DE4244904C2 - Verfahren zur Herstellung eines großvolumigen Vliesstoffes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines großvolumigen Vlies­ stoffes, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und einen Vliesstoff hergestellt nach dem Verfahren mit beiderseits durch Faserschlingen verfestig­ ten Oberflächen und mit mäanderförmig zwischen den Oberflächen des Vliesstoffes angeordneten Fasern, wobei ein überwiegend längsorientiertes, geschichtetes Vlies kontinuierlich, lagedefiniert zugeführt wird, das geschichtete Vlies mäanderförmig ausgelenkt und Fasern aus den, je einer Oberfläche zugewandten Scheiteln der Mäanderbögen gezogen und mit anderen Faserschichten verschlungen werden.

Es sind Verfahren und Vliesstoffe der eingangs genann­ ten Art in unterschiedlichen Formen bekannt geworden. Das Verfestigen von Vliesen erfolgt in der Praxis im großem Umfang durch das sogenannte Vernadeln voluminö­ ser Vliesschichten.

Dabei werden mit Hilfe einer großen Zahl von sogenann­ ten Filznadeln viele Fasern quer durch das Vlies ausge­ lenkt und dort mit anderen Fasern des Vlieses unregel­ mäßig verschlungen.

Zur Erzielung einer beidseitig glatten Oberfläche erfolgt das Vernadeln gleichzeitig oder nacheinander von beiden Seiten.

Die Zahl der Einstiche pro Flächeneinheit bestimmt die Dichte und die Gleichmäßigkeit der Oberfläche. Soll die Oberfläche glatt sein, ist eine große Zahl von Einstichen pro Flächeneinheit vorzusehen.

Dadurch wird das Vlies zwar recht stabil, aber auch über den gesamten Querschnitt sehr fest, dicht und unelastisch.

Für Polsterzwecke sowie auch für Filter oder Isolier­ zwecke ist es jedoch sinnvoll, das Innere des Vlies­ stoffes mit einer sehr geringen Dichte zu versehen und die äußere Schicht stabil und glatt auszuführen.

Zu diesem Zweck fügte man bisher durch sog. Sprüh- Laminierverfahren mehrere vorvernadelte Vliese unter­ schiedlicher Dichte aufeinander.

Diese so hergestellten, geschichteten Vliese haben nur eine geringe Elastizität quer zu ihrer Oberfläche. Durch das Aufbringen von Bindemitteln werden sie rela­ tiv starr und lassen sich für viele Zwecke nicht ein­ setzen.

Verbindet man die einzelnen Schichten durch Vernadeln, dann verdichtet man automatisch auch die innere, locke­ re Vliesschicht und der Vliesstoff hat im wesentlichen die gleichen unerwünschten Eigenschaften wie ein zwei­ seitig vernadeltes dickes Vlies.

Derartige Vliesstoffe erfordern wegen ihrer hohen Dichte einen hohen Materialaufwand, sie sind schwer und steif und sind z. B. als Unterstoffe für Polsterbezüge in Kraftfahrzeugen und auch als schalldämmende Karosse­ rieauskleidungen mit gestaltbarer Oberfläche nicht brauchbar.

Für derartige Zwecke hat man deshalb in der Vergangen­ heit Vliesgewirke an die Rückseite des qualitativ hochwertigen, gemusterten, oft mit einer Plüschoberflä­ che versehenen Oberstoffes angefügt.

Diese Vliesgewirke haben wegen ihrer geringen Quer­ schnitte einen ungenügenden Polstereffekt.

Aus diesem Grunde hat man unter das Vliesgewirke oder als Ersatz für dasselbe nochmals eine Schicht aus Schaumstoff gefügt. An deren Rückseite mußte man dann zur Sicherung des notwendigen Gleitvermögens mit Hilfe eines Bindemittels ein dünnes, grobmaschiges Fadengit­ ter anfügen.

Durch diese Gestaltung wird der Polsterstoff bei Siche­ rung der notwendigen Qualitätsparameter sehr kostenauf­ wendig.

Außerdem ist der verwendete Schaumstoff nicht recyc­ lingfähig.

Für andere Zwecke sind bereits sogenannte Vlies-Flor- Erzeugnisse bekannt geworden, die auf dem Markt unter dem Namen Voltex und Kunit gehandelt werden.

Bei dem Erzeugnis "Voltex" handelt es sich um einen Vliesstoff, bei dem die Fasern eines Vlieses mittels Schiebernadeln durch eine Grundschicht gezogen und auf der rechten Warenseite zu einem Verbund aus Faserma­ schen zusammengefügt werden.

Auf der linken Warenseite verbleibt eine dicke Flor­ schicht aus den nicht vermaschten Vliesteilen.

Nach dem Ausbürsten der losen Vliesteile kann man durch Fixier- und Dämpfvorgänge diese Florschicht in einem voluminösen Zustand stabilisieren.

Diese so geschaffene Oberfläche ist aber weder als Gleitfläche für Polsterstoffe noch als Aufnahmefläche für einen gestaltbaren verschleißfesten Oberstoff geeignet.

Bei der als "Kunit" bezeichneten Technologie (DD 258 829 und DD 282 585) wird ein mehrfach geschichtetes, überwiegend längs orientiertes Vlies mäanderförmig vorgelegt und einseitig durch Vermaschen der Mäander­ bögen, durch eine Grundschicht hindurch oder in Trikot­ legung, durch Fasermaschenbildung verfestigt.

Derartige, einseitig verfestigte Vliesstoffe sind nur sehr eng begrenzt einsetzbar.

Das Herausbürsten der losen Vliesbestandteile und das Rückführen in den Prozeß an der Vlieswirkmaschine ist nicht mit dem gewünschten Effekt möglich, weil die rückgeführten Fasern ihre Längsorientierung verloren haben, die erst durch einen Kardierprozeß wieder gewon­ nen werden kann.

Durch die EP 0 350 627 A1 ist eine Vorrichtung zum Herstellen einer voluminösen Faserschicht bekannt geworden, bei der ein überwiegend längs orientiertes Faservlies durch ein Faltelement mäanderförmig verdich­ tet und in dieser Form einer Heißluftanlage zum Fixie­ ren zugeführt wird.

Mit dieser Vorrichtung gelangt man zwar zu einem Stoff der eine geringe Dichte besitzt und elastisch ist. Dieser Stoff ist aber für Polsterzwecke in dieser Form völlig ungeeignet.

Die Oberflächen sind nicht gleitfähig und fest. Zur Erzeugung dieser Eigenschaften muß man zusätzliche, stabile Flächengebilde aufbringen. Hier treten dann die Eingangs geschilderten Nachteile auf. Die erreichten Vorteile hinsichtlich der Elastizität werden wieder zunichte gemacht.

Damit beschränkt sich die Anwendung derartiger Erzeu­ gnisse auf solche Gebiete, wo man auch lose Vliese einsetzen könnte.

Durch die britische Patentschrift 1 307 114 wird ein Verfahren zur Herstellung eines doppelseitig verfestig­ ten Vliesstoffes dargestellt, bei dem eine Vlieslage im Wechsel zwei einander benachbart angeordneten Nadelrei­ hen einer Vlieswirkmaschine vorgelegt wird.

Die Zungennadeln durchdringen den Scheitel der vorge­ legten Vliesfalte, erfassen dort Fasern und bilden daraus eine Fasermaschenschicht.

Sobald die Abschlagbewegung der Nadeln begonnen hat, wird durch Faltenleger über der benachbarten Zungenna­ delreihe die nächste Falte ausgebildet.

Ist diese fertig, dann kann die nächste Nadelreihe in den Scheitel dieser Falte eindringen.

Eine solche Arbeitsweise führt zu einem Vliesstoff, der beiderseits stabile Oberflächen hat und in der Mitte lockere und quer orientierte Fasern aufweist. Die quer orientierten Fasern verleihen dem Vliesstoff dauerhaft eine hohe Elastizität bei großem Volumen.

Diese Arbeitsweise läßt sich aber unter ökonomisch vertretbaren, industriemäßigen Bedingungen nicht reali­ sieren.

Die gegenseitige Abhängigkeit der einzelnen Arbeits­ schritte voneinander und die Bewegungsmöglichkeiten des Vlieses über die großen Wege gestattet nur sehr nied­ rige Arbeitsgeschwindigkeiten. Das Verfahren ist nicht praktizierbar. Der wünschenswerte Vliesstoff steht nicht zur Verfügung.

Durch die EP 0 498 276 A1 ist ein Verfahren zur Her­ stellung von Mineralfaserplatten bekannt geworden, bei der eine mit einem Bindemittel benetzte Mineralfaser­ lage durch wechselseitiges Ausbauchen verfilzt und in ihrer Dicke komprimiert wird. In einem Durchlaufofen härtet das Bindemittel unter Erhaltung ebener, glatter Oberflächen der Vlieschicht aus.

In einer Ausführungvariante erfolgt das Verfilzen der Fasern des Vlieses mit Hilfe sogenannter Filz- oder Feltinnadeln.

Diese Filznadeln dringen von beiden Oberflächen des Vlieses ein und können durch Variation der Hakenanord­ nung oder durch unterschiedliche Hubgrößen unterschied­ liche Bereiche des Vlieses mehr oder weniger stark auslenken und/oder verfilzen.

Eine solche Arbeitsweise ist für die Herstellung von Vliesstoffen, die eine dauerhafte, hohe Elastizität bei hoher Flexibilität aufweisen sollen, nicht anwendbar. Es ist auch hier, wie eingangs bereits erwähnt, nicht möglich, lockere Vliestrukturen im Inneren des Vlies­ stoffes zu erhalten. Das wechselweise Vernadeln von oben und unten führt unter der Anwesenheit eines aus­ härtbaren Bindemittels zu einer Verdichtung des Vlies­ stoffes, die eine wünschenswerte Elastizität und Flexi­ bilität vollständig ausschließt.

Andererseits führt das aushärtbare Bindemittel auch zu Oberflächen, die zwar glatt und fest, aber auch steif und unflexibel sind.

Vliesstoffe dieser Art lassen sich nicht anstelle der bisher üblichen Schaumstoffe einsetzen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Her­ stellung eines elastischen und flexiblen Vliesstoffes, mit beidseitig verfestigter Oberfläche und mit hochela­ stischem Kern vorzuschlagen, das mit hoher Produktivi­ tät und niedrigem Materialaufwand realisierbar ist. Die Dichte und die Dicke der lockeren, elastischen Mittelschicht soll variierbar sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das in An­ spruch 1 definierte Verfahren auf überraschend einfache Weise gelöst.

Durch das Vernadeln der Vliesoberflächen parallel oder im spitzen Winkel zur Vliesoberfläche wird eine hohe Stabilität der Oberfläche erreicht, ohne daß die Ela­ stizität quer zur Grundfläche verloren geht.

Zur Herstellung hochstabiler, leichter Formteile kann der erfindungsgemäße Vliesstoff tiefgezogen, im Bereich der dichten Oberflächenschichten mit einem Kunststoff getränkt und in einer Form ausgehärtet werden. Damit eignet sich dieser Vliesstoff auch für die Herstellung von Karosserieteilen.

Das Wesen dieses Verfahrens besteht darin, daß die Verfestigung der beiden Oberflächen des Mäandervlieses in zwei zeitlich und räumlich voneinander getrennten Arbeitsschritten erfolgt.

Die Größe der zeitlichen und räumlichen Trennung spielt dabei praktisch keine Rolle.

Bezüglich der verwendeten Vorrichtung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, für die Führung und den Antrieb der notwendigen Barren den Grundaufbau einer Ketten­ wirkmaschine zu nutzen (Anspruch 2).

Eine Kettenwirkmaschine kann auch anstelle der Schie­ bernadeln mit Filznadeln ausgestattet sein. Der Arbeitsweise dieser Nadeln entsprechend, ist jedoch die Führung des Vlieses vor diesen Nadeln parallel oder im spitzen Winkel zu diesen anzuordnen. Als Gegen­ halter können modifizierte Einschließkämme mit ihren Antrieben verwendet werden.

Die durch dieses Verfahren hergestellten Vliesstoffe sind vor allem dort anwendbar, wo an die Gleitfähigkeit der Vliesoberfläche keine sehr hohen Anforderungen gestellt werden. Bei diesem Verfahren bleibt der Kern des Vliesstoffes locker und behält seine hohe Elastizi­ tät.

Diese Vliesstoffe sind damit insbesondere für Schall­ dämmatten oder für Beläge in Kraftfahrzeugen geeignet.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbei­ spiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: einen verfestigten Vliesstoff mit genadel­ ten Vliesoberflächen,

Fig. 2: eine schematische Darstellung der Vorrich­ tung zur Herstellung eines verfestigten Vlieses gemäß Fig. 1 und

Fig. 3: eine Vorrichtung nach Fig. 2, eingesetzt auf Kettenwirkmaschinen mit horizontalen Nadelbarren und vertikal beweglichen Einschließ- oder Gegenhaltemitteln.

Ein von einer Karde oder Krempel kommendes Vlies wird durch Fachen mehrerer Vliese oder durch Zick-Zack-Legen längs der Förderrichtung geschichtet und in der Regel durch Walzen in einer solchen Form verdichtet, daß es für eine weitere Verarbeitung geeignet ist.

Seine Fasern sind im wesentlichen längs orientiert, ohne das Vorhandensein quer gerichteter Fasern auszu­ schließen.

Die durchschnittlichen Stapellängen dieses Vlieses liegen zwischen 40 und 70 mm. Es ist auch zweckmäßig längere Fasern mit einzufügen.

Dieses Vlies wird zunächst mäanderförmig geschichtet. Die Mäanderbögen haben dabei eine Länge, die etwas größer ist, als die Dicke des herzustellenden Vlies­ stoffes.

Dieses so entstandene Vlies wird als Mäandervlies 11 bezeichnet.

Zum Zwecke der Verfestigung der Oberflächen des Mäan­ dervlieses 11 werden die Scheitel 112 und 113 der einander seitlich benachbarten Mäanderbögen miteinander verbunden.

Nach Fig. 1 wird diese Verbindung durch Fasern 13, 14 verwirklicht, die in einem Mäanderbogen erfaßt, quer durch die Scheitel 112, 113 mehrere Mäanderbögen gescho­ ben und dort durch mehrfaches Einstechen mit Filznadeln untereinander verschlungen werden.

Eine Vorrichtung zur Herstellung des Vliesstoffes nach Fig. 1 ist in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Diese beiden Vorrichtungen sind prinzipiell identisch. Sie besitzen je einen schwingenden Faltenleger 4 mit einem Förder­ walzenpaar 42.

Das Förderwalzenpaar 42 braucht nicht zwingend an der Schwingbewegung des Faltenlegers teilnehmen.

Zwei schwingende Greifer 43, 44 sichern die mäanderför­ mige Ablage des Vlieses 1 in einem Führungskanal 45 und sorgen für dessen schrittweisen Transport in diesem Führungskanal 45.

Der Führungskanal 45 ist im stumpfen Winkel an nahe benachbarten Stellen in entgegengesetzten Richtungen gebogen.

Auf diese Weise können vor und nach der Biegung die Filznadeln 51, 61, auch Veltinnadeln genannt, im spitzen Winkel in die Oberfläche des Mäandervlieses 11 eindrin­ gen und sich dort parallel zur Oberfläche des Mäanderv­ lieses bewegen.

Durch die Filznadeln 51, 61 werden mehrere Fasern 13, 14 quer durch die Scheitel 112, 113 der Mäanderbögen ausge­ lenkt und miteinander verschlungen.

Als Widerlager sind im Rhythmus der Nadelbewegungen quer dazu schwingende Gegenhalter 52, 62 in das Vlies einbringbar. Beim Rückhub der Filznadeln 51, 61 werden die Fasern 13, 14 durch die Wände des Führungskanales in der Abstreifzone 531, 631 abgestriffen.

Die Anordnung nach Fig. 3 wird gewählt, wenn man die horizontale Lagerung der Nadelbarre und ihren Antrieb an Kettenwirkmaschinen, insbesondere Nähwirkmaschinen, für das Führen und Antreiben den Filznadeln 51 verwen­ den will.

Der verfestigte Vliesstoff wird in allen Fällen abgezo­ gen und einem nicht dargestellten Wickel oder einem Täfler zur Zwischenspeicherung zugeführt.

Bezugszeichenliste

1

Vlies, geschichtet, längs orientiert

11

Mäandervlies

111

Mäanderbögen

112

Scheitel

113

Scheitel

13

Fasern, ausgelenkt

14

Fasern, ausgelenkt

4

Faltenleger

41

Rahmen

42

Förderwalzenpaar

43

Greifer

44

Greifer

45

Führungskanal

5

erste Nadelzone

51

Filznadel

511

Barre

52

Gegenhalter

521

Barre

53

Führungsfläche

531

Abstreifzone

6

zweite Nadelzone

61

Filznadel

611

Barre

62

Gegenhalter

621

Barre

63

Führungsfläche

631

Abstreifzone

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines großvolumigen Vliesstoffes

• 1. mit beiderseits durch Faserschlingen verfestigten Oberflächen und
• 2. mit mäanderförmig zwischen den Oberflächen des Vliesstoffes angeordneten Fasern,

wobei

• 1. ein überwiegend längsorientiertes, geschichtetes Vlies (1) kontinuierlich, lagedefiniert zugeführt wird;
• 2. das geschichtete Vlies (1) mäanderförmig ausgelenkt und
• 3. Fasern aus den, je einer Oberfläche zugewandten Scheiteln der Mäanderbögen gezogen und mit anderen Faserschichten verschlungen werden,

dadurch gekennzeichnet,
daß ein geschichtetes, längs orientiertes Vlies (1) mittels Förderwalzenpaar (42) mäanderförmig abgelegt und mit schwingenden Greifern (43, 44) in einem Führungskanal fixiert und verdichtet wird,
daß das Mäandervlies (11) in einem Führungskanal, bezogen auf die Zuführebene, nacheinander in zwei entgegengesetzten Richtungen ablenkend, bogenförmig geführt wird und
daß die Mäanderbögen (111) im Bereich des jeweils äußeren Bogens im spitzen Winkel zur Oberfläche des Mäandervlieses (11) im Einstichbereich durch Filz­ nadelgruppen (51, 61) mit einbringbaren Gegenhaltern (52, 62) und Abstreifern (531, 631) verbunden werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine an sich bekannte Kettenwirkmaschine anstelle der Schiebernadeln mit Filznadeln (51, 61) aus­ gestattet ist,
daß die Kettenwirkmaschine zwei Arbeitstellen besitzt und
daß die Vliesführung (45) vor den Filznadeln (51, 61) einen spitzen Winkel zur Längsachse der Filznadeln (51, 61) bildet und die Gegenhalter (52, 62) quer schwingend in das Mäandervlies (11) einführbar sind.

3. Vliesstoff, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern, (13, 14) die zur Verfestigung der Oberflächen verschlungen werden, nahezu parallel zur Oberfläche des Mäandervlieses ausge­ richtet sind.