erfindung zugeordnet werden können. Die
erste Baugruppe (A) dient zur Durchführung der ersten Faserumordnung im Wirrfaservlies,
die zweite Baugruppe (B) zum Querrecken der Fasermaterialbahn und die dritte Baugruppe
(C) der
zweiten Faserumordnung. Die Baugrupps(A)ist bereits in
der US-Patentschrift 2 862 251 ausführlich beschrieben.
-
Diese Baugruppe (A) enthält die mit Öffnungen bzw. mit Löchern versehene
Trommel 10. Als Stütsolement für das Wirrfaservlies 13 dient das endlose umlaufende
Gittorband 11, das den grössten Teil des Trommelumfangs umspannt. Innerhalb der
Trommel sind die Sprühdüsen 12 für den Austritt von Flüssigkeitsstrahlen angeordnet.
-
Bei dieser Ausführungsform wird als Strömungsmittel vorzugsweise eine
Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, verwendet. Die Flüssigkeitsstrahlen dringen durch
die Öffmungen in der Trommel hindurch in die Ebene des Faservlieses ein und treten
aus dieser durch das Gitterband 11 aus. Da.
-
Ausgangsmaterial ist ein Wirrfaservlies 13, welches vorteilhafterweise
aus krempelbaren Baumwollstapelfasern besteht. Zum Anordnen der Fasern wird dieses
Wirrfaservlies 13 zwischen der Stützbahn und der Abdeckung durch den gelochten Trommelmantel
geführt, durch den die Flüssigkeitsstrahlen hindurchtreten, Zwischen den frei drehbaren
Führungswalzen 14 und 13 umspannt das Stützbund 11 den grössten Teil der Trommelmantelfläche,
das aussenden noch über die zwei unterhalb der Trommel 10 liegenden Führungswalzen
16 und 17 geführt ist.
-
Nach den Umlauf um die Trommel 10 wird die behandelte Fasermaterialbahn
20 durch einen Spalt zwischen zwei Abquetschwalzen 21 und 22 hindurchgeführt, von
denen vorzugsweise die untere angetrieben ist.
-
Die Düsen 12 zur Erzeugung der gegen die Innenseite der perforierten
Trommelwand gerichteten Flüssigkeitsstrahlen sind vorzugsweise an den Enden kleiner
Rohrstutzen 23 angebracht, die in mehreren axialen Reihen an dem zentralen Druckwasserrohr
24 angeordnet sind.
-
Unter Druck stehendes Wasser wird in den Innenraum des Rohres 24 eingeleitet.
Gegebenenfalls genügt nur eine Reihe Düsen 12, jedoch sind vorzugsweise mindestens
zwei solcher Düsenreihen, bzw. unter bestimmten Bedingungen drei, vier oder mehr
Düsenreihen vorzusehen. Eine grössere Anzahl von Ddsenreihen ermöglicht eine höhere
Geschwindigkeit für die laufende Materialbahn.
-
Beim Betrieb der vorbeschriebenen Vorrichtung wird das beispielsweise
aus einem Baumwollkrempelvlies bestehende geschichtete Ausgangsmaterial über die
erste ?tihrungswalze 14 auf das Stützgitterband 11 aufgelegt. Auf diesem aufliegend
wird es danntwährend es den Wasserstrahlen ausgesetzt ist, um die Trommel 10 herum
zur zweiten Führungsvalze 15 und von dort den Abquetschwalzen 21, 22 zugeführt.
Das diese Vorrichtung verlassende Bahnmaterial ist bereits eine Fasermaterialbahn
mit umgeordneten Fasern.
-
In den Figuren 2 und 3 ist die Einlagerung des Wirrfaservlieses 13
zwischen der dieses abdeckenden Trommel 10 und dem Stützgitterband 11 gezeigt. Die
Löcher 26 im Trommelmantel sind im Querschnitt rund und nach einem regelmässigen
quadratischen Muster angeordnet. Die Perforation kann Jedoch auch in beliebigen
anderen regelmässigen Mustern vorgenommen sein. Es ist von Vorteil, wenn der Durchmesser
der Öffnungen im Stützbund 11 wesentlich kleiner als der
Durchmesser
der Öffnungen 26 in Trommelmantel 10 ist. Die besten Ergebnisse werden erhalten,
wenn die Stützbandöffnungen ganz wesentlich kleiner als die Öffnungen in der Abdeckbahn
sind. Wenn die letztgenannten Öffnungen beispielsweise einen Durchmesser von ca.
0,8 mm haben, so können gute Ergebnisse erhalten werden, wenn das 2 Stützband ca.
140 bis ca. 7000 Öffnungen pro on aufweist. Die besten Ergebnisse werden mit Gitterbändorn
erzielt, welche ca. 1500 bis ca. 6000 Öffnungen pro on aufweisen.
-
Hinter der ersten Behandlungsetation (A) gelangt die Fasermaterialbahn
auf die Querrecketation (B). Die behandelte Materialbahn wird hier vorzugsweise
um 30 bis 100 ,, bezogen auf die ursprüngliche Bahnbreite, in Querrichtung gereckt.
Die eigentliche Reckvorrichtung besteht aus einer Reihe längs des Mantels eines
Zylinders angeordnester, gespannter Schraubenfedern 30 die am Aussenumfang der beiden
Stirnscheiben 31 und 32 befestigt sind. Die Stirnscheiben sind Je nach Maßgabe des
gewünschten Reckungsgrades mehr oder weniger stark gegeneinander geneigt.
-
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird die Fasermaterialbahn 20 auf einem
Förderband 33 unter zwei Walzen 34 und 3§ hindurch und dann auf die Rooktrommel
30, 31, 32 geführt.
-
Die Bahn gelangt an einer Stelle auf die Recktrommel, an der die Stirnscheiben
31 und 32 relativ dicht beieinander liegen. Die auf den Federn 30 aufliegende Bahn
läuft dann zu einer Stelle um, an der die Stirnscheiben 31, 32 weiter als am Aufgabepunkt
voneinander entfernt sind, wodurch die gewünschte Querreckung der mitgeführten Fasermaterialbahn
bewirkt wird.
-
Der beschriebene Recknechanismus bewirkt eine über die gesamte Bahnbreite
gleich:iässig verteilte Querreokung.
-
Die quergereckte Bahn 38 wird nach Abnahme von der Recktrommel zwischen
zwei Walzen 40 und 41 hindurchgeführt, u- dann auf der zweiten Faserumordnungsvorrichtung
(C) zugeführt zu werden, Diese zweite Faserumordnungsstation (C) entspricht in allen
konstruktiven Einzelheiten der ersten Faserumordnungsstatiot (A), weshalb für gleiche
Teile beider Stationen gleich. Bezugszeichen Verwendung fanden. Die Breite der zweiten
Umordnungsstation (C) richtet sich nach der Breite der quergereckten Fasermaterialbahn
38.
-
Die die Gesamtvorrichtung verlaasende Materialbahn 43 ist ein ungewebtes
verfestigtes Fasermaterial, in welchem -Faserbtindel und Fasergruppen, deren einzelne
Fasern dicht beieinander und in verbesserter Weise parallel zueinander liegen, ineinandergratfen
und untereinander so verbunden sind, dass sie wesentlich verbesserte Eigenschaften
aufweisen, als die bekannten gleichartigen ungewebten Faserstoffbahnen. Das so hergestellte
Material weist vor allem eine beträchtlich verbesserte Querfestigkeit auf. Die auf
der Vorrichtung behandelte Materialbahn kann in der üblichen Weise weiterbehandelt
bzw. weiterverarbeitet werden In Fig. 4 ist ein weiteres Ausfürungsbeispiel einer
Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verf-hrens gezeigt. Bei diesem
Beispiel ist die erste Unordnungsvorrichtung (D) eine mechanische Vorrichtung, an
die sich eine Querreckvorrichtung (E) anschliesst. Dahinter befindet sich dann die
zweite Umordnungsvorrichtung (F),
die in der nachstehend beschriebenen
Weise ausgebildet ist. Die Aufgabe des Wirrfaservlieses 30 nit ohle Vorsugerlohtung
angeordneten Fasern erfolgt auf die erste Umordnungsvorrichtung (D) durch zuführung
zu dem Befeuchtungswalzenpaar 31 und 32, dessen untere Walse 32 teilweise in ein
Wasserbad 33 eintaucht. Durch diese Anordnung wird das zu behandelnde Wirrfaservlies
auf einen Feuchtigkeitsgehalt von vorzugsweise 130 bis 200 % eingestellt.
-
Die mechanisch wirkende Umordnungsvorrichtung (D) weist einen auf
einer Antriebswelle 35 gelagerten, nit der Welle umlaufenden Zylinder 56 auf, dessen
Mantelfläche nit radial abstehenden Nadeln 37 bzw. spitzen Stiften od.dgl. versehen
ist. Diese Nadeln sind nach beliebigen Mustern angeordnet. Das angefeuchtete Wirrfaservlies
50 wird auf den mit Nadeln besetzten umlaufenden Zylinder aufgebracht und mittels
der Andrückbürste 60 so auf die spitzen Nadeln aufgedrückt, dass diese die Faserschicht
durchbohren. Die Beretenspitzen 61 der Andrückbürste 60 liegen in einer gekrümmten
Ebene, die der Zylindermantelkrü@@@@ung entspricht. Die relativ weichen Borsten
der B@@ste 60 eitzen in einem Borstenträger 62, der mit der platte 63 verbunden
ist, die über ein Gestänge 64 mit einen Exzenterantrieb gekuppelt ist. Auf diese
Weise wird die Andrückbürste 60 in redisler Richtung auf und ab bewegt, wobei sie
die Fasern um die Nadeln auf de. Zylinder herum- und auf die Zylinderoberfläche
niederdrückt, Das so durchnadelte Faservlies 30 wird dann mit dem Zylinder 56 weitergeführt.
-
Oberhalb des Zylinders 56 sind eine Anzahl Bürstenwalzen 65, 66, 67
und 68 angeordnet. Die sehr weichen Borsten
dieser Bürstenwalzen
dienen dem eigentlichen Umordnen der Fasern des Vlieses, ohne dass sie dabei den
Zusammenhang des Faservlieses zerstören. Wie in Fig. 4 dargestellt, sind die Borsten
der Bürstenwalzen so lang, dass sie zwischen din frei stehenden Nadeln hindurchgreifen
und so die unsuordnenden-Farern des Vlieses verschieben, Nach dem Umordnen durch
die Bürsten verlässt die Fasermaterialbahn 69 dön Nadelzylinder 56 und wird zwischen
den beiden Walzen 70 und 71 hindurch der Querreckvorrichtung (E) zugeführt.
-
Bei diesen Ausführungsbeispiel ist die Querreckvorrichtung eine Spannrahmenvorrichtung.
Die umgeordnete Fasermaterialbahn 69 wird zwischen ein Paar divergierend umlaufender
Transportbänder 72 und 73 zugeführt. Die Transportbänder sind mit Greifern 74 ausgerüstet,
die an den Bahnkanten angreifen. Da sich der Abstand der sich einander gegenüber
liegenden Greifer infolge Auseinanderlaufens der Transportbänder vergrössert, wird
das Fasermaterial quergereckt, wobei die Fasern ebenfalls in einer der Erfindung
entsprechenden Weise umorientiert werden. Am breiten Auslaufende geben die Greifer
die quergereckte Fasermaterialbahn 75 wieder frei, die dann der zweiten Umordnungsvorrichtung
(F) zugeführt wird.
-
In dem Rahmengestell -80, 81 und 82 sind die Walzen 76 und 77 an der
Einlaufseite der Vorrichtung drehbar gelagert.
-
Von den Walzen aus gelangt die quergereckte Fasermaterialbahn in die
zweite Umordnungszone. Sie wird dabei von dem endlosen, um die Walzen 86 und 87
umlaufenden, wasserdurohlässigen Förderband 85 getragen-bzw. gestützt.
-
Die oberhalb des Förderbandes 85 angebrachte Wasserzuführung 88 versorgt
über die beiden Leitungen 89 und 90 zwei Reihen von Düsen 91, welche über die gosante
Breite des Förderbandes 85 gleichmässig verteilt angeordnet sind, um Wasser auf
die mit dem Förderband bewegte Fasernaterialbahn in Strahlen aufzusprühen.
-
Unnittelbar unter dem Obertrun des Förderbandes 83 sind in Bereich
der Düsenreihen 91 mit Absaugöffnungen 94 versehene, vakuumbeaufschlagte Absaugkästen
92 und 93 für das aufgesprühte Wasser angeordnet.
-
Das endlos umlaufende, wasserdurchlässige, mit Öffnungen versehene
Förderband 85 besteht vorzugsweise aus einem aus stärkerem Draht hergestellten Gitterband,
bei welchem die Drähte in der einen Richtung gerade und durch die Verfluchtung praktisch
nicht gekrümmt verlaufen, während die Drähte in der anderen Richtung die flechtwellung
aufweisen. Die durch diese Ausbildung des Förderbandos 85 von den stark gekrümmten
Drähten gebildeten vorspringenden Buckel bewirken eine Ausrichtung der Fasern des
auf dem Förderband aufliegenden Faservlieses nach Massgabe der Lage dieser Buckelpunkte.
-
Gewünschtenfalls kann gemäss einer anderen Ausführungsform des Stützbandes
dieses auch wesentlich ebener ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines gelochten
Bandes oder eines aus feinem Draht hergestellten Maschennetzes. Die zweite Unordnung
der Fasern oder FaserbUndel in der Fasermaterialbahn erfolgt durch das Einwirken
der Wasserstrah.
-
len in an sich bekannter Weise, wobei die Struktur der Stützbahn auf
die Beschaffenheit und das Aussehen des Endproduktes
Einfluss
hat, so dass bestimmte gewünschte Musterungen durch eine entsprechende Wahl einer
dafür geeigneten Stützbahn erhältlich sind.
-
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten ungewebten
Fas ermat erialbahnen können mit gegebenenfalls farbigen Bindemittelaufträgen, Imprägnierungen,
Drucken oder anderen Beschichtungen in an sich bekannter Weise versehen werden.
So kann beispielsweise zu deren Festigung auch als Faserumordnungsmedium eine wässrige
oder nicht wässrige Bindemittellösung in der zweiten Umordnungsstufe eingesetzt
werden. Fernerhin kann das Faservlies gewünschtenfalls vor, während oder nach der
letzten Umordnung mit pulverförmigem thermoplastischem Binder versetzt werden, der
dann nach der Umordnung zum Binden und Fixieren der Fasern aufgeschmolzen wird.
-
Für eine gegebene Fasermaterialbahn hängt der optimale Bindergehalt
von einer Reihe von Faktoren ab, beispielsweise von der Art des Binders selbst,
der Art und Geometrie des Bindemittelauftrags, seiner Anordnung auf dem Faservlies,
der Art und der Länge der Fasern und deren Menge je Flächeneinheit. In einer Reihe
von Fällen ist jedoch aufgrund der gegebenen Materialfestigkeit der Bahn infolge
des guten Verbunds der Fasern und der Faserbündel untereinander ein Bindemittelzusatz
zur Herstellung brauchbarer ungewebter Faserstoffbahnen nicht erforderlich.
-
Nachfolgend ist ein bevorzugtes Beispiel für die Durchführung des
erfindungsgemässen Verfahrens und den Einsatz der dazu erforderlichen Vorrichtungen
zum Herstellen einer ungewebten Faserstoffbahn beschrieben.
-
Beispiels Hit Hilfe der zweiten in Fig. 4 dargestellten Umordnungsvorrichtung
werden die Fasern in einem locker geochichteten Vfrrfaservlies, wie es beispielsweide
durch Krempeln erhalten werden kann, ungeordnet. Das Vlies liegt hierbei auf einem
mit Löchern versehenen Förderband auf. Das Ausgangsvlies hat ein Flächengewicht
von ca. 40 g/m² und weist ein Faserorientierungsverhältnis von annähernd 7:1 in
der Laufrichtung auf. Die Längsfestigkeit des Ausgangsvlieses ist etwa 7 bis 10
mal grösser als seine Querfestigkeit. Das Vlies enthält etwa 95 * Polyesterfasern,
die etwa 4 cm lang sind und eine Stärke von etwa 1,5 Denier haben, sowie 5 % Kunstseidefasern
mit einer Länge von ca. 4 cm und einer Stärke von ca. 1t5 Denier.
-
Das das Vlies tragende gelochte Förderband hat eine Auflagefläche
von ca. 40 x 40 cm; die Querschnittsfläche der Löcher im Förderband beträgt etwa
35 ß der Bandfläche.
-
Die Austrittsöffnungen der Düsen der Strahleinrichtung haben einen
Durchmesser von ca. 0>3 mm. Durch die Ddsenöffnungen wird aufdas auf dem durchlässigen
Förderband aufliegende Wirrfaservlies Wasser mit einem Druck von etwa 10 atü gesprüht.
Das Wasser wird durch die Vakuumabzugskästen unter dem Förderband abgezogen, und
zwar mit einem Unterdruck von etwa 5 Torr.
-
Die Vliesbahn mit den erstmals umgeordneten Fasern wird anschliessend
einer Vorrichtung zum Querrecken zugeführt, die z.B. der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung
entspricht.
-
Das Vlies wird, bezogen auf seine ursprüngliche Breite,
um
100 % quergereckt und dabei in Längsrichtung so weit zusammengezogen, dass das Ausgangsflächengewicht
mit ungefähr 40 g/m² annähernd wieder erhalten wird.
-
Anschliessend passiert die quergereckte Materialbahn eine zweite Faserumordnugsvorrichtung,
die der zuvor beschriebenen entspricht. Hier wird das Wasser mit einem Druck von
etwa 11 atü oder auch mehr auf die Materialbahn aufgesprüht, welche eine derartige
Vorrichtung insgesamt dreinial durchläuft.
-
An der auf diese Weise hergestellten ungewebten Faserstoffbahn werden
sowohl in Querrichtung als auch in Längsrichtung Zugfestigkeit, Dehnung und Reissfestigkeit
gemessen.
-
Die Zugfestigkeit in Längsrichtung betrug 4,17 Kr und in Querrichtung
1,72 Kp. Somit wurde hinsichtlich des Ausgangsmaterials das Festigkeitsverhältnis
Längsfestigkeit zu Querfestigkeit von 7 bis 10 zu 1 auf einen Wert von nur 2,5 zu
1 verbessert. In etwa gleicher Weise wurde auch die Reissfestigkeit des Materials
verbessert, die in Längsrichtung 1,74 und in Querrichtung 0,730 betrug. Die Dehnung
des Materials in Längsrichtung beträgt 38 % und in Querrichtung 57 %.