DE2948329C2

DE2948329C2 -

Info

Publication number: DE2948329C2
Application number: DE19792948329
Authority: DE
Inventors: Donald Olcott Wilmington Del. Us Niederhauser
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1978-11-30
Filing date: 1979-11-30
Publication date: 1989-01-19
Also published as: ES252240Y; ES8105418A1; GB2038714A; US4190695A; ES486514A0; ES252240U; FR2442907B1; GB2038714B; IT7927726A0; IT1126437B; FR2442907A1; JPH0126863B2; DE2948329A1; CA1123589A; JPS5574860A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundstoffes von geringem Flächengewicht nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und einen nach diesem Verfahren herstellbaren Verbundstoff nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 2.

Verbund- oder Vliesstoffe sind aufgrund ihrer niedrigen Fertigungskosten und ihrem niedrigen Flächengewicht interessant. Aus der US-PS 34 85 706 und der US-PS 35 08 308 sind ausschließlich aus Stapelfasern hergestellte Vliesstoffe mit bzw. ohne einem Muster von Öffnungen bekannt. Diese Vliesstoffe haben eine weite Verwendung für Dekorationszwecke bei Heimtextilien, Bettlaken, Matratzenbezügen, Windeln und Einweg-Bekleidung, z. B. zum Reinigen von Operationssälen, gefunden. Wegen der geringen Nahtfestigkeit und Haltbarkeit und dem hohen Faserverlust beim Waschen konnten diese Vliesstoffe nicht für normale Bekleidungen verwendet werden.

Ein Verfahren und ein Verbundstoff der gattungsgemäßen Art sind aus der DE-OS 17 10 989 bekannt. Diese Verbundstoffe sind durch eine oder mehrere Lagen von Geweben, Gewirken, Wirrfaser-Filamentschichten, Ketten oder Kreuzketten aus Einzel-Filamenten oder Filament-Garnen verstärkt. Diese Verbundstoffe haben zwar eine höhere Widerstandsfähigkeit und Festigkeit, weisen jedoch immer noch einen hohen Verlust an Stapelfasern beim ersten Waschen und eine zu geringe Nahtfestigkeit in einer Breite von 3 mm längs des Vliesstoffrandes auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Verlust an Stapelfasern beim ersten Waschen und die Nahtfestigkeit von Verbundstoffen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. des Patentanspruches 2 gelöst.

Durch die starke Ausbreitung der Filamentgarne weisen deren Einzelfilamente einen genügenden Abstand auf, damit bei der hydraulischen Nadelung auch eine Verschlingung der Stapelfasern mit den Einzelfilamenten entsteht.

Unter Kreuzrichtungsanordnung wird hier eine Anordnung von Filamenten verstanden, bei der ein erster Satz von Filamenten in einer Richtung verläuft, wobei die Filamente mit gleichem Abstand parallel verlaufen, und ein zweiter Satz von parallel und in gleichen Abständen verlaufender Satz von Filamenten quer dazu, zweckmäßig rechtwinklig, angeordnet ist. Beide Sätze von Filamenten können ein lockeres Gewebe oder Gelege bilden. Die Kreuzrichtungsanordnung kann auch durch ein Gewirk eines einzigen Satzes von Filamenten gebildet werden.

Der erfindungsgemäße Verbundstoff weist im allgemeinen eine Randfestigkeit von 15 bis 30 Newton (N) auf und hat einen Faserverlust beim anfänglichen Waschen von nicht mehr 2%.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung des Verbundstoffs unter zweistufiger hydraulischer Nadelung,

Fig. 2 eine schematische Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung des Verbundstoffs unter einstufiger hydraulischer Nadelung,

Fig. 3 eine die Stapelfaser-Umkehrungen erläuternde schematische Querschnittsdarstellung eines Verbundstoffs,

Fig. 4 und 5 fotografische Mikroaufnahmen bei 10facher Vergrößerung von nach Beispiel 1 hergestellten Stoffen,

Fig. 6 fotografische Mikroaufnahmen bei 10facher Vergrößerung von nach Beispiel 2 hergestellten Stoffen,

Fig. 17 bis 20 fotografische Mikroaufnahmen bei 10facher Vergrößerung von nach Beispiel 3 hergestellten Stoffen,

Fig. 21 bis 25 und 21a bis 25a fotografische Mikroaufnahmen bei 10facher Vergrößerung von Vorder- bzw. Rückseiteteilen der nach Beispiel 3 hergestellten Stoffe, und

Fig. 26 und 26a fotografische Mikroaufnahmen bei 10facher Vergrößerung von Vorder- bzw. Rückseiteteilen des nach Beispiel 5 hergestellten Stoffs.

Nachfolgend sind die veranschaulichten Ausführungsformen im einzelnen beschrieben.

Die Fig. 1 erläutert schematisch ein unter zweistufiger hydraulischer Nadelung verlaufendes Verfahren zur Herstellung des Stoffs gemäß der Erfindung, bei dem allgemein als Komponenten ein Zuführabschnitt 10 mit einem angetriebenen Endlosband, ein Nadelungsabschnitt 12 mit einem angetriebenen Endlosband, ein Trommel-Nadelungsabschnitt 14 mit Abquetschschwalzen-Abschnitt 15, ein Heißluft-Trockner 16 und eine Aufwicklung 18 vorgesehen sind. Einzelheiten der Arbeitsbedingungen nennt das Beispiel 1.

Die Fig. 2 erläutert ein unter einstufiger hydraulischer Nadelung verlaufendes Verfahren zur Herstellung des Stoffs gemäß der Erfindung, bei dem ein Scrimstoff-Substrat und daraufgelegte Stapelfasern (im Rahmen 40 zusammengefügt) unter einer Reihe in engen Abständen vorliegender, feiner, säulenförmiger Flüssigkeitsstrahlen 42 aus einem Verteiler 44 hinweggeführt wird (wobei von den Strahlen hier nur einer sichbar ist). Der Rahmen 40 ist auf einem umkehrbar beweglichen Endlosband 46 angeordnet, das eine von Walzen 48 bestimmte Bahn durchläuft. Das Hinweg- bzw. Hindurchführen des Rahmens 40 unter den bzw. durch die Strahlen 42 ist in der Auswirkung ein Überlaufen der Strahlen über die Oberseite des Stapelfaser/Substrat-Aufbaus. Weitere Einzelheiten von Arbeitsbedingungen finden sich wieder in den Beispielen (2 bis 5).

Die Fig. 3 zeigt an einer schematischen Querschnittsansicht des Stoffs 50 gemäß der Erfindung das Vorliegen der Filamente 52 des Garns in einer gut ausgebreiteten Abstandsbeziehung zueinander, welche eine Wirrung der Stapelfasern 54 mit den Filamenten ineinander zur Bildung von Umkehrungen 56 in der Stapelfaser erlaubt.

Die leichten Verbundstoffe gemäß der Erfindung weisen zwei Komponenten auf - die kurzen Stapelfasern 54 und ein Substrat aus Filamenten 52, die zu einer geordneten Kreuzrichtungs-Anordnung formiert sind. Die Stoffe gemäß der Erfindung unterscheiden sich von bekannten Stoffen dadurch, daß diese Komponenten - im Gegensatz zu laminierten oder verstärkten Stoffen - so innig miteinander integriert sind, daß sie ein einziges Gebilde bzw. eine Gesamtheit hochgleichmäßiger Natur bilden. Die Stoffe gemäß der Erfindung sind daher fest und haben eine gute Deckkraft und andere gute sinnansprechende Stoffeigenschaften, obwohl sie ein geringes Gewicht aufweisen. Sie zeigen speziell eine außergewöhnlich hohe Festigkeit nahe des Stoffrandes, d. h. eine Eigenschaft, mit der die Befähigung zur Bildung fester Nähte einhergeht. Die neuartigen Stoffe zeigen auch eine hohe Retention bzw. Erhaltung ihres Fasergehaltes; sie verlieren während der anfänglichen Waschung vorzugsweise nicht mehr als 3% ihres Fasergehaltes. Während dieses anfänglichen Waschens neigen lose Fasern, die in das Stoffgefüge nicht gut einintegriert sind, dazu, verloren zu gehen. Schlecht integrierte Stoffe des Standes der Technik haben in verschiedenen Fällen während der anfänglichen Waschung Faserverluste von 10% oder mehr ergeben.

Die Filament-Komponente des Stoffs gemäß der Erfindung hat als wichtigste Charakteristik die Eigenschaft, ausbreitbar geartet zu sein. Wo anwendbar, können Ketten aus Einzelfilamenten Verwendung finden. Ausbreitbare Filamentgarne sind jedoch kommerziell für Kreuzketten praktikabler und bei Ausführungsformen mit Scrimgeweben oder -gewirken als Substraten erforderlich. Solche Filamentgarne dürfen keine beträchtliche Drallung und auch keine wesentlichen Gehalt an gewirrten, die Filamente bleibend miteinander verwirrenden Knoten haben, da jedes dieser Merkmale ein Ausbreiten des Garns und Sichlösen der Filamente voneinander derart, daß die Filamente eine Abstandsbeziehung zueinander über der gesamten geordneten Kreuzrichtungs-Anordnung in mindestens einer Richtung aufweisen, verhindern würde. Das Ausbreiten der Garne hat zwei Aspekte: Erstens bringt der Prozeß der Ausbreitung Filamente nahegelegener Garne eng zusammen, wobei der Raum zwischen benachbarten Garnen geschlossen, der Stoff gleichmäßiger und die Deckkraft erhöht wird, und zweitens werden zwischen Filamenten innerhalb einzelner Garne Lücken geöffnet, die ein Penetrieren bzw. Hindurchdringen der kurzen Stapelfasern in erster Linie zwischen den Filamenten einzelner Garne anstatt zwischen den Garnbündeln erlauben. Die Stapelfasern wirken somit - anstatt im Sinne einer Verwirrung mit Garnbündeln zur Bildung eines verstärkten oder laminierten Gefüges - im Sinne eines Ineinanderwirrens bzw. Zumeingriffaneinanderbringens mit einzelnen Filamenten zur Bildung eines hochintegrierten, gleichmäßigen Verbundstoffs.

Bevorzugte Filamentgarne zur Bildung der geordneten Kreuzrichtungsanordnung sind von Polyester, Polyamid, oder anderem extrudierbarem (spinnbarem) Polymeren gebildete, falschdrahttexturierte Filamentgarne (auch kurz mit FTT bezeichnet) oder falschdrahtfixiert texturierte Filamentgarne (auch kurz mit FTST bezeichnet).

Die Stapelfaser- oder "Spinnfaser"-Komponente des Stoffs gemäß der Erfindung kann jede Faser natürlichen oder künstlichen Ursprungs sein, wie Baumwolle und Reyon oder Faser aus Polyester, Acrylharz oder Nylon. Die Fasern sollen einen Titer von unter 0,3 tex/Faser, z. B. im Bereich von etwa 0,05 bis 0,3 tex/ Faser, haben und in einer Menge von 20 bis 50% vom Gewicht des Verbundstoffs vorliegen. In besonders wichtiger Weise sind die Stapelfasern kurz mit einer Länge von etwa 0,5 bis 1 cm; beim Prozeß der hydraulischen Nadelung werden die kurzen Stapelfasern zuerst von der einen Stoffseite und dann von der anderen her genadelt, bis sie mehr als zwei Umkehrungen zwischen den Stoffflächen pro Zentimeter Stapelfaser-Länge aufweisen. Da die Stapelfasern Einzelfilamente interpenetrieren (wie oben beschrieben) und da sie sowohl ihrer Länge nach kurz sind als auch häufige Umkehrungen von der einen Stoffseite zur anderen aufweisen, wirken sie im Sinne eines Ineinanderwirrens mit den einzelnen Filamenten zur Bildung eines hochintegrierten, gleichmäßigen Verbundstoffs.

Das Scrimmaterial ist ein Gewebe oder Gewirk (Gestrick) geringen Gewichts von grobem, offenem Aufbau.

Die Fig. 4 bis 26 zeigen fotografische Mikroaufnahmen bei 10 facher Vergrößerung von Teilen von nach Beispiel 1 bis 5 erzeugten Stoffen.

Prüfungsbeschreibungen A) Umkehrhäufigkeit oder -frequenz

Mit dieser Prüfung wird die Frequenz bestimmt, mit der von der einen Seite des Stoffs zur anderen verlaufende Stapelfasern in ihrem Verlauf umkehren und erneut durch den Stoff verlaufen. Man schneidet bei dieser Prüfung eine Probe aus dem Prüfstoff und gibt sie zwischen zwei Blatt Umdruckpapier verschiedener Färbungen (hier als rot und schwarz beschrieben). Der erhaltene Schichtaufbau wird 2½ min bei einer Temperatur von 180°C und einem Druck von etwa 7 MPa warmgepreßt, wodurch die Proben auf der einen Seite eine Rot- und auf der anderen eine Schwarzfärbung erlangen. Bei dem "gefärbten" Stoff weisen dann Stapelfasern, die den Stoff ein- oder mehrmals von der einen Stoffseite zur anderen durchsetzt haben, alternierende schwarze und rote Abschnitte, manchmal mit einem ungefärbten Zwischenabschnitt auf. Zur Bestimmung der Umkehrfrequenz dieser Stapelfasern zupft man einzelne Stapelfasern aus dem Schnittrand des Stoffs heraus. Bei einer bevorzugten Form der Prüfung arbeitet man mit einer 4 × 4 cm großen Probe und zieht die Fasern von den Rändern eines Schnitts ab, der durch die Mitte des gefärbten Stoffquadrats geführt wurde (wobei der Schnitt im Falle eines gewirkten Stoffs vorzugsweise in der Maschenstäbchen-Richtung erfolgt). Man betrachtet die Fasern dann unter einem Stereomikroskop und ermittelt für jede Faser die Gesamtzahl (N) gefärbter Abschnitte (Zahl der roten Abschnitte plus Zahl der schwarzen Abschnitte). Die Zahl der Umkehrungen (R) einer Stapelfaser ist gleich der Gesamtzahl der gefärbten Abschnitte minus 2, d. h.

R = N - 2 (Gleichung I)

Zum Beispiel hat eine Faser mit drei gefärbten Abschnitten eine Umkehrung, eine Faser mit vier gefärbten Abschnitten zwei Umkehrungen usw. Wenn aus den vorhandenen Informationen zu den Ausgangsmaterialfasern, aus denen der Stoff hergestellt wurde, die Längen der einzelnen Stapelfasern noch nicht bekannt sind, bestimmt man sie (in Zentimetern). Zur Ermittlung der Umkehrfrequenz jeder einzelnen Stapelfaser dividiert man R durch die Länge der Stapelfaser. Man ermittelt die Werte für ungefähr 100 einzelne Stapelfasern und bestimmt dann das Mittel aller Umkehrlängenwerte und zeichnet den resultierenden Wert als Umkehrfrequenz auf.

B) Flächengewicht und Stapelfaserzusammensetzung

Man mißt das Gewicht und die Fläche einer Probe des Stoffs und bestimmt das Flächengewicht durch Dividieren des Gewichts durch die Fläche, ausgedrückt z. B. in der Einheit g/m². Wenn der prozentuale Stapelfasergehalt noch nicht bekannt ist, bestimmt man ihn durch sorgfältiges Auseinanderzupfen einer kleinen Probe des Stoffs, Trennen der Stapelfasern von den Filamenten, Wägen der gesammelten Stapelfasern miteinander, Dividieren des Gewichts der Stapelfasern durch das Gewicht der Stoffprobe und Ausdrücken des Ergebnisses als Prozentwert. Wenn die lineare Dichte der Stapelfasern noch nicht bekannt ist, bestimmt man sie in herkömmlicher Weise durch Wägen eines abgemessenen Längsstücks der Stapelfaser auf einer empfindlichen Waage.

C) Wirkbindungsdichte

Diese Prüfung gibt ein Maß für die Dichtigkeit der Bindung von Wirkstoffen. Man bestimmt dabei die Zahl der Maschenreihen pro Zentimeter und die Zahl der Maschenstäbchen pro Zentimeter. Die Wirkbindungsdichte ist definiert und wird errechnet als Produkt der Zahl der Maschenreihen pro Zentimeter, der Zahl der Maschenstäbchen pro Zentimeter und des Stoff-Flächengewichts in g/cm². Der Wirkbindungsdichte-Parameter hat dementsprechend die Dimension g/cm⁴.

D) Prüfung auf Filamentausbreitung

Man stellt bei dieser Prüfung eine fotografische Mikroaufnahme eines repräsentativen Bereichs der Stoffprobe her und untersucht diese darauf, ob die das Stoffsubstrat bildenden Filamentbündel (d. h. Garne oder anderen Gruppen von Filamenten) adäquat ausgebreitet sind derart, daß die kurzen Stapelfasern sich durch ausgedehnte Bereiche der ausgebreiteten Bündel - im Gegensatz zu Räumen zwischen Bündeln - hindurch erstrecken. Die Probe wird zuerst darauf untersucht, ob sie Filamente enthält und, wenn dies zutrifft, ob diese eine geordnete Kreuzrichtungs-Anordnung (Wirkgefüge, Webgefüge oder Kreuzkette) haben. Diejenigen Proben, die eine geordnete Kreuzrichtungs-Anordnung von Filamenten enthalten, werden entsprechend der vorliegenden Anordnungsart wie folgt weiter gehandhabt:

D-1) Proben mit Filamentbündel-Wirkbindung

Man fertigt bei 10facher Vergrößerung eine fotografische Mikroaufnahme des Stoffs von der Maschenstäbchenseite her im reflektierten Licht gegen einen Kontrasthintergrund an. Eine Masche nahe der Mitte der Mikroaufnahme wird willkürlich als Bezugsmasche gewählt. Auf der Mikroaufnahme werden zwei parallele Geraden als Führungslinien gezogen, deren eine allgemein der Maschenreihenrichtung am (willkürlich gewählten) Kopf der Bezugsmaschen und deren andere allgemein der Maschenreihenrichtung am Fuß der Bezugsmasche folgt. Eine schematische Erläuterung gibt die Fig. 27, wobei als die Maschen bildendes Material hier Filamentgarne 66 aus vier Filamenten 67 dargestellt sind und wobei die Stapelfasern in dem Stoff bei dieser Darstellung weggelassen wurden.

Wie in Fig. 27 erläutert, sind die Führungslinien 60 t und 60 b in der Maschenreihenrichtung am Kopf (t) bzw. Fuß (b) der Bezugsmasche 63 gezogen; man nimmt nun Messungen an der Bezugsmasche, der unmittelbar links derselben befindlichen Masche 61 und der unmittelbar rechts derselben befindlichen Masche 65 vor - also an insgesamt drei Maschen, wobei diese fünf Löcher zwischen den Führungslinien umfassen, je ein Lock in der Mitte jeder der drei Maschen und zwei Löcher 62 und 64 zwischen Maschen. Für jedes dieser Löcher wird der Maximaldurchmesser des Lochs zwischen den Führungslinien bestimmt, gemessen in einer Richtung parallel zu den Führungslinien. Diese Durchmesser sind als d₁, d₂, d₃, d₄ und d₅ gezeigt, wobei d₃ der Durchmesser des Lochs in der Bezugsmasche ist. Man bestimmt dann auch die Breite das Filamentgarn hinweg senkrecht zu der allgemeine Richtung erfolgt, in der das Bündel liegt. Diese Breiten sind als w₁, w₂, w₃, w₄ und w₅ gezeigt. In machen Fällen kann der Lochdurchmesser Null sein (wobei Filamente des Garns auf der rechten Seite der Masche berühren oder überlappen). Man berechnet getrennt die Summe der fünf Garnbreiten (w _t ) und die Summe der fünf Lochdurchmesser (d _t ). Dann wird der Ausbreitungsgrad, % S, als Prozentwert entsprechend der Gleichung

errechnet. Die Filamente werden bei dieser Prüfung als adäquat ausgebreitet betrachtet, wenn in mindestens einer Richtung der Ausbreitungsgrad, errechnet nach Gleichung II, mindestens 50% beträgt. Während die Fig. 27 ein Jersey-Gewirk erläutert, wird die Prüfung bei anderen Wirkmustern in analoger Weise an fünf benachbarten Löchern zwischen Maschenreihen-Linien durchgeführt.

D-2) Proben mit Filamentbündel-Webbindung

Man fertigt bei 10facher Vergrößerung eine fotografische Mikroaufnahme von der einen Seite des Stoffs (der am wenigsten fasrigen der beiden Seiten) her im reflektierten Licht gegen einen Kontrasthintergrund an. In der Nähe der Aufnahmemitte wird als Bezugselementarzelle eine Elementarzelle mit dem Viereck gewählt, das von den vier Punkten des Sichkreuzens zweier benachbarter Filamentbündel (Garne) in jeder Richtung gebildet wird. Bei der schematischen Erläuterung von Fig. 28 sind als das Webgefüge mit der Bezugselementarzelle 71 bildendes Material hier Filamentgarne 75 mit vier Filamenten 74 gezeigt, wobei die Stapelfasern in dem Stoff bei dieser Darstellung weggelassen wurden. Man zieht zwei parallele, gerade Führungslinien, deren eine 70 t allgemein der Mittellinie des Filamentgarns 72 am Kopf (willkürlich gewählt) der Bezugselementarzelle und andere 70 b allgemein der Mittellinie des Filamentgarnes 73 am Fuß der Bezugselementarzelle folgt. Wie in Fig. 28 gezeigt, erfolgen dann Messungen an der Reihe von Elementarzellen, die von der Bezugselementarzelle, den beiden unmittelbar links derselben gelegenen Elementarzellen und den beiden unmittelbar rechts der Bezugselementarzelle gelegenen Elementarzellen gebildet wird (insgesamt fünf Elementarzellen, deren jede zumindest eine Seite mit einer anderen Elementarzelle teilt). Für jede dieser Elementarzellen bestimmt man den Maximaldurchmesser des Lochs nahe der Mitte der Zelle, gemessen in einer Richtung parallel zu den Führungslinien. Für jede dieser Zellen bestimmt man dann auch die Breite des Filamentgarns rechts jedes der Löcher, wobei die Messung über das Garn hinweg senkrecht zu der allgemeinen Richtung erfolgt, inder das Garn liegt. In Fig. 28 sind - wie in Fig. 27 - die Lochdurchmesser als d₁, d₂, usw. und die Garnbreiten als w₁, w₂, usw. bezeichnet. Man errechnet dann getrennt die Summe der Garnbreiten und die Summe der Lochdurchmesser und hierauf nach Gleichung II den Ausbreitungsgrad, S. Wenn der so bestimmte Ausbreitungsgrad einen Wert von unter 50% hat, wird die Prüfung mit der gleichen Bezugselementarzelle unter Anwendung von Führungslinien längs der anderen Seiten der Elementarzelle in einer Querrichtung zu den ursprünglichen Führungslinien wiederholt. Die Filamente werden bei dieser Prüfung als adäquat ausgebreitet betrachtet, wenn in mindestens einer Richtung der Ausbreitungsgrad, berechnet nach Gleichung II, mindestens 50% beträgt.

D-3) Proben mit Filament-Kreuzketten

Man stellt bei 10facher Vergrößerung fotografische Mikroaufnahmen jeder der Stoffseiten im reflektierten Licht gegen einen Kontrasthintergrund her. Die Aufnahmen werden darauf untersucht, ob die Filamente in dem Stoff sowohl in der Maschinen- als auch in der Querrichtung in Bündel von Filamenten mit dazwischenliegenden Räumen (z. B. in Garne oder andere Gruppen von Filamenten) aufgeteilt erscheinen. Wenn in mindestens einer Richtung keine solche Aufteilung der Filamente in durch Räume getrennte Bündel vorliegt, wird der Wert von d _t in Gleichung II gleich Null gesetzt, und der Ausbreitungsgrad, S, ist gleich 100%. Wenn die Filamente in beiden Richtungen in Bündel von Filamenten mit dazwischenliegenden Räumen unterteilt sind (wie in Fig. 29 schematisch gezeigt), wendet man die unter D-2 für Proben mit einer Filamentgarn-Webbindung beschriebene Arbeitsweise an, wobei Bündel von Fiamenten in den beiden Querrichtungen als analog zu den Elementarzellen bei der Webbindung von Vierecken gebildete Elementarzellen bildend betrachtet werden. In Fig. 29 sind als das Kreuzkettengefüge bildendes Material Filamentgarne 85 mit vier Filamenten 84 dargestellt (wobei die Stapelfasern in dem Stoff bei dieser Darstellung weggelassen wurden). Man zieht am (willkürlich gewählten) Kopf und Fuß der Bezugselementarzelle 81 zwei parallele, gerade Führungslinien 80 t und 80 b, die allgemein den Mittellinien der Filamentgarne 82 und 83 folgen, die Kopf und Fuß der Zelle definieren. Die Messungen erfolgen an fünf Elementarzellen in einer Richtung und, wenn notwendig, wie bei D-2 beschrieben in der anderen Richtung. Die Filamente werden bei dieser Prüfung als adäquat ausgebreitet betrachtet, wenn in mindestens einer Richtung der Ausbreitungsgrad, errechnet nach Gleichung II, mindestens 50% beträgt.

Bei Anstellen von Betrachtungen ist bei jeder der obigen Proben als Muster das von den Filamenten gebildete zu untersuchen. Auch wenn Stapelfasern vorliegen und nicht in allen Fällen schlüssig von den Filamenten unterscheidbar sein mögen, ist doch das allgemeine Muster der Filamente feststellbar, und auf dieses Muster sind die Prüfkriterien anzuwenden.

E) Prüfung auf Filament-Abstandsbeziehung

Bei dieser Prüfung wird eine fotografische Querschnitt-Mikroaufnahme des Stoffs zwischen Filament-Maschenreihen oder -Überkreuzungspunkten angefertigt und darauf untersucht, ob die Filamente eine Abstandsbeziehung zueinander in dem Sinne haben, daß ein effektives Interpenetrieren der einzelnen Filamente durch die kurzen Stapelfasern ermöglicht wird. Wie bei der Prüfung D oben werden die Proben entsprechend der jeweils vorliegenden Art der geordneten Kreuzrichtungs-Anordnung wie folgt gehandhabt:

E-1) Proben mit Filamentbündel-Wirkbindung

Es wird ein Querschnitt der Stoffprobe zur Untersuchung im hindurchtretenden Licht unter dem Mikroskop hergestellt, indem man die Probe in ein klares Epoxyharz einbettet, das zu einem harten Block erstarrt den Block mit einer Rasierklinge in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Maschenstäbchenrichtung grobschneidet, den grobgeschnittenen Block in ein Mikrotom gibt und mit einer Stahlklinge durch Zerschneiden in Scheibchen von ungefähr 8 Mikron Dicke quer zur Stäbchenrichtung Schnitte bildet. Man wählt dann ein Scheibchen, in dem die Querschnitte der Filamentbündel (Garne) primär zwischen Maschenreihen der Stoffprobe liegen, z. B. längs der Linie 60 m von Fig. 27; die Filamente werden überwiegend quer zu ihren Filamentachsen geschnitten, um querverlaufende Schnitte bzw. Transversalquerschnitte anstatt Schnitte längs der Filamentlängen zu erhalten. Das Scheibchen wird dann auf einen Mikroskop-Objektträger gegeben und in Öl getaucht, das ungefähr den gleichen Brechungsindex wie das Epoxyharz hat. Man stellt eine fotografische Querschnitts-Mikroaufnahme des Stoffs bei etwa 44facher Vergrößerung her und wählt, während das Scheibchen zur weiteren Untersuchung verbleibt, ein repräsentatives Filamentbündel zur noch stärkeren Vergrößerung aus (wenn notwendig, wird zur Wahl eines repräsentativen Filamentbündel-Querschnitts mehr als ein Scheibchen untersucht). Man stellt dann das Mikroskop auf stärkere Vergrößerung des repräsentativen Filamentbündel-Querschnitts derart ein, daß eine fotografische Mikroaufnahme herstellbar ist, bei der der Peripherie des repräsentativen Filamentbündel-Querschnitts ein 2,54 × 2,54 cm Quadrat, das die Transversalquerschnitte von mindestens vier Filamenten enthält, im wesentlichen einbeschreibbar ist; typischerweise kann hier 200fache Vergrößerung Anwendung finden. Die tatsächlich angewandte Vergrößerung, M, wird notiert.

Die so erhaltene, fotografische Mikroaufnahme wird unter einer Lupe untersucht, deren Fuß eine quadratische Öffnung von 2,54 cm Seitenlänge aufweist und die mit einem 6fach vergrößernden, etwa 4 cm über der Quadratöffnung angeordneten Vergrößerungsglas versehen ist (wie mit der Lupe "Linen Tester" der Edmund Scientific Company, Katalognummer 3875, Artikel 40030). Man setzt dabei die Quadratöffnung der Lupe auf den Bereich der Mikroaufnahmen, welcher die dichteste Konzentration von Filament- Transversalquerschnitten zu enthalten scheint, d. h. den Bereich, der bei der Prüfung als dichtester Bereich des Bündels beobachtet wird. Man zählt dann die Filament-Transversalquerschnitte (einschließlich jeglicher Querschnitt-Teilflächen) innerhalb der Quadratöffnung, wobei jegliche länglichen Schnitte erfaßter Fasern oder Filamente, die einen beträchtlichen Winkel (d. h. von mehr als etwa 30°) mit der Maschenstäbchenrichtung haben, außer Betracht bleiben.

Die Fig. 30 erläutert schematisch die Art und Weise, in der man die Prüfung zur Bestimmung des unten definierten Kennwertes A (%) zwecks Erzielung eines Maßes für die Abstandsbeziehung der Filamente zueinander durchführt. Das Quadrat 90 von 2,54 cm Seitenlänge ist auf einer fotografischen Mikroaufnahmen des Stoffprobenquerschnitts zwischen Maschenreihen der Stoffprobe der Peripherie eines repräsentativen Filamentbündel-Querschnitts einbeschrieben und verkörpert den Bereich innerhalb des Filamentbündels, welcher die dichteste Konzentration von Filament- Transversalquerschnitten enthält, die in der Quadratöffnung der Lupe zu sehen ist. Man zählt die Transversalquerschnitte 91 der Filamente, einschließlich Schnitt-Teilflächen; die Zahl der Filament-Transversalquerschnitte wird mit T _f bezeichnet. Die Transversalquerschnitte 92 der Stapelfasern, die eine kleinere Fläche als die Filamente in dieser Probe haben, bleiben ungezählt. Längliche Querschnitte 93 und 94 von Filamenten bzw. Stapelfasern, die einen beträchtlichen Winkel zur Maschenstäbchenrichtung haben, bleiben bei dieser Zählung gleichfalls unberücksichtigt.

Wenn die Filamentquerschnitte von den Stapelfaserquerschnitten unterscheidbar sind (wie z. B. beim Vorliegen einer unterschiedlichen linearen Dichte oder Querschnittsform), so zählt man zur Ermittlung des Wertes von T _f nur die Filament-Transversalquerschnitte aus. Wenn die Stapelfaserquerschnitte von den Filamentequerschnitten nicht unterscheidbar sind, zählt man alle Transversalquerschnitte und berechnet die Zahl der Filament- Transversalquerschnitte nach der folgenden Gleichung:

Hierin ist T _f die Zahl der Filament-Transversalquerschnitte, T _t die gezählte Gesamtzahl der Transversalquerschnitte, W _f der Gewichtsprozentsatz an Filamentgarnen in der Probe und W _s der Gewichtsprozentsatz an Stapelfasern in der Probe; der Erwartung entspricht, daß etwa ein Drittel der Stapelfasern in einer Richtung liegen würde, die sich der Maschenstäbchenrichtung genügend nähert, damit die Querschnitte dieser Fasern als Transversalquerschnitte ausgezählt würden. Soweit noch nicht bekannt, bestimmt man weiter die Dichte der Filamente (in g/cm³) und deren Titer (in tex). Der Titer der Filamente kann an einem kurzen Filamentsegment an Hand der als Methode "A" bezeichneten Dichtegradiententechnik von G. Oster und M. Yamamoto (Chemical Reviews, Vol. 63, Nr. 3, Juni 1973, S. 260 und 261) bestimmt werden, während sich der Titer in herkömmlicher Weise bestimmen läßt, indem man ein Segment bekannter Länge auf einer empfindlichen Waage wägt. Der Prozentsatz der Fläche 90 innerhalb des Inneren des Filamentbündels in der Zone der dichtesten Filament-Transversalquerschnitt-Konzentration, der tatsächlich von der Summe der Flächen dieser Filament- Transversalquerschnitte eingenommen wird, wird als A (%) bezeichnet. Die untersuchte Fläche 90 des Inneren des Bündels (in cm²) wird von der Größe

und die Fläche jedes Filament- Transversalquerschnitts und der Größe wiedergegeben, worin L der Titer der Filamente (in tex) und D die Dichte der Filamente (in g/cm³) bedeutet. (M ist am Ende des ersten Absatzes der Prüfung E-1 definiert). Der Wert von A (%), das Maß für die Abstandsbeziehung der Filament voneinander, wird an Hand der folgenden Gleichung berechnet:

Gemäß dieser Prüfung sind Filamente als eine akzeptable Abstandsbeziehung aufweisend zu betrachten, wenn A (%), berechnet nach Gleichung IV, kleiner als 30% ist. An der unteren Grenze sind manchmal Werte dieses Parameters bis hinunter auf etwa 10% zu beobachten.

E-2) Proben mit Filamentbündel-Webbindung

Man stellt zur Untersuchung einen Schnitt der Stoffprobe in der gleichen Weise wie bei E-1 oben beschrieben her, wobei die Scheibchen im wesentlichen senkrecht zu der Richtung geschnitten werden, in der die Filamentbündel den höchsten Ausbreitungsgrad - wie bei Prüfung D-2 bestimmt - haben. Die Scheibchen werden in der Mitte zwischen benachbarten Filamentgarnen und im wesentlichen parallel zu diesen in der Reihe von Elementarzellen in dem Gewebe, z. B. längs Linie 70 m von Fig. 28, geschnitten. Wie bei Prüfung E-1 oben, fertigt man zuerst eine fotografische Mikroaufnahme des Stoffs im Querschnitt bei etwa 44facher Vergrößerung an und wählt ein repräsentatives Filamentgarn nahe der Mittel einer der Seiten einer der Elementarzellen für die stärkere Vergrößerung. Der Rest der Prüfung wird in der gleichen Weise wie bei E-1 durchgeführt.

E-3) Proben mit Filament-Kreuzketten

Man stellt einen Schnitt der Stoffprobe im wesentlichen in der gleichen Weise wie bei der obigen Prüfung E-1 her. Vor der Gewinnung der Scheibchen wird die Stoffprobe zuerst zur Bestimmung der Richtung, in der die Filamente den höchsten Ausbreitungsgrad haben, gemäß Prüfbeschreibung D-3 untersucht. Die Scheibchen werden im wesentlichen senkrecht zu der Richtung, in der Filamente den höchsten Ausbreitungsgrad haben, und im wesentlichen parallel zu den in der anderen Richtung verlaufenden Filamenten geschnitten. Wenn die Filamente in mindestens einer Richtung in Gruppen von Filamenten mit dazwischenliegenden Räumen aufgeteilt sind und die Filamente in der anderen Richtung gut ausgebreitet sind, schneidet man die Scheibchen so, daß die Transversalquerschnitte der geschnittenen Filamente im wesentlichen in der Mitte zwischen Filamentgruppen freigelegt werden, z. B. längs Linie 80 m von Fig. 29. Man wählt dann die repräsentative Gruppe von Filament-Transversalquerschnitten zur stärkeren Vergrößerung und führt den Rest der Prüfung bezüglich dieser repräsentativen Gruppe in der gleichen Weise wie Prüfung E-1 durch.

F) Faserverlust-Prüfung

Die Faserverlustprüfung gibt ein Maß für den Grad, in dem ein Stoff bei seiner anfänglichen Waschung durch Absonderung von Fasern aus dem Stoff Verschlechterung unterliegt. Als Prüfling dient ein rechteckiger 2 × 1,25 cm Musterabschnitt, den man aus dem Stoff diagonal schneidet und auf 0,0001 g genau wägt. Wenn der ursprüngliche Stoff bekanntermaßen oder mutmaßlich wasserlösliche Materialien sacht gespült und dann 2 h in einem Luftofen bei 80°C getrocknet, bevor man den rechteckigen Abschnitt schneidet.

Als Vorrichtung dient ein 1-l-Becherglas, das mit einem Magnetrührer (wie Bauart "Thermolyne" der Sybron Corporation, Dubuque, Iowa, V. St. A.) mit einem Rührstab von 4,8 cm Länge und 1 cm Durchmesser versehen ist. Man gibt die Stoffprobe in den Behälter zusammen mit dem Rührstab und 300 ml einer Lösung mit 1,7 g/l an künstlichem Detergent für Haushaltswäschezwecke ("Tide" der Procter & Gamble Distributing Company). Zur Verstärkung der Turbulenz taucht man in der Mitte der Flotte ein als Prallorgan wirkendes Holzlineal von 3,5 cm Breite und 0,3 cm Dicke auf eine Tiefe von 2,54 cm ein. Man schaltet den Magnetrührer ein und rührt die Probe 1 h in der Lösung, wobei der Rührstab mit 1800 U/min rotiert. Dann wird die Probe entnommen, die wäßrige Detergentlösung verworfen und die Probe dann mit 800 ml destilliertem Wasser in den Behälter zurückgegeben. Die Probe wird zur Spülung nun 3 min bei der gleichen Geschwindigkeit gerührt und darauf aus dem Behälter entnommen und in einem Luftofen 2 h bei 80°C getrocknet. Die Probe wird nun erneut gewogen, worauf man den prozentualen Gewichtsverlust errechnet und als Prüfergebnis aufzeichnet.

G) Randfestigkeitsprüfung

Diese Prüfung gibt ein Maß für das Vermögen eines Stoffs, seinen Zusammenhalt zu behalten, wenn ein sehr nahe des Stoffrands eindringender Haken in der Richtung jenes Randes gezogen wird. Als Prüfling dient ein rechteckiger Musterabschnitt von 2 × 1,25 cm, den man diagonal aus dem Stoff schneidet. Einer der 1,25-cm-Ränder des Stoffs wird in einer Klemme der gleichen Breite befestigt. Unter einem Mikroskop mit einem in einem Maßstab versehenen Fadenkreuz wird eine Markierung in einem Abstand von 0,29 cm von dem anderen 1,25-cm-Rand des Stoffs in etwa dessen Mitte angebracht. Dann führt man in den Stoff an dem markierten Punkt eine Zungenstricknadel (Flachnadeldrahtfuß - Straight Blade Wire Butt -: 12-gg-Haken und 12-gg-Nadel) ein, wobei die gesamte Stoffdicke mit dem Haken erfaßt wird. Die Klemme wird dann in der Zelle einer Zugprüfmaschine (Table- Modell Instron, Herstellerin der Instron Engineering Corporation, Canton, Mass., V. St. A.) befestigt, wobei die Stricknadel in der Bodenklemme der Zugprüfmaschine festgeklemmt wird. Man fährt dann die Bodenklemme der Maschine mit einer Geschwindigkeit von 2,54 cm/min nach unten. Mit der Abwärtsbewegung baut sich Kraft auf, bis die Stricknadel die gesamte Dicke des Stoffs von der Meßmarkierung zum Fuß der Stoffprobe durchbricht. Man zeichnet die Maximalkraft (in N) auf, die zum Brechen des Stoffs in dieser Weise notwendig ist.

H) Maschenziehprüfung

Die Prüfung auf Maschenziehfestigkeit (eine Variation der Randfestigkeitsprüfung) gibt ein Maß für die Beständigkeit eines Stoffs des Wirktyps gegen Maschenziehen (Snag), Maschenlaufen und Aufgehen. Man schneidet bei dieser Prüfung eine Probe des zu kennzeichnenden, gewirkten Stoffs von 1,25 cm Abmessung in der Maschenreihen-Richtung und 2 cm in der Maschenstäbchen- Richtung. Die Probe wird in etwa ihrer Mitte in der Maschenstäbchen- Richtung in einer 1,25 cm breiten Klemme festgeklemmt. Der Klemmenrand verläuft dabei parallel zu der Maschenreihen-Richtung und zwischen Maschenreihen. Dann wird in eine einzelne Masche in der Mitte in der zweiten Maschenreihe unterhalb der Klemme ein kleiner Häkelnadel-Haken (Boye Nr. 13) vollständig eingehakt. Die Klemme wird dann wie bei der Randfestigkeitsprüfung in der Zelle der Zugprüfmaschine angeordnet, wobei der Häkelnadel-Haken in der Bodenklemme der Maschine festgeklemmt wird. Dann fährt man die Bodenklemme der Maschine mit einer Geschwindigkeit von 2,54 cm/min nach unten. Mit der Abwärtsbewegung der Bodenklemme baut sich Kraft auf, um dann auf Null zurückzugehen, da die Masche reißt oder vollständig aufgeht oder läuft. Man zeichnet die erreichte Maximalkraft (in N) und die Entfernung (in cm) auf, die sich die Bodenklemme bewegt hat, wenn die Kraft auf Null zurückgeht.

Die Maximalkraft ist ein Maß für die Beständigkeit, die der Stoff dagegen bietet, daß eine sich verhakende oder hängenbleibende Masche reißen, Laufen verursachen oder aufgehen kann, während die Entfernung, über die sich die Bodenklemme bewegte, ein Maß für die Zieh- oder Snaglänge ist.

Beim Ziehen von Maschen kann bei bestimmten Arten von Wirkstoffen, wie herkömmlichen Jersey-Gewirken, eine bleibende Verzerrung der Stoffe eintreten; wenn die Masche reißt, verbleibt ein Loch, auf Grund dessen der Stoff Maschenlaufen oder Aufgehen zeigen kann. Gewirkte Stoffe gemäß der Erfindung, die durch Einbinden kurzer Stapelfasern in sie durch das hydraulische Nadeln modifiziert worden sind, jedoch zeichnen sich durch Beständigkeit gegen bleibende Verzerrung und gegen Maschenlaufen oder Aufgehen beim Ziehen oder Hängenbleiben und beim Reißen einer Masche aus.

I) Kontaktdeckkraft

Die Kontaktdeckkraft (Contact Covering Power) eines Stoffs wird bestimmt, indem man das Verhältnis der Differenz im Reflexionsvermögen des Stoffs, wenn dieser nacheinander auf weißen und grauen Standardhintergrund gegeben wird, im Vergleich zur Differenz im Reflexionsvermögen der Hintergründe errechnet und das Verhältnis als Prozentwert ausdrückt. Das Gerät für diese Prüfung ist mit einem fotoelektrischen Reflexionsmesser, einer Sucheinheit, einem Farbmeß-Grünfilter, einem Weißlack-Arbeitsstandard, der geeicht ist und 70 bis 75% Reflektion mit dem Farbmeß- Grünfilter aufweist, und einem Graulack-Arbeitsstandard versehen, der geeicht ist und eine Reflexion von 0 bis 10% mit dem Farbmeß- Grünfilter aufweist (man kann dabei mit den von der Photovolt Corporation, 95 Madison Ave., New York, als Modell 610, Modell 610-Y, Katalog-Nr. 6130, 6162 bzw. 6163 erhältlichen, speziellen Einheiten für solche Geräte oder äquivatenten Einrichtungen arbeiten). Man benötigt fünf Proben des Stoffs von mindestens 38,1 × 38,1 mm Größe, wobei dieselben Kett- oder Schußgarne in nicht mehr als einer der Proben vorliegen und nicht mehr als einer der Proben aus einem Stoffbereich entnommen ist, der von der Webkante weniger als 10% der Stoffbreite entfernt ist. Mit der Maßgabe, daß die Proben diesen Anforderungen entsprechen, können die Proben ohne Herausschneiden geprüft werden. Vor dem Prüfen konditioniert man den Stoff oder die Prüflinge aus demselben mindestens 16 h bei 21 ^± 1°C (70 ^± 2°C) und 65 ^± 2% relativer Feuchte.

Vor der Durchführung der Prüfung wird der Reflexionsmesser entsprechend den Herstellerangaben justiert und geeicht. Zu Beginn der Prüfung setzt man die Sucheinheit auf den weißen Arbeitsstandard und mißt dessen Reflexion, die man als R _wb aufzeichnet. Dann wird die Reflexion des grauen Arbeitsstandards gemessen und als r _gb aufgezeichnet. Dann legt man über den weißen Arbeitsstandard einlagig die Stoffprobe, setzt die Sucheinheit auf die Probe auf und zentriert sie sorgfältig auf dieser und mißt dann die Reflexion der Probe, die als R _fwb aufgezeichnet wird. Diese Arbeitsweise wird dann mit der gleichen, auf den grauen Arbeitsstandard aufgelegten Probe wiederholt, wobei man wiederum die Reflexion mißt und als R _fgb aufzeichnet. Die Prüfung wird dann bei jeder Stoffprobe der Reihe nach wiederholt. Die Kontaktdeckkraft (I _R; in %) bestimmt sich dann für jede Stoffprobe nach der Gleichung:

Man berechnet die Kontaktdeckkraft-Ergebnisse für jede Einzelprobe auf 0,1% genau, mittelt die so erhaltenen Ergebnisse und zeichnet den Mittelwert als Endergebnis für den Stoff auf.

Beispiel 1

Auf einer 66-cm-Rundwirkmaschine wurde bei einer maximalen Aufnahmegeschwindigkeit von 716 cm pro Umlauf aus einem falschdrahtfixiertexturierten, 34fädigen, 16,7-tex-Polyäthylenterrephthalat- Filamentgarn ein Jersey-Scrim-Schlauch (18-Cut, d. h. 7,1 Nadeln/ cm) gewirkt. Der Schlauch wurde aufgeschlitzt und das erhaltene Scrim-Gewirk, dessen Breite 147 cm betrug, auf einem Nadelspannrahmen (Herstellerin die H. Krantz Appreturmaschinen-Fabrik, Aachen) bei 140°C und 8% Zuführungsüberschuß in sowohl der Maschenreihen- als auch Maschenstäbchen-Richtung wärmefixiert, was zu einer Zunahme des Flächengewichts von 67,8 auf 79,7 g/m² unter diese begleitender Bauschung oder "Aufblühung" der Garne, besonders in der Maschenstäbchen-Richtung, führte. Zur Bestimmung der Zuführungsüberschuß-Raten wurden die Anfangs- und Endabmessungen eines Quadrates gemessen, das vor dem Anlegen der Zugspannung mit einem Markiergerät mit dokumentenechter Farbe auf den Stoff gezeichnet wurde. Wickel dieses Stoffs, der auf dem Spannrahmen auf eine Breite von 130 cm randbeschnitten worden war, wurden so umgewickelt, daß die Maschenreihen-Seite des Stoffs nach unten zu liegen kam, z. B. dem Wickelkern zugewandt.

Der wärmefixierte, gewirkte Scrimstoff wurde von den Wickeln einer zweistufigen 142-cm-Maschine zur kontinuierlichen, hydraulischen Nadelung zugeführt, die beim Nadelungsband der ersten Stufe, das von 37,8 cm × 39,4 cm Drahtsieb in Halbkörperbindung gebildet wurde, mit vier Hochdruck-Düsen und im Trommelabschnitt, der ebenfalls mit Halbkörper-Drahtsieb der gleichen Maschengröße belegt war, mit drei Hochdruck-Düsen ausgerüstet war. Alle Düsen waren mit Düsenleisten mit einer Loch-Einzelreihe (127-µm- Löcher; 15,75 Löcher/cm) versehen. Die Anlage wies ferner ein Zuführband auf, auf dem der Scrimgewirk-Wickel zur Erzielung einer oberflächengetriebenen Abwicklung auflag, ein kraftgetriebenes Abwickelgestell zur Zuführung von Stapelfaserpapier-Auflage auf die Scrimmaterial-Oberseite, Abquetschwalzen zum Entfernen überschüssigen Wasser nach der zweistufigen Nadelung auf der Trommel, einen auf 93°C gehaltenen Heißluftdurchstromtrockner und eine Aufwicklung. Die Nadelungsmaschine entsprach der schematischen Darstellung von Fig. 1.

Während des gesamten Prozesses wurde während des kontinuierlichen Auflegens des wärmefixierten, gewirkten Scrimstoffs (mit der Maschenreihen-Seite nach oben) auf das erststufige Nadelungsband auf (bzw. über) den Stoff vor dem Eintritt zum Düsenabschnitt Stapelfaserpapier von 102 cm (42 Zoll) Breite aufgelegt. Das Stapelfaserpapier, hergestellt aus Polyester-Stapelfaser von 0,167 tex Einzelfasertiter und 0,64 cm Schnittlänge mit 10 Gew.-% hochgemahlenem Holzstoff-Bindemittel, hatte ein Flächengewicht von 27 g/m² einschließlich Bindemittel. Wie eine gravimetrische Analyse ergab, wurde während der folgenden Nadelungsstufe im wesentlichen das gesamte Bindemittel aus dem Papier weggewaschen.

Die vier Düsen des erststufigen Nadelungsbandes wurden bei 6895, 13 790, 13 790 bzw. 13 790 kPa (1000, 2000, 2000 bzw. 2000 Pounds/ Quadratzoll) und die drei Trommelnadelungs-Düsen bei 6895, 13 790 bzw. 13 790 kPa betrieben. Alle Düsen wurden bei einer Düsenhöhe über den Sieben von 2,54 cm arbeiten gelassen. Nach dem ersten Durchgang durch die Anlage (also zweiseitiger Nadelung) wurde der Stoff aufgewickelt, und die Wickel wurden dann zum Zuführband zurückgebracht, worauf der Stoff unter Anwendung des gleichen Düsenprofils in der Band-"Wasch"-Station, aber bei abgeschalteten Trommeldüsen erneut behandelt wurde, so daß der Gesamtprozeß eine dreiseitige Nadelung des Stoffs ergab.

Die Geschwindigkeiten der verschiedenen Elemente der Anlage wurden entsprechend der Vermeidung von Faltenbildung und Erzielung von Halbfertigprodukt-Wickeln guter Qualität eingestellt; die Messung dieser Geschwindigkeiten ergab:

Diese Geschwindigkeiten resultierten in einer 8%igen Längenzunahme des Fertigstoffs und einem entsprechenden Rückgang der Stoffbreite. Die Eigenschaften des Stoffs (von dem ein Teil in Fig. 4 gezeigt ist) sind in Tabelle I aufgeführt.

Abschnitte des Fertigstoffs von 56 × 102 cm Größe wurden im Topf beim Sieden gefärbt (Pot Dyeing) und bei 180°C auf eine Endgröße von 60 × 80 cm und ein Endgewicht von 56,1 g wärmefixiert. Die Eigenschaften des gefärbten und wärmefixierten Stoffs (von dem ein Teil in Fig. 5 gezeigt ist) sind in Tabelle I zusammengestellt.

Beispiel 2

In einer Versuchsreihe - deren Arbeitsbedingungen in Tabelle II zusammengestellt sind - wurden die Stoffe nach Fig. 6 bis 16 durch Ineinanderbinden bzw. -haken (Interlocking) kurzer Stapelfasern in gewirkte Scrimstoffe aus falschdrahtfixiertexturierten Polyester-Filamentgarnen hergestellt. Die Eigenschaften und den entsprechenden Werten von Beispiel 1 aufgeführt. Der Ausgangsmaterial- Stoff von Fig. 6 bis 12 war das gleiche wärmefixierte Scrimgewirk, wie es als Ausgangsmaterial in Beispiel 1 verwendet wurde und dessen Herstellung dort im ersten Absatz beschrieben ist. Als Ausgangsmaterialien zur Herstellung der weiteren, in den Tabellen I und II genannten Proben wurden ähnliche gewirkte Scrimstoffe eingesetzt. In jedem Falle wurde ein Jersey-Scrim-Schlauch (18-Cut, also mit 7,1 Nadeln/cm) aus einem falschdrahtfixiertexturierten 16,7-tex-Polyäthylenterephthalat-Filamentgarn gewirkt und der Schlauch aufgeschlitzt und wärmefixiert (wie in Beispiel 1). Die Filamentzahl des Garns und die Scrim-Wärmefixier-Temperatur sind in der Tabelle II genannt.

Zur Herstellung der Stoffe nach Fig. 6 bis 16 wurden rechteckige Abschnitte des wärmefixierten Scrimgewirks von ungefähr 100 cm Länge in der Maschenstäbchen-Richtung und 50 cm Breite in der Maschenreihe-Richtung mit der Maschenreihe-Seite nach oben auf ein 37,8 cm × 39,4 cm Halbkörper-Drahtsieb einer Nadelungsmaschine aufgegeben, wobei die Längsrichtung des Stoffabschnitts in der Maschinenrichtung verlief. In jedem Versuch wurden über den Scrimgewirk-Abschnitt ein oder zwei (wie in der Tabelle II genannt) Stapelfaserpapierlagen mit etwa den gleichen Abmessungen wie der Stoffabschnitt aufgelegt, wobei jegliche aufgebogene Ränder des Abschnitts geglättet und längs jedes Papierrandes schmale Messingstäbe angeordnet wurden, so daß das Scrimgewirk und das Auflagepapier flachlagen. Der Schichtaufbau von Scrimgewirk und Papier wurde dann durch Befeuchten mit Wasser gesetzt. Dabei diente als Stapelfaserpapier ein aus Polyester-Stapelfasern von 0,64 cm Schnittlänge mit einem Gehalt an Polyvinylalkohol als Bindemittel hergestelltes Material. Der Schichtaufbau wurde dann der hydraulische Nadelung mit der in der Tabelle genannten Zahl von Behandlungszyklen und bei den dort genannten Nadelungsbedingungen während jedes Durchgangs unter Verwendung einer im Abstand von 1,9 cm über dem Stapelfaserpapier befindlichen Düsenlochleiste (127-µm-Löcher, Lochabstand 15,75 Löcher/cm) unterworfen. Nach Beendigung jedes Zyklus wurde die Stoffprobe gewendet, so daß sie der hydraulischen Nadelung mit der anderen Seite als während des zuvorhergehenden Zyklus zugewandt war. Nach Beendigung der Nadelungsbehandlung wurden die Stoffe abgekocht und wärmefixiert.

Beispiel 3

In einer Versuchsreihe, deren Arbeitsbedingungen in der Tabelle III genannt sind, wurden Stoffe durch Einbinden kurzer Stapelfasern in gewebte Scrimstoffe aus falschdrahttexturierten Polyester- Filamentgarnen hergestellt (Teile der Stoffe sind in Fig. 17 bis 20 gezeigt). Die Eigenschaften und Charakteristiken der Produktstoffe sind in der Tabelle IV aufgeführt. Die Scrimgewebe waren in jedem Fall aus 34fädigem, falschdrahtexturiertem, 16,7-tex-Polyäthylenterephthalat-Filamentgarn hergestellt. Der Scrimstoff nach Fig. 17 war aus einer geschlichteten Kette mit 12,6 Fadenläufen/cm bei einer Schußfadendichte von 3,1 Fadenläufen/cm hergestellt. Der Schütze des das gleiche Garn führenden Stuhls ging zwischen jedem Schließen und Heben des Fachs viermal hin und her. Bei jedem Hindurchgang des Schützen wurden an jedem Rand Webränder gewebt, um die Schußgarne zu stabilisieren und ein Aufwickeln auf dem Stuhl ohne Verzerrung zu erlauben. Der Aufbau jedes der eingesetzten Scrimmaterialien ist in der Tabelle III aufgeführt. Zur Herstellung der Scrimmaterialien für den Stoff nach Fig. 18 bis 20 wurde ungeschlichtetes Garn eingesetzt.

Zur Herstellung der Stoffe nach Fig. 17 bis 20 wurden rechteckige Abschnitte des Scrimgewebes ausgeschnitten, auf die Nadelungsmaschine gegeben, ein oder zweilagig (wie in Tabelle III genannt) mit einer Auflage von Stapelfaserpapier etwa der gleichen Abmessungen wie der Scrimabschnitt versehen und entsprechend der schon in Beispiel 2 bezüglich der dortigen Scrimwirkstoffe beschriebenen Arbeitsweise hydraulisch genadelt. Als Stapelfaserpapier diente das gleiche Papier wie in Beispiel 2. Bei dem Stoff nach Fig. 17 wurde der Stoff einer vorherigen Behandlung zur Entfernung von Schlichte von den Kettgarnen unterworfen, wozu der rechteckige Abschnitt zuerst mit einem Nylon-Monofil- Gewebe mit 39,4×39,4 Filamenten/cm bedeckt und über die Oberfläche des Deckgewebes eine heiße, 1%ige Lösung eines Detergents gegossen wurde, wodurch das Scrimmaterial unter entsprechender Verstärkung der Garn-Ausbreitung etwa 5% in der Länge und 10% in der Breite schrumpfte. Vor dem Auflegen des Papiers auf diese Probe erfolgte zur weiteren Verstärkung der Garnausbreitung eine leichte hydraulische Nadelung der Probe in zwei Durchgängen bei einem Druck von 3447 kPa und erneut zwei Durchgängen bei einem Druck von 6895 kPa. Am Schluß des Nadelungsvorgangs wurde jeder der Stoffe abgekocht und wärmefixiert.

Beispiel 4

Kreuzketten aus falschdrahttexturierten, 34fädigen 16,7-tex- Polyäthylenterephthalat-Filamentgarnen wurden unter Zugspannung mit Klebeband auf Metallrahmen mit einem rechteckigen Innenraum von etwa 96×55 cm (Außenabmessungen in jeder Richtung etwa 4 cm größer) festgelegt. Zur Bildung der Kreuzkette wurde der Rahmen zuerst längs einer Seite einer Stange von quadratischem 5×5 cm Querschnitt festgeklemmt, die axial drehbar auf einer Drehbank angeordnet war, wobei die Rahmenlängsseiten parallel zur Stange und in gleichmäßigen Abstand von dieser verliefen. In den meisten Fällen wurden zur besseren Ausnutzung des Garns zur gleichzeitigen Bewicklung zwei Rahmen auf gegenüberliegenden Seiten der Stange vorgesehen. Dann wurden die Rahmenlängsseiten mit doppelseitig klebendem Kleberand belegt, worauf das Garn kontinuierlich über die Rahmenfläche gewickelt und auf diese Weise im Verlauf des Drehbank-Vorschubs auf jedem Rahmen eine Kette mit dem gewünschten Abstand gebildet wurde. Die Aufwickelspannung betrug etwa 0,3 g/den, und bei jeder Umdrehung lief das Garn zwischen seinen Verläufen über die Rahmenfläche zur Stangenrückseite (beim Arbeiten mit zwei Rahmen über die Fläche auch des anderen Rahmens). Nach vollständiger Bewicklung des Rahmens wurden die Rahmenseiten über dem Garn erneut mit Klebeband versehen, um die Kette in ihrer Lage zu halten, worauf die Garnverläufe längs der Rahmenaußenseite beschnitten wurden. Dann wurde der Rahmen abgenommen und erneut, diesmal mit seinen Breitseiten parallel zur Stange und im gleichmäßigen Abstand von dieser, an der Stange festgeklemmt. Nun wurden die Breitseiten mit dem doppelseitig klebenden Klebeband belegt, und durch kontinuierliches Wickeln des Garns über die Rahmenfläche wurde in der Querrichtung eines Kette mit dem gewüschten Abstand gebildet, worauf die Rahmenränder wiederum mit Klebeband versehen wurden, um die Kreuzkette in ihrer Lage zu halten, und der Rahmen durch Beschneiden der Garne längs der Rahmenränder freigeschnitten wurde.

In einer Versuchsreihe, deren Arbeitsbedingungen in der Tabelle V zusammengestellt sind, wurden Stoffe durch Einbinden kurzer Stapelfasern in wie oben gebildete Kreuzketten hergestellt (Teile der Stoffe sind in Fig. 21 bis 25 (Oberseite) und Fig. 21a bis 25a (Rückseite) gezeigt). Die Rahmen wurden hierbei auf ein Halbköper-Sieb (37,8 Maschen/cm×39,4 Maschen/cm) aufgegeben. Auf die Oberseite der Kreuzkette wurde ein- oder mehrlagig (wie in Tabelle V genannt) Stapelfaserpapier des in der Tabelle genannten Flächengewichts aufgelegt. Beide hier verwendeten Papiere waren aus Polyester-Stapelfaser von 0,64 cm Schnittlänge hergestellt. Der Aufbau wurde auf ein Band gegeben und der hydraulischen Nadelung mit der in der Tabelle genannten Zahl von Zyklen bei den genannten Nadelungsbedingungen während jedes Durchgangs (Lochreihe von 127-µm-Löchern mit 15,75 Löchern/ cm, Lochabstand über den Stapelfaserpapier wie in der Tabelle genannt) unterworfen. Am Schluß jedes Zyklus wurde die Stoffprobe gewendet, so daß sie darauf der hydraulischen Nadelung von der anderen Seite als während des vorhergehenden Zyklus her unterlag. Am Ende des Nadelungsvorgangs wurden die Stoffe abgekocht und wärmefixiert. Die Eigenschaften und Charakteristiken der Produktstoffe nennt die Tabelle VI.

Beispiel 5

Wie in Beispiel 4 wurden Kreuzketten aus falschdrahttexturierten, 34fädigen 16,7-tex-Polyäthylenterephthalat-Filamentgarnen unter Zugspannung auf Metallrahmen mit Klebeband festgelegt. Die Kette in der Maschinenrichtung wurde mit Einzelgarn im Abstand von 16 Garnläufen/cm bei einer Zugspannung von 90 g aufgelegt, während die Kette in der Querrichtung viergarnig (in Gruppen von vier Garnverläufen zusammen) bei einem Abstand von 4 Verläufen/ cm unter einer Zugspannung von 50 g aufgelegt wurde. Der mit der Kreuzkette versehene Rahmen wurde wie in Beispiel 4 auf das Halbkörper-Sieb aufgelegt, worauf auf die Oberseite der Kreuzkette drei Stapelfaserpapierlagen aufgebracht wurden. Das Stapelfaserpapier hatte ein Flächengewicht von 27,1 g/m² und war aus 85 Gew.-% 0,167-tex-Polyäthylenterephthalat-Stapelfaser von 6,35 mm Schnittlänge und 15 Gew.-% eines Bindemittels (das bei der folgenden hydraulischen Nadelung ausgewaschen wurde) in Form gleicher Teile Polyvinylalkohol und Glasmikrofasern hergestellt. Der Aufbau wurde auf ein Band aufgegeben und zur hydraulischen Nadelung mit einer Geschwindigkeit von 13,7 m/min unter Wasserstrahlen hinweggeführt, die aus einer Lochreihe von 127-µm-Löchern (15,75 Löcher/cm, 38,1 mm über dem Stapelfaserpapier liegend) austraten, wobei der Aufbau unter den Strahlen zuerst in einer Richtung und dann in der Gegenrichtung hinweggeführt wurde. Während der ersten sechs Durchgänge wurden die Wasserstrahlen bei einem Druck von 3448 kPa zugeführt, worauf die Anordnung in vier weiteren Durchgängen bei 10 343 kPa genadelt wurde. Der Aufbau wurde dann gewendet und in vier Durchgängen bei 6895 kPa genadelt, danach erneut gewendet und in acht Durchgängen bei 11 032 kPa Druck genadelt. Der so erhaltene Stoffabschnitt wurde dann in zwei Hälften geschnitten und senkrecht zu seiner früheren Richtung wieder auf das Sieb gegeben (wobei die viergarnig gebildete Kette nun in der Maschinenrichtung lag). Dann wurde auf die Stoffoberseite eine Musterungsplatte aus einer Gruppe von Stäben aufgelegt, die im Abstand entsprechend 5 Stäben/cm vorgesehen waren und deren jeder 2,3 mm hoch war, am Fuß eine Breite von 1,65 mm hatte und einen etwas gerundeten Kopf von 0,8 mm Breite aufwies, wobei die Stäbe in der Maschinenrichtung des Stoffs lagen. Der Aufbau wurde dann bei einer Bandgeschwindigkeit von 9,12 m/min und einem Lochabstand von 50,8 mm über dem Stoff in zwei weiteren Durchgängen bei 10 687 kPa genadelt. Durch die Nadelung des Stoffs durch die Musterungsplatte hindurch wurden die Kettgarne, die ursprünglich einzeln im Abstand entsprechend 16 Garnverläufen/cm aufgelegt worden waren, zu Maschenstäbchen im Abstand entsprechend 5 Stäbchen/ cm zusammengedrückt. Das Produkt wurde 5 mmin bei 180°C wärmefixiert. Es hatte ein Flächengewicht von 144,1 g/m² und das Aussehen und den Griff eines herkömmlichen Cordsamts guter Qualität. Eine fotografische Mikroaufnahme der den Cordmuster- Stäbchen abgewandten Stoffseite bei 10facher Vergrößerung ergab, daß die in der Richtung senkrecht zu den Stäbchen liegenden Filamente sehr gut ausgebreitet waren und eine Abstandsbeziehung zeigten, wobei der Filamentausbreitungsgrad (% S) 100% betrug und die Prüfung auf Filament-Abstandsbeziehung (% A) einen Wert von 19,5% ergab. Die Umkehrfrequenzprüfung zeigte, daß die Stapelfasern 3,9 Umkehrungen/cm Stapellänge aufwiesen. Der Stoff zeigte eine ausgezeichnete Festigkeit; er ergab bei der Randfestigkeitsprüfung 26,11 N. Bei der Faserverlustprüfung ergab sich ein Verlust des Stoffs an Fasergehalt bei der anfänglichen Waschung von nur 1,2%. Der Stoff hatte eine ausgezeichnete Deckkraft; der Kontaktdeckkraftwert des ungefärbten Stoffs bestimmte sich zu 81,8%. Teile des Stoffs sind in Fig. 26 (Oberseite) und Fig. 26a (Rückseite) gezeigt.

Tabelle I

Eigenschaften und Charakteristiken aus Scrimgewirken hergestellter Stoffe

Tabelle II

Eigenschaften und Charakteristiken aus Scrimgewirken hergestellter Stoffe

Tabelle II

Verfahrensbedingungen bei der Herstellung von Stoffen aus Scrimgewirken von Beispiel 2

Tabelle III

Verfahrensbedingungen bei der Herstellung von Stoffen aus Scrimgeweben

Tabelle IV

Eigenschaften und Charakteristiken aus Scrimgewirken hergestellter Stoffe

Tabelle V

Verfahrensbedingungen bei der Herstellung von Stoffen aus Kreuzketten

Tabelle VI

Eigenschaften und Charakteristiken aus Kreuzketten hergestellter Stoffe

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundstoffes von geringem Flächengewicht, bei dem man
Filamentgarne (66, 75, 85) zu einer geordneten Kreuzrichtungsanordnung formiert,
über die Filamentgarn-Anordnung ein Flächenmaterial gibt, das von Stapelfasern (54) mit einem Einzelfasertiter von weniger als 0,3 tex und einer Länge von etwa 0,5 bis 1 cm gebildet wird,
auf die Filamentgarn-Anordnung und die Stapelfasern säulenförmige Flüssigkeitsstrahlen (42) auftreffen läßt, wodurch die Stapelfasern (54) eine Verschlingung mit den Filamentgarnen (66, 75, 85) zur Bildung eines ein Ganzes darstellenden Verbundstoffes unterworfen werden, und
durch Auftreffenlassen säulenförmiger Flüssigkeitsstrahlen auf den so gebildeten Verbundstoff von der entgegengesetzten Seite her die Stapelfasern (54) einer weiteren Verschlingung unterwirft, wodurch die Stapelfasern (54) mehrere Richtungsumkehrungen (56) erfahren,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Filamentgarne (66, 75, 85) keine Verschlingung der Filamente und keine Drehung aufweisen, so daß die Filamente leicht voneinander trennbar sind,
daß die Filamente (52, 67, 74, 84) in der Weise ausgebreitet sind, daß der durchschnittliche Abstand (d _n ) zwischen den Filamentgarnen (66, 75, 85) nicht größer ist als die durchschnittliche Breite (W _n ) der Filamentgarne (66, 75, 85) und daß die Filamente (52, 67, 74, 84) einen solchen Abstand zueinander aufweisen, daß in dem Bereich des Filamentgarnes, der bei der Prüfung als der dichteste Bereich beobachtet wird, die Summe der Filamentquerschnittsflächen (91) weniger als 30% des dichtesten beobachteten Bereichs ausmacht, und
daß durch die auftreffenden Flüssigkeitsstrahlen (42) mehr als zwei Umkehrungen (56) pro cm Stapelfaserlänge ausgebildet werden.

2. Nach dem Verfahren nach Anspruch 1 herstellbarer Verbundstoff von geringem Flächengewicht, mit einem Substrat von Filamentgarnen (66, 75, 85), die zu einer geordneten Kreuzrichtungsanordnung formiert sind, und mit Stapelfasern (54) mit einem Einzelfasertiter von weniger als 0,3 tex und einer Länge von etwa 0,5 bis 1 cm, die in einem Anteil von 20 bis 50% des Gewichts des Verbundstoffes vorliegen und mit den Filamentgarnen (66, 75, 85) verschlungen sind, wobei die Stapelfasern mehrere Richtungsumkehrungen (56) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente (52, 67, 74, 84) so ausgebreitet sind, daß der durchschnittliche Abstand (d _n ) zwischen den Filamentgarnen (66, 75, 85) nicht größer ist als ihre durchschnittliche Breite (W _n ) und die Filamente (52, 67, 74, 84) einen solchen Abstand aufweisen, daß in dem Bereich, der bei der Prüfung als dichtester Bereich des Filamentgarnes beobachtet wird, die Summe der Filamentquerschnittsflächen (91) weniger als 30% des dichtesten beobachteten Bereichs ausmacht, und
daß die Stapelfasern (54) mit den Filamenten (52, 67, 74, 84) verschlungen sind und pro Zentimeter Stapelfaserlänge mehr als etwa zwei Richtungsumkehrungen (56) aufweisen.

3. Verbundstoff nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Flächengewicht von etwa 50 bis 135 g/m².

4. Verbundstoff nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein von Filamentgarnen (66) gebildetes Substrat, wobei die Filamentgarne (66) in Maschen in einer geordneten Anordnung von Maschenreihen und -stäbchen zusammengewirkt sind und wobei das Substrat eine Bindungsdichte von etwa 0,2 bis 1,4 Maschen × g/cm⁴ hat.

5. Verbundstoff nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein Substrat in Form eines Filamentgarn-Gewebes geringen Gewichts von grobem, offenem Aufbau mit 0,8 bis 4,8 Schußfäden pro cm.

6. Verbundstoff nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein Substrat in Form einer Filament-Kreuzkette.

7. Verbundstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzkette in mindestens einer Richtung von Filamentgarnen gebildet wird.

8. Verbundstoff nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß er Cordsamt-ähnlich mit einem Flächengewicht von etwa 100 bis 200 g/m² ist, wobei das Substrat eine Filament- Kreuzkette ist.