Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von durchbrochenen gemusterten Nonwovens Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von durchbrochenen gemu sterten Nonwovens aus natürlichen oder synthetischen Fasern oder Mischungen davon durch Behandlung eines Faservlieses auf einem mit Öffnungen versehenen Musterungsbildner mit einem nicht komprimierbaren fliessfähigen Medium,
auf eine Vorrichtung zur Aus führung dieses Verfahrens sowie auf die nach diesem Verfahren hergestellten Nonwovens.
Die Technologie der Papierherstellung lehrt die Verwendung von Wasser um kurze Fasern auf Sieben in Form einheitlicher, ungewobener Papierblätter abzu legen. In Erweiterung dieses Standes der Technik leh ren die US Patentschriften Nrn. 2 862 251 und 3 033 721 das Besprühen von Faservliesen, welche in einem Abstand von ungefähr 10 cm von Sprühdosen auf gelochten Platten liegen, mit Wassertröpfchen aus festen Kegelsprühdosen, denen das Wasser mit einem Druck von 5-7 kg/cm2 zugeführt wird,
um durch die Wasserströmung die Fasern in die Öffnungen der Un terlage zu tragen. Dermassen hergestellte Flächenge bilde bestehen aus Faseragglomeraten und Gruppen von praktisch parallelen Fasern von garnähnlichem Aussehen, welche die Agglomerate untereinander ver binden. Diese Faseragglomerate entstehen durch die Schwemmkraft des fliessenden Wassers auf der Ober fläche der gelochten Unterlage. Die nach diesem Ver fahren gebildeten Produkte von geringem Gewicht sind selbsttragend, haben jedoch ohne zusätzliche Anwen dung von Bindemittel keine genügende Festigkeit, um für textile Verwendungszwecke geeignet zu sein.
Die US Patentschrift Nr. 3 081515 beschreibt die Herstellung von Nonwovens mit einem vorbestimmten Lochmuster. Die Fasern in diesem Nonwoven sind im Gleichgewicht und zeigen keine Neigung, sich gegen einander zu verschieben. Dieses Nonwoven ist wohl selbsttragend, zeigt jedoch für viele Verwendungs- zwecke keine genügende Festigkeit und für textile Zwecke wird die Verwendung von Bindemitteln vorge schlagen.
Die vorliegende Erfindung verschafft ein ökonomi sches Verfahren zur direkten. Umwandlung von bau schigen Fasermaterialien: in zusammenhängende, hoch stabile, starke Flächengebilde aus Fasern, welche ohne den Einsatz konventioneller Verfahrensschritte wie Weben, Wirken oder ähnlichem und ohne die Notwen digkeit spezieller Bindemittel, die Eigenschaften von Geweben aufweisen. Diese Nonwovens besitzen ohne die Verwendung von Bindemitteln Festigkeit und Dra- pierfähigkeit von textilen Geweben.
Derartige Verfah ren und Produkte waren bisher unbekannt.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung solcher Nonwovens ist dadurch gekennzeichnet, dass das nicht komprimierbare fliessfähige Medium in Form eines oder mehrerer säulenförmiger Strahlen mit einem totalen Divergenzwinkel von höchstens 5 angewendet wird,
welche aus Austrittsöffnungen mit einer Ge schwindigkeit von mindestens 3000 cm/sek austreten und das Faservlies mit einem Aufpralldruck von min- destens
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beaufschlagen. Das Faservlies kann in: irgendeiner beliebigen Form aus textilen Endlosfilamenten, Stapelfasern, Garnen oder mehrschichtigen Zusammensetzungen derartiger Vliese vorliegen.
Es können auch Mischungen von chemisch verschiedenen Fasern, von unterschiedlicher Länge, Titer und anderen Eigenschaften verwendet werden. Das Vlies kann aus einer oder mehreren Schichten bestehen und ein Netz oder anderweitiges Verstärkungsmaterial enthalten, welches durch das er- findungsgemässe Verfahren selbst nicht verändert wird.
Eine zur Ausführung des erfindungsgemässen Ver fahrens geeignete Vorrichtung ist dadurch gekennzeich net, dass sie einen mit Öffnungen versehenen Muste rungsbildner zur Aufnahme eines Faservlieses und einen mit seiner dem Musterungsbildner am nächsten liegenden Fläche in einem Abstand von weniger als 15 cm angebrachten Verteiler aufweist,
wobei Mittel zur Belieferung des Verteilers mit einem nicht-kompri- mierbaren Medium unter einem Druck von wenigstens 14 kg/cm2 vorgesehen sind, und im Verteiler eine An zahl von Austrittsöffnungen in Abständen von <I>0,25-2,5</I> mm untereinander angebracht sind, durch welche säulenförmige Strahlen des nicht-komprimier- baren Mediums in Richtung auf den Musterungsbildner gespritzt werden können, und dass Antriebsmittel vor handen sind, um den.
Musterungsbildner und das auf diesem zu liegen kommende Faservlies unter den Ver- teileraustrittsöffnungen hindurchzufahren.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Musterungsbildner aus einer perforierten Platte oder einem feinen Drahtsieb reit 3,8-620 Löehern/cm2, wel che in einem einheitlichen Muster angeordnet sind und. eine Öffnungsfläche von 10-98<B>%</B> ergeben. Bei einer Ausführungsform beträgt die grösste Abmessung der Löcher 0,025-0,65 cm.
Als Aufpralldruck wird die Kraft pro Flächen einheit bezeichnet, mit welcher das fliessfähige Medium auf die Oberfläche des Vlieses prallt. Der Aufprall druck ist gleich der Aufschlagkraft des Mediumstrahls geteilt durch den wirksamen Querschnitt dieses Strahls auf Höhe der Vliesoberfläche. Die Aufschlagkraft des Mediumstrahls kann experimentell festgestellt werden,
indem die Schale einer Waage in bekanntem Abstand unterhalb der Austrittsöffnung des Strahls aufgestellt und von diesem beaufschlagt wird und die zur Aus balancierung der Waage benötigte Kraft gemessen wird.
Die gemessene. Aufschlagkraft ist mathematisch äqui- valent zum Durchflussmoment des Strahls auf der Ebene der Waage, vorausgesetzt, dass der Aufprall zwischen Mediumstrom und Waage unelastisch ist.
Der Durchflussmom-nt ist das Ausmass des Durchflusses durch eine quer zum Mediumstrahl liegende Ebene und kann aus dem Durchlauf einer bestimmten Me- diummenge durch eine bestimmte Austrittsöffnung in einem bestimmten Zeitabschnitt errechnet werden.
Der Aufpralldruck kann bestimmt werden, indem die gem _ssene oder errechnete Aufschlagskraft durch den wirksamln Qu,rschnitt des Mediumstrahls, dort wo dieser auf das Vlies auftritt, dividiert wird.
Er errech net sich aus der Formel
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worin o für die Dichte der Flüssigkeit, V für die Fliessgeschwindigkeit an der Düsenöffnung, A für den Querschnitt des Flüssigkeitsstromes an der Düsenöff nung und a für den Querschnitt des Flüssigkeitsstromes am Aufpralldruck auf das Vlies stehen.
Der Querschnitt des Mediumsstroms kann mit Leichtigkeit auf Fotografien von diesem Strahl be stimmt werden.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren: er haltenen Nonwovens hoher Festigkeit werden mit säu lenförmigen Strahlen erzielt. Derartige Strahlen werden erhalten, indem ein nicitkomprimierbares Medium wie beispielsweise Wasser, mit hohem Druck durch öffnun- gen von geringem Durchmesser gepresst wird.
Vorzugsweise sind diese Austrittsöffnungen von rundem Querschnitt. Der Strahl kann aus diesen Aus trittsöffnungen zusammenhängend, unzusammenhän gend oder pulsierend austreten. Unter dem Begriff säulenförmig wird verstanden, dass die Strahlen einen totalen Divergenzwinkel von höchstens 5 aufweisen.
Besonders starke und ober- flächliche Nonwovens werden mit Hochdruckmedien- strahlen erhalten, welche einen Divergenzwinkel von höchstens 3 aufweisen. Die säulenförmigen Strahlen setzen die Luftwirbelbildung an der Oberfläche des Vlieses während der Behandlung auf ein Minimum herab.
Der Aufpralldruck variiert in Abhängigkeit vom Druck, mit welchem die Flüssigkeit der Austrittsöff nungen zugeführt wird, und in Abhängigkeit von Form und Zustand dieser Austrittsöffnung. In der nachste henden Tabelle werden die Variationen des Aufprall- druckes in Abhängigkeit vom Wasserdruck für säulen förmige Strahlen angeführt.
Der Aufpralldruck wurde hierbei in einem Abstand von. 5,1 cm von der Aus trittsöffnung, welche einen Durchmesser von 0,0127 cm aufweist, gemessen:
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Wasserdruck <SEP> Aufpralldruck
<tb> kg/cm2 <SEP> kg <SEP> - <SEP> m/sek= <SEP> cm=
<tb> 7,04 <SEP> 6,0
<tb> 14,08 <SEP> 12,0
<tb> 21,12 <SEP> 16,1
<tb> 28,16 <SEP> 18,4
<tb> 35,20 <SEP> <B>19,7</B>
<tb> 42,24 <SEP> 20,4
<tb> 49,28 <SEP> 21,0
<tb> 56,32 <SEP> 21,9
<tb> 63,36 <SEP> 22,5 Es wurde gefunden, dass diffuse Wasserstrahlen von niedrigem Aufpralldruck aus konventionellen Düsen für kegelförmiges Sprühen mit Durchsätzen von bis zu 191/min und Drücken von bis zu 10,
5 kg/cm2 zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens nicht geeignet sind. Derartige Strahlen haben nicht ge nügend Aufpralldruck und schleppen grosse Mengen Luft mit sich.
Dies ergibt starke Luftbewegung an, der Oberfläche des Vlieses und führt zu Ungleichmässig- keiten im endgültigen Nonwoven. Derartige Ungleich mässigkeiten können durch Zwischenschaltung eines gewobenen Drahtnetzes oder anderen perforierten Ge genstandes zwischen Vlies und Austrittsöffnungen ver mindert werden, jedoch hat dies die unerwünschte Nebenwirkung, den Aufpralldruck an der Vliesoberflä- ehe herabzusetzen.
Eine konventionelle Kegeisprüh- düse mit einem Divergeazwinkel von 22 , welche Was ser mit einem Durchsatz von 3,791/min unter einem Druck von 7,04 kg/cm2 versprüht, ergibt einen Auf pralldruck von nur
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Wenn man zwischen die Sprühdüse und das Vlies ein Sieb mit 79X79 Drähtenicm einschaltet, wird der Auf pralldruck auf etwa
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herabgesetzt.
Die nach dem erfindungsgemässen Ver fahren erhaltenen Nonwovens können unter Verwen dung derartiger Düsen nicht erzielt werden.
Der durch das Medium ausgeübte Aufpralldruck kann durch Veränderung des Durchmessers der Aus trittsöffnung, des Drucks des Mediums, des Abstandes zwischen Austrittsöffnung und. Vlies, und des Medi ums, reguliert werden. Andere Variablen des erfin- dungsgemässen Verfahrens bestehen in der Anzahl und Richtung der Durchgänge des Vlieses unter den Strah len und in der Oberflächenbeschaffenheit der als Musterungsbildner dienenden Unterlage.
Im allgemei nen können Vliese mit einem Flächengewicht von 8,5 g/m2 oder weniger bis zu ungefähr 406 g/m2 Oder mehr aus natürlichen, Cellulose-, und/oder vollständig aus synthetischen Fasern mit Leichtigkeit unter Ver wendung - von Wasser in den nachstehenden Bedin gungsbereichen verarbeitet werden:
Durchmesser der Austrittsöffnung 0,0076-0,076 cm Abstand der Austrittsöffnungen 0,025 -0,25 cm Wasserdruck 7-880 kg/cm2 Abstand zwischen Vlies und Austrittsöffnungen 0-15,2 cm Zahl der Durchgänge 1-100 In einer bevorzugten. kontinuierlichen Ausführungs form wird das Vlies auf einer Unterlage unter mehre ren oszillierenden Mediumstrahlen hindurchgeführt. Bei diesem Verfahren werden viele Bereiche starker Faserverschlingung erhalten.
Es können viele Serien von Mediumstrahlen eingesetzt werden, um zu erzielen, dass die durch die Wirkung eines Strahls erhaltenen Bereiche verschlungener Fasern an solche Bereiche an- stossen, welche durch die Wirkung anderer Strahlen gebildet wurden, oder diese Bereiche sogar überlappen.
Je höher der Modul und/oder Titer der Fasern, umso höher wird, der zur Behandlung benötigte Auf- pralldruck und umso länger die nötige Behandlungs- zeit. Gekräuselte Fasern sind vorzuziehen.
Ebenfalls steigt die zur Durchdringung des Vlieses benötigte Kraft mit zunehmendem Gewicht oder Dicke des Vlieses.
Zur Verbesserung des nach dem erfindungsgemäs- sen Verfahren erhaltenen Nonwovens, können diese jeder beliebigen textilen Nachbehandlung unterzogen werden.
Bei Verwendung von Fasermischungen aus langen und kurzen Fasern wird eine überraschend hohe Ober flächenstabilität und Reissfestigkeit erhalten.
In Abhängigkeit von :der Art der verwendeten Un terlage können im erfindungsgemässen Verfahren ver schiedene Musterungen der Nonwovens erzielt werden. Die Fasermasse neigt dazu, sich während der Ver schlingung der Oberflächenbeschaffenheit des als Un terlage dienenden Musterungsbildners anzupassen. Wenn eine flache gelochte Platte verwandet wird, ver dichten sich die Fasern während der Verschlingung über den Öffnungen.
Dies kann die Fasern auf den fla- chen, urigelochten Teilen der Oberfläche dazu bringen, wischen den Bereichen verschlungener Fasern geradli nige Verbindungen zu bilden.
Ein: mit öffnungen versehener Musterungsbildner kann eine gelochte Platte, ein gewobenes Sieb, eine Wabenform oder ähnliches aus jedem Material, wel ches durch das im erfindungsgemässen Verfahren. ein gesetzte Medium nicht angegriffen wird, sein. Passen derweise wird eine gelochte Platte aus rostfreiem Stahl verwendet. Diese ist normalerweise flach, kann jedoch in dreidimensionaler Form verformt sein.
Die öffnun- gen im Musterungsbildner können jede gewünschte Form und Grösse aufweisen und können in jedem Musterungsbild, beispielsweise in parallelen oder ge staffelten Reihen, angeordnet sein.
Die Öffnungsfläche des gelochten Musterungsbild ners und die Grösse und Anordnung der Öffnungen müssen geeignet gewählt werden, um den Fasern des Vlieses zu erlauben, sich in Form des gewünschten Musters anzuordnen.
Die Durchführbarkeit des erfindungsgemässen Ver fahrens wird durch die Verwendung unebener Muste rungsbildner verbessert und diese Verbesserung nimmt mit zunehmender Tiefe oder Höhe der Vertiefungen bzw. Erhöhungen zu. Bezeichnend für geeignete Musterungsbildner sind grobe, normale oder feingewo- bene Drahtnetze mit 1,18-31,4 Drähten eines Durch- messers von 0,0127-0,
0635 cm pro cm und einer öff- nungsfläche von 10-98 o/a. .Andere Beispiele sind perfo rierte Metallplatten mit runden Löchern im Bereich von 0,025-0,635 cm Durchmesser, welche in paralle len oder gestaffelten Reihen angeordnet sind und eine Öffnungsfläche von 10-98 % ergeben. Perforierte Plat- ten mit Schlitzen,
Dreiecken und/oder anders geform ten Öffnungen sind auch geeignet. Ausserdem ist es nicht nötig, dass alle Öffnungen in einer bestimmten Platte gleichen Durchmessers oder gleiche Form auf weisen. Gerillte Platten oder solche von anderer Ober flächenbeschaffenheit können auch verwendet werden.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren er haltenen Nonwovens sind gekennzeichnet durch Berei che, in denen Fasern solcherart mit anderen Fasern verschlungen sind, dass a) der Nichtein:dringwert (I) in den Bereichen ver- schlungener Fasern mindestens 0,5 und b) das Ausmass der Faserverschlingung (S) wenig stens 0,1 betragen.
In einer Ausführungsform sind die Bereiche ver schlungener Fasern voneinander getrennt und bilden ein Muster und das Vlies kann in einem vorbestimm ten Muster durchbrochen sein.
Die Bereiche verschlungener Fasern können durch garnähnliche Fasergruppen untereinander verbunden sein.
Das Faservlies kann aus kurzen und langen Fasern bestehen, wobei die kurzen Fasern in, grösserem Aus- mass in den Bereichen der höchsten Faserverschlin gung vorhanden sind.
In -dieser Ausführungsform sind die langen Fasern vorzugsweise endlose Filamente und die kurzen Fasern in der Länge von den zur Papierfabrikation verwende ten Fasern (üblicherweise weniger als 1,3 cm) wobei die ersteren 90-25 Gew.-()/o des Vlieses und die letzte ren den Rest darstellen.
Ein bevorzugtes Musterungsbild besteht in einem wiederholten Rapport von praktisch endlosen Rippen auf wenigstens einer Seite des Nonwovens, welche längs parallelen geraden Rillen verlaufen oder in einem wie derholten Rapport von längs den Rillen angeordneten öffnungen und zwischen den Rillen und den Öffnungen liegenden Bereich hoher Faserverschlingung, welche mit den praktisch endlosen Rippen verbunden sind.
Vorzugsweise enthält das Nonwoven wenigstens 50 Gew."/o Polyacrylfasern um hohe Flüssigkeitsauf nahme und geringe Tendenz zur Ausbreitung der Flüs sigkeit im ganzen Nonwoven zu erzielen, wo dieses wünschenswert scheint.
In einer höchst bevorzugten Ausführungsform be trägt das Flächengewicht nicht mehr als 170 g/m2, per 5 %-Sekanten-Modul in wenigstens einer Richtung vor- zugsweise weniger als
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die Biegelänge in wenigstens einer Richtung vorzugs- weise weniger als 2,0 cm,
die Streifen-Reissfestigkeit in einer Richtung vorzugsweise mehr als
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und die Zungen-Reissfestigkeit in wenigstens einer Richtung vorzugsweise mehr als
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Ein in bezug auf Festigkeit und Zusammenhalt von der Verschlingung zwischen den einzelnen Fasern ab hängiges Fasergebilde wird charakterisiert durch: das Ausmass an Reibung zwischen den einzelnen Fasern in den Bereichen höchster Verschlingung, was ein Mass für die Verschlingung darstellt;
die Wechselwirkung zwischen der Vollständigkeit der Verschlingung und der Zusammenwirkung von Fasern zwischen voneinander getrennten Verschlin- gungsbereichen in bezug auf die Widerstandsfähigkeit gegen Belastung.
I ist ein Mass für die Reibung zwischen den ein zelnen Fasern in den Bereichen verschlungener Fasern, und somit ein Mass für die Verschlingung. I be zeichnet das Verhältnis der Anzahl der beschriebenen Bereiche verschlungener Fasern, in welche in bezug auf die geprüfte Gesamtzahl eine bestimmte Nadel nicht eindringt.
Das Prüfverfahren besteht darin, eine bestimmte Nadel unter bestimmten Bedingungen auf bestimmte Bereiche fallen zu lassen, welche für die Struktur der Bereiche verschlungener Fasern repräsentativ sind. Dieser Versuch wird mit 25 verschiedenen von diesen Bereichen durchgeführt. I entspricht der Anzahl von. Bereichen, in welche die Nadel eingedrungen ist, divi diert durch 25.
S ist ein Mass der Faserverschlingung und -zu- sammenwirkung und wird ausgedrückt durch die Glei chung:
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Der Faktor für die Faserkonzentration (p) ist das Verhältnis des Gewichtes einer Flächeneinheit des ver schlungenen Bereiches :(W1) zum Gewicht einer Flä cheneinheit des gesamten Nonwovens (W2) d. h.
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Bei Nonwovens mit einheitlich verschlungenen Fasern entspricht p=1.
Die Dichte des Bereiches verschlungener Fasern wird mit (d) bezeichnet.
F , der Faktor der mittleren freien Faserlänge, ist ein Mass für die Faserzusammenwirkung unter Bela stung und wird in den Bereichen bestimmt, wo derar tige Fasern vorkommen, nämlich an Fasern zwischen den verschlungenen Bereichen.
Aus der Gleichung für S geht hervor, dass der Faktor der freien Faserlänge umgekehrt proportional zur Festigkeit steht, d. h. je grösser der Faktor der freien Faserlänge ist, umso weniger kann eine gute Faserzusammenwirkung erwartet werden.
Der 5 o/o-Sekanten-Modul ist der Sekanten-Modul bei 5 % Dehnung auf der bei er Streifen-Reissfestig- keitsprüfung mit einer Klemmengeschwindigkeit von 2,54 cm/min und einer Messlänge von 5,08 cm aufge zeichneten Spannungs/Belastungskurve. Die Streifen Reissfestigkeit wird auch nach dieser Methode unter Verwendung eines 1,27 cm breiten Streifens, bestimmt.
Die Zungenreissfestigkeit wird mit Mustern von 10,16 X 1,27 cm bei einer Messlänge von 2,54 cm und einer Klemmengeschwindigkeit von 25,4 cm/min be stimmt. Im Muster wird in der Prüfrichtung ein Schlitz angebracht und gegenüberliegende Seiten des Prüflings zwischen Klemmbacken geklemmt, wonach die zum Zerreissen benötigte Kraft gemessen wird.
Die Bestimmung der Biegelänge erfolgt nach ASTM Prüfnorm 1288-55 T.
<I>Charakterisierungsprüfungen</I> Der I -Test dient zur Prüfung der Bereiche ver schlungener Fasern eines Musters durch .das Nicht-Ein- -dringen einer Nadel. Die verwendete Nadel hat einen Schaft von 0,038 cm Durchmesser, mit einer konischen Spitze, deren Seiten in bezug auf die Längsachse einen Winkel. von. 26 aufweisen. Die Nadel steckt in einem Nadelfutter C der Bauart LS Starret und das Totalge wicht von Nadel und Futter beträgt 24 g. Diese Nadel wird in Verbindung mit einer 0,078 cm dicken Unter lagsplatte verwendet, welche Löcher von, verschiedenen Durchmessern, die auf der Platte angegeben sind, auf weist.
Zur Bestimmung des Nicht-Eindringwertes (I) wird ein Teil des Nonwovens markiert, welcher 25 runde Bereiche verschlungener Fasern aufweist. Der mittlere Durchmesser der Bereiche verschlungener Fasern wird anhand einer Vergleichsskala geschätzt und das Muster so auf die Unterlagsplatte gelegt, dass für hydraulisch hergestellte Nonwovens diejenige Seite gegen die Platte gekehrt ist, welche bei der Herstellung gegen die Was sersäulen gerichtet war und der zu prüfende Bereich verschlungener Fasern über einem Loch in der Platte liegt, dessen Durchmesser nicht mehr als 75 o/a des ver schlungenen Bereiches beträgt.
Für die Prüfung nicht hydraulisch hergestellter Nonwovens spielt es keine Rolle, welche der Flächen gegen die Unterlagsplatte gerichtet ist. Zur Prtifung von Bereichen verschlungener Fasern, deren Durchmesser kleiner ist als das ungefähr 1,33-fache des Durchmessers des Nadelschaftes,
wird des verschlungeneBereichüber einLochgelegt, dessenDurch- messer um ein Geringes grösser ist als derjenige des Na delschaftes. Eine Lichtquelle unter dem Loch in der Platte und geeignete optische Vergrösserungen unter stützen die richtige Plazierung über dem Loch.
Die Nadel wird in vertikaler Stellung auf die Mitte des ver schlungenen Bereichs aufgesetzt und unter ihrem Eigengewicht darauf belassen, wobei sie mit der Hand seitlich abgestützt wird, um sie in der vertikalen Lage zu halten. Hierauf wird festgestellt, ob die Nadel in; den Bereich der verschlungenen Fasern eindringt oder nicht. Dieser Test wird 25mal wiederholt.
Der Nicht Eindringwert (1) ist das Verhältnis der Anzahl ver schlungener Bereiche, in welche die Nadel nicht ein dringt zur Gesamtzahl der durchgeführten Prüfungen. Diese Prüfung berücksichtigt die Schwankungen in. der Verschlingung in den verschiedenen Bereichen ,in einem bestimmten Muster und .ergibt ein Mittel der repräsentativen verschlungenen Bereiche, in welche die Nadel nicht eindringt.
Die verschlungenen Bereiche der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Nonwovens haben. einen Nicht-Eindringwert von wenigstens 0,5.
Die zur Ermittlung von S benötigten W1 und W2 werden im Prüfmuster durch direkte Messung ermittelt, indem für W1 zehn Abschnitte der Bereiche verschlun gener Fasern aus,dem Prüfling mittels einer geeigneten Schablone herausgeschnitten werden. Die Fläche ent spricht dann der zehnfachen Fläche der Schablone. Die 10 Ausschnitte werden, dann zusammen gewogen und das Mittel einer Flächeneinheit (W1) errechnet.
Die Dichte (d) des Bereichs verschlungener Fasern wird bestimmt, indem die Volumen der vorstehend be schriebenen Ausschnitte errechnet werden. Zu diesem Zwecke werden diese Ausschnitte axial aufgespiesst und. mit 20-fach .er Vergrösserung als Querschnitte foto grafiert. Diese Querschnitt Fotografien können un- regelmässige Form aufweisen.
In diesem Falle wird die Form annähernd auf Recht- oder Dreiecke ,interpoliert, ausgemessen und deren Volumen errechnet. Das Total gewicht der zehn Ausschnitte wird. dann durch die Summe der zehn Volumen dividiert und ergibt die mittlere Dichte (d) des Bereichs verschlungener Fasern in g/cma.
Die mittlere freie Länge (F) der Fasern wird durch Vergleich der ausserhalb der Bereiche verschlungener Fasern liegenden Fasern mit einer Vergleichsskala un ter dem Mikroskop geschätzt. Hierzu werden die Fasern in Flächen- und Querschnitts-Ansicht beobach tet. Die fünf Vergleichsmuster und deren entspre chende Kurven und freien Faserlängen sind in Fig.10 dargestellt.
Wenn beispielsweise die Fasern visuell auf eine durchschnittliche Kurve geschätzt werden, deren Verhältnis von Höhe (h) zur halben Faserlänge (hl) der in der Gruppe vorhandener Fasern 0,5 ist, erhalten sie die Bewertung 3.
Diese Schätzung wird 3-fach un abhängig voneinander durchgeführt und das Mittel aus der Beobachtung in der Ebene des Querschnitts des Nonwovens bestimmt. Die beiden Schätzungen werden dann geometrisch kombiniert,
indem die Ouadratwur- zel aus der halben Summe der Quadrate der beiden Werte gezogen wird. Wenn der Wert für die Schätzung in der Ebene des Nonwovens als F1 und derjenige für die Schätzung im Querschnitt als FZ eingesetzt wird, er rechnet sich die mittlere freie Faserlänge (F) aus der Gleichung:
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Es wurde beobachtet, dass Nonwovens aus gera den, d. h. ungekräuselten oder ungewellten Fasern, nicht Werte von 1, welche der Kurvenfreiheit entspre chen würden, aufweisen. Zur Verwendung mit Non- wovens aus geraden Fasern ist F = 1,4.
Eben falls wurde beobachtet, dass der Wert für Muster aus konventionellen Stapelfasern oder schwach gekräusel ten Endlosfilamenten im Bereich von 1,8-2,5 liegt. Für derartige Fasern kann ein Durchschnittswert von F=2,1 eingesetzt werden. Für stark gekräuselte Fasern sollte -der effektiv bestimmte Wert F verwendet wer den.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsforjn des erfindungsgemässen Verfahrens sind die Fasern in den Bereichen der höchsten Faserverschlingung prak tisch nicht voneinander trennbar.
Mit nicht voneinander trennbar ist gemeint, dass die Fasern oder Endlosfilamente in den Bereichen der Faserverschlingung derartig ineinander verschlungen sind, dass ein beträchtlicher Anteil der Fasern beim Trennen aus der verschlungenen Masse zerreissen.
Bevorzugte Produkte des erfindungsgemässen Ver fahrens weisen hohe Flexibilität und Nachgiebigkeit auf. Gleichzeitig besitzen sie ohne das Vorhandensein von Bindemitteln oder Verschweissungspunkten Streifen Reissfestigkeiten von mehr als
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und Zungen-Reissfestigkeiten von mehr als
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Die Anwesenheit kurzer Fasern von weniger als der halben Länge anderer im Vlies vorhandener Fasern verschafft Verankerungspunkte in denn Berei chen verschlungener Fasern und unterstützt die <RTI
ID="0005.0145"> Ober- flächen-Stabilität der Nonwovens dadurch, indem der Abrieb individueller langer Fasern oder deren Loslö sung aus dem Faserverband erschwert wird.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren her gestellten Nonwovens können für alle textilen Verwen- dungszwecke eingesetzt werden wie für Behänge und Vorhänge, industrielle Gewebe, Kleidungsstücke, ab sorbierende Gewebe und ähnliches.
Das hochwertige, gewebeähnliche Aussehen, kombiniert mit der Festig keit gewobener oder gewirkter Textilien macht sie ver wendungsfähig für den gesamten Bereich textiler Ver- wendungszwecke unter Einschluss vieler Spezialanwen- dangen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die nach dem er findungsgemässen Verfahren hergestellten Nonwovens gewünschtenfalls zusätzlich verfestigt, wie normale Textilien ausgerüstet, gefärbt oder irgendwelchen Nachbehandlungen unterzogen werden können.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nachfolgernd anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert. In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 in schematischer Darstellung eine zur Durch führung des Verfahrens geeignete Vorrichtung; Fig.2 in schematischer, isometrischer Darstellung eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von gemusterten, durchbrochenen Nonwovens bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit;
Fig. 3 eine photographische Mikroaufnahme (40fa- che Vergrösserung) eines Teils der dreieckigen, knäuel- verflochtenen Probe A gemäss Beispiel 8; Fig.4 eine photographische Aufnahme der Probe A von Beispiel 8, nachdem das Nonwoven der Zun- gen-Reissfestigkeitsprüfung unterworfen worden: ist; Fig. 5 eine photographische Mikroaufnahme (40fa- che Vergrösserung) eines Teils der Probe B von Bei spiel 8;
Fig. 6 eine photographische Aufnahme der Probe B von Beispiel 8 nach Durchführung der Zungen-Reiss- festigkeitsprüfung; Fig.7 eine photographische Mikroaufnahme (25fa- che Vergrösserung) eines Teils des quadratmaschigen Nonwovens der Probe C von Beispiel 8;
Fig.8 eine photographische Mikroaufnahme (8fa- che Vergrösserung) des quadratmaschigen Nonwovens von Beispiel 6; Fig. 9 eine stark vergrösserte Draufsicht auf einen Teil des in Beispiel 6 zur Musterbildung verwendeten Siebes; Fig. 10 eine Tabelle für die Beurteilung des be schriebenen Faktors der mittleren freien Länge (F) der Fasern.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 wird Wasser mit dem normalen Leitungsdruck von ungefähr 4,93 kg/ cm= über das Ventil 1 durch. die Leitung 2 einer Hoch druckwasserpumpe 3 zugeführt. Die Pumpe kann als doppeltwirkende Einkolben-Pumpe ausgebildet sein, die mit Luft aus der Leitung 4 (Luftquelle nicht einge zeichnet) über das Druckregelventil 5 betrieben wird, wobei die Luft durch die Rohrleitung 6 wieder aus der Pumpe austritt. Durch die Leitung 7 gibt die Pumpe Wasser mit dem gewünschten Druck ab.
An der Hoch druck-Wasserleitung 7 ist ein Druckwasserspeicher 8 angeschlossen, mit welchem von der Pumpe 3 kom mende Druckwellen und -schwankungen geglättet wer den. Der Speicher ist durch eine flexible Membran 11 in zwei Kammern 9 und 10 unterteilt. Die Kammer 10 wird mit Stickstoff auf einen Druck von: 1/3 bis 2/3 des gewünschten Betriebswasserdruckes (Zuführung durch die Rohrleitung 12 über das Ventil 13 aus einer Stick- stoff-Flasche, 14, die mit einem Regelventil 15 ausge stattet ist) und die Kammer 9 dann mit Wasser von der Pumpe 3 gefüllt.
Eine Entlastung des Stickstoffdruckes in der Anlage kann mittels des Ventils 16 erfolgen. Das Wasser wird mit dem gewünschten Druck durch das Ventil 17 und die Rohrleitung 18 dem Verteiler 19 zugeführt, der die Austrittsöffnungen 20 bedient. Die aus den Austrittsöffnungen 20 austretenden, feinen, säulenförmigen Wasserstrahlen 21 treffen auf die lose Faserschicht 22 auf, die von dem Öffnungen aufweisen den Musterungsbildner 23 unterstützt wird.
Durch Bewegung des Musterungsbildners 23 und beziehungsweise oder des Verteilers 19 werden die Strahlen über die Schicht hinweggeführt, bis alle zu be handelnden Teile der Schicht bei hohem Aufpralldruck gemustert und knäuelverflochten sind. Im allgemeinen wird die Faserausgangsschicht vorzugsweise behandelt, indem man den Musterungsbildner 23 unter einer Reihe feiner, säulenförmiger Strahlen hinwegführt, die in Abständen quer zu dem Behandlungsgut angeordnet sind.
Zur rascheren, kontinuierlichen Erzeugung von Nonwovens können Reihen oder Bänke solcher im Ab stand angeordneten Strahlen Anwendung finden. Sol che Reihen können sich unter rechtem Winkel oder unter anderen Winkeln zur Bewegungsrichtung der Schicht erstrecken und können zur gleichmässigen Be handlung hin- und hergehen (o@szillieren;d) angeordnet werden. Man kann auf die Schicht während ihres Hin weglaufens unter den Bänken auch die Strahlen mit zu nehmend höherem Aufpralldruck zur Einwirkung brin gen.
Die Strahlen: können während der Erzeugung der gemusterten, durchbrochenen Non wovens in Rotation oder Schwingung versetzt werden oder stetig oder pul sierend strömen und ferner senkrecht oder unter ande ren Winkeln zur Schichtebene gerichtet werden, solange sie nur mit genügend hohem Aufpralldruck auf die Schicht auftreffen.
Eine zur kontinuierlichen Erzeugung von knäuel- verflochtenen, gemusterten Waren gemäss der Erfin dung geeignete Vorrichtung ist in Fig.2 gezeigt. Die Faserschicht 29 auf dem Öffnungen aufweisenden Musterungsbildner 30 wird kontinuierlich dem laufen den Förderband 31 aus flexiblem, loch- oder porenarti gem Material, wie einem Sieb zugeführt, das von zwei oder mehr Walzen 32 und 33 getragen wird, die zum kontinuierlichen Antrieb des Bandes mit entsprechen den (nicht eingezeichneten) Antrieben ausgestattet sind.
Über dem Band sind sechs Reihen von Austritts öffnungen vorgesehen, welche auf die Faserschicht Flüssigkeitsstrahlen 34 an aufeinanderfolgenden Stellen während des Durchlaufens auf dem Förderband rich ten. Die Faserschicht läuft zuerst unter den Verteilerre chen 35 und 36 hinweg, die einstellbar angeordnet sind.
Die Austrittsöffnungs-Rechen 37, 38, 39 und 40 sind einstellbar an einem Rahmen 41 angeordnet, des sen eines Ende beweglich auf einem ortsfest angeord neten Lager 42 ruht, während das andere Ende von dem Hin- und Herführer 43 getragen wird, welcher den Rahmen zur gleichmässigeren Behandlung quer zur Faserschicht hin- und herzuschwingen vermag.
Den Verteilern wird wie in Fig. 1 durch die Rohr leitung 18 Hochdruck-Flüssigkeit zugeführt. Jeder Ver teiler ist über eine getrennte Leitung, einschliesslich eines flexiblen Schlauchs 44, eines 'Nadelventils 45 zur Druckeinstellung, eines Druckmesser 46 und eines Fil ters 47, welche Fremdteilchen vom Ventil zurückhält, an die Leitung 18 angeschlossen.
Wie bei den in der Zeichnung gezeigten Druckmessern angedeutet, werden die Ventile so eingestellt, dass jeder in der Arbeitsrich tung folgende Verteiler mit höherem Druck arbeitet, so dass die Faserschicht 29 während des Hindurchlaufens durch die Flüssigkeitsstrahlen 34 bei zunehmend höhe ren Aufpralldrücken behandelt wird. Die Bedingungen lassen sich jedoch leicht so einstellen, dass man die bei verschiedenen Faserausgangsschichten jeweils ge wünschte Behandlung erhält.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläute rung der Erfindung, wobei Teile, wenn nicht anders angegeben, jeweils Gewichtsteile sind.
Die in den Beispielen genannten Festigkeitseigen schaften werden auf einem Instron -Prüfgerät bei 21 C und 65 % relativer Feuchte bestimmt. Die Strei- fen-Reissfes.tigkeitsprüfung erfolgt gemäss ASTM-Prüf- norm D-1117-59 an einer Probe von 1,27 cm Breite bei einer Probenlän,ge von 5,
08 cm unter Ausdehnung mit 50 /oiMinute. Die Zungen-Reissfestigkeit wird an einer Probe von 10,16 cm Breite unter Ausdehnung mit 400 %/Minute bestimmt. Die Bestimmung des An fangsmoduls erfolgt -durch Messung :der Anfangsnei- gung der Spannungs Dehnungs@Kurve.
Der 5 %-Sekanten-Modul wird nach der ASTM- Prüfnorm E6-61, Teil 10, S.1836, bestimmt. Die Be stimmung des 20 o/o-Sekanten-Moduls wird in der glei chen Weise durchgeführt.
Die Drapiersteifheit oder Biegelänge wird an einer Probe von 2,54 cm Breite und 15,2 cm Länge be- stimmt, wobei man die Probe parallel zu ihrer Längs- erstreckung langsam vorwärtsbewegt, dass ihr Ende über den Rand einer horizontalen Fläche hinaussteht.
Man misst die Länge des Überhanges., wenn das vor dere Probenende sich unter seinem Eigengewicht bis zu dem Punkt gesenkt hat, an welchem die Verbindungsli nie zwischen dem Probenende und dem Rand der Oberfläche mit :der Horizontalen einen Winkel von 41,5 bildet. Der halbe Wert dieser Länge in cm ist gleich der Biegelänge der Probe.
Die Undurchsichtigkeit wird nach der T. A. P. P. I- Prüfnorm. T425M-60, bestimmt.
Die Dicke wird mit Ames -Dicklehren bestimmt. Die Zungen-Reissfestigkeit wird entsprechend der ASTM-Prüfnorm D-39 mit der Abänderung bestimmt, dass man eine Probe von 5,71X 5,08 cm mit einem 2,54-em-Schlitz verwendet und eine konstante Gleit- backen-Geschwindigkeit von 25,4 cm/min anwendet.
Die Dehnungs-Erholung wird auf einem In- stron -Prüfgerat an einer Probe von 7,6X2,54 cm bei einer Messlänge von 5,
08 cm unter Ausdehnung mit 50 %/Minute bestimmt. Man bestimmt die Spannungs- Belastungs-Kurve der Probe bis zu 15 % Ausdehnung (Anfangsdehnung)
und lässt das Prüfgerät nach 30 Sekunden zurücklaufen und auf die ursprüngliche Messlänge von 5,08 cm zurückgehen. Nach weiteren 30 Sekunden. wird das Prüfgerät wieder laufen gelas sen, bis der verbleibende Durchgang der Probe aufge nommen ist, und an diesem Punkt die Dehnung in Pro zeit (bleibende Dehnung) aufzeichnet. Die Dehnungs- Erholung wird aus der folgenden Gleichung errechnet:
Dehnungserholung =
EMI0007.0079
<I>Beispiel 1</I> Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von durch brochenen dreieckmaschig gemusterten Waren aus Polyester-Stapelfasern und zeigt die kritische Natur des Verfahrens bezüglich der Artdes Arbeitsmittelstrahls.
Für alle Nanwovens wird die Aus.gangsfaserschicht hergestellt, indem man zwei kardierte Vliese aus Poly- äthylenterephthalat-Stapelfasern mit einem Fasertiter von 0,17 tex und einer Stapellänge von 3,8 cm ins Kreuz legt (90 ).
Zur Herstellung einer Reihe von Pro ben wird jede ins Kreuz gelegte Schicht aus einem plat- tenförmigen Musterungsbildner, der Löcher von 0,16 cm Durchmesser versetzt im Mittelabstand von 0,24 cm aufweist (70,4 Löcher/cm', Öffnungsfläche 41 %) der Wirkung von im wesentlichen säulenförmi gen Strahlen, aussetzt, die mit hohem Aufpralldruck aus Austrittsöffnungen von 0,
013 cm Durchmesser austreten, die in Mittenabständen von 0,064 cm ange ordnet sind. Nach jedem Durchgang durch die Strahlen werden die Schichten um 90 gedreht, um sie in zwei Richtungen zu behandeln.
Unter Anwendung der obigen Arbeitsmittel-Strah- len bei einem Abstand der zu behandelnden Schicht von den Austrittsöffnungen von 7,6 cm. wird in 16 Durchgängen durch die Strahlen bei einem Druck von 14 kg/cmg ein Nonwoven (Probe A) mit einer Reissfe- stigkeit von. etwa 5,3 bis 7,9 g/cm je g/m' erhalten.
In der gleichen Zahl von Durchgängen unter Anwendung eines Druckes von 21 kg/cm2 erhält man ein Nonwo- ven (Probe B) mit einer Reissfestigkeit von. 15,8 bis 18,4 g/em je g/m2. Wenn man mit weniger Durchgän gen arbeitet, aber den Druck von 21 auf 35 oder 70 kg/cm2 erhöht (Proben C bis E), wird die letztge nannte oder eine höhere Reissfestigkeit erhalten.
Wenn es erwünscht ist, eine bisher nicht behandelte Schicht in, einem Abstand von 7,6 cm von den Austrittsöffnun gen direkt in den Weg der 35- bezeihungsweise 70-kg/ cm2-Strahlen zu führen, kann auf der Schicht ein grob maschiges Sieb angeordnet werden, welches das Faser material während der Verfestigung in seiner Lage hält. In dem vorliegenden Beispiel wird bei den Proben C bis E in den. ersten Durchgängen ein Sieb mit 7,9X7,9 Drähten/cm verwendet.
Nachdem die Schicht genügend durchnässt und verfestigt ist, wird sie in den weiteren Durchgängen, in denen die Verschlingung der Fasern zu Ende geführt wird, ahne das Sieb weiterbehandelt. Die obigen Ergebnisse sind in der Tabelle I unter den Proben A bis E erfasst.
Wenn gewünscht, kann man bei der Behandlung einer Schicht die säulenförmigen. Strahlen anstatt mit konstantem Druck in allen Durchgängen auch mit in Stufen erhöhten Drücken zur Einwirkung bringen. Die Eigenschaften von Nonwovens, die bei in Stufen er höhten. Drücken unter Anwendung der Austrittsöffnun gen, der Musterungsbildnerplatte und des Abstandes von den Austrittsöffnungen erhalten werden, die oben beschrieben sind, sind mit in der Tabelle I erfasst (Probe F bis H).
Wie die Tabelle zeigt, hängt die Reissfähigkeit bei sonst gleichen Verfahrensbedingun gen von dem Maximaldruck ab, dem eine gegebene Be handlungsschicht unterworfen wird. So besitzt die Probe F (behandelt in 8 Durchgängen, davon in den letzten 6 bei 21 kg/em=) eine Reissfestigkeit von 10,5 bis 14,2 g/cm je g/m2. Diese Reissfestigkeit wird unge fähr verdoppelt, wenn. man die Schicht in 8 Durchgän gen bei in Stufen erhöht--n Drücken, davon in den letz ten beiden bei 70 kg/cm2 (Probe H), behandelt.
Die Anwendung von in Stufen erhöhten Drücken ist besonders vorteilhaft, wenn Schichten behandelt werden, die dazu neigen, sich leicht auseinanderblasen zu lassen.
In: einer weiteren Versuchsreihe werden Nonwo- vens unter Abänderung der obigen Arbeitsbedingungen hergestellt, indem man die Schicht-Platten-Anordnung so in den Strahlenweg führt, dass die Schicht die Aus- trittsöffnungen, gerade berührt. Auf diese Weise lassen sich Schichten, selbst bei 70 kg/cm2 direkt behandeln, ohne auseinandergeblasen zu werden.
Die Probe I von Tabelle I zeigt die Eigenschaften eines auf diese Weise erhaltenen Nonwovens.
Schliesslich kann man zur weiteren Verschlingung der Fasern und auf diese Weise zur Erhöhung der Reissfestigkeit der Nonwovens Schichten, die bei belie bigen Bedingungen behandelt worden sind, in End- durchgängen bei noch höherem Druck behandeln, wäh rend die Schicht mit den Austrittsöffnungen in Berüh rung steht. Die Auswirkung dieser Behandlung zeigt ein Vergleich der Proben E und J von Tabelle I.
EMI0008.0001
<I>Tabelle <SEP> 1</I>
<tb> <B>t <SEP> Ü <SEP> Y <SEP> bp</B>
<tb> cn
<tb> <B>@ <SEP> ^.n <SEP> V <SEP> 'Uq <SEP> 0,,,y <SEP> #C@ <SEP> 'O <SEP> h <SEP> @ <SEP> #^ <SEP> N <SEP> :L@3 <SEP> N <SEP> n</B>
<tb> 4 <SEP> <B>c. <SEP> .C <SEP> P"</B> <SEP> cm <SEP> <B>Ü <SEP> N <SEP> @p</B> <SEP> @'
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<tb> A <SEP> 16 <SEP> 14 <SEP> MD <SEP> 37,6 <SEP> 7,4 <SEP> 89 <SEP> 2,1 <SEP> 0,058 <SEP> 2,3 <SEP> 9,4
<tb> XD <SEP> 40,7 <SEP> 5,8 <SEP> 81 <SEP> 2,1 <SEP> - <SEP> 2,3 <SEP> B <SEP> 16 <SEP> 21 <SEP> MD <SEP> 44,7 <SEP> 19,0 <SEP> 76 <SEP> 4,2 <SEP> 0,063 <SEP> 2,4 <SEP> 24,1
<tb> XD <SEP> 45,5 <SEP> 15,3 <SEP> 70 <SEP> 2,6 <SEP> - <SEP> 2,2 <SEP> 37,5
<tb> C <SEP> 4* <SEP> 35 <SEP> MD <SEP> 54,6 <SEP> 13,2 <SEP> 69 <SEP> 5,3 <SEP> 0,061 <SEP> 2,4 <SEP> 40,2
<tb> 8 <SEP> 35 <SEP> XD <SEP> 48,8 <SEP> 21,6 <SEP> 79 <SEP> 3,7 <SEP> - <SEP> 2,4 <SEP> 34,
8
<tb> D <SEP> 6-\ <SEP> 70 <SEP> MD <SEP> 58,0 <SEP> 17,4 <SEP> 86 <SEP> 4,2 <SEP> 0,074 <SEP> 2,3 <SEP> 41,6
<tb> 4 <SEP> 70 <SEP> XD <SEP> 61,0 <SEP> 25,3 <SEP> 96 <SEP> 3,2 <SEP> - <SEP> 2,3 <SEP> 33,5
<tb> E <SEP> 6* <SEP> 70 <SEP> MD <SEP> 57,3 <SEP> 26,9 <SEP> 61 <SEP> 7,4 <SEP> 0,079 <SEP> 2,2 <SEP> 34,8
<tb> 8 <SEP> 70 <SEP> XD <SEP> 57,6 <SEP> 34,3 <SEP> 84 <SEP> 4,2 <SEP> - <SEP> 2,5 <SEP> 30,8
<tb> F <SEP> 2 <SEP> 7 <SEP> MD <SEP> 49,4 <SEP> 10,6 <SEP> 97 <SEP> 2,6 <SEP> 0,058 <SEP> 2,9 <SEP> 10,7
<tb> 6 <SEP> 21 <SEP> XD <SEP> 50,1 <SEP> 14,2 <SEP> 91 <SEP> 3,7 <SEP> - <SEP> 2,5 <SEP> 17,4
<tb> G <SEP> 2 <SEP> 7 <SEP> MD <SEP> 48,2 <SEP> 15,8 <SEP> 76 <SEP> 4,2 <SEP> 0,058 <SEP> 2,2 <SEP> 24,1
<tb> 2 <SEP> 21 <SEP> XD <SEP> 51,9 <SEP> 16,7 <SEP> 85 <SEP> 3,2 <SEP> - <SEP> 2,4 <SEP> 29,5
<tb> 4 <SEP> 35
<tb> H <SEP> 2 <SEP> 7 <SEP> MD <SEP> 49,4 <SEP> 22,
1 <SEP> 74 <SEP> 4,2 <SEP> 0,066 <SEP> 2,4 <SEP> 38,9
<tb> 2 <SEP> 21 <SEP> XD <SEP> 53,5 <SEP> 23,7 <SEP> 90 <SEP> 3,2 <SEP> - <SEP> 2,0 <SEP> 29,5
<tb> 2 <SEP> 35
<tb> 2 <SEP> 70
<tb> <B>1</B> <SEP> 8** <SEP> 70 <SEP> MD <SEP> 48,5 <SEP> 28,5 <SEP> 86 <SEP> 5,8 <SEP> 0,056 <SEP> 2,6 <SEP> 26,8
<tb> XD <SEP> 48,2 <SEP> 30,0 <SEP> 99 <SEP> 5,3 <SEP> - <SEP> 2,1 <SEP> J <SEP> 6* <SEP> 70 <SEP> MD <SEP> 51,9 <SEP> 40,0 <SEP> 79 <SEP> 5,8 <SEP> 0,061 <SEP> 2,2 <SEP> 32,2
<tb> 8 <SEP> 70 <SEP> XD <SEP> 50,1 <SEP> 40,6 <SEP> 72 <SEP> 6,8 <SEP> 0,061 <SEP> 2,5 <SEP> 37,5
<tb> 2** <SEP> 70
<tb> +@ <SEP> Wenn <SEP> nicht <SEP> anders <SEP> angegeben, <SEP> im <SEP> Abstand <SEP> *i <SEP> mit <SEP> Sieb <SEP> (7,9 <SEP> X <SEP> 7,9 <SEP> Drähten/cm)
<tb> von <SEP> 7,
6 <SEP> cm <SEP> von <SEP> der <SEP> Austrittsöffnung
<tb> ++@ <SEP> MD <SEP> = <SEP> Maschinenrichtung <SEP> oder <SEP> XD <SEP> = <SEP> Quer-In <SEP> Berührung <SEP> mit <SEP> den <SEP> Austrittsöffnungen
<tb> richtung <SEP> der <SEP> ursprünglichen, <SEP> kardierten <SEP> Schicht <I>Beispiel 2</I> Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von drei eckmaschig gemusterten,
durchbrochenen Nonwovens aus Endlosfilament-Schichten aus isotaktischem Poly- propylen und aus zur spontanen Ausdehnung befähig tem Polyäthylenterephthalat und erläutert weiter die Auswirkung des Filamenttiters auf die Endeigenschaf- ten der Nonwovens.
Für jedes Nonwoven wir' eine Ausgangsschicht aus regellos angeordneten Endlosfilamenten verwendet. Die Proben A bis D bestehen aus Polypropylenfila- menten, wobei jede Probe Filamente eines anderen Titers enthält. Eine ähnliche Reihe von Proben wird aus den Polyäthylenterephthalat-Filamenten hergestellt (Proben E bis H).
Auf der Vorrichtung nach Fig. 1 wird jede Schicht der Einwirkung von mit hohem Aufpralldruck arbei tenden, säulenförmigen Strahlen ausgesetzt, die aus Mittenabständen von 0,064 cm angeordneten Austritts öffnungen von 0,0127 cm Durchmesser austreten, während die Schicht von einem Öffnungen aufweisen den, plattenförmigen Musterungsbildner unterstützt wird, der Löcher von 0,4 cm Durchmesser versetzt in Mittenabständen von 0,55 cm aufweist,
wobei die öff- nungsfläche der Platte etwa 46 ID/o beträgt. Die Schicht wird in einem Abstand von ungefähr 7,6 cm unter den Austrittsöffnungen unter stufenweiser Steigerung des Wasserdruckes auf maximal etwa 70 kg/cm2 behandelt, wobei man die Behandlung fortsetzt, bis die Schicht bei visueller Prüfung ein klares und deutliches Muster zeigt.
Während der Behandlung wird die Schicht so ge- dreht, dass die Strahlen erst in der einen und dann in der Querrichtung und schliesslich einmal in jeder Dia gonalen über sie hinweglaufen.
Nach der Behandlung werden die Nonwovens mit saugfähigem Material abgetrocknet, um überschüssige Feuchtigkeit zu entfernen, von dem Musterungsbildner abgenommen, bei Raumtemperatur getrocknet und dann geprüft. Die Eigenschaften sind in der Tabelle II zusammengestellt. Wie die Tabelle zeigt, ergeben die feinertitrigen Fasern durchbrochene, gemusterte Non- wovens höherer Reissfestigkeit,
da sie sich leichter be wegen und infolgedessen gründlicher verschlingen las sen.
Bei diesen Arbeitsbedingungen ist somit für jede Faserart die Reissfestigkeit, die bei gegebenen Arbeits bedingungen, erhältlich ist, um-so höher, je feiner der Titer ist. Andererseits kann, man aber auch Nonwovens der gleichen Reissfestigkeit, wenn gewünscht, aus Fasern verschiedenen Titers durch Veränderung der Arbeitsbedingungen erhalten.
EMI0009.0024
<I>Tabelle <SEP> 11</I>
<tb> Probe <SEP> Filament- <SEP> Flächen- <SEP> Streifen titer <SEP> tex <SEP> gewicht <SEP> der <SEP> Reissfestig Probe, <SEP> g/m2 <SEP> keit
<tb> g/cm <SEP> je <SEP> g/m2
<tb> A <SEP> 0,11 <SEP> 54,3 <SEP> 118
<tb> B <SEP> 0,17 <SEP> 74,6 <SEP> 74,4
<tb> C <SEP> 0,22 <SEP> 101,7 <SEP> 58,0
<tb> D <SEP> 0,28 <SEP> 67,8 <SEP> 54,3
<tb> E <SEP> 0,19 <SEP> 88,9 <SEP> 58,0
<tb> F <SEP> 0,20 <SEP> 87,8 <SEP> 52,7
<tb> G <SEP> 0,28 <SEP> 78,0 <SEP> 35,6
<tb> H <SEP> 0,40 <SEP> 88,2 <SEP> 20,4 <I>Beispiel 3</I> Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines drei eckmaschig gemusterten,
durchbrochenen Nonwovens aus zur spontanen Ausdehnung befähigten Polyäthylen- terephthalat-Endlosfilamenten und zeigt die Auswir kung des Abstandes zwischen Schicht und Austrittsöff nungen während der Behandlung auf die erhaltenen Eigenschaften.
Als Ausgangsfaserschicht wird ein Vlies mit einem Flächengewicht von 85 g/m' aus regellos angeordneten Endlosfilamenten mit einem Filamenttiter von 0,19 tex, einer Reissfestigkeit von 26,4 g/tex, einer Bruch dehnung von 118 % und einem Anfangsmodul von 265 g/tex verwendet.
In jedem Falle wird die Aus gangsschicht auf einen Öffnungen aufweisenden, plat- tenförmigen Musterungsbildner mit versetzt in Mitten abständen von 0,047 cm angeordneten Löchern von 0,196 cm Durchmesser (insgesamt 14,9 Löcher/cm" woraus sich eine öffnungsfläche von ungefähr 45 % er gibt) angeordnet.
Unter Verwendung einer Vorrichtung der in Fig.1 gezeigten Art wird die auf dem plattenförmigen Muste rungsbildner befindliche Schicht in jeweils der gleichen Richtung in insgesamt 8 Durchgängen unter 0,013-cm- Austrittsöffnungen, die in Mittenabständen von 0,064 cm angeodnet sind, hinweggeführt. Die Proben A bis D werden bei einem konstanten Wasserdruck von 56 kg/cm2 hergestellt,
wobei man jede Probe in einem anderen Abstand von den Austrittsöffnungen behandelt. Eine ähnliche Reihe von Proben (E bis H) wird bei den gleichen Bedingungen mit der Abände rung erzeugt, dass ein konstanter Druck von 28 kg/cm2 aufrechterhalten wird. Jede Probe wird mit saugfähi gem Material abgetrocknet, von der Musterungsplatte abgenommen, bei Raumtemperatur getrocknet und ge prüft. Wie die Tabelle lII anhand der physikalischen Eigenschaften zeigt, nimmt die Reissfestigkeit mit zu nehmendem Abstand der Schicht von den Austrittsöff nungen während der Behandlung :ab.
Dies beruht dar auf, dass die Fläche des Arbeitsmittelstrahls mit zuneh mendem Abstand von der Austrittsöffnung zunimmt und der Strahl auf diese Weise auf die Schicht mit einem mit zunehmendem Abstand von der Austrittsöff nung zunehmend geringerem Aufpralldruck auftritt.
EMI0009.0071
<I>Tabelle <SEP> 111</I>
<tb> Probe <SEP> Wasserdruck <SEP> Entfernung <SEP> Streifen kg/cm2 <SEP> von <SEP> der <SEP> Aus- <SEP> Reissfestig trittsöffnung <SEP> keit,
<tb> cm <SEP> g/cm <SEP> je <SEP> g/cm2
<tb> A <SEP> 56 <SEP> 2,5 <SEP> 49,0
<tb> B <SEP> 56 <SEP> 5,0 <SEP> 43,7
<tb> C <SEP> 56 <SEP> 7,6 <SEP> 37,9
<tb> D <SEP> 56 <SEP> 10,0 <SEP> 21,6
<tb> E <SEP> 28 <SEP> 2,5 <SEP> 47,9
<tb> F <SEP> 28 <SEP> 5,0 <SEP> 33,2
<tb> G <SEP> 28 <SEP> 7,6 <SEP> 28,0
<tb> H <SEP> 28 <SEP> 10,0 <SEP> 15,3 <I>Beispiel 4</I> Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von drei eckmaschig gemusterten,
durchbrochenen Nonwovens aus Endlosfilamenten aus isotaktischem Polypropylen und aus Polyäthylenterephthalat und zeigt die Auswir kung des Aufpralldruckes auf die Reissfestigkeit der Produktschichten.
Auf der Vorrichtung nach Fig.1 wird eine Reihe von 7 Schichten (A bis G) mit einem Flächengewicht von etwa 68 g/m2, deren jede aus regellos angeordne ten Endlosfilamenten aus isotaktischem Polypropylen mit einem Titer von 0,22 tex besteht, der Einwirkung von Arbeitsmittelstrahlen ausgesetzt, die aus in 0,064 cm-Mittenabständen angeordneten 0,
013-cm-Austritts- öffnungen bei Wasserdrücken im Bereich von 7 bis 63 kg/cm2 austreten. Die mit Öffnungen versehene Musternngsplatte -weist Löcher vm D,4 cm Durebmes- ser auf, die versetzt in Mittenabständen von -0,55 cm (Öffnungsfläche #46 a/o)
angeordnet sind. Jede Schicht wird in 20 Durchgängen (jeweils 5 Durchgänge in vier, miteinander einen Winkel von 45 bildenden Richtun gen) in, einem Abstand von etwa 5,2 cm von. den Aus- trittsöffnungen behandelt.
In einer anderen Versuchsreihe (Proben H bis K) wird als Ausgangsfaserschicht -eine 'Schicht imit einem Flächengewicht von ewa 85 g/m2 aus regellos :arrgeoTd- neten Polyäthylenterephthalat-Endlosfilamenten eines Titers von 0,19 tex :
eingesetzt. Auf der Vorrichtung nach Fig. 1 werden Nonwovens hergestellt, indem man die Schicht auf einer Öffnungen aufweisenden 'Platte, die Löcher von 0,196 cm -versetzt in 0,28-cm Mitten- ebständen .aufweist, (14;9 Löchericm2;
@öffnumgsfläche 45 0lo), durch die -Strahlen, die bei verschiedenen Drük- ken aus in Mittenabständen von 0,064 cm angeordne ten 0,013-cm-Austrittsöffnungen erhalten werden, in einem Abstand von 5,2 cm von den Austrittsöffrnungen hindurchgeführt.
Jede Schicht wird in insgesamt 8 Durchgängen in der gleichen Richtung behandelt.
Die Eigenschaften der Proben -A bis K sind in der Tabelle IV zusammen mit dem jeweils angewandten Druck und erhaltenen Aufpralldruck zusammengestellt. Der Aufpralldruck wird in der beschriebenen Weise, in Abhängigkeit vom Wasserdruck errechnet. Wie die Tabelle zeigt, erhält man mit zunehmendem Aufprall druck -festere, stärker verschlungene Nonwovens. Die Proben F und G besitzen stark verschlungene Struktu ren.
Bei der Ermittlung des Knäuelfestigkeitsverhältnis- Ises (siehe oben) ergibt die Probe F einen Wert von 1,01 und die Probe G einen solchen von 1,1.
EMI0010.0095
<I>Tabelle <SEP> IV</I>
<tb> Probe <SEP> Wasserdruck <SEP> Aufprall- <SEP> Streifen kg/cm2 <SEP> druck <SEP> Reissfestig kg. <SEP> m/ <SEP> keit
<tb> sek2. <SEP> cm2 <SEP> g/em <SEP> je <SEP> g/m2
<tb> A <SEP> 7 <SEP> 6 <SEP> 0,37
<tb> B <SEP> 14 <SEP> 12 <SEP> 0,74
<tb> C <SEP> 21 <SEP> 16,1 <SEP> 2,06
<tb> D <SEP> 28 <SEP> 18,4 <SEP> 3,74
<tb> 33 <SEP> 19,7 <SEP> <B>7</B>7;78
<tb> F <SEP> 49 <SEP> 21 <SEP> 7_8;
6
<tb> G <SEP> 63 <SEP> 22,5 <SEP> 1'7,8
<tb> H <SEP> 14 <SEP> 12 <SEP> 7.0,0
<tb> <B>1</B> <SEP> #28 <SEP> 1,8,4 <SEP> 33,2
<tb> J <SEP> 42 <SEP> 20,4 <SEP> 41,2
<tb> 'K <SEP> 56 <SEP> 27.,9 <SEP> 43;7 Beispiel <I>5</I> Dieses Beispiel eiläutert die .Auswirkung des Pro zentsatzes an Öffnungsfläche des plattenföxrnigen Musterungsbildners auf die Bildung gemusterter Non- wovsns aus Polypropylenfilamenten.
Es wird eine Reihe von Musterungsplatten mit -ver schiedener Anordnung, Lochgrösse und Öffnungsfläche vezrwsy & t. als Aamgasemobiclttdient c#= rsgel- lose .Schicht aus Endlosfilamenten aus isotaktischem Palypropylen mit ekmm Taer <RTI
ID="0010.0126"> -von -0,22 tex und -einer Reissfestigkeit -von 36 g/tex zeit einem Flächengewicht von ungefähr 68 g/m2. .auf der Vorrichtung von Fig. 1 wird jede Schicht der Wirkung der mit hohem Auf pralldruck arbeitenden Strahlen ausgesetzt, die aus in Minenabständen von 0,
13 cm angeordneten Austritts- öffnungen von -0;018.cm Iurclnnesser austreten, wel che mit Wasser von einem stufenweise bis auf maximal 140 kg/cm2 erhöhten Druck gespeist werden. Jede Schicht wird in insgesamt 6 Durchgängen in der glei chen Richtung in
einem Abstand von ungefähr 7,6 cm von den Austrittsöffnungen behandelt.
Wie in den vorhergehenden Beispielen gezeigt, las sen sich unter Verwendung von Musterungsplatten mit einer Öffnungsfläche von etwa 46 oder 50 0; ä aus Poly propylen-Endlosfilamentschichten dreieckmaschig ge musterte, durchbrochene Nonwovens leicht herstellen. Mit abnehmendem Prozentsatz der Öffnungsfläche, ins- besondere in Verbindung mit abnehmender Loch grösse,
wird die Bildung eines gemusterten Nonwovens aus einer gegebenen Anfangsschicht bei sonst äquiva lenten Arbeitsbedingungen schwieriger. Wenn schliesslich der Prozentsatz der öffungsfläche auf einen genügend niedrigen Wert sinkt, ist es nicht mehr möglich, ein Muster zu erhalten, wenngleich auch ein festes Nonwoven (das heisst ein solches mit starker Faserverschlingung) erhältlich ist.
Bei den Bedingun gen des vorliegenden Beispiels wird dieser Punkt bei einer Öffnungsfläche von ungefähr 32 % erreicht. Wie die Tabelle V zeigt,
wird auf einer Musterungsplatte mit 2 Löchern/cm und einer Öffnungsfläche von 32-% ein festes Nonwoven mit schwachem, sichtbarem Muster (Probe D) erhalten. Bei Anwendung einer ähn lichen Musterungsplatte, bei der jedoch Löcher gerin geren Durchmessers unter Erzielung des gleichen Pro zentsatzes an Öffnungsfläche in geringeren Abständen angeordnet sind, wird kein Muster erhalten (Probe C).
Mit verschiedenen anderen Musterungsplatten mit etwas geringerem Prozentsatz an Öffnungsfläche wer den in jedem Falle hochfeste Nonwovens erhalten, die Jedoch --kein sichtbares Muster besitzen.
EMI0010.0218
<I>Tabelle <SEP> #V</I>
<tb> m <SEP> v
<tb> <B>b <SEP> Ü <SEP> @ <SEP> ^, <SEP> @ <SEP> @ <SEP> ss'i <SEP> a' <SEP> GO</B>
<tb> 0
<tb> ä <SEP> a@ <SEP> Gn <SEP> <B>CO</B>
<tb> <B>p4</B> <SEP> ä
<tb> A <SEP> quadratisch <SEP> 0;
084 <SEP> 52,3 <SEP> 29 <SEP> keines <SEP> 78,7
<tb> B <SEP> vergötzt <SEP> '0;084 <SEP> 36,7 <SEP> -21 <SEP> keines <SEP> 77,0
<tb> C <SEP> quadratisch <SEP> 0,145 <SEP> 19;2 <SEP> 32 <SEP> keines <SEP> 64.,9
<tb> D <SEP> quadratisch <SEP> 0,201 <SEP> 9,9 <SEP> 32 <SEP> schwach <SEP> 43,2
<tb> E <SEP> versetzt <SEP> 0,165 <SEP> 12,2 <SEP> 26 <SEP> keines <SEP> 68,6 <I>Beispiel 6</I> Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines qua- dratmaschig gemusterten, durchbrochenen Nonwovens aus Polyäthylenterephthalat-Endlosfilamenten.
Eine lose Schicht .aus regellos angeordneten Poly- äthylenterephthalat-Endlosfilamenten wird auf ein ge webtes Sieb mit 3,9 X 3,9 Drähten/cm (Öffnungsfläche 56,3 0/0, Drahtdurchmesser 0,064 cm) aufgebracht.
Die Schicht wird auf dem Sieb unter Anwendung einer Vorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art mit säulenför migen, mit hohem Aufpralldruck arbeitenden Wasser strahlen behandelt, die aus in Mittenabständen von 0,13 cm angeordneten Austrittsöffnungen von 0,018 cm Durchmesser austreten, denen das Wasser mit einem Druck von 35 kg/cm2 zugeführt wird.
Die Schicht wird in zwei Durchgängen in Längs- und in 2 Durchgängen in :Querrichtung behandelt, wobei sie im wesentlichen im Kontakt mit der Düsenfläche gehalten wird.
Durch diese Behandlung wird die regellose Faser schicht in ein gemustertes Nonwoven überführt, bei welchem sich schneidende Filamentbündel in einem gleichmässigen Muster.ausgerichtet sind, wobei die öff- nung jedes Quadrates des Musters einer Kreuzung der Drähte in dem Sieb .entspricht.
Gleichzeitig mit der Ausrichtung in :dem Muster werden die Filamente der Schicht miteinander unter Bildung eines stabilen, Zu sammenhalt besitzenden und dauerhaften Nonwovens verschlungen. Bei Einsatz stark gekräuselter Filamente .in der Ausgangsschicht werden besonders wertvolle Nonwovens erhalten.
Ein typischer Teil eines solchen quadratmaschig gemusterten, durchbrochenen Nonwo- vens :ist in Fig. 8 in 8-facher .Vergrösserung gezeigt, während Fig.9 eine entsprechende Erläuterung des musterbildenden Siebes.zeigt.
Man -lässt das Nonwoven auf .dem Sieb trocknen, worauf man es abnimmt, :untersucht und prüft. Die Eigenschaften dieses Nonwovens sind nachfolgend -den Eigenschaften eines entsprechenden, gemusterten Non- wovens gegenübergestellt, .das in der obigen Weise,
jedoch bei .einem Wasserdruck von 70 kg/cm' .erhalten wird.
EMI0011.0073
Eigenschaften <SEP> Wasserdruck
<tb> 35 <SEP> kg/cm2 <SEP> 70 <SEP> kg/cm2
<tb> Flächengewicht, <SEP> g/m2 <SEP> 95 <SEP> 98
<tb> Streifen-Reissfestigkeit,
<tb> g/cm <SEP> je <SEP> g/m2 <SEP> 5,7 <SEP> 8,3
EMI0011.0074
!Eigenschaften <SEP> Wasserdruck
<tb> 35 <SEP> kg/cm2 <SEP> 70 <SEP> kg/cm=
<tb> Bruchdehnung, <SEP> % <SEP> <B>117,00</B> <SEP> 147,00
<tb> Anfangsmodul, <SEP> g/cm <SEP> je <SEP> g/m2 <SEP> 3,7 <SEP> 3,7
<tb> Biegelänge, <SEP> cm <SEP> 3,80 <SEP> 3,
80 <I>Beispiel 7</I> Dieses Beispiel erläutert zweckmässige Abänderung der Arbeitsbedingungen bei der Behandlung von Schichten verschiedenen Flächengewichtes unter Er zeugung durchbrochener dreieckmaschig gemusterter Nonwovens.
Als Ausgangsschichten werden regellose Vliese ver schiedener Flächengewichte in drei Versuchsreihen ein gesetzt, in deren jeder Reihe eine andere Faser ver wendet wird. Als Faser wird eine Polyacryl-Stapelfaser (Fasertiter 0,17 tex, Stapellänge 3,8 cm) für die Reihe A, eine Polyäthylenterephthalat-Stapelfaser (Fasertiter 0,17 tex, Stapellänge<B>3,8</B> cm) für die Reihe B und eine Baumwollfaser (Stapellänge ungefähr 2,5 cm) für die Reihe C verwendet.
Jede Probe wird hergestellt, indem man die Ausgangsschicht auf einen plattenförmigen Musterungsbildner aufgibt, der in Mittenabständen von 0,24 cm versetzt Löcher von 0,16 .cm Durchmesser (20,4 Löcher/cm2, Öffnungsfläche 41 0;0) aufweist.
Die Schicht-Platten-Anordnung wird unter in Mittenabstän- den von 0,064 cm angeordneten 0,013-cm-Austrittsöff- nungen hinweggeführt, die man mit unter Druck ste hendem Wasser speist, wobei der Wasserdruck zu An fang 7 kg/.cm2 beträgt;
die Zahl der Durchgänge bei jedem Druck ist in der Tabelle VI genannt. Die Schicht wird zu Anfang in einem Abstand von unge fähr 12,7 cm von den Austrittsöffnungen behandelt und der Abstand von den Austrittsöffnungen dann pro gressiv auf ungefähr 2,5 cm bei den höchsten Drücken verringert. Die Behandlung wird, bei stufenweise erhöh ten Drücken fortgesetzt, bis eine klare und deutliche Dreieckmaschenr-Musterung vorliegt.
Die Eigenschaften der erhaltenen Nonwovens sind in .der Tabelle VI zusammengestellt. Wie die Tabelle zeigt, werden die Arbeitsbedingungen bei den schwere ren Schichten verschärft, .indem man die Zahl der Durchgänge vergrössert, in denen die Schicht behan delt wind, und beziehungsweise oder zur Bildung von Strahlen höheren Aufpralldruckes den Maximaldruck des Wassers erhöht.
EMI0011.0117
<I>Tabelle <SEP> V1</I>
<tb> Faser-Reihe <SEP> Schicht- <SEP> Reiss-Streifen- <SEP> Arbeitsbedingungen <SEP> Gesamtzahl
<tb> Flächen- <SEP> festigkeit, <SEP> Zahl <SEP> der <SEP> Durchgänge <SEP> bei <SEP> einem <SEP> Wasserdruck <SEP> (kg/cm2) <SEP> von <SEP> der <SEP> Durchgänge
<tb> gewicht <SEP> g/m2 <SEP> g/cm <SEP> je <SEP> g/m2 <SEP> 7 <SEP> 14 <SEP> 21 <SEP> 28 <SEP> 35 <SEP> 56 <SEP> 63 <SEP> 70 <SEP> 84
<tb> A <SEP> 25 <SEP> 35,8 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 7
<tb> A <SEP> 52 <SEP> 37,4 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> 4 <SEP> 10
<tb> A <SEP> 64 <SEP> 46,3 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> - <SEP> 6 <SEP> 11
<tb> B <SEP> 37 <SEP> 38,
2 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 10
<tb> B <SEP> 62 <SEP> 62,2 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> -- <SEP> 2 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 11
EMI0012.0001
<I>Tabelle <SEP> V1 <SEP> (Fortsetzung)</I>
<tb> Faser-Reihe <SEP> Schicht- <SEP> Reiss-Streifen- <SEP> Arbeitsbedingungen <SEP> Gesamtzahl
<tb> Flächen- <SEP> Festigkeit, <SEP> Zahl <SEP> der <SEP> Durchgänge <SEP> bei <SEP> einem <SEP> Wasserdruck <SEP> (kg/cm2) <SEP> von <SEP> der <SEP> Durchgänge
<tb> gewicht <SEP> g/m2 <SEP> g/cm <SEP> je <SEP> g/m2 <SEP> 7 <SEP> 14 <SEP> 21 <SEP> 28 <SEP> 35 <SEP> 56 <SEP> 63 <SEP> '70 <SEP> 84
<tb> B <SEP> 70 <SEP> 78,6 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP> - <SEP> 5 <SEP> 10
<tb> B <SEP> 86 <SEP> 73,
3 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP> - <SEP> 6 <SEP> 11
<tb> C <SEP> 19 <SEP> 6,2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 8
<tb> C <SEP> 33 <SEP> 19,7 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP> - <SEP> 5 <SEP> 10
<tb> C <SEP> 59 <SEP> 35,8 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP> - <SEP> 6 <SEP> 11
<tb> C <SEP> 71 <SEP> 37,6 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 4 <SEP> 9 <I>Beispiel 8</I> Dieses Beispiel erläutert die Herstellung sowohl eines dreieck- als auch eines quadratmaschig gemuster ten,
durchbrochenen Nonwovens aus Zweikomponen- ten-Endlosfilamenten und zeigt weiter die kritische Natur des Verfahrens bezüglich der Art des verwende ten Arbeitsmittelstrahles.
Als Ausgangsschicht dient ein Vlies aus regellos angeordneten Zweikomponenten-Endlosfilamenten aus Polyhexamethylenadipamid und Palyäthylenterephtha- lat mit einem Titer von 0,33 tex und mehr als 23 Kräuseln/cm.
a) Die Schicht wird auf eine Platte aufgebracht, die in Mittenabständen von 0,24 cm. versetzt Öffnungen von 0,16 cm Durchmesser (20,4 Löcher/cm2; Öffnungs fläche 41 O/o) aufweist und auf der Vorrichtung von Fig.1 mittels mit hohem Aufpralldruck arbeitenden Wasserstrahlen behandelt, die aus in 0,064 cm-Mitten- abständen angeordneten Austrittsöffnungen von 0,008 cm Durchmesser austreten.
Während der Be handlung wird der Druck langsam von 0 auf maximal 133 kg/cm2 erhöht. Die Schicht wird durch die Strah len geführt, bis ein klares, deutliches Muster ausgebil det ist und die Filamente fest verschlungen sind.
Das erhaltene Nonwoven, von der ein typischer Teil in Fig.3 bei 40facher Vergrösserung gezeigt ist, wird mit A bezeichnet.
b) Eine ähnliche Schicht wird dann der Wirkung dispersen, mit geringem Aufpralldruck arbeitenden Spritzwassers ausgesetzt, das aus einer Vollkonus- Spritzdüse (0,16 cm Durchmesser) austritt. Der Druck wird während der Behandlung langsam von 0 auf 8 kg/ cm2 erhöht, und die Schicht wird wiederholt in einem Abstand von der Düsenfläche von etwa 3,8 cm unter der Düse hinweggeführt, bis ein klares, deutliches Muster vorliegt.
Die behandelte Schicht, die in Fig. 5 bei 40facher Vergrösserung gezeigt ist, wird mit B be zeichnet.
Eine Untersuchung der Probe A zeigt ein festes, Zusammenhalt aufweisendes, dreieckmaschig gemuster tes Nonwoven, dessen Fasern so stark verschlungen sind, dass es sich nicht ohne Reissen von Fasern, aus einanderziehen lässt.
Der Grad, in dem die Fasern zum Ineinandergreifen gebracht worden sind, ergibt sich aus den Eigenschaften des Nonwovens. Wenn man die Probe A der Zungen-Reissfestigkeitsprüfung unterwirft, reisst sie durch Bruch der Filamente, wobei der Bruch plötzlich eintritt und das Nonwoven unter Spannung seine dreieckmaschig gemusterte Struktur beibehält.
Fig. 4 zeigt das Aussehen der Probe A nach dem Reis sen bei der Zungen-Reissfestigkeitsprüfung. Wenn man die Probe B -der gleichen Prüfung un terwirft, erweist sie sich als so wenig fest, dass das Nonwoven auseinanderziehbar ist und das Muster ver schwindet, ohne dass irgendein, wirklicher Faserbruch eintritt, das heisst die Fasern gleiten lediglich aneinan- der vorbei,
bis das Muster zerstört isst. Das Aussehen der Probe B nach der Zungen-Reissfestigkeitsprüfung ist in Fig. 6 gezeigt.
Das Vorliegen oder die Abwesenheit einer ver schlungenen Struktur lässt sich weiter zeigen, indem man versuch, ein Einzelknäuel, das heisst die Zone, in der sechs Filamentbündel untereinander in Verbindung stehen, zu zerreissen oder auseinanderzuziehen. Dabei erweist es sich zur Zerreissung eines Einzelknäuels der Probe A eine Kraft von 1,76 g/g/m2 als notwendig, während bei der Probe B schon 0,79 g/g/m2 genügen.
Unter Ausdehnung dieser Prüfung wird ein 5-cm.-Strei- fen, der 22 Knäuel enthält auf einem Instron -Prüf- gerät einer Zugspannung ausgesetzt. Dabei ist zum Zerreissen der Knäuel bei den Proben A und. B eine Kraft von 1,48 beziehungsweise 0,15 g/g/m2 notwendig, das heisst bei der Probe A liegt die Reissfestigkeit des Einzelknäuels auf einem 5-em-Streifen zu 84 % vor, bei der Probe B dagegen nur zu etwa 20 %.
Die hohe, auf einem 22 Einzelknäuel enthaltenden Bereich beibe haltene Reissfestigkeit zeigt die Gleichmässigkeit und gesamtverschlungene Struktur der Probe A.
Die Proben A und B haben die folgenden Eigen schaften:
EMI0012.0098
Eigenschaft <SEP> Aus- <SEP> Probe <SEP> A <SEP> Probe <SEP> B
<tb> gangs Schicht
<tb> Flächengewicht, <SEP> g/m2 <SEP> 64,5 <SEP> 68 <SEP> 59,4
<tb> Streifen-Reissfestigkeit <SEP> - <SEP> 14,2 <SEP> 2,6
<tb> g/cm <SEP> je <SEP> g/m2
<tb> Zungen-Reissfestigkeit, <SEP> kg <SEP> 2,59 <SEP> 5,86 <SEP> 2,64
<tb> Bruchdehnung, <SEP> % <SEP> 470 <SEP> 64 <SEP> 480 Wie die obigen Werte zeigen, beträgt die Streifen- Reissfestigkeit der Probe B mehr als das Fünffache derjenigen von Probe B, während die Zungen-Reissfe- stigkeit mehr als doppelt so hoch ist.
Die Tabelle zeigt weiter, dass die Zungen-Reissfestigkeit von Probe Bim wesentlichen derjenigen der unbehandelten Ausgangs schicht entspricht. c) Die obigen Feststellungen gelten auch für auf Öffnungsplatten anderer Arten hergestellte Nonwovens. Wenn man das Beispiel unter Verwendung einer öff nungsplatte wiederholt, die in Mittenabständen von 0,318 cm mit 0,201-em-Löchern versehen ist, die an statt versetzt auf geraden Längs- und Querreihen ange ordnet sind, ergibt sich bei der Arbeitsweise von Probe A eine deutliche überlegenheit des,
Nonwovens über ein nach der Arbeitsweise von B erhaltenes. Das Aus sehen des auf diesem Wege erhaltenen Nonwovens (Probe C) ist in Fig. 7 bei 25-facher Vergrösserung ge zeigt.
Die Knäuel sind unter Bildung eines Quadratma- schenmusters zu den Ecken der Quadrate zentriert und stehen untereinander über starke Filamentbündel in Verbindung, die mit den Quadratseiten fluchten.
Dia- gonal zu den Quadraten erstrecken sich kleinere Ver- bindungs-Filamentbündel, wodurch das Nonwoven in allen Richtungen Festigkeit und ein gefälliges Ausse hen erhält. Die Knäuel sind unter Erzielung einer ent sprechenden, hohen Knäuelfestigkeit noch dichter ver schlungen als die Knäuel der obigen Probe A.
<I>Beispiel 9</I> Dieses Beispiel erläutert die Verwendung von kur zen Fasern aus celluloseartigem Material in Kombina tion mit Stapelfasern unter Ausbildung besonderer Effekte in dreieckmaschig gemusterten, durchbroche nen Nonwovens.
Auf der Vorrichtung von Fig. 1 werden Nonwo- vens aus drei verschiedenen Ausgangsschichten bei den folgenden Arbeitsbedingungen hergestellt:
EMI0013.0039
Austrittsöffnungen <SEP> 0,013 <SEP> cm <SEP> Durchmesser,
<tb> Mittenabstand <SEP> 0,064 <SEP> cm
<tb> Abstand <SEP> der <SEP> Schicht
<tb> von <SEP> der <SEP> Austrittsöffnung <SEP> 7,6 <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> cm
EMI0013.0040
Musterungsplatte <SEP> Löcher <SEP> von <SEP> 0,4 <SEP> cm <SEP> Durch messer, <SEP> versetzt, <SEP> in <SEP> Mitten abständen <SEP> von <SEP> 0,48 <SEP> cm;
<tb> Öffnungsfläche <SEP> 63 <SEP> %
<tb> Wasserdruck <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 84 <SEP> kg/cm2;
<tb> stufenweise <SEP> Erhöhung
<tb> Durchgänge <SEP> 5 <SEP> in <SEP> einer <SEP> Richtung
<tb> 5 <SEP> senkrecht <SEP> hierzu
<tb> (insgesamt <SEP> 10) Für die Probe A wird als Ausgangsschicht ein. Krempelvlies (Flächengewicht etwa 68 g/m2) aus Poly- äthylenterphthalat-Stapelfasern mit einem Fasertiter von 0,17 tex verwendet.
Für die Probe B wird; auf ein ähnliches Stapelfa- servlies ein Gesichtsreinigungstuch des Handels aufge legt und der Schichtaufbau durch die Strahlen geführt.
Für die Probe C wird auf ein ähnliches Stapelfa servlies ein Papierhandtuch des Handels aufgelegt und der Schichtaufbau durch die Strahlen geführt.
In jedem Falle werden dreieckmaschig gemusterte, durchbrochene Nonwovens mit guten Eigenschaften er halten. Dabei scheinen die kurzen Papierfasern in den Deckschichten der Proben B und C die Musterungsbil dung und -definition zu unterstützen. Sie werden vor allem in jedem Knäuel gleichzeitig mit dem Hauptvlies verschlungen. Unerwarteterweise erhöhten die kürzeren Fasern, wie die nachfolgend tabellarisch zusammenge stellten Eigenschaften zeigen, die Gesamtfestigkeit der Schicht.
Wenn man die Nonwovens auf einer Flügel- Haushaltwaschmaschine fünfmal wäscht, tritt kein Ver lust an kurzen Fasern ein (an dem Ausbleiben eines Gewichtsverlustes zu erkennen).
EMI0013.0074
-Probe
<tb> A <SEP> B <SEP> C
<tb> Deckschicht <SEP> aus <SEP> Papierfasern <SEP> keine <SEP> Gesichts- <SEP> Papierhandtuch
<tb> reinigungstuch
<tb> Flächengewicht, <SEP> g/cm2 <SEP> 48,8 <SEP> 58,6 <SEP> 97,2
<tb> Streifen-Reissfestigkeit, <SEP> g/cm <SEP> je <SEP> g/m2 <SEP> 23,4 <SEP> 31,2 <SEP> 36,0
<tb> Bruchdehnung <SEP> a/o <SEP> 70 <SEP> 65 <SEP> 68
<tb> Anfangsmodul, <SEP> g/cm <SEP> je <SEP> g/m2 <SEP> 10,5 <SEP> 23,2 <SEP> 33,6
<tb> Biegelänge, <SEP> cm <SEP> 2,10 <SEP> 2,15 <SEP> 2,20 Wenn gewünscht, lassen sich verschiedene Dessins erhalten,
indem man zur Erzielung von Spezialeffekten die Deckschicht-Fasern in das Muster nur in bestimm ten Flächen oder nur in bestimmte Knäuel oder in die Bündel zwischen den Knäueln einarbeitet. Mischungen von Fasern verschiedener Arten, zum Beispiel absor bierenden und nicht absorbierenden Fasern, ergeben Produkte, welche Vorteile beider Faserarten besitzen.
Andere Effekte können erhalten werden, indem man die Kurzfaserschichten in gemusterte Nonwovens über- führt und dann diese durch Verknäuelung an regellose, ungemusterte Schichten bindet.
<I>Beispiel ZO</I> Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines drei eckmaschig gemusterten, durchbrochenen Nonwovens, bei welchem Endlosfilamente mit kurzen Fasern aus einem Kunstfaserpapier vereinigt werden..
Aus einer Schicht (Flächengewicht etwa 68 g/m?) regellos ange- ordneter, spontan ausdehnbarer Polyäthylenterephtha- lat-Endlosfilamente mit einem Titer von etwa 0;44. tex und einer spontanen Ausdehnbarkeit von etwa 20 0/0 wird ein Nonwoven (Probe A) auf der Vorrichtung nach Fig.1 bei den folgenden Arbeitsbedingungen er zeugt:
EMI0014.0007
Austrittsöffnungen <SEP> 0,013 <SEP> cm <SEP> Durchmesser,
<tb> Mittenabstand <SEP> 0,064 <SEP> cm
<tb> Abstand <SEP> der <SEP> Schicht <SEP> von
<tb> von <SEP> den <SEP> Austrittsöffnungen7,6 <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> cm
<tb> Musterungsplatte <SEP> Löcher <SEP> von <SEP> 0,16 <SEP> cm
<tb> Durchmesser, <SEP> versetzt,
<tb> Mittenabstände <SEP> 0,24 <SEP> cm;
<tb> 20,4 <SEP> Löcher/em2,
<tb> Öffnungsfläche <SEP> 41 <SEP> %
<tb> Wasserdruck <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 70 <SEP> kg/cm2;
<tb> stufenweise <SEP> Erhöhung
<tb> Durchgänge <SEP> 5 <SEP> in <SEP> einer <SEP> Richtung,
<tb> 5 <SEP> in <SEP> Querrichtung <SEP> hierzu
<tb> (insgesamt <SEP> 10) Bei den gleichen Arbeitsbedingungen wird dann ein Nonwoven (Probe B) aus einem Schichtaufbau aus einer Deckschicht aus Kunstfaserpapier (80 Gew.O/o Polyäthylenterephthalat-Stapelfasern von 0,
635 cm Länge und 20 Gew. o/o Fibriden aus einem Copolyester aus 80 0/a Äthylenterephthalat und 20 0;'o Äthyleniso- phthalat) auf einer Schicht der eingangs beschriebenen Art hergestellt, den man mit der Deckschicht nach oben auf den plattenförmigen Musterungsbildner auf gibt.
Während der Behandlung geht der ursprüngliche, kontinuierliche Charakter des Papiers verloren, wobei seine Komponenten zur Verschlingung mit den Fila- menten der Unterschicht und Ausrichtung zu diesen unter Bildung eines dreieckmaschig gemusterten, durchbrochenen Nonwovens gebracht werden. Die kür zeren Faserkomponenten konzentrieren sich überwie gend aui die Knäuel des anfallenden Nonwovens.
Dann wird versucht, ein gemustertes Flächenge bilde aus einem ähnlichen Schichtaufbau unter Ver wendung einer Vollkonus-Spritzdüse (Bauart Spraco 2112 ) zu erhalten, die bei verschiedenen, Be dingungen und bei Drücken bis zu etwa 7 kg/cm2 be trieben wird. Die diffuse Niederdruck-Spritzbehandlung ergibt keinen genügenden Aufpralldruck, um die Papierschicht auch nur zu durchdringen, so dass kein Muster erzeugbar ist und das Produkt genau so wie vorher, das heisst unbehandelt aussieht.
<I>Beispiel 11</I> Dieses Beispiel erläutert die kontinuierliche Her stellung eines dreieckmaschig gemusterten, durchbro chenen Nonwovens unter Behandlung in einer Rich tung.
Als Ausgangsschicht dient ein Vlies aus regellos angeordneten Endlosfilamenten aus Polyäthylentereph- thalat. Das Vlies wird um eine Hohltrommel von <I>30,5</I> cm Durchmesser geschlungen, deren Öffnungen aufweisende Mantelfläche 15,3 cm breit ist und in, Mit tenabständen von 0;24 cm versetzt angeordnete Löcher von 0,16 cm Durchmesser (20,4 Löcher/em2;
Öffnungs- fläche 41%) aufweist. Die Trommel wird. bei der Vore richtung von Fig. I achsparallel zu dem Verteiler (von 5 cm Länge mit in Längsrichtung in 0,
064-cm-Mitten- abständen angeordneten Austrittsöffnungen von 0,013 cm) angeordnet und unter den Austrittsöffnun= gen in einem Abstand zur Trommelfläche von etwa 5 cm drehbar gelagert.
Bei umlaufender Trommel lässt man aus den Austrittsöffnungen auf einen 5-cm- Abschnitt der Schicht an einem Trommelende mit hohem Aufpralldruck arbeitende Strahlen auftreffen;
wobei der Wasserdruck während des Trommelumlaufs in Stufen auf maximal 70 kg/cm2 erhöht wird. Nach jeder Trommelumdrehung wird die Trommel horizon tal um ungefähr 5 cm verschoben und die Behandlung fortgesetzt bis die gesam-e Schicht mit den Strahlen be handelt ist. Man: erhält ein Nonwoven mit einem drei eckmasehigen Muster, das fest und stabil ist und Zu sammenhalt aufweist.
<I>Beispiel 12</I> Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von Non- wovens auf Musterungsunterlagen mit sehr kleinen Löchern bei grossen wie auch kleinen Öffnungsflächen und weiter die Herstellung eines Nonwovens mit aus- sergewöhnlich hoher Knäuelfrequenz.
Als Faserausgangsschicht wird ein Vlies aus regel los angeordneten Zweilcomponenten-Endlosfilamenten von trilobalem Querschnitt und einem Titer von 0,33 tex verwendet, die als eine Komponente Polyhexa- methylenadipamid und als andere Komponente Poly- äthylenterephthalat enthalten und in der Ausgangs schicht eine starke Kräuselung (etwa 47 Kräusel/cm) aufweisen.
Drei solche Schichten (A, B und C) werden wie folgt in Nonwovens überführt: Jede Schicht wird auf einer Öffnungen aufweisenden Musterungsunterlage an geordnet und der Wirkung von mit hohem Aufprall druck arbeitenden Wasserstrahlen ausgesetzt, die aus in 0,064-cm-Mittenabständzn angeordneten 0,013-em- Austrittsöffnungen erhalten werden, wobei der Abstand ,der Schicht von den Austrittsöffnungen 7,6 bis 10 cm beträgt und der Wasserdruck stufenweise von 7 auf 105 kg/cm2 erhöht wird.
Bei den Schichten B und C wird auf der Schicht während der Behandlung jeweils eine Lage Zellstoffpapier angeordnet, wobei dies die Bildung des Nonwovens erleichtert. Die Schichten wer den auf folgenden Musterungsunterlagen behandelt:
EMI0014.0137
A <SEP> B <SEP> C
<tb> Lochform <SEP> quadra- <SEP> quadra- <SEP> rund
<tb> tisch <SEP> tisch
<tb> Lochbreite, <SEP> cm <SEP> 0,076 <SEP> 0,031 <SEP> 0,037
<tb> Lochanordnung <SEP> quadra- <SEP> quadra- <SEP> versetzt
<tb> tisch <SEP> tisch
<tb> Mittenabstand, <SEP> cm <SEP> <B>0,127</B> <SEP> 0,064 <SEP> 0,0424
<tb> Löcher/cm2 <SEP> 62 <SEP> 250 <SEP> 642
<tb> Öffnungsfläche, <SEP> 0/0 <SEP> 32,5 <SEP> 22,5 <SEP> 69 Jede Schicht wird in ein Nonwoven mit einem kla ren, deutlichen Muster umgewandelt, Die drei Nonwo- vens haben. folgende Eigenschaften:
EMI0015.0001
<U>A <SEP> B <SEP> C</U>
<tb> Flächengewicht, <SEP> g/m2 <SEP> 68 <SEP> 96 <SEP> 82
<tb> Streifen-Reissfestigkeit,
<tb> g/cm <SEP> je <SEP> g/m2 <SEP> 20,2 <SEP> 17 <SEP> 15,2
<tb> Bruchdehnung,130 <SEP> 176 <SEP> 104
<tb> Anfangsmodul,
<tb> g/cm <SEP> je <SEP> g/m2 <SEP> 15,3 <SEP> 14,2 <SEP> 25,8 <I>Beispiel 13</I> Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines Non- wovens unter Anwendung mit hohem Aufpralldruck arbeitender Wasserstrahlen, die aus 0,051-cm-Aus- trittsöffnungen bei einem Druck von 7 kg/cm2 austre ten.
Als Anfangsfaserschicht wird ein Vlies aus regellos angeordneten, hochgekräuselten. Zweikomponenten Endlosfilamenten verwendet, die als eine Komponen te Polyhexamethylenadipamid und als andere Kompo nente Polyäthylenterephthalat enthalten.
Man gibt die Schicht auf eine Musterungsplatte mit in Mittenabstän- de,n von 0,24 cm versetzt angeordneten Löchern von 0,16 cm Durchmesser und behandelt sie achtmal mit tels mit hohem Aufpralldruck arbeitenden Wasser strahlen, die aus auf einer Strecke von 5 cm hinterein- ander in einer Dichte von 7,9 Öffnungen/cm angeord neten Austrittsöffnungen von 0,051 cm Durchmesser austreten, wobei der Durchfluss 9,
51/Minute und die Geschwindigkeit an der Austrittsöffnung 3 m/Sekunde beträgt und die Schicht sich während der Behandlung in einem Abstand von 3,8 cm von den Austrittsöffnun gen befindet.
Man erhält ein Nonwoven mit einem gut definier ten, dreieckmaschigen Muster. Das Nonwoven besitzt eine Streifen-Reissfestigkeit von 16,7 g/cm je g/ml und ein Knäuelfestigkeitsverhältnis (R) von 1,28.
<I>Beispiel 14</I> Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines Non- wovens unter Verwendung mit hohem Aufpralldruck arbeitender Wasserstrahlen, die aus 0,076-cm-Aus- trittsöffnungen erhalten werden..
Als Ausgangsfaserschicht wird ein Vlies aus regel los angeordneten., hochgekräuselten Zweikomponenten- Endlosfilamenten verwendet, die als eine Komponente Palyhexamethylenadipamid und als andere Kompo nente Polyäthylenterephthalat enthalten.
Man gibt die Schicht auf eine Musterungsplatte mit in Mittenabstän- den von 0,24 cm versetzt angeordneten Löchern von 0,16 cm Durchmesser auf und behandelt sie mittels mit hohem. Aufpralldruck arbeitender Wasserstrahlen, die aus -auf einer Strecke von 5 cm in einer Dichte von 7,9 Öffnungen/cm hintereinander angeordneten 0,076-cm- Austrittsöffnungen erhalten werden,
wobei der Durch- fluss <B>37,8</B> 1/Minute und die Geschwindigkeit an der Austrittsöffnung 3,15 m,/Sekunde beträgt. Die Schicht wird auf der Platte in einem Durchgang bei 7 kg/cm2, in zwei Durchgängen bei 35 kg/cm2 und in vier Durch gängen bei 70 kg/cm2 Druck durch die Strahlen ge führt, wobei der Abstand von den Austrittsöffnungen jeweils etwa 7,6 cm beträgt, und dann in vier weiteren Durchgängen in einem Abstand von den Austrittsöff nungen von etwa 3,
8 cm bei 70 kg/cm2 Druck durch die Strahlen geführt. Man erhält ein dreieckmaschig gemustertes durch brochenes Nonwoven mit folgenden Eigenschaften:
EMI0015.0078
Flächengewicht, <SEP> g/m2 <SEP> 80
<tb> Streifen-Reissfestigkeit, <SEP> g/cm <SEP> je <SEP> g/m2 <SEP> 19,1
<tb> Knäuelfestigkeitsverhältnis <SEP> (R) <SEP> 1,39 <I>Beispiel 15</I> Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines drei eckmaschig gemusterten Nonwovens direkt aus Endlos füamenten unter Anwendung verschiedener Techniken zur Vlieslegung.
Ein 27fädiges, ungedrehtes 40-den-Multifilament aus Polyäthylenterephthalat wird von einer Spule über eine Führung nach unten zu einem Wasserbad, wieder nach oben zu einer zweiten Führung und dann zu einer motorgetriebenen Rolle geführt, von der man es regel los auf einen plattenförmigen Musterungsbildner mit Löchern von 0,397 cm Durchmesser (3,8 Löcher/cm2; Öffnungsfläche 46 0/0) fa.llenlässt, der unter der Rolle hin- und hergeführt wird.
*Unter Verwendung einer Vorrichtung der in Fig.1 gezeigten Art wird das Vlies mit Strahlen behandelt, die aus 0,0127-cm-Austrittsöffnungen austreten. Wäh rend der anfänglichen Behandlung wird auf das Vlies ein Decksieb mit 110,3 Löchern/cm2 (Öffnungsfläche 33 %) aufgegeben und der Aufbau bei Drücken von 14,08, 28,16, 42,2A., 70,
4 und 105 kg/cm2 jeweils 8mal durch die Strahlen geführt. Dann wird das Decksieb abgenommen und die Schicht, die sich weiter auf der Musterungsplatte befindet, in einem Durchgang bei 7,04 kg/cm', in 8 Durchgängen bei 14,08 kg/cm2, in 8 Durchgängen bei 28,16 kg/cm2, in 8 Durchgängen bei 42,24 kg/cm2 und in 2 Durchgängen bei 70,4 kg/cm2 durch die Strahlen geführt, wonach man das Nonwo- ven von der Musterungsplatte abnimmt und trocknet.
Die Untersuchung des so erhaltenen Nonwovens zeigt, dass das Multifilament in einem dreieckmaschi- gen Muster angeordnet und an den Dreieckscheiteln durch Knäuelverflechtun@g miteinander verbunden ist. Obwohl in den Abschnitten: des Multifilaments, die sich durch die Scheitel erstrecken, ein hoher Grad an Verschlingung vorliegt, ist die Identität des Multifila- ments in diesem Bezirk noch feststellbar.
Das Nonwoven hat folgende Eigenschaften:
EMI0015.0124
MD <SEP> Diagonal richtung
<tb> Streifen-Reissfestigkeit,
<tb> g/cm <SEP> je <SEP> g/m2 <SEP> 37 <SEP> 63
<tb> Bruchdehnung, <SEP> % <SEP> 35 <SEP> 35
<tb> 5-%-Sekanten-Modul,
<tb> g/cm <SEP> je <SEP> g/m2 <SEP> 116 <SEP> 16 Dieses Nonwoven eignet sich aufgrund seiner hohen Reissfestigkeit und verhältnismässig geringen Bruchdehnung besonders für technische Zwecke.
Anstelle der obigen Bildung des Ausgangsvlieses kann man auch das Multifilament von der Spule über eine Führung und durch eine Saugdüse abziehen, wel che es auf ein laufendes Förderband aufführt, wobei die Düse eine Bogenbewegung beschreibt, so dass das Multifiiament während der Hinwegbewegung des Ban des unter der Düse quer zum Band hin- und hergeführt wird. Auf diese Weise wird die Gleichmässigkeit des Ausgangsvlieses und in der Folge des Endproduktes verbessert.
Mit Endlosfilamenten verstärkte Nonwovens lassen sich in geringen, dem Netzgewebe entsprechenden Flä chengewichten oder in schweren Arten herstellen. Die netzartigen Produkte eignen sich besonders für ärzt liche Zwecke, wie für Gaze und Binden und Bänder, sowie für technische Zwecke, wie zur Papierverstär kung und für Beutel. Schwere Nonwovens eignen sich besonders zur Verstärkung von Gummiartikeln, wie Reifen, Förderbändern und dergleichen.
<I>Beispiel 16</I> Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines durchbrochenen, gemusterten Nonwovens mit quadrati schen Bereichen regelloser Fasern, die in einem geo metrischen Muster angeordnet und miteinander auf den Diagonalen durch Knäuel verbunden sind, wobei in jedem Knäuel Segmente von Fasern aus benachbarten, regellosen Quadratbereichen anzutreffen sind.
Als Ausgangsmaterial dient ein Stapelfaservlies aus regellos angeordneten Polyäthylenterephthalat-Fasern mit einem Fasertiter von 0,17 tex und einer Länge von 3,7 cm.
Die Musterungsplatte weist (1) hervorstehende, pyramidenförmige Stifte, die in versetzten Reihen in einem Abstand von 0,477 cm auf der Platte angeord net sind, (2) an den vier Basisecken jeder Pyramide kreisförmige Öffnungen -von 0,225 cm Durchmesser, so dass die Pyramiden durch die Öffnungen axial unterein ander in Verbindung stehen, und (3) glatte Plateaube- reiche zwischen den Pyramiden auf.
Man gibt die Schicht auf die Platte auf und führt sie mehrmals durch mit hohem Aufpralldruck arbei tende Wasserstrahlen, die aus 0,0127-cm-Austrittsöff- nungen austreten, welche in einem Verteiler hintereins ander in einer Dichte von etwa 16 Öffnungen/cm ange ordnet sind. Die Schicht befindet sich während der Be handlung in einem Abstand von etwa 3 cm von. den Austrittsöffnungen, und der Wasserdruck wird progres siv von 35,2 auf 141 kg/cm2 erhöht.
Das gemusterte Nonwoven besitzt (1) in regelmäs- sigen Abständen vorliegende Öffnungen, die den Berei chen entsprechen, in denen auf der Musterplatte die Pyramiden vorliegen, (2) quadratische Bereiche regel los angeordneter Fasern, die den Plateaubereichen der Platte entsprechen, und (3) verschlungene Faserberei che (Knäuel), welche die regellosen Bereiche diagonal verbinden und den Öffnungen in der Platte entspre chen.
Das Nonwoven besitzt, wie die Reissfestigkeit von 13 g/cm je g/m2 und Bruchdehnung von 68 @/o zeigen, gute Drapiereigenschaften und textile Eigenschaften.
<I>Beispiel 17</I> Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines ge musterten Nonwovens mit quadratischen Bereichen regellos angeordneter Fasern, die miteinander in einem regelmässigen geometrischen Muster über verschlun gene Faserbündel in Verbindung stehen, wobei eine Anzahl von verschlungenen: Bündeln vorliegt, welche die Seiten von, jeweils zwei gegenüberliegenden Qua draten verbinden und sich senkrecht zu den Seiten. er strecken.
Als Ausgangsmaterial dient ein Vlies (Flächenge wicht etwa 100 -/m2) regellos angeordneter Zweikom ponenten. Endlosfilamente mit einem Titer von 0,33 tex aus Polyäthylenterephthalat und Polyhexame- thylenadipamid.
Als Musterungsplatte wird ein leinwandbindiges Drahtsieb mit 11,8 Drähten/cm (Öffnungsfläche 38 %) verwendet.
Die Schicht wird auf dem Sieb unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 1 der Wirkung mit hohem Aufpralldruck arbeitender Wasserstrahlen ausgesetzt, die bei einem Wasserdruck von 130 kg/cm2 mit einem Verteiler mit 0,0127-cm-Austrittsöffnungen erhalten werden, welche hintereinander in einem Abstand zwi schen den Öffnungen von 0,317 cm angeordnet sind,
wobei man die Schicht in einem Abstand von etwa 3 cm von den Austrittsöffnungen hält. Man führt die Schicht einmal in der einen Richtung und dann einmal unter rechtem Winkel zu dieser unter den Austrittsöff- nungen vorbei.
Das Produkt weist regellos angeordnete Filamente auf, die in quadratischen Bereichen vorliegen, deren Seitenlänge 0,317 cm etwas unterschreitet, d. h. die Quadrate entsprechen den Bereichen des Ausgangsvlie- ses, in denen aufgrund des Abstandes der Austritts öffnungen in. dem Verteiler keine Strahlenwirkung er folgt. Die Quadrate sind voneinander getrennt, aber über verschlungene Filamentbündel untereinander ver bunden, die sich parallel zueinander und senkrecht zu den von ihnen verbundenen Quadratseiten erstrecken.
Die verschlungenen Bündel entstehen längs des Weges, auf dem die einzelnen, im Abstand stehenden Strahlen bei der Hinwegführung der Schicht unter dem Verteiler die Schicht überqueren. Das Nonwoven besitzt eine gute Drapierbarkeit und Reissfestigkeit und gewebear tige ästhetische Eigenschaften. Seine Streifen-Reissfe- stigkeit beträgt 18,7 g/cm je g/m2 und die Bruchdeh- nung 72 %.
Ähnliche Ergebnisse wie in den vorstehenden Bei spielen werden erhalten, wenn man Schichten oder Vliese aus verschiedenen Fasern und Mischungen. ver schiedener Fasern, einschliesslich Mischungen von Rayonstapelfasern, von Baumwollfasern, von Fasern auf Hydroxypivalinsäure-Grundlage,
von Stahlwolle und von Wollfasern verwendet. <I>Vergleichsversuch</I> Aus Stapelfasern oder Endlosfilamenten wurden verschiedene Arten von Nonwovens vergleichend nach bisher bekannten Verfahren mit versprühtem Wasser und. mit säulenförmigen Wasserstrahlen nach dem er- findungsgemässen Verfahren hergestellt.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Nonwo- vens besitzen einen S-Wert von wenigstens 0,10 und einen 1-Wert von wenigstens 0,5.
Die Herstellungsbedingungen und die Eigenschaf ten der dabei erhaltenen Nonwovens sind in der nach stehenden Tabelle angeführt:
EMI0017.0001
Faserart+ <SEP> Gelochter <SEP> Eigenschaften <SEP> des <SEP> Nonwovens
<tb> Musterungs ä <SEP> bildner
<tb> b
<tb> bh <SEP> t @
<tb> <B>4</B>
<tb> ä
<tb> ' <SEP> d <SEP> ä <SEP> ö <SEP> , <SEP> , <SEP> ö <SEP> N <SEP> Reissfestigkeit
<tb> h <SEP> A <SEP> aa <SEP> <B>:
0</B> <SEP> m <SEP> <B>4</B> <SEP> g/cm <SEP> je <SEP> g/mz <SEP> S <SEP> 1 <SEP> R
<tb> 9,35 <SEP> 10,2 <SEP> Voll- <SEP> Dacron <SEP> Endlosfilament <SEP> 41 <SEP> 20,4 <SEP> - <SEP> 0,03 <SEP> 0 <SEP> konus
<tb> Sprüh düse*
<tb> - <SEP> - <SEP> Dacron <SEP> Stapel <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,21 <SEP> 0,045 <SEP> 0 <SEP> 0,32
<tb> 7,04 <SEP> 10,2 <SEP> " <SEP> * <SEP> Rayon <SEP> Stapel <SEP> 41 <SEP> 20,4 <SEP> 0,78x <SEP> 0,84x <SEP> 0,055 <SEP> 0 <SEP> 0,33
<tb> 7,04 <SEP> 10,2 <SEP> " <SEP> * <SEP> Rayon <SEP> Stapel <SEP> 41 <SEP> 20,4 <SEP> 1,42 <SEP> 0,058 <SEP> 0 <SEP> 0,27
<tb> 7,73 <SEP> - <SEP> " <SEP> * <SEP> Zwei-Komponenten-Endlos filament <SEP> 66 <SEP> Nylon <SEP> Dacron <SEP> 41 <SEP> 20,4 <SEP> 3,94 <SEP> 0,062 <SEP> 0 <SEP> 0,27
<tb> 7,04 <SEP> 10,
2 <SEP> " <SEP> * <SEP> Zwei-Komponenten-Endlos filament <SEP> 66 <SEP> Nylon <SEP> 66/610
<tb> Nylon <SEP> 41 <SEP> 20,4 <SEP> 0,73 <SEP> 0,066 <SEP> 0 <SEP> 0,39
<tb> 35,2 <SEP> 5,1 <SEP> 0,0076 <SEP> Rayon <SEP> Stapel <SEP> 41 <SEP> 20,4 <SEP> 6,3 <SEP> 0,080 <SEP> 0,5 <SEP> 0,67
<tb> 7,04 <SEP> 10,2 <SEP> Voll konus <SEP> Zwei-Komponenten-Endlos Sprüh- <SEP> filament <SEP> 66 <SEP> Nylon <SEP> 66/610
<tb> düse* <SEP> Nylon <SEP> 41 <SEP> 20,4 <SEP> 0,89 <SEP> 0,085 <SEP> 0 <SEP> 0,59
<tb> 126,0 <SEP> 53,8 <SEP> 0,0126 <SEP> Orion <SEP> Stapel <SEP> 50 <SEP> 17,3 <SEP> 21,0 <SEP> 0,107 <SEP> 1 <SEP> 7,04 <SEP> 2,54 <SEP> 0,0076 <SEP> Rayon <SEP> Stapel <SEP> 41 <SEP> 20,4 <SEP> 11,0 <SEP> 0,102 <SEP> 1 <SEP> 0,77
<tb> 70,4 <SEP> 2,54 <SEP> 0,0076 <SEP> Zwei-Komponenten-Endlos filament <SEP> 66 <SEP> Nylon <SEP> 66/610
<tb> Nylon <SEP> 41 <SEP> 20,4 <SEP> 26,
3 <SEP> 0,126 <SEP> 0,80 <SEP> 0,65
<tb> 105 <SEP> - <SEP> 0,0126 <SEP> Zwei-Komponenten-Endlos filament <SEP> 6-6 <SEP> Nylon <SEP> Dacron <SEP> 50 <SEP> 40,4 <SEP> 24,7 <SEP> 0,139 <SEP> 1 <SEP> 0,92
<tb> 70,4 <SEP> 7,6 <SEP> 0,0076 <SEP> Rayon <SEP> Stapel <SEP> 41 <SEP> 20,4 <SEP> 15,8 <SEP> 0,156 <SEP> 0,92 <SEP> 1,15
<tb> 70,4 <SEP> - <SEP> 0,0126 <SEP> Dacron <SEP> Endlosfilament <SEP> 45 <SEP> 14,8 <SEP> 39,4 <SEP> 0,217 <SEP> 0,92 <SEP> 1,24
<tb> - <SEP> Dacron <SEP> Stapel <SEP> - <SEP> - <SEP> 39,4 <SEP> 0,327 <SEP> 1 <SEP> 1,34
<tb> 105 <SEP> 7,6 <SEP> 0,0126 <SEP> Dacron <SEP> Endlosfilament <SEP> 50 <SEP> 17,3 <SEP> 57,8 <SEP> 0,387 <SEP> 1 <SEP> 1,86
<tb> * <SEP> Unter <SEP> Verwendung <SEP> eines <SEP> Decksiebes
<tb> Vlies <SEP> aus <SEP> Endlosfilamenten <SEP> sind <SEP> Wirrfaservliese;
<SEP> Vliese <SEP> aus <SEP> Stapelfasern <SEP> sind <SEP> kardierte <SEP> Bahnen
<tb> x <SEP> speziell <SEP> in <SEP> einer <SEP> Richtung