CH644911A5

CH644911A5 - Verfahren zur herstellung eines stapelfasermaterials.

Info

Publication number: CH644911A5
Application number: CH1148579A
Authority: CH
Inventors: Sadaaki Takagi
Original assignee: Sadaaki Takagi
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1979-12-28
Publication date: 1984-08-31
Also published as: GB2039305B; GB2039305A; FR2445405A1; ATA817579A; JPS6244057B2; AR222202A1; DE2952677A1; BR7908610A; AU532939B2; CA1137287A; IT7951235A0; IT1120245B; JPS5593862A; SE438664B; US4298418A; FR2445405B1; AT375968B; AU5425179A; SE7910656L

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Stapelfasermaterials.

Es war bereits früher gefunden worden, dass ein Stapelfasermaterial, welches dadurch erhalten wurde, dass man dreidimensional gekräuselte Fasern auf eine vorgegebene Länge schnitt und auf diese Weise einen Bausch erzeugte, welchen man öffnete und gleichzeitig druckverformte, und zu welchem man einen Klebstoff gab, um die Fasern an ihren Berührungspunkten miteinander zu verbinden, eine hohe Rückstosselastizität aufweist, gas-durchlässig ist und ausgezeichnete Polstereigenschaften aufweist (US-PS 4 172 174). Es war ferner gefunden worden, dass ein Stapelfasermaterial, nämlich ein Polstermaterial, bei welchem die Faserbestandteile in einem Aggregat aus dreidimensional gekräuselten Synthetikfasern mittels eines Klebstoffes an ihren Berührungspunkten miteinander verbunden sind und bei denen die gekräuselten Fasern durch Streckung und Dehnung derart unterschiedliche Gestalt angenommen haben, dass die Schlingen in den Fasern bestimmte Richtungen annehmen, eine spezifische Belastbarkeit in bestimmter Richtung aufweist.

Dieses Stapelmaterial wird hergestellt, indem eine Lage aus dreidimensional gekräuselten Fasern mittels eines endlosen Bandes und/oder mittels Walzen, mittels einer Frottiervorrichtung oder auf andere Weise zu einem Aggregat aus Fasern verdichtet wird, das ein vorgesehenes Schüttgewicht aufweist, und dass man, nachdem man den gebildeten Block gegebenenfalls mittels mit Widerhaken versehenen Nadeln genadelt hat, eine Klebstofflösung von oben nach unten auf den Faserblock sprüht, welcher auf einem endlosen Band transportiert wird, das in einer im wesentlichen horizontalen Richtung läuft, oder dass man den gebildeten Faserblock in die Klebstofflösung taucht und danach den Block aus der Lösung hebt und auf einem endlosen Band erhitzt und trocknet, welches in einer im wesentlichen horizontalen Richtung läuft.

Wenn jedoch der Klebstoff auf den gebildeten Faserblock in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebracht wird, fliesst der Klebstoff im Inneren des Faserblocks herunter, bevor er vollkommen getrocknet ist. Dieses Herabfliessen von Klebstoff wird noch verstärkt, wenn dieser unter der Einwirkung von Hitze an Viskosität verliert. Das derart hergestellte Stapelfasermaterial hat dann den Nachteil, dass die Klebstoffverteilung sehr ungleichmässig ist, nämlich schwächer im oberen Abschnitt und stärker im unteren Abschnitt. Der von den Faserbestandteilen abfliessende Klebstoff fliesst nicht nur im Inneren des Blocks herab, sondern tropft auch auf das endlose Band, welches den Block transportiert, und verschmiert das Band. Dieses Verfahren hat daher einen schlechten Wirkungsgrad und ist mit einem grossen Klebstoffverlust verbunden. Wird der Klebstoff mittels eines Tauchverfahrens aufgebracht, welches im allgemeinen bedingt, dass eine Heizvorrichtung und ein Bad für die Lösung nahe zueinander angeordnet werden, dann kann die Strahlungswärme der Heizvorrichtung ein zusätzliches Erhitzen der Klebstofflösung in dem Bad bewirken. Dieses Verfahren hat also den Nachteil, dass wegen Verdampfung der Lösung durch die Hitze die Klebstoffmenge stark abnimmt und ihre Zusammensetzung sich stetig ändert.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Stapelfasermaterials, bei denen sichergestellt ist, dass der Klebstoff gleich-mässig verteilt ist und fest an den Faserbestandteilen haftet.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein neues Verfahren zum Trocknen des Klebstoffes, der auf das Stapelfasermaterial aufgebracht worden ist.

Diese Ziele werden erreicht mit einem Verfahren zum Herstellen eines Stapelfasermaterials, welches die Merkmale des Patentanspruches 1 aufweist. Das vorgeschlagene Verfahren wird durchgeführt in einer Vorrichtung, welche die Merkmale des Patentanspruches 9 aufweist.

Die Synthetikfasern, die bei dem vorgeschlagenen Verfahren mit Vorteil verwendet werden können, sind Fasern aus Polyester, Polyamid, Polypropylen usw. Unter ihnen werden Polyesterfasern am meisten bevorzugt. Die Faser hat als Einzelfaser zweckmässigerweise eine Dicke im Bereich von 30 bis 2.000 denier, vorzugsweise von 50 bis 1.000 denier und insbesondere von 100 bis 600 denier. Die Faser soll eine dreidimensionale Kräuselung aufweisen. Der Ausdruck «dreidimensionale Kräuselung» ist im breitesten Sinne zu verstehen und umfasst also z.B. Kräuselungen in zwei Richtungen und in drei Richtungen. Eine dreidimensionale Kräuselung in drei Richtungen wird bevorzugt. Eine dreidimensionale Kräuselung in drei Richtungen bei einer Faser F, wie sie in Figur 2 dargestellt ist, wird dadurch erhalten, dass eine doppelt verdrillte Faser D (Figur 1) nach dem Verfahren und in einer Vorrichtung gemäss US-PS 4 154 051 erzeugt wird und dann diese doppelt verdrillte Faser D auf eine vorgegebene Länge geschnitten und aufgedreht wird. Die in dem Bausch aggregierten, geschnittenen Fasern haben zweckmässigerweise eine Länge von etwa 25 bis 200 mm, vorzugsweise von 60 bis 150 mm. Wie Figur 2 zeigt, windet sich bei «a» der Teil der Faser über den Teil bei «b». Der Teil bei «c» windet sich über den Teil bei «d». Der Teil bei «e» windet sich jedoch unter dem Teil bei «f» und nicht über ihm. Der Faserabschnitt von «e» bis «d» fällt somit unter zwei Windungen der Helix. Dieser Zustand wird richtigerweise eine disorien-tierte Helix genannt und ähnelt einem spiraligen Telefonkabel, welches sich verheddert, wenn eine der Windungen mit Bezug auf die anderen disorientiert wird.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer zweifach verdrillten Faser;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer dreidimensional gekräuselten Faser;

Fig. 3 einen schematischen Schnitt, welcher eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zum Herstellen eines Stapelfasermaterials gemäss der Erfindung erläutert;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines wichtigen Teils der in Figur 3 dargestellten Vorrichtung;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer für die Zwecke der Erfindung verwendbaren dielektrischen Heizvorrichtung;

Fig. 6 einen schematischen Schnitt durch eine andere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung besteht im wesentlichen aus den folgenden, in den Figuren 3 bis 5 dargestellten Elementen: Die Hauptbestandteile sind eine Faserbeschik-kungsvorrichtung 1, eine Form Vorrichtung 2, eine Klebstoffauftragevorrichtung 3 und eine Trockenvorrichtung 4. Die Faserbeschickungsvorrichtung 1 weist einen Fasereinlass 5 auf, der im wesentlichen in vertikaler Richtung geöffnet ist. Der (nicht bezifferte) freie Querschnitt Si dieses Fasereinlasses 5 ist über die gesamte Länge des Einlasses konstant. Unterhalb dieses Fasereinlasses 5 sind endlose Förderbänder 6,7 und ein Paar von parallel einander gegenüber angeordneten Leitplatten 8,8 vorgesehen. Die oberen Abschnitte der endlosen Förderbänder 6,7 bilden einen nach unten konvergierenden Raum 9, und ihre unteren Abschnitte laufen parallel zueinander und bilden eine Kompressionszone 10 zur Erzeugung eines Aggregats aus Fasern. Die Öffnung am oberen Ende des vorstehend erwähnten, nach unten konvergierenden Raums 9 steht in Verbindung mit der Öffnung am unteren Ende des erwähnten Fasereinlasses 5. Die endlosen Bänder 6,7 können Gummi- oder Metallbänder sein, wie sie in einem Raupenschlepper verwendet werden. Gewünschten-falls können sie ersetzt sein durch zwei Reihen aus zahlreichen, dicht nebeneinander angeordneten Walzen. Da das obere Ende der Kompressionszone 10 direkt mit dem unteren Ende des Fasereinlasses 5 in Verbindung steht, verläuft der obere Abschnitt der Kompressionszone im wesentlichen in vertikaler Richtung. Da der untere Abschnitt der Kompressionszone 10 von Bedeutung ist für den Auftrag des Klebstoffs und für andere, später zu beschreibende Behandlungsschritte, kann sie in einer horizontalen Richtung verlaufen, wie in Figur 3 dargestellt ist.

Die endlosen Förderbänder 6,7 werden, wie es die Pfeile anzeigen, in Abwärtsrichtung durch Räder 11,12,13,14,15 usw. angetrieben, welche mit einem (nicht dargestellten) Antrieb verbunden sind. Der (nicht bezifferte) freie Querschnitt S2 der Öffnung der Kompressionszone 10, durch welche das Faseraggregat hindurchschritt, insbesondere der Öffnung am abgelegenen Ende der Kompressionszone, oder die zwischen den (nicht gezeigten) Walzen gebildete Öffnung am entlegenen Ende der endlosen Förderbänder 6, 7 muss kleiner sein als der (nicht bezifferte) freie Querschnitt Si der Öffnung des oben erwähnten Fasereinlasses 5. Ein Aufreisser 16 zum Entwirren des Faserbausches, ein Förderband 17 usw. sind in unmittelbarer Nähe des oberen Endes des Fasereinlasses 5 angeordnet. Zum Beschicken der Vorrichtung mit den Fasern kann eine (nicht dargestellte) Krempel verwendet werden, die in der Lage ist, Bahnen aus Fasern zu bilden und danach diese Bahnen übereinander zu stapeln. Die Höhe des Faserstapels, der in den Fasereinlass 5 gegeben wird, kann durch eine Höhenkontrollvorrichtung (nicht dargestellt) gesteuert werden, welche mit Sensoren 20a, 20b und 20c ausgerüstet ist, die aus fotoelektrischen Röhren, elektrolumines-centen Dioden, Fototransistoren usw. bestehen können.

Die Druckverformungsvorrichtung für die Fasern muss nicht notwendigerweise eine Kompressionszone der vorstehend beschriebenen Art sein. Sie kann aus einem endlosen Band und aus Walzen bestehen, die in einem geeigneten vertikalen Abstand von dem endlosen Band angeordnet sind, so dass die in einer vorgegebenen Dicke auf dem endlosen Band gestapelten Fasern bei ihrer Bewegung auf ein vorgesehenes Schüttgewicht komprimiert werden, wenn sie unter den Walzen entlanglaufen.

Die Formvorrichtung 2 besteht aus der Kompressionszone 10 in Verbindung mit einer Frottiervorrichtung 21 und einer Nadel Vorrichtung 22, die zweckmässigerweise installiert werden sollten. Die Frottiervorrichtung 21 hat die Aufgabe, mittels einer Kurbel 25 einer horizontalen Stange, eine vertikale Hin- und Herbewegung von Stangen 23 zu verleihen und dank der auftretenden Reibung das Faseraggregat F2 auf ein vorgegebenes Schüttgewicht zu komprimieren. Die Nadelvorrichtung 22 hat die Aufgabe, mittels einer Kurbel 27 einer Vielzahl von Nadeln 26, die mit mindestens einem Widerhaken versehen sind, eine vertikale Hin- und Herbewegung zu verleihen, wodurch die Faseraggregate F2 einer Nadelungsbehandlung unterworfen werden, die dem Faseraggregat in dieser Richtung eine bestimmte Druckfestigkeit und einen Polstereffekt verleiht.

An die Formvorrichtung 2 schliesst sich unmittelbar die Klebstoffauftragevorrichtung 3 an. Diese Klebstoffauftrage-

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Vorrichtung 3 besteht aus Fördereinrichtungen 28,29, z.B. Walzen, endlosen Bändern oder Metallbändern, wie in Raupenschleppern verwendet werden, und aus einem Klebstofftank 30. Oberhalb des Klebstofftanks 30 ist die Trockenvorrichtung 4 angeordnet. Diese Trockenvorrichtung 4 ist, wie in s Figur 5 dargestellt ist, mit einer Hebevorrichtung 31 ausgerüstet, welche dazu dient, den aus Fasern bestehenden Formkörper F3 auf welchen bereits der Klebstoff aufgetragen ist, in vertikaler Richtung anzuheben, sowie mit einer induktiven Heizvorrichtung 32. Die Hebevorrichtung 31 gebildet aus 10 einer hochfördernden Nocken Vorrichtung 34, die an einem Gestell 33 befestigt ist, einem mit der Nocken Vorrichtung verbundenen Steg 35, einer Vielzahl von an dem Steg 35 horizontal angeordneten Nadeln 36, einem hydraulischen Zylinder 37, welcher die Aufgabe hat, den Nadeln 36 eine 15 Hin- und Herbewegung in horizontaler Richtung zu verleihen, sowie einem Schaltgetriebe 38. Die Nadeln 36 sind zweckmässigerweise in mindestens zwei Reihen angeordnet, und zwar jeweils an den oberen und unteren Enden eines Führungskörpers 39, welcher die induktive Heizvorrichtung 20 32 aufnimmt. Die beiden beispielsweise an dem oberen Ende installierten Reihen von Nadeln werden alternativ in das Faseraggregat F3 eingeführt, um ein Auseinanderfallen des Aggregats F3 zu verhindern und gleichzeitig das Austreten von elektrischen Wellen auszuschliessen. Das Gleiche gilt für 2s die beiden auf der unteren Seite angeordneten Nadelreihen. In Figur 5 sind die Reihen von Nadeln 36 so dargestellt, dass sie in das Faseraggregat F3 von einer Innenseite eingeführt werden. Gewünschtenfalls können sie von beiden Seiten eingeführt werden. Die Heizvorrichtung 32 besteht aus einem 30 Magnetron 40 und einem Herd 41. Das Faseraggregat F3 läuft durch den Führungskörper, der innerhalb des Herds 41 angeordnet ist.

Der Trockenzone 4 schliessen sich unmittelbar Fördereinrichtungen 42,43, beispielsweise endlose Förderbänder, an. 35

Das Verfahren zur Herstellung eines Stapelfasermaterials unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Anlage wird nachstehend beschrieben. Dreidimensional gekräuselte Synthetikfasern Fi mit grosser Denier-Zahl werden, wie Figur 2 zeigt, durch eine Fördereinrichtung, wie z.B. ein Förder- 40 band 17, zu dem Aufreisser 16 befördert und aus dem Auslass des Aufreissers mittels z.B. eines Luftstromes in den Fasereinlass 5 blasen. Die in den Fasereinlass 5 eingetretenden Fasern Fi sammeln sich allmählich im unteren Bereich des Fasereinlasses 5 an und erreichen schliesslich die Kompressionszone 45 10 der Form Vorrichtung. Das Faseraggregat Fi, das dank der Bewegung der endlosen Förderbänder 6,7 weitertransportiert wird, wird auf das vorgegebene Kompressionsverhältnis (Schüttgewicht) verdichtet, während es im Inneren der Kompressionszone 10 wandert, und zwar in einem Verhältnis, das so den Verhältnis zwischen den Querschnitt Si des Faserein-lasses 5 und dem freien Querschnitt S2 der Öffnung der Kompressionszone 10 entspricht. Da die Stapelhöhe der Faser Fi innerhalb des Fasereinlasses 5 und die Geschwindigkeit der endlosen Förderbänder 6,7 einen Einfluss auf das Schüttge- ss wicht des komprimierten Faseraggregat F2 haben, werden die Beschickungsrate der Fasern Fi und die Antriebsgeschwindigkeit der endlosen Förderbänder 6,7 durch Messung der Höhe des Stapels mittels der Sensoren 20a, 20b und 20c gesteuert. Vorzugsweise wird das komprimierte Faserag- 60 gregat F2 einer Reibbewegung unterworfen, die von der Stange 24 hervorgerufen wird und die dem gewünschten Schüttgewicht angepasst ist, während das Faseraggregat die Frottiervorrichtung 21 passiert. Das durch die vorstehend beschriebene Kompressionsverformungsbehandlung 6s erzeugte Faseraggregat besitzt im allgemeinen ein Schüttgewicht im Bereich von 0,002 bis 0,2 g/cm3, vorzugsweise von 0,005 bis 0,008 g/cm3.

Der bei der Kompressionsverformungsbehandlung entstehende Faserformkörper F2 wird durch die Fördereinrichtungen 28,29 weitertransportiert, in die in dem Klebstofftank 30 befindliche Klebflüssigkeit eingetaucht und danach in einer vertikalen oder weitgehend vertikalen Richtung durch die Hebevorrichtung 31 herausgezogen.

Während der Formkörper emporgehoben wird, kann ein Hçrabfliessen von Klebstoff von diesem Gegenstand in gewissem Umfang dank der Oberflächenspannung der Flüssigkeit selbst verhindert werden. Jeder überschüssige, an dem Faserformkörper F3 hängende Klebstoff fliesst im Inneren des Formkörpers nach unten. Der Formkörper passiert anschliessend die Heizvorrichtung 32, wobei die von dieser erzeugte Wärme das Wasser oder das Lösungsmittel der Klebstofflösung verdampft und gleichzeitig den Klebstoff im gewissen Umfang härtet und auf diese Weise die Faserbestandteile an ihren Berührungspunkten miteinander verbindet. Der Formkörper wird durch die Fördereinrichtungen 42,43 weitertransportiert, und das entstandene Stapelfasermaterial wird auf eine vorgegebene Länge geschnitten. Wenn die Gefahr besteht, dass der Formkörper auseinandergerissen wird, während er in vertikaler Richtung angehoben wird, kann er, während er horizontal wandert, vor der Eintauchbehandlung mit einer geringen Menge Klebstoff besprüht und dann getrocknet werden, wobei ein zeitweiliges Verkleben der Faserbestandteile erfolgt.

Typische Beispiele für Klebstoffe, die erfindungsgemäss verwendet werden können, sind synthetischer Kautschuk, wie Styrol/Butadien-Kautschuk, Acrylnitril/Butadien-Kaut-schuk, Chloropren-Kautschuk und Urethan-Kautschuk, natürlicher Kautschuk, Klebstoffe vom Vinylacetattyp, Cel-luloseacetattyp und Acryltyp. Der ausgewählte Klebstoff wird in Form einer Latex, Emulsion oder Lösung, vorzugsweise als Latex oder Emulsion verwendet. Die angewandte Menge an Klebstoff liegt im allgemeinen im Bereich von 10 bis 200 g/100 g Faser, vorzugsweise von 50 bis 120 g/100 g Faser, gerechnet auf Feststoffgehalt.

Das Faseraggregat F3, auf welches der Klebstoff aufgebracht worden ist, passiert nun die Heizvorrichtung 32. Während dieser Passage werden die beiden Nadelreihen 36, die jeweils am oberen und unteren Ende des Führungskörpers 39 angeordnet sind, abwechselnd in das Aggregat F3 eingeführt. Diese Behandlung dient dazu zu verhindern, dass das Aggregat F3, während es angehoben wird, entwirrt oder auseinandergerissen wird, und verhindert gleichzeitig das Austreten von hochfrequenten elektrischen Wellen. Die Nadelreihen 36 werden wie folgt betrieben: Die von einem (nicht gezeigten) Motor gelieferte Antriebskraft wird über das Schaltgetriebe 38 auf das Rad 45 übertragen und dank der Rotation dieses Rades 45 mittels einer Kette 49 auf die Räder 46,47.

Sie wird mittels einer Kette 50 auch auf das Rad 48 übertragen. Dank der Drehbewegung der Räder 46,48 werden die Nockenwellen 51,52 gedreht und dank des Nockenmechanismus der hochfördernden Nockenvorrichtung 34 werden die Nadelreihen 36, die in das Faseraggregat F3 eingeführt sind, mit einer Geschwindigkeit angehoben, die der Wandergeschwindigkeit des Aggregats 3 entspricht und werden nach Ablauf einer bestimmten Zeit unter der Wirkung des Zylinders 37 zurückgezogen. Zur gleichen Zeit wird die andere Nadelreihe 36 unter der Wirkung des Zylinders 37 in das Aggregat F3 eingeführt und danach infolge der Wanderung des Aggregats F3 angehoben. Am entgegengesetzten Ende des Führungskörpers 39 ist daher zu jeder Zeit eine der Reihen von Nadeln 36 in das Aggregat F3 eingeführt.

Während der Faserformkörper F3 das Innere der hochfrequentierten Heizvorrichtung 32 passiert, absorbiert er eine elektrische Welle mit einer hohen Frequenz im Bereich von

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1 MHz bis 300 GHz, vorzugsweise von 10 MHz bis 30 GHz, und einer Stromdichte von 0,1 bis 10 kwh/cm3, vorzugsweise von 0,5 bis 5 kwh/cm3, was ausreichend ist, um dem Faserformkörper eine endgültige Gestalt nach thermischer Trocknung der Klebstofflösung zu verleihen. Diese Behandlung hat den Zweck, Wasser oder Lösungsmittel aus der Klebe-stofflüssigkeit zu verdampfen und infolgedessen die Faserbestandteile an ihren Berührungspunkten miteinander zu verbinden. Wenn der Formkörper F3 hochgezogen wird, wird er nicht durch sein eigenes Gewicht oder das Gewicht der daran hängenden Klebstofflüssigkeit auseinandergerissen oder anderweitig beschädigt. Gewünschtenfalls können die Faserformkörper durch einen gewöhnlichen Trockenofen (nicht dargestellt) geschickt werden, indem sie mittels heisser Luft, Infrarotstrahlen oder überhitztem Dampf auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 200°C, vorzugsweise von 100 bis 160°C für die Dauer von 10 bis 60 Minuten, vorzugsweise von 15 bis 10 Minuten erhitzt werden. Diese Behandlung dient dazu, den Formkörper nachzuhärten. Danach wird der Formkörper durch eine (nicht dargestellte) Schneidvorrichtung auf die gewünschte Länge geschnitten.

Wenn das derart hergestellte Stapelfasermaterial eine noch höhere Rückstosselastizität haben soll, so dass es als Polstermaterial verwendet werden kann, wird das Fasermaterial F2 vor dem Aufbringen des Klebstoffes einer Nadelungsbehandlung durch die Nadelvorrichtung 22 unterworfen. Diese Nadelung wird bewirkt, indem das Aggregat mit ausreichender Häufigkeit mit Nadeln gestoppt wird, die jeweils an ihrem vorderen Ende mit mindestens einem Widerhaken versehen sind; die Nadeldichte wird z.B. gemäss US-PS 4 172 174 gewählt. Der Durchmesser und die Länge dieser Nadeln hängt von dem beabsichtigten Zweck ab. Im allgemeinen liegen die Durchmesser im Bereich von 1,8 bis 3,6 mm und die Längen im Bereich von 50 bis 2000 mm. Die Nadeln haben im allgemeinen jeweils 4 bis 12 Widerhaken. Das Nadeln erfolgt, indem eine flache Platte, wie z.B. eine perforierte Platte, eine geschlitzte Platte oder ein geschlitztes Förderband unter der Unterseite des komprimierten Faseraggregats F2 gehalten wird und die Nadelreihen nacheinander angehoben und gesenkt werden. Durch diese Nadeln wird dem Faseraggregat die gewünschte Dichte verliehen. Auf dem Nadelbrett sind die Nadeln entweder in einer Reihe oder in zwei oder mehr Reihen in geeignetem Abstand voneinander angeordnet. Die Hin- und Herbewegung des Nadelbrettes wird hervorgerufen, indem die Kurbelwelle rotiert und damit die Kurbel betätigt wird, die die Kurbelwelle und das Nadelbrett miteinander verbindet. Während des Nadeins wird das Faseraggregat F2 mit einer solchen Geschwindigkeit weiterbewegt, dass das Nadeln in geeigneten Intervallen erfolgt. Die Nadeldichte hängt weitgehend von dem beabsichtigten Verwendungszweck des Polstermaterials und von der angestrebten Kompressionselastizität ab. Die Nadeldichte nimmt zu, bzw. die Nadelintervalle nehmen ab in dem Masse, indem die angestrebte Kompressionselastizität zunimmt. Im allgemeinen liegt die Nadeldichte im Bereich von 1 bis 100 Nadeln pro 100 cm2, vorzugsweise von 4 bis 50 Nadeln pro 100 cm2. Nachdem das Faseraggregat genadelt worden ist, wird es den weiteren Stufen des Klebstoffauftrags und des Trocknens des aufgebrachten Klebstoffs unterworfen.

Gewünschtenfalls kann die beabsichtigte Verdichtung des Faseraggregats erreicht werden durch eine Wälztechnik unter einer Reibwirkung anstelle der Nadeltechnik. Die Verdichtung mittels der Wälztechnik wird erzielt, indem zwei einander gegenüberliegende Nadelbretter mit einer Vielzahl von aufrechtstehenden Nadeln in vorgegebenen Intervallen gleichzeitig auf die Ober- und Unterseiten des Faseraggregats gepresst werden, wobei mindestens eines der Nadelbretter gegen das Aggregat abgerollt wird.

Figur 6 zeigt eine andere Ausführung der erfindungsge-mässen Vorrichtung. Diese besteht aus einer Faserbeschik-5 kungsvorrichtung 101, einer Form Vorrichtung 102, einer ersten Klebstoffauftragevorrichtung 103, einer ersten Induktionsheizvorrichtung 104, einer ersten Trockenvorrichtung 153, einer Dampfpress Vorrichtung 154, einer zweiten Klebstoffauftragevorrichtung 155, einer zweiten Induktionsheiz-10 Vorrichtung 156, einer zweiten Trocken Vorrichtung 157 und einer Schneidvorrichtung 158. In dieser Anlage sind die Faserbeschickungsvorrichtung 101, die Form Vorrichtung 102, die erste Klebstoffauftragevorrichtung 103 und die erste dielektrische Heizvorrichtung 104 im wesentlichen identisch 15 mit den in den Figuren 3 bis 5 dargestellten Vorrichtungen.

Das Faseraggregat F3, auf welches ein Klebstoff z.B. vom Typ eines synthetischen Kautschuks mittels der Klebstoffauftragevorrichtung 103 aufgebracht worden ist, wird in einer im wesentlichen vertikalen Richtung angehoben und zur 20 gleichen Zeit einem dielektrischen Erhitzen in der ersten Induktionsheizvorrichtung 104 unterworfen, um ein zeitweiliges Verkleben des Aggregats unter wechselseitiger Verbindung der Faserkomponenten an ihren Berührungspunkten zu bewirken. Das Aggregat wird dann durch Fördereinrich-25 tungen 142,143 zu der ersten Trocken Vorrichtung 153 gefördert. Diese erste Trockenvorrichtung 153 erhitzt das Aggregat auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 200°C mittels heisser Luft oder mittels Infrarotstrahlen, um das Trocknen des Klebstoffs zu vollenden.

30 Das entstandene trockene Faseraggregat F4 wird in der gleichen Pressvorrichtung 154 in Gegenwart von Dampf bei einer Temperatur von 100 bis 120°C für die Dauer von 30 Sekunden bis 5 Minuten, vorzugsweise von 1 bis 3 Minuten, gepresst und danach auf eine Temperatur von 20 bis 60°C 35 gekühlt. Das entstandene Faseraggregat Fs wird in die zweite Klebstoffauftragevorrichtung 155 eingeführt, in welcher ein Klebstoff, z.B. ein natürlicher Kautschuk, in ähnlicher Weise wie in der ersten Klebstoffauftragevorrichtung aufgebracht wird. Das Faseraggregat Fs wird dann in einer im wesent-40 liehen vertikalen Richtung angehoben und zur gleichen Zeit durch die zweite dielektrische Heizvorrichtung 156 geführt, um den grösseren Teil des Wassers oder Lösungsmittels aus der Klebstofflüssigkeit zu verdampfen. Die zweite dielektrische Heizvorrichtung 156 ist mit der in Figur 5 darge-45 stellten identisch. Das Faseraggregat F7, das in der zweiten dielektrischen Heizvorrichtung 156 getrocknet worden ist, wird durch die Fördereinrichtungen 159,160, beispielsweise Förderbänder zur zweiten Trockenvorrichtung 157 gefördert, in welcher das Aggregat in ähnlicher Weise wie in der ersten 50 Trockenvorrichtung 153 vollkommen getrocknet wird. Nach dem Trocknen wird das Aggregat durch die Schneidvorrichtung 158 auf die gewünschte Länge geschnitten.

Das Verfahren und die Vorrichtung zum Herstellen eines Stapelfasermaterials gemäss der vorliegenden Erfindung 55 beinhalten im wesentlichen die Kompressionsverformung eines entwirrten Bausches aus Synthetikfasern mit dreidimensionaler Kräuselung, das Aufbringen einer Klebstoffflüssigkeit auf den Faserformkörper, sowie das Anheben des Formkörpers in einer im wesentlichen vertikalen Richtung, 60 wobei dieser Formkörper gleichzeitig einem dielektrischen Erhitzen mittels einer hochfrequenten elektrischen Welle unterworfen wird, um den Klebstoff, der an dem Aggregat hängt, zu trocknen und zu härten. Die überschüssige Klebstofflüssigkeit fliesst im Inneren des Formkörpers herunter, 65 während dieser vertikal emporgehoben wird. Deshalb ist der Klebstoff, dessen Menge der Konzentration der Klebstofflüssigkeit und der Anhebegeschwindigkeit proportional ist, gleichmässig verteilt und haftet fest an dem Aggregat. Aus

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serdem wird die Klebstofflüssigkeit, die gleichmässig an dem Formkörper hängt, einer dielektrischen Erhitzung mit einer hochfrequenten elektrischen Welle ausgesetzt und dadurch in einer sehr kurzen Zeit getrocknet. Die Klebstoffmenge, die während des Anhebens an dem Formkörper herunterläuft, ist 5 gering, und die tatsächlich haftende Menge ist in etwa auf die erforderliche Mindestmenge beschränkt. Während der Formkörper angehoben wird, besteht keine Möglichkeit, dass der Formkörper auseinandergerissen oder anderweitig beschädigt würde in Anbetracht des Gewichts des Gegenstandes 10 selbst oder des Gewichts der daran haftenden Klebstoffmenge. Da erfindungsgemäss das Erhitzen des Formkörpers im nassen Zustand mittels einer dielektrischen Beheizung erfolgt, werden zuerst die Lösungsmittel, insbesondere das Wasser, das in der Klebstofflüssigkeit enthalten ist, ver- 15 dampft und anschliessend wird der Klebstoff selbst, beispielsweise ein Kautschuk, thermisch gehärtet, ohne dass die Faserbestandteile einen Schaden nehmen. Da der Gegenstand, der der Erhitzung unterworfen wird, ein Faseraggregat ist, durchdringen die hochfrequenten elektrischen Wellen 20 diesen Körper bis zu einer grossen Tiefe, wodurch es möglich ist, das Aggregat bis zum Kern gleichmässig zu erhitzen.

Auch auf diese Weise können Klebstoffverluste minimalisiert werden.

Gemäss der vorliegenden Erfindung kann daher ein Sta- 25 pelfasermaterial erhalten werden, in dem der Klebestoff gleichmässig verteilt ist, und das daher als Polstermaterial, als Filtermaterial, als Wärmeisolierungsmaterial oder als Fussbodenunterlage verwendet werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand spezifischer Aus- 30 führungsbeispiele näher erläutert.

Beispiele 1 bis 7

Dreidimensional gekräuseltes Fasergarn von etwa 60 mm Länge, das erhalten worden war durch Verdrillen von 300 3s Denier Polyestereinzelfasern zu 300 000 Denier Gesamtfasern wurde kompressionsverformt, einer Nadelung bei einer Nadeldichte von etwa 16Nadeln pro 100 cm2 unterworfen und auf eine vorgegebene Länge geschnitten. Der entstandene Aggregatblock aus Fasern wurde in eine Klebstofflatex 40 aus natürlichem Kautschuk eingetaucht, die aus 100 Gewichtsteilen natürlicher Kautschuklatex mit einem Feststoffgehalt von 60 Gewichts-%, 1 bis 3 Gewichtsteilen eines Schwefel-Dispergierungsmittels, 6 bis 7 Gewichtsteilen Zink-weiss, 1 bis 3 Gewichtsteilen eines Vulkanisationsbeschleuni- 4s gers vom Dithiocarbamat-Typ (Noxcelor PX) und 30 Gewichtsteilen Wasser bestand, und wurde dann aus der Lösung in einer vertikalen Richtung herausgehoben und einer dielektrischen Beheizung unter Verwendung eines elektrischen Stromes von einer hohen Frequenz von 2.450 MHz bei einer Stromdichte von etwa 1 kwh/cm3 unterworfen. Die Ergebnisse sind in Tabellen 1 wiedergegeben. Nach der Induktionsbeheizung wurde der Aggregatblock zur Härtung für die Dauer von 30 Minuten bei 120°C gehalten. Das festgelegte Material aus Fasern wurde in zwei Hälften längsgeteilt, die auf ihr Schüttgewicht untersucht wurden. In jeder getesteten Probe war der Wert für das Schüttgewicht in jedem Hälftenpaar gleich.

Beispiel 8-11

Ein gemäss Beispiel 1 hergestellter Faserformkörper wurde in eine Klebstofflatex vom Styrol/Butadien-Kautschuk-Typ getaucht und danach einer dielektrischen Beheizung unter Verwendung einer hochfrequenten elektrischen Welle ähnlich wie in Beispiel 1 unterworfen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Nach diesem dielektrischen Erhitzen wurde der Faserformkörper zur Härtung für die Dauer von 30 Minuten bei 120°C gehalten. Das auf diese Weise erhaltene, festgelegte Fasermaterial wurde in zwei Hälften längsgeteilt, die auf ihr Schüttgewicht untersucht wurden. In jeder getesteten Probe war der Wert für das Schüttgewicht in jedem Hälftenpaar gleich.

Vergleichsversuch:

Ein Faserformkörper, der gemäss Beispiel 1 hergestellt worden war, wurde in horizontaler Lage gehalten, und ein Klebstoff vom Typ eines natürlichen Kautschuks, in ähnlicher Weise zubereitet, wurde von oben nach unten auf den Formkörper gesprüht. Dann wurde der Faserformkörper für 30 Minuten auf 130°C erhitzt, um ein festgelegtes Fasermaterial zu erhalten (siehe Japanische Patentanmeldung Nr. 46373/1978). Das festgelegte Fasermaterial, das ein Schüttgewicht von 0,055 g/cm3 aufwies, wurde in zwei Hälften längsgeteilt, die auf ihr Schüttgewicht untersucht wurden. Das Schüttgewicht in der oberen Hälfte betrug 0,044 g/cm3, das in der unteren Hälfte 0,066 g/cm3. Ähnliche Ergebnisse wurden in dem Falle erhalten, in dem das festgelegte Material nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhalten worden war, wobei jedoch die Aufbringung des Klebstoffes nach dem Eintauchverfahren erfolgt war.

Tabelle 1

Beispiel Grösse Vor Eintauchen in Nach Nach Anhebe- Bemerkungen

Klebstofflsg. Eintauchen Trocknen geschw.

(mmxmmxmm) Menge(%) Dichte (g/cm3) Dichte (g/cm3) Dichte (g/cm3) (cm/min)

1

58x52x492

42.0

0,034

0,064

0,059

8.8

Trocknete gut; kein Abtropfen v. Klebstoff

2

60 x 60 x 495

45.8

0,033

0,070

0,061

15.2

Trocknete gut; kein Abtropfen v. Klebstoff

3

59 x 60 x 498

51.7

0,034

0,086

0,071

22.7

Trocknete ziemlich gut; Filmbildung; Tropfenbildung in 11 -12 cm vom Boden

4

55 x 59 x 497

51.1

0,035

0,090

0,072 •

28.5

Trocknete ziemlich gut; Filmbildung; Tropfenbildung 13.5 cm vom Boden

5

55 x 58 x 495

52.8

0,032

0,083

0,067

34.9

Trocknete ziemlich gut; Filmbildung; Tropfenbildung 15 cm vom Boden

6

51 x 57x494

51.7

0,034

0,089

0,071

41.4

Trocknete ziemlich gut; Filmbildung; Tropfenbildung 15 cm vom Boden

7

60x57x495

51.7

0,035

0,090

0,071

46.0

Trocknete ziemlich gut; Filmbildung;

Tropfenbildung 17 cm vom Boden

7

Tabelle! (Fortsetzung)

644911

Beispiel Grösse Vor Eintauchen in Nach Nach Anhebe- Bemerkungen

Klebstofflsg. Eintauchen Trock.ien geschw.

(mmxmmxmm) Menge (%) Dichte (g/cm3) Dichte (g/cm3) Dichte (g/cm3) (cm/min)

8

40 x 40 x 490

22.9

0,028

0,041

0,036

8.8

Trocknete gut; keine Härtung erzielbar

9

45 x 40 x 500

11.6

0,022

0,028

0,025

8.8

Trocknete gut; Härtung erzielbar

10

40 x 45 x 500

36.6

0,023

0,039

0,036

8.8

Trocknete gut; keine Härtung erzielbar

11

40 x 40 x 500

39.3

0,030

0,061

0,050

15.9

Trocknete ziemlich gut;

Tropfenbildung 15 cm vom Boden

Beispiele 12-16 Faserformkörper, die nach dem Verfahren vom Beispiel 1 hergestellt worden waren, wurden für eine vorgeschriebene Zeitdauerin Vondic 1050, Vondic 1030, Vondic 1050NS, Vondic 1310-B und Hydran HW-311 als Polyurethan-Emul-sionen getaucht und danach einer dielektrischen Erhitzung ähnlich wie in Beispiel 1 für die Dauer von 8 Minuten unterworfen. Nach diesem dielektrischen Erhitzen wurde der

Formkörper bei etwa 100°C unter Wasserdampf für 15 Minuten gehärtet und dann bei 100°C für 60 Minuten zur Aushärtung gehalten. Das auf diese Weise erhaltene, festgelegte Fasermaterial wurde in zwei Hälften längsgeteilt, die 20 auf ihre Dichte (Schüttgewicht) untersucht wurden. Bei jeder getesteten Probe war der Wert für das Schüttgewicht in jedem Hälftenpaar gleich.

B

3 Blatt Zeichnungen

Claims

644911

1. Verfahren zur Herstellung eines Stapelfasermaterials, dadurch gekennzeichnet, dass man Fasern aus dreidimensional gekräuseltem Synthetik-Fasergarn zu einer vorgegebenen Gestalt druckverformt, eine Klebstoffflüssigkeit auf s den erhaltenen Faserformkörper aufbringt, dann den Formkörper in einer im wesentlichen vertikalen Richtung anhebt und ihn gleichzeitig einer dielektrischen Erhitzung unterwirft und damit den Klebstoff auf dem Formkörper trocknet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, io dass man zusätzlich den Faserformkörper zum Zwecke der Nachhärtung einer gewöhnlichen Erhitzung unterwirft, die sich an die dielektrische Erhitzung anschliesst.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die dielektrische Erhitzung mit hochfrequenten elektri- 15 sehen Wellen mit einer Frequenz von 1 MHz bis 300 GHz durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

dass die Erhitzung mit Wellen mit einer Frequenz von 10 MHz bis 30 GHz durchgeführt wird. 20

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass der Faserformkörper mit Nadeln, von denen jede mindestens einen Widerhaken aufweist, in einer Richtung, in welcher dem Formkörper ein bestimmtes Mass an Kompressionselastizität verliehen werden soll, vor dem Aufbringen 25 des Klebstoffs genadelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass man dem Stapelfasermaterial ein Schüttgewicht von 0,002 bis 2 g/cm3 verleiht.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, 30 dass man mit einer Nadeldichte von 1 bis 100 Nadeln/100 cm2 nadelt.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

dass man die Nachhärtung unter Dampf durchführt.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach 35 Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe eine Formvorrichtung (2) zur Verformung von Fasern aus dreidimensional gekräuseltem Synthetik-Fasergarn, eine mit Transportorganen (28,29) versehene Klebstoffauftragevorrichtung (3) zum Transport des gebildeten Faserformkörpers 40 (F3) und zum gleichzeitigen Aufbringen einer Klebstofflüs-sigkeit auf den zu fördernden Formkörper und eine Fördereinrichtung (42,43) zum Fördern des mit dem Klebstoffauftrag versehenen Formkörpers und Anheben in einer im wesentlichen vertikalen Richtung, sowie eine Heizvorrich- 45 tung (40,41) zum dielektrischen Erhitzen aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anheben des Faserformkörpers (F3) mindestens zwei Reihen von Nadeln (36) vorhanden und so angeordnet sind, dass sie abwechselnd in horizontaler Rieh- so tung in den Formkörper eingeführt werden können.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Heizvorrichtung zum Nachhärten des Faserformkörpers aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn- 55 zeichnet, dass sie hin- und herbewegliche Nadeln (22) aufweist, die mit mindestens einem Widerhaken versehen sind, wobei die Nadeln hinter einer Kompressionszone (8) der Formvorrichtung (2) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn- 60 zeichnet, dass dieselbe weiter eine Nachhärtevorrichtung (153), eine zweite Klebstoffauftragevorrichtung (155) und eine weitere Heizvorrichtung (156) zum dielektrischen Erhitzen, sowie eine zweite Nachhärtevorrichtung (157) und eine Schneidvorrichtung (158) aufweist. 65

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Nachhärtevorrichtung ( 153) und der zweiten Klebstoffauftragevorrichtung (155)

eine Dampfpresseinrichtung (154) angeordnet ist.