DE4309990A1 - Verfahren zur Herstellung eines großvolumigen Vliesstoffes mit beiderseits verfestigten Oberflächen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines großvolumigen Vliesstoffes mit beiderseits verfe­ stigten Oberflächen, wobei ein relativ dünnes Vlies mit überwiegend längs orientierten Fasern mit hoher Ge­ schwindigkeit zugeführt wird, die Fasern des Vlieses zu einem voluminösen Vlies quer zur Vliesoberfläche und quer zur Zuführrichtung auslenkend getäfelt werden und das voluminöse Vlies mit niedrigerer Geschwindigkeit einer ersten Einrichtung mit Nadeln zur Bildung von Faserschlingen an einer ersten Oberfläche des voluminö­ sen Vlieses und dann einer zweiten Einrichtung mit Nadeln zur Bildung von Faserschlingen an der zweiten Oberfläche des voluminösen Vlieses zugeleitet wird.

Durch die DE-Patentanmeldung 42 20 338.4 wird ein Ver­ fahren zur Herstellung eines großvolumigen Vliesstof­ fes vorgeschlagen, bei dem ein geschichtetes, überwie­ gend längsorientiertes Vlies rechtwinklig zur Vlies­ oberfläche und quer zur Abzugsrichtung meanderförmig gelegt wird. Auf diese Weise entsteht ein voluminöses Vlies, dessen Oberflächen nacheinander durch Vermaschen oder Vernadeln der Fasern der einander benachbarten Scheitel verfestigt werden.

Es entsteht ein Vliesstoff, der zwischen zwei verfe­ stigten Oberflächen einen Kern besitzt, der sehr locker ist und durch die Lage der zwischen den Oberflächen angeordneten Fasern auch eine gute Elastizität quer zur Vliesstoffoberfläche aufweist.

Zur Verbesserung der Verbindung des Vlieses zwischen den verfestigten Oberflächen wird dort vorgeschlagen, dem Vlies aus Stapelfasern vereinzelt längere Fasern beizumischen.

Zur Sicherung der Querverbindung zwischen den einander benachbarten Maschenstäbchen, nutzt man dort die zufällig quer liegenden Fasern, die insbesondere beim Abnehmen des Vlieses vom Tambour durch den Abnehmer an der Karde oder Krempel entstehen.

Im übrigen hofft man, auf die Wahrscheinlichkeit, daß die Mehrzahl der Fasern in mindestens zwei nahe beiein­ ander liegenden Maschenstäbchen eingebunden sind.

Wegen der Wirkung der allgemeinen Kulierbedingung mußte man dafür sorgen, daß möglichst wenig Fasern gleichzei­ tig von zwei oder mehreren Nadeln einer einzigen Nadel­ barre erfaßt werden.

Der Verbesserung der Querfestigkeit - in Schußrichtung - sind damit sehr enge Grenzen gesetzt.

Andererseits erfordert die Herstellung eines Vlieses aus Stapelfasern einen erheblichen technologischen Aufwand für das Schneiden der Fasern, das Mischen und das Kardieren derselben zu einem Vlies.

In der Vlieswirktechnik ist es bereits bekannt, Faser­ vliese aus Stapelfasern für die Verarbeitung nach dem Prinzip des Vlieswirkens durch Elementarfaservliese zu ersetzen.

Nach dem DD-Patent 58 158 werden die von einem Spinn­ kopf kommenden Elementarfasern ganz oder teilweise verstreckt, fakultativ gestaucht oder gekräuselt und über Bandförderer der Wirkstelle einer Vlieswirkmaschi­ ne zugeführt.

Dem Vliesleger vor der Nadelreihe ist ein Förderwal­ zenpaar vorgeordnet, dessen Umfangsgeschwindigkeit größer ist als die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Nähwirkstelle.

Der Vliesleger, auch "Stopfeinrichtung" genannt, führt sowohl eine Schwingbewegung in Vliesverarbeitungsrich­ tung als auch eine Versatzbewegung längs der Reihe der Schiebernadeln aus.

So werden jedem Nadelhaken zufällig eine oder mehrere der Elementarfasern zur Maschenbildung dargeboten und in an sich bekannter Weise zu Fasermaschen ausgeformt.

Ein solches Vliesgewirke hat nur noch wenig Ähnlichkeit mit einem Vliesstoff. Es ist, abgesehen von einigen Unregelmäßigkeiten, vielmehr mit einem normalen Ketten­ gewirke vergleichbar, weil nahezu sämtliche Elementar­ fasern irgendwie in den Maschenbildungsprozeß einbezo­ gen sind.

Dem Umstand, daß ein und dieselbe Faser gleichzeitig von mehreren einander benachbarten Nadeln zum Zwecke des Kulierens erfaßt wird, beugt man durch einen Kräu­ selcharakter der Fasern selbst oder durch einen Rest der plastischen Streckfähigkeit der Fasern vor.

Diese Literaturstelle bringt zwar den Nachweis, daß man mit Hilfe von Elementarfaservliesen unter Anwendung der Vlieswirktechnik ein Flächengebilde herstellen kann; sie gibt aber keinen Hinweis, wie man Elementarfaser­ vliese zu einem voluminösen Flächengebilde mit beider­ seits verfestigter Oberfläche verarbeiten kann.

Ziel der Erfindung ist es, die weitere Rationalisierung der Herstellungsprozesse bei gleichzeitiger Sicherung einer hohen Qualität zu ermöglichen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines großvolumigen Vliesstoffes mit beiderseits verfestigten Oberflächen vorzuschlagen, mit dem es möglich wird, ein Elementarfaservlies unter Vermeidung der Herstellung eines Stapelfaservlieses direkt in ein Vliesstoff der oben angeführten Art umzuformen und bei Vermeidung von Faserbrüchen eine stabile Verbindung zwischen den einander benachbarten Maschenstäbchen und den einander gegenüberliegenden Maschenstäbchen zu sichern.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 definierten Arbeitsschritte gelöst.

Durch die Täfelung des Vlieses quer und längs zur Ablagefläche werden die Elementarfasern im voluminösen Vlies so positioniert, daß sie von einer oder mehreren Nadeln im Bereich der ersten und zweiten Vliesmaschen­ bildungszone gleichzeitig erfaßt und zu Maschen ausge­ formt werden können.

Die notwendige Faserreserve für den Kuliervorgang der Schleifen der Maschen wird dabei entweder aus der wirbelförmigen Legung der Elementarfasern, aus deren Kräuselung oder fakultativ aus dem Rest der plastischen Streckbarkeit der Elementarfasern gewonnen.

Der auf diese Weise hergestellte Vliesstoff ist für einen sehr großen Einsatzbereich, für Lärmdämmungen, für Wärmedämmstoffe, für Filterzwecke und auch für Polsterkombinationen als Austauschstoff für den nicht­ recyclingfähigen Schaumstoff verwendbar.

Die Prozesse zur Herstellung eines Stapelfaservlieses werden vermieden.

Der Prozeß der Herstellung von voluminösen Vliesstoffen kann kontinuierlich und auf engstem Raum von der Spinn­ einrichtung der Elementarfasern bis zum Speichern des fertigen Vliesstoffes gestaltet werden.

Das Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Fasern zusätzlich zur Ablagerichtung in beliebigen Windungen auf die Ablagefläche gestaucht wird, schafft zusätzli­ che Faserreserven für den Kuliervorgang der Elementar­ fasern.

Die Modifikation nach Anspruch 3 sichert, daß die der Maschenbildung zugeführten Elementarfasern noch eine ausreichende Reserve für das plastische Verstrecken der Fasern behalten.

Die Gestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4 schafft die Reserven für das Kulieren mit vollständig ver­ streckten Fasern durch die Bereitstellung der Kulier­ reserven in Form gestauchter und so fixierter Fasern. Das kräuselnde Texturieren der Elementarfasern hat sich dafür besonders bewährt.

Die Ablage der nach den Ansprüchen 2 bis 5 mit Kulier­ reserven versehenen Elementarfasern, in spiralförmigen Bahnen ermöglicht das gleichzeitige Erfassen von Fasern durch einander unmittelbar benachbarte Nadeln und damit eine sichere Querverbindung zwischen den Fasermaschen­ stäbchen einander benachbarter Maschenstäbchen.

Bei dem in Anspruch 7 formulierten Grenzfall des Ver­ fahrens führt der Täfler nur eine sehr kleine Ablegebe­ wegung aus und staucht das Vlies auf die beiderseits begrenzte Ablagefläche des voluminösen Vlieses.

Hierbei ist es zweckmäßig, daß die Schiebernadeln mit ihren Haken die Fasern zur Maschenbildung etwa in der Mitte des voluminösen Vlieses erfassen und zum Zwecke der Maschenbildung kulieren, auftragen und abschlagen.

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

Fig. 1: eine schematische Gesamtdarstellung der Verfahrensstufen zwischen dem Spinnkopf und der Abführung des fertigen Vliesstoffes und

Fig. 2: eine schematische Darstellung der Arbeits­ stufen der Vliesstoffherstellung vom Able­ gen der Elementarfasern mit der Kulierre­ serve, der Fasermaschenbildung auf der ersten Seite und der Fasermaschenbildung auf der zweiten Seite der Vliesoberfläche.

Die aus einem Spinnkopf 1 austretenden Elementarfasern werden in üblicher Weise durch Zuführung relativ kalter Luft abgekühlt. Sie härten dadurch zumindest an ihrer Oberfläche aus und werden über Walzen eines oder mehre­ rer Streckwerke 2 geführt und um ein Vielfaches gestreckt.

An sich bekannte Kräuselvorrichtungen, nicht dargestellt, können in diesen Prozeß eingefügt werden.

Im Anschluß an den bekannten und variierbaren Spinn-, Streck- und Kräuselprozeß wird das Elementarfaservlies, im folgenden Vlies 71 genannt, durch einen Täfler 3 zwischen der Förderfläche eines Förderelementes 4 und einer Führungswalze 43 auf der Ablagefläche des volumi­ nösen Vlieses 72 abgelegt.

Für diese Ablegebewegung führt der Täfler 3 eine sich überlagernde Schwing- und Versatzbewegung in wechseln­ den Richtungen aus. Die Elementarfasern 7 des Vlieses 71 werden so spiral- oder wirbelförmig auf die Ablage­ fläche des voluminösen Vlieses 72 gelegt.

Das so geschichtete voluminöse Vlies 72 wird dann durch die Förderelemente 4, das Förderband 41, der ersten Vermaschungszone 5 zugeführt. Diese Vermaschungszone 5 ist mit einer Schiebernadelbarre 61, mit einer Ab­ schlagbarre 54 und mit einem Gegenhalter 53 ausgestat­ tet. Dort übernimmt der Abschlag 54 die Führung des voluminösen Vlieses 72 an der Unterseite.

An der Oberseite sichert der Gegenhalter 53 die Lage dieses Vlieses 72.

Von der Unterseite her dringen die an sich bekannten Schiebernadeln 611 einer Vlieswirkmaschine soweit in das voluminöse Vlies 72 ein, daß sie die Elementarfa­ sern der unteren Grenzschicht mit ihren Haken erfassen und beim nachfolgenden Absenken der Nadelbarre diese Fasern über die Abschlagkante der Abschlagplatinen kulieren.

Beim nächsten Austriebsvorgang werden die kulierten Faserschleifen 731′ auf den Schaft der Schiebernadel 611 aufgetragen und beim Nadelrückzug über den Schieber und den Nadelkopf abgeschlagen.

Es entstehen an der Unterseite des voluminösen Vlies­ stoffes 73 Fasermaschen 731, die diese Oberfläche verfestigen und gleitfähig gestalten.

Der so verfestigte Vliesstoff 73 wird über den Gegen­ halter 631 bogenförmig geführt und einer zweiten Verma­ schungszone 6 zugeführt.

Die Schiebernadeln 611 der Schiebernadelbarre 61 drin­ gen horizontal von der noch unverfestigten Seite in das voluminöse Vlies 73 ein, erfassen dort die im Randbe­ reich dargebotenen Elementarfasern und bilden sie entsprechend der Arbeitsweise an der ersten Verma­ schungszone 5 ebenfalls zu Fasermaschen 741 aus.

Die notwendige Länge der Elementarfasern für den Ku­ liervorgang der Maschen 741′ wird dabei aus der noch verbleibenden wirbelförmigen Ablage, der in der Kräuse­ lung der vorhandenen Faserlänge und durch den Rest der plastischen Verformbarkeit der Fasern gewährleistet.

Auf diese Art und Weise wird gesichert, daß die endlo­ sen Elementarfasern 7 zum überwiegenden Teil in ihrer endlosen Form im Vliesstoff 74 erhalten bleiben.

Eine hohe Festigkeit einerseits und eine hohe Elastizität des Vliesstoffes quer zu seiner Oberfläche andererseits werden garantiert.

In der Fig. 2 ist schematisch die wirbelförmige Ablage der Elementarfasern 7, 71 sowie ihre Maschenbildung an der ersten und an der zweiten Vliesoberfläche schema­ tisch dargestellt.

Im Abschnitt A sind die Wirbel nur als geradlinige wirbelförmige Striche dargestellt. Um diese Linien herum kann bzw. können in unregelmäßigen Bögen oder Schlingen die Elementarfasern oder die von ihnen gebil­ deten Vliese 71 abgelegt werden.

Diese Schlingen und Kräuselungen sichern zusätzlich zur wirbelförmigen Ablage die notwendige Kulierreserve für die Ausbildung der Fasermaschen 731 und 741.

Wie in den Abschnitten C und D erkennbar ist, sichern die zwischen zwei einander benachbarten Maschenpaaren eines Vliesstoffes angeordneten Elementarfasern sowohl die direkte Verbindung zwischen zwei einander benach­ barten Maschen, als auch eine Quer- und Diagonalverbin­ dung zwischen einander gegenüberliegenden Maschenschichten.

Stellt man sich vor, daß eine Vielzahl von Fasern in dem relativ lockeren Kern des Vliesstoffes nach dem gleichen Prinzip eingebunden und auf sehr engem Raum angeordnet sind, erkennt man, daß der so hergestellte Vliesstoff 74 eine hohe Elastizität quer zu seiner Oberfläche besitzt und beide Vliesstoffoberflächen sowohl in Längs- als auch in Schußrichtung (quer zu dem Maschenstäbchen) eine hohe Festigkeit besitzen.

Die erfindungsgemäße Ablage der Fasern, längs und quer zur Ablagefläche, läßt sich natürlich - zwar mit Ein­ schränkungen hinsichtlich der Qualität des Endproduktes - auch mit Vliesen aus Stapelfasern realisieren.

Das Anbinden von zusätzlichen Flächengebilden an einer oder an beiden Oberflächen des Vliesstoffes nach der Lehre des DE 42 20 338 ist natürlich auch bei Anwendung der vorliegenden Erfindung möglich.

Man sollte jedoch beachten, daß mit der vorliegenden Erfindung die Festigkeit in Querrichtung bereits um ein Mehrfaches größer ist, und so die Notwendigkeit des Anfügens einer zusätzlichen Fläche nur noch auf wenige Anwendungsfälle beschränkt ist.

Bezugszeichenliste

1 Spinnkopf
2 Steckwerk
3 Täfler

4 Förderelement
41 Förderband
42 Führungsrolle
43 Führungswalze

5 erste Vermaschungszone
51 Schiebernadelbarre
511 Schiebernadel
52 Schieberbarre
53 Gegenhalter
54 Abschlagbarre

6 zweite Vermaschungszone
61 Schiebernadelbarre
611 Schiebernadel
62 Schieberbarre
621 Schieber
63 Einschließbarre
631 Gegenhalter
64 Abschlagbarre
641 Abschlagplatine

7 Elementarfasern
71 Elementarfaservlies
72 voluminöses Vlies
73 Vliesstoff, einseitig verfestigt
731 Fasermaschen
731′ Fasermaschen, kuliert
74 Vliesstoff (beidseitig verfestigt)
741 Fasermaschen
741′ Fasermaschen, kuliert

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung eines großvolumigen Vlies­ stoffes mit beiderseits verfestigten Oberflächen, wobei

• - ein relativ dünnes Vlies mit überwiegend längs orientierten Fasern
• - mit hoher Geschwindigkeit zugeführt,
• - die Fasern des Vlieses zu einem voluminösen Vlies quer zur Vliesoberfläche und quer zur Zuführrich­ tung auslenkend getäfelt werden und
• - das voluminöse Vlies mit niedrigerer Geschwindigkeit
• - einer ersten Einrichtung mit Nadeln zur Bildung von Faserschlingen an einer ersten Oberfläche des voluminösen Vlieses und
• - dann einer zweiten Einrichtung mit Nadeln zur Bildung von Faserschlingen an der zweiten Oberflä­ che des voluminösen Vlieses zugeleitet wird,

dadurch gekennzeichnet,
daß das Vlies (71) überwiegend aus endlosen Elementar­ fasern (7) besteht,
daß das, mit der hohen Geschwindigkeit zugeführte Vlies (71) mit den Elementarfasern

• - auf einem, mit der niedrigen Geschwindigkeit bewegten Förderelement (4)
• - mittels quer und längs zur Vliesoberfläche beweg­ barem Täfler (3) unter Bildung des voluminösen Vlieses (72) abgelegt wird und

daß die Nadeln der Einrichtung zur Bildung der Faser schlingen Schiebernadeln (611, 611) einer Vlieswirk­ maschine sind und
daß die Nadeln die Elementarfasern im Oberflächenbe­ reich der jeweils zu verfestigenden Seite des Vlie­ ses (72) erfassen und zu Fasermaschen (731, 741) ausbilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführgeschwindigkeit des Vlieses (71) größer ist als die Ablegegeschwindigkeit des Täflers (3).

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elementarfasern (7) vor dem Täfler (3) teilweise verstreckt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elementarfasern (7) vor dem Täfler (3) verstreckt und texturiert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elementarfasern (7) vor dem Täfler (3) verstreckt und gekräuselt texturiert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Täfler (3) oberhalb der Ablagefläche eine rotierende Bewegung ausführt und daß die Elemen­ tarfasern (7) wirbelförmig und gestaucht ablegt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet,
daß der Täfler (3) eine räumlich sehr kleine Ablegebe­ wegung ausführt,
daß die Ablagefläche beiderseits der Oberfläche des voluminösen Vlieses (72) durch mechanische Mittel (42, 43) begrenzt ist und
daß die Schiebernadeln (511, 611) die Elementarfasern zur Verschlingung etwa in der Mitte des voluminösen Vlieses (72; 73) erfassen.