Verfahren zur Herstellung hochelastischer Vliesstofe Die Herstellung hochelastischer Faserflächengebilde wurde bei der Vliesstoffherstellung von der Binde mittelseite her durch Verwendung von elastomeren Bindemitteln versucht. Infolge der Wirrfaserstruktur mit gleichzeitiger mehr oder weniger starker Verfilzung der Textilfasern blieb der Elasbizitätsgrad im unteren Bereich.
Die Verarbeitung von hochelastischen Fasern war jedoch mit den herkömmlichen Vliesbildungsma- schinen nicht ohne Zerstörung der Stapellänge möglich bzw. nur unter Inkaufnahme von Festigkeitsverlusten durchführbar.
Es wurde auch bereits der Vorschlag gemacht, Garne oder Stränge aus elastomeren Werkstoffen durch Aus spritzen von Lösungen von Kautschuk bzw. Kautschuk ersatzmassen in flüchtigen organischen Lösungsmitteln mit Hilfe von Sprühdüsen herzustellen. Hierbei wird der aus dem Düsenloch austretende Lösungsstrahl durch schraubenförmig bewegte Gasströme in Querrichtung aufgerissen und zu Fasern wechselnder Länge aufgeteilt. Infolge starker Anfangsklebrigkeit der Elastomeren Fa serrohstoffe hängen jedoch die Fasern nach dem Ver lassen der Sprühdüsen an den Berührungspunkten zu sammen, so dass bei der starken Turbulenz der Luft ströme die Herstellung gleichmässiger Faserprodukte nicht möglich ist. Durch Verdunstung der Lösungs mittel wird dieser Vorgang noch weiter erschwert.
Eine gleichmässige Faserverteilung im Fertigvlies hängt jedoch weitgehend davon ab, dass möglichst viele Einzelfasern voneinander unbeeinflusst ihren Platz suchen können, so dass eine statistische Verteilung gewährleistet wird.
Erfindungsgemäss können diese Schwierigkeiten bei der Herstellung hochelastischer Faservliese vermieden werden. Das entsprechende Verfahren ist gekennzeichnet durch Ausspinnen von schwach vernetzten Polyuretha- nen mit Hilfe von mehreren parallelen Saugspinndüsen und Verstreckung durch Führung der Fadenscharen mit Hilfe an jeder Lochreihe der Einzeldüse beidseitig anfassender hin und her schwingender schnell bewegter Luftbänder dergestalt, dass die Fadenscharen jeder Ein zeldüse mit denen der Nachbardüse in parallelen geraden Reihen geführt werden und erst bei der Vliesbildung miteinander in Berührung kommen.
Als Rohstoffe für dieses Verfahren eignen sich insbesondere solche Polyurethane, die im Augenblick des Verspinnens nicht oder nur schwach vernetzt sind und die gegebenenfalls während und/oder nach der Vliesbildung noch weiter vernetzt werden. Es werden z. B. Makrodüsocyanate aus Polyestern bzw. Polyäthern mit der zur Vernetzung notwendigen Menge an Glykolen oder Diaminen versetzt und im flüssigen Zustand ver sponnen, während die Vernetzungsreaktion im Gange ist und bevor sie zu weit fortgeschritten ist.
Es können aber auch bereits schwach vernetzte, im wesentlichen lineare, thermoplastische Polyurethane verarbeitet wer den, die auch nach der Vliesbildung nicht mehr weiter vernetzt werden, um spezielle Eigenschaften zu errei chen. So ist es möglich, durch Verwendung geeigneter Mischungen die Eigenschaften des Endproduktes vom hochvernetzten Elastomeren zum mehr thermoplasti schen Material zu variieren.
Zur Herstellung dieser Faservliese wird die Poly- urethanschmelze oder flüssige Reaktionsmischung einer nebeneinanderliegenden Reihe von mehreren Spinndüsen zugeführt, wobei jede Spinndüse aus einer geradlinigen Reihe von mehr als 100 Löchern von etwa 0,4 mm Durchmesser in einem gegenseitigen Lochabstand von 2 mm besteht, so dass sich parallele gerade Reihen von Fadenscharen bilden. Auf beiden Seiten der Loch reihe ist je ein Luftschlitz von 0,3 mm öffnungsbreite, und zwar in einem Abstand von 0,5 mm von der Loch reihe angebracht.
Die Düse ist auf die jeweilige Tempe ratur der Polyurethanschmelze bzw. des Polyurethan- reakbionsgemisches aufgeheizt. Aus den beiden Luft schlitzen wird Luft ausgepresst, die auf dieselbe Tempe ratur vorerhitzt wurde, so dass sich zu beiden Seiten jeder Fadenschar schnell bewegte Luftbänder bilden. Der Luftdruck wird dabei so eingestellt, dass die Luft geschwindigkeit beim Verlassen der Luftschlitze min destens 5fach höher ist als die Geschwindigkeit der Fäden beim Verlassen der Spinnlöcher.
Der Abstand der geraden Spinnreihen voneinander beträgt minde stens 60 mm, um eine saubere Trennung der aus jeder einzelnen Spinndüse kommenden Fadenbahn zu ge währleisten. Ausserdem wird die aus jeder Spinnreihe kommende Fadenschar mindestens 20 mm nach dem Verlassen der Spinnlöcher in einen länglichen Führungs kanal eingeführt, der die die Beschleunigung und Füh rung der Spinnfäden bewirkende Luft an einer uner wünschten Ausbreitung hindert. Dadurch wird auch eine gegenseitige Berührung der Fäden auf ein Minimum gehalten bzw. verhindert, da die noch reaktiven Poly- urethanfäden beim gegenseitigen Berühren verkleben würden.
Der jeder Spinndüsenreihe zugeordnete Luft führungskanal hat :etwa folgende Abmessungen: 50 mm Plattenabstand, 600 mm Länge und eine Breite von jeweils 10 mm an beiden Seiten mehr als die Reihen länge der Spinnlöcher. Jeder Luftkanal hat sowohl an seinem Eintritt- als auch Austrittsende auf beiden Seiten der Fadenbahn Luftschlitze, durch die weitere Luft ströme tangential zur Filamentflugrichtung eingeblasen werden können. Mit Hilfe dieser Luftströme ist es möglich, sowohl die Fäden vom gegenseitigen Berühren abzuhalten als auch ein Anhängen an die Wandung sowohl der Spinndüsen als auch der Führungskanäle zu unterbinden.
Jedes Anhängen bewirkt nämlich bei der hohen Anfangsklebrigkeit des Materials Knoten bildung mit nachfolgender Vliesverzerrung. Es handelt sich also um einen Spinn- und Verstreckungsvorgang mit Hilfe und innerhalb schnell bewegter gerichteter hin und her schwingender Luftbänder.
Eine Prinzipskizze einer erfindungsgemässen Appa ratur zeigt Abb. 1 im Schnitt. Bei a bzw. b wird die Spinnmischung bzw. Schmelze den Düsen zugeführt. Bei j treten die Fäden aus, wobei der Punkt j einen Schnitt durch die geradlinige Reihe der Spinnlöcher darstellt. In die Kammern c wird heisse Luft eingeführt, die zu beiden Seiten der Punkte j durch die Schlitze in Form schnell bewegter Luftbänder austritt und die Fadenscharen in die Führungskanäle h einführt.
Die Führungskanäle h tragen an Ober- und Unterseiten Luftkammern d, durch die zusätzliche Luft tangential zur Faserflugrichtung eingepresst wird, um ein Anhaften der Fadenbahnen f an den Wandungen zu verhindern. Auf dem Siebband wird an der Stelle g die Luft abge saugt und das Faservlies k gebildet.
Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Verfahrens besteht darin, dass hochelastische Fasern mit anderen Fasern während der Herstellung gemischt werden kön nen, um besondere Eigenschaften zu erzielen. So ist es möglich, an den Stellen a und b verschiedene Poly mere einzuspritzen, z. B. in die Düse a Polyurethan und in die Düse b Polyamid. Durch Schwenkung der Führungskanäle - wie bei i angedeutet - können die Fadenscharen jeder einzelnen Düse am Auftreffort g miteinander gemischt werden.
Es zeigte sich, dass die Anfangsklebrigkeit der frisch gebildeten Polyurethan- fasern derartig hoch ist, dass sie sich beim Auftreffen auf das Siebband sowohl gegenseitig als auch mit den ande ren Fasern fest verbinden. Auf diese Art erhält man ohne zusätzliche Bindemittel reissfeste Vliesstoffc mit sehr guter Lagenfcstigkeit.
Durch die Eigenart des vorliegenden Verfahrens gekennzeichnet durch gerade Flugbahnen von parallelen Fadenscharen, wobei jede Fadenschar chemisch und physikalisch von der anderen verschieden sein kann und wobei jede Fadenschar sowie die Fäden jeder Schar von den anderen bis zum Moment der Vliesbildung getrennt. werden, ist eine gesteuerte Gleichmässigkeit der Faserverteilung und Durchmischung ermöglicht.
Da durch unterscheidet sich das vorliegende Verfahren von anderen bekannten Verfahren der Vliesbildung. Dieser Vorteil kommt natürlich besonders bei Einmischung klebriger Fasern zur Geltung, wo durch separate par allele Führung eine Vliesbildung ermöglicht wird, wo erst im Moment der eigentlichen Vliesbildung die Klebe fasern mit den anderen in Berührung kommen, so dass eine unerwünschte Wolken- oder Garnbildung vermie den wird.
<I>Beispiel 1</I> Granulat aus 100 Teilen eines Kondensationspro duktes auf Basis Adipinsäure-Äthylenglykol-Polyester und Diphenylmethan-4,4'-Diisocyanat vernetzt mit 30 Teilen Butan-1,4-Diol wurde auf einer Schneckenpresse bei einer Temperatur von 180 C aufgeschmolzen und bei einer Temperatur von 200 C vier Spinnpumpen zugeführt. Die Spinnpumpen förderten die Schmelze auf vier auf 205 C aufgeheizte Spinndüsen, die par allel zueinander in einem Abstand von 80 mm ange ordnet waren.
Jede der Spinndüsen bestand aus einer geradlinigen Lochreihe von 160 Löchern von 400 ,a. Durchmesser, die einen gegenseitigen Abstand von 2 mm hatten, so dass jede der vier Längsdüsen eine gerade Lochreihe von 320 mm Länge hatte. Jeder Loch reihe war beidseitig ein ihr parallel laufender Luft schlitz von 0,3 mm Durchmesser und 340 mm Länge zugeordnet, wobei die Luftschlitze einen Abstand von 0,5 mm von der Lochreihe hatten. Den Luftschlitzen wurde auf 205 C aufgeheizte Luft mit einem Druck von 0,8 atü zugeführt, so dass aus beiden Schlitzen je ein bandförmiger etwa 340 mm breiter Luftstrom aus trat.
Aus der Lochreihe wiederum trat eine Reihe von zunächst noch geschmolzenen Polyurethan-Filamenten aus, die nunmehr beidseitig von den bandförmigen, mit einer Geschwindigkeit von etwa 5000 m/min aus tretenden Luftströmen nach vorn gerissen wurden. Die Filamente wurden dabei von einem Querschnitt von 400 ic auf etwa 30 ,u verstreckt. Da die Filamente sehr stark klebrig waren und beim gegenseitigen Berühren sofort aneinander haften würden, musste eine durch Reibung der benachbarten Luftschichten entstehende Turbulenz ausgeschaltet werden.
Zu diesem Zweck wurde die Fadenschar jeder einzelnen Düse zusammen mit den sie beidseitig einhüllenden bandförmigen Luft- strömen in längliche Führungskanäle eingebracht, die in einem Abstand von 20 mm von den Düsenbohrungen entfernt angebracht waren. Die Luftkanäle hatten fol gende Innenabmessungen: 50 mm Plattenabstand, 340 mm Breite, 600 mm Länge, so dass sie die Faden schar jeder Einzeldüse sowie deren zugeordnete Luft ströme aufnehmen konnten. Zusätzlich wurden nun noch die Innenwandungen jedes Luftkanals mit weiteren kal ten Luftströmen bespült mit Hilfe von je zwei an Ein lauf- und Auslaufseite angebrachten Luftschlitzen von 0,3 mm Schlitzhöhe.
Die Schlitze waren unter einem Winkel von 10 angebracht, so dass eine zur Faser flugrichtung tangential auftreffende Luftspülung erzeugt wurde. Der aufgepresste Luftdruck betrug in diesem Fall 3 atü auf die Schlitze. Durch diese Massnahmen konnte ein gegenseitiges Verschlingen sowie Berühren der Einzelfilamente jeder der Düse zugeordneten Schar verhindert werden. Da jede Einzeldüse einen ihr zuge ordneten Kanal hatte, war sowieso das Verschlingen der Fäden benachbarter Düsen unmöglich.
Die Vlies- bildung erfolgte nunmehr nach dem Verlassen der Luft- kanäle, und zwar wurden Fasern und Luftströme mit Hilfe eines Siebbandes mit darunterliegender Absaugung getrennt. Das Siebband war in einer Entfernung von 700 mm nach Auslaufende der Luftkanäle angebracht. Die gegenseitige Verfilzung der von den Nachbardüsen stammenden Fäden wurde dadurch erreicht, dass die Luftkanäle gleichmässig im selben Rhythmus geschwenkt wurden, wobei am Einlaufende der Drehpunkt war und das Auslaufende einen Weg von 30 mm beschrieb.
Die Filamente waren beim Auftreffen auf das Siebband noch derart klebrig, dass sie sich gegenseitig verfestigten zu einem gleichmässig verfilzten Vlies aus endlosen Polyurethanfäden.
Beim anschliessenden Liegenlassen an der Luft findet weitere Vernetzung der Polyurethan-Moleküle statt. Es ist der immer in der Luft vorhandene Wasserdampf, der diese weitere Vernetzung bewirkt. Man kann aber auch die Fäden direkt in Wasser einspinnen.
<I>Beispiel 2</I> Hierbei wurde dieselbe Apparatur wie bei 1 benutzt, nur wurden den Düsen 1 und 3 das oben beschriebene Polyurethan und der Düse 2 und 4 Polycaprolactam zugeführt. Die Arbeitsbedingungen der Düse 2 und 4 waren wie folgt: Düsentemperatur 230 C. Düsenluft temperatur 230 C. Es wurde hierbei beim Auffangen ein im Verhältnis 1 : 1 gemischtes Vlies aus endlosen Polyurethan- und Polyamid-Filamenten hergestellt, das mit Hilfe der darin enthaltenen Polyurebhan-Filamente verfestigt war.