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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vernadelten, in Wirrlage abgelegten Endlosfadenvliesen mit verbesserten Festigkeitseigenschaften, wie z. b. verbesserter Streifenzugfestigkeit, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Herstellung von in Wirrlage abgelegten Endlosfadenvliesen über die sogenannte Spinnvliestechnik, bei der schmelzgesponnene Fäden unmittelbar nach deren Bildung und meist noch vor dem Erstarren durch Luft verstreckt und anschliessend auf einem siebartig ausgebildeten, bewegten Träger, der z. B. gemäss AT-PS Nr. 271711 als Siebtrommel ausgebildet sein kann, in Wirrlage abgelegt werden, führt nach geeigneter Verfestigung zu Vliesen, die sich durch gute mechanische Festigkeit und sehr gute Dimensionsstabilität auszeichnen. Die für die Handhabung nötige Verfestigung kann dann durch Verschmelzen, Binden mit einem Bindemittel, oder aber durch Vernadelung vorgenommen werden.
Sowohl aus der DE-OS 1948553 als auch aus der Arbeit von H. C. Bocksrucker"Eigenschaften genadelter Spinnvliese", erscheinen in Chemiefasern/Textilindustrie, März 1973, Seite 226 ff. ist bekannt, dass sich die Vlies-Streifenzugfestigkeit von vernadelten Endlosfadenvliesen sowie das Aussehen solcher Vliese wesentlich verbessern und eine Beschädigung von Fäden sowie auch Nadelbrüche während des Vernadelns vermeiden lassen, wenn die Vliese vor der Endvernadelung zur
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B.stichen/cm in der Längsrichtung von 550 N auf etwa 1070 N erhöht.
Der Avivageauftrag erfolgte hiebei in Form eines Oberflächenauftrages mittels Düsen, die das Avivagemittel auf das Vlies unter Druck aufsprühten. Trotz des Druckes, mit dem das Avivagemittel auf die Vliesoberfläche auftritt, wird nur eine sehr geringe Eindringtiefe erzielt. Anderseits hat die Strahlwirkung aber den Nachteil, dass sie bei unverfestigten Vliesbahnen das Vliesgefüge stört. Es war daher notwendig, die Vernadelung des Vlieses in zwei Teilschritte zu zerlegen, nämlich in eine Vorvernadelung, bei der die Wirrlage der Fäden durch eine Vernadelung mit relativ geringer Einstichdichte (z. B. von etwa 50 Einstichen/cm2) leicht fixiert wird, und eine FinishVernadelung, bei der dann die eigentliche Verfestigung erzielt wird. Der Avivageauftrag musste dann zwischen Vorvernadelung und Finishvernadelung durchgeführt werden.
Da das Vlies durch die Vorvernadelung auch schon eine gewisse Verdichtung erfahren hat, wird dadurch das Eindringen des Avivagemittels noch erschwert.
Gemäss DE-OS 1948553 wird hingegen empfohlen, das Avivagemittel durch Besprühen oder Imprägnieren aufzutragen, wobei das Besprühen erfolgt, während das Vlies auf einem Saugkasten liegt. In den Beispielen wird hiebei von bereits abgelegten Spinnvliesen ausgegangen, über deren Beschaffenheit bzw. deren Zeitpunkt der Herstellung nichts ausgesagt wird. Im Hinblick darauf, dass unter anderem eine Imprägnierung des Vlieses mit einer Emulsion einer Avivage vorgenommen wird, kann jedoch unterstellt werden, dass das Vlies auch hier vorher eine gewisse Vorverfestigung erfahren musste, um bei der Imprägnierung nicht den Zusammenhalt zu verlieren.
In der DE-OS 1948553 wird als Alternative schliesslich empfohlen, die Avivierung an den Fäden vor der Ablage vorzunehmen. Es wurde ferner auch schon vorgeschlagen, Avivagemittel während des Ablagevorganges aufzutragen, siehe dazu die DE-OS 1635495 und die DL-PS Nr. 81479, indem die Einrichtung, die die Spinndüsen trägt, auch mit Mitteln zur Verteilung eines Avivagemittels versehen sind. Diese Verfahren haben den Nachteil, dass sich die Erhöhung der Gleitfähigkeit der Fäden schon während der Ablage nachteilig auf den Ablagevorgang auswirkt und zu Dünnstellen bzw. Ungleichmässigkeiten des Vlieses führt.
Entgegen der Meinung der Fachleute, dass die mit geringen Einstichzahlen durchgeführte Vorvernadelung eine Schädigung des Vlieses nicht bewirken kann, konnte nun gefunden werden, dass auch diese Vorvernadelung zu Fadenschädigungen bzw. Brüchen führt, die die Festigkeitseigenschaften negativ beeinflussen und dass noch ein weiterer wesentlicher Festigkeitsanstieg erzielt werden kann, wenn die Avivierung am losen, in keiner Weise vorverfestigen Vlies durchgeführt wird. Das ist aber nur dann möglich, wenn ein Nebel des Avivagemittels durch das Vlies hindurchgesaugt wird, wodurch auch die Eindringtiefe entscheidend vergrössert wird.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung von vernadelten, in
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Wirrlage abgelegten Endlosfadenvliesen mit verbesserten Festigkeitseigenschaften durch Besprühen des Vlieses mit einem Avivagemittel unter gleichzeitiger Absaugung an der Unterseite des Vlieses vor der Vernadelung und anschliessende Vernadelung in einer oder mehreren Stufen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Behandlung mit dem Avivagemittel unmittelbar nach Bildung des Endlosfadenvlieses durch Ablage von frisch gesponnenen und verstreckten Fäden in Wirrlage noch vor jeglicher Vorverfestigung durchgeführt und das Avivagemittel in Form eines Nebels durch das Vlies hindurch gesaugt wird.
Der mit dem erfindungsgemässen Verfahren erzielbare Festigkeitsanstieg ist sehr hoch. Er kann z. B. dadurch demonstriert werden, dass bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens eine Streifenzugfestigkeit nach DIN 53857 in der Längsrichtung von 1000 bis 1100 N bei 400 Einsti- chen/cm2 schon für ein Vlies eines Flächengewichtes von 290 g/cm2 und einer Filamentfestigkeit von 17 bis 19 pN/dtex erreicht wird, während ein solcher Wert mit der bekannten Technik erst bei Filamentfestigkeiten von 32 pN/dtex, also nahezu der doppelten Filamentfestigkeit, und dies sogar bei Vliesen eines etwas höheren Flächengewichtes, zu erhalten war.
Als Avivagemittel können alle in der Textiltechnik üblichen Mittel Anwendung finden, von denen bekannt ist, dass sie die Gleiteigenschaften günstig beeinflussen. Als solche können beispielsweise Gemische von äthoxylierten gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren mit Fettalkoholen und Fettsäureestern oder organische Phosphorsäureester oder Mischungen derselben genannt werden.
Die Menge an Avivagemittel, die aufgetragen wird, wird zweckmässig im Bereich von 0, 4 bis 1, 5 Gew.-%, vorzugsweise von 0, 5 bis 0, 8 Gew.-% Feststoff, bezogen auf das Flächengewicht, gehalten.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens ist darin zu sehen, dass es sich sehr gut mit den üblichen Herstellverfahren von Endlosfadenvliesen kombinieren lässt. Bei der Herstellung dieser Vliese werden ja die Fäden meist auf einer als Sieb ausgebildeten, bewegten Fläche in Wirrlage abgelegt, wobei bei vielen der bekannten Verfahren eine Saugwirkung auf das Vlies ausgeübt wird, um die Ablage zu erleichtern. An diese Saugzone lässt sich unter Benutzung dieses für die Bildung des Vlieses ohnehin erforderlichen Saugsystems unmittelbar eine zweite Saugzone für die Durchführung der Avivierung anschliessen. Die beiden Saugzonen müssen allerdings streng getrennt sein, um ein Durchschlagen des Avivagemittels in den Ablagebereich zu verhindern. Dies kann zweckmässig durch Zwischenschaltung einer Trennzone geschehen.
Besonders bewährt haben sich hiebei rotierende Saugtrommeln, die in zwei getrennte Saugsektoren unterteilt sind. Eine solche, für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ge-
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und wird durch die Abdeckung --7-- teilweise so überdeckt, dass 2 getrennte Saugzonen entstehen, die nur einen Teil der Trommeloberfläche ausmachen. Von diesen Saugzonen dient die in Arbeitsrichtung gesehen erste Saugzone -2-- der Ablage der frisch gesponnenen und verstreckten Fäden, die über die Fadenzuführeinrichtung --5-- an die Oberfläche der Trommel-l-herangeführt werden und auf dieser Oberfläche senkrecht auftreffen. Diese Saugzone --2-- ist von der zweiten Saugzone --3-- durch den Trennsektor --4-- getrennt.
Das Vlies, das sich im Bereich der ersten Saugzone --2-- gebildet hat, wird auf der perforierten Trommeloberfläche über den Trennsektor --4-zur zweiten Saugzone --3-- transportiert. Im Bereich über dieser Saugzone wird durch geeignete Einrichtungen --6--, wie z. B. Zerstäuberdüsen oder mechanische Zerstäuber ein Avivagenebel erzeugt, der durch den im Trommelinneren herrschenden Unterdruck durch das Vlies hindurchgesaugt wird. Nach Verlassen der Saugzone --3-- wird das Vlies an einer Stelle der Trommeloberfläche, an der durch die Abdeckung --7-- kein Unterdruck mehr wirksam wird, mit Hilfe der Transporteinrichtung --8-- von der Trommeloberfläche abgehoben und zur Nadelmaschine gebracht, wo auf einmal oder stufenweise die Verfestigung bis zum gewünschten Vernadelungsgrad vorgenommen wird.
Die beiden Saugzonen --2 und 3-- zusammen machen üblicherweise weniger als die Hälfte der Trommeloberfläche aus. Vorzugsweise betragen die Winkel a und ss zusammen etwa 100 bis 130 , vorzugsweise 110 bis 120 , wobei beide Saugzonen (--2 und 3--) annähernd gleich lang sind. Zweckmässig werden die Fäden am Scheitelpunkt der Trommel --1-- abgelegt. Beträgt dann die Summe von a und ss unter 120 , so wird das Vlies etwa auf Höhe des Mittelpunktes der Trommel in Arbeits-
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die entgegengesetzte Seite der Trommel
Das erfindungsgemässe Verfahren ist für Spinnvliese aus allen für die Spinnvliestechnik geeigneten Kunststoffmaterialien, wie z. B. für Spinnvliese aus Polyamiden, Polyester oder Polyolefinen, insbesondere aus Polypropylen, anwendbar.
Beispiel : Aus Polypropylen wurden über eine Schmelzspinnanlage mit nachfolgender aerodynamischer Abzugs- und Verstreckeinrichtung und Ablage 3 Spinnvliese mit einem Flächengewicht von 180,290 und 700 g/m2 erzeugt. Die Filamentfestigkeit betrug 18 pN/dtex. Als Ablageeinrichtung diente eine mit einer Umdrehungszahl von 3, 8, 3, 1, 1, 5 rotierende Siebtrommel, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, mit einem Durchmesser von 1400 mm und einer Ablagebreite von 2646 mm, wobei die Ablage auf einem Sektor der Siebtrommel mit dem Winkel von 600 erfolgte (2), an dem ein Unterdruck von 1500 pa (Differenzdruck) herrschte.
Nach Passieren des an diese erste Saugzone --2-anschliessenden Trennsektors --4-- mit dem Winkel ss von 5 erreichte das Vlies die zweite Saugzone --3-- mit dem Winkel von 50 . In dieser Saugzone herrschte ein Unterdruck von 400 pa. Oberhalb des Saugbereiche dieser Zone wurde über einen mechanischen Zerstäuber --6-- ein Nebel einer 10%igen Lösung eines üblichen Avivagemittels auf Basis Phosphorsäureester erzeugt, wobei die Nebeldichte in Abstimmung zum Unterdruck und zur Vliesgeschwindigkeit so gehalten wurde, dass die Auftragsmenge an Avivage auf bzw. in dem Vlies 0,6 bis 0,7 Gew.-% an Feststoff, bezogen auf das Flächengewicht des Vlieses, betrug.
Nach Verlassen der Saugzone --3-- wurde das Vlies über ein Förderband --8-- von der Trommeloberfläche abgenommen und der Nadelmaschine zugeführt,
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15 x 18 x 36/3 Zoll cb vernadelt wurde.
Dabei wurden folgende Daten eingehalten :
Nadelteilung : 6000 Nadeln/Laufmeter/Arbeitsbreite
Hubfrequenz : 1000 Hübe/min.
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<tb>
<tb>
Einstiche/cm2
<tb> 100 <SEP> 200 <SEP> 300 <SEP> 400 <SEP> - <SEP> 700 <SEP>
<tb> Einstichtiefe <SEP> in <SEP> mm
<tb> für <SEP> Vlies <SEP> mit <SEP> 180 <SEP> g/cm2. <SEP> 11 <SEP> 12 <SEP> 13 <SEP> 14
<tb> 290 <SEP> g/cm2 <SEP> 12 <SEP> 13 <SEP> 14 <SEP> 15
<tb> 700 <SEP> g/cm2 <SEP> 12 <SEP> 14 <SEP> 15 <SEP> 16
<tb>
Nach je 100 Einstichen/cm"wurde die Streifenzugfestigkeit des Vlieses nach DIN 53857 bestimmt (Vlies A) und mit unbehandeltem Vlies verglichen (Vlies U).
Als weiterer Vergleich dazu wurden Vliese gleichen Flächengewichtes nicht aviviert, sondern gleich der Nadelmaschine zugeführt, wo sie zunächst mit 50 Einstichen/cm2 unter gleichen Bedingungen wie oben vorvernadelt wurden. Anschliessend wurde die gleiche Menge des gleichen Avivagemittels, jedoch unter Zuhilfenahme von Düsen unter Druck, oberflächlich aufgetragen. Anschliessend wurde weiter vernadelt, wobei bei der ersten Passage mit 50 Einstichen/cm2, bei allen weiteren Passagen mit 100 Einstichen/cm2 vernadelt wurde (Vlies B). Die Bedingungen der Vernadelung waren gleich wie bei Vlies A.
Die bei Prüfung der Streifenzugfestigkeit erhaltenen Werte mit den Vliesen A, U und B werden in den nachfolgenden Tabellen einander gegenübergestellt.
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Tabelle 1 Streifenzugfestigkeit nach DIN 53857 für Vlies mit
Flächengewicht 180 g/m2 in N
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<tb> Einstiche/cm <SEP> 2 <SEP> Vlies <SEP> A <SEP> Vlies <SEP> B <SEP> Vlies <SEP> U
<tb> 100 <SEP> 570 <SEP> 260 <SEP> 100
<tb> 200 <SEP> 600 <SEP> 350 <SEP> 170
<tb> 300 <SEP> 710 <SEP> 360 <SEP> 200
<tb> 400 <SEP> 680 <SEP> 350 <SEP> 100
<tb> 500 <SEP> 650 <SEP> 100 <SEP> 10
<tb> 600 <SEP> 520 <SEP> 100
<tb> 700 <SEP> 400 <SEP> 10
<tb>
Tabelle 2 Streifenzugfestigkeit nach DIN 53857 für Vlies mit
Flächengewicht 290 g/m'in N
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<tb>
<tb> Einstiche/cm'Vlies <SEP> A <SEP> Vlies <SEP> B <SEP> Vlies <SEP> U
<tb> 100 <SEP> 700 <SEP> 550 <SEP> 200
<tb> 200 <SEP> 880 <SEP> 560 <SEP> 250
<tb> 300 <SEP> 950 <SEP> 590 <SEP> 240
<tb> 400 <SEP> 1000 <SEP> 570 <SEP> 200
<tb> 500 <SEP> 970 <SEP> 450 <SEP> 100
<tb> 600 <SEP> 920 <SEP> mu
<tb> 700
<SEP> 750 <SEP> mu
<tb>
Tabelle 3 Streifenzugfestigkeit nach DIN 53857 für Vlies mit
Flächengewicht 700 g/m2 in N
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<tb>
<tb> Einstiche/cm <SEP> 2 <SEP> Vlies <SEP> A <SEP> Vlies <SEP> B <SEP> Vlies <SEP> U
<tb> 100 <SEP> 1000 <SEP> 710 <SEP> 200
<tb> 200 <SEP> 1150 <SEP> 770 <SEP> 150
<tb> 300 <SEP> 1280 <SEP> 820 <SEP> 100
<tb> 400 <SEP> 1250 <SEP> 810 <SEP> 20
<tb> 500 <SEP> 1150 <SEP> mu
<tb> 600 <SEP> 1120 <SEP> 460
<tb> 700 <SEP> 1050 <SEP> 230
<tb>